第三章温度传器 通过本章的学习了解温度传蹙踞的作用、地位 分張和发展趋勢;掌攫热电儒三定珒及相计算丬 掌握热敏电阻不同类型的特点及应用场合;掌握 集岚温度传感使用亦珐;了解其他温度俦蹙 工作原理。 第一节概论 第二节热电偶温度传感器 第三节热敏电阻温度传感器 第四节IC温度传感器 第五节其他温度传感器
第三章 温度传感器 第一节 概 论 第二节 热电偶温度传感器 第三节 热敏电阻温度传感器 第四节 IC温度传感器 第五节 其他温度传感器 通过本章的学习了解温度传感器的作用、地位、 分类和发展趋势；掌握热电偶三定律及相关计算； 掌握热敏电阻不同类型的特点及应用场合；掌握 集成温度传感器使用方法；了解其他温度传感器 工作原理
第一节论 温度是反映物体冷热状态的物理参数。 ●温度是与人类生活息息相关的物理量 ●在2000多年前,就开始为检测温度进行了各种努力, 并开始使用温度传感器检测温度 人类社会中,工业、农业、商业、科研、国防、医学 及环保等部门都与温度有着密切的关系 ●工业生产自动化流程温度测量点要占全部测量点的 半左右 因此,人类离不开温度,当然也离不开温度传感景。 温度传感器是实现温度检测和控制的重要器件。在种类 繁多的传感器中,温度传感器是应用最广泛、发展最快 的传感器之
第一节 概 论 温度传感器是实现温度检测和控制的重要器件。在种类 繁多的传感器中，温度传感器是应用最广泛、发展最快 的传感器之一。 ⚫温度是与人类生活息息相关的物理量。 ⚫在2000多年前，就开始为检测温度进行了各种努力， 并开始使用温度传感器检测温度。 ⚫人类社会中，工业、农业、商业、科研、国防、医学 及环保等部门都与温度有着密切的关系。 ⚫工业生产自动化流程,温度测量点要占全部测量点的一 半左右。 温度是反映物体冷热状态的物理参数。 因此，人类离不开温度，当然也离不开温度传感器
温度的基本概念 热平衡:温度是描述热平衡系统冷热程度的物理 量。 分子物理学:温度反映了物体内部分子无规则运 动的剧烈程度。 能量:温度是描述系统不同自由度间能量分配状 况的物理量 表示温度大小的尺度是温度的标尺,简称温标。 热力学温标 国际实用温标 摄氏温标 华氏温标
一、温度的基本概念 热平衡：温度是描述热平衡系统冷热程度的物理 量。 分子物理学：温度反映了物体内部分子无规则运 动的剧烈程度。 能量：温度是描述系统不同自由度间能量分配状 况的物理量。 表示温度大小的尺度是温度的标尺，简称温标。 ◆热力学温标 ◆国际实用温标 ◆摄氏温标 ◆华氏温标
1.热力学温标 1848年威廉·汤姆首先提出以热力学第二定律为基础,建 立温度仅与热量有关,而与物质无关的热力学温标。因 是开尔文总结出来的,故又称开尔文温标,用符号K表 示。它是国际基本单位制之 根据热力学中的卡诺定理,如果在温度T的热源与温度 为T2的冷源之间实现了卡诺循环,则存在下列关系式 711 Q1—热源给予热机的传热量 Q2热机传给冷源的传热量 如果在式中再规定一个条件就可以通过卡诺循环中的 传热量来完全地确定温标。1954年,国际计量会议选 定水的三相点为273.16,并以它的1/273.16定为一度, 这样热力学温标就完全确定了,即7=273.16(Q/Q2)
如果在式中再规定一个条件,就可以通过卡诺循环中的 传热量来完全地确定温标。1954年，国际计量会议选 定水的三相点为273.16，并以它的1/273.16定为一度， 这样热力学温标就完全确定了，即T=273.16(Q1 /Q2 )。 1848年威廉·汤姆首先提出以热力学第二定律为基础，建 立温度仅与热量有关，而与物质无关的热力学温标。因 是开尔文总结出来的，故又称开尔文温标，用符号K表 示。它是国际基本单位制之一 。 根据热力学中的卡诺定理，如果在温度T1的热源与温度 为T2的冷源之间实现了卡诺循环，则存在下列关系式 1．热力学温标 Q1——热源给予热机的传热量 2 Q2——热机传给冷源的传热量 1 2 1 Q Q T T =
2.国际实用温标 为解决国际上温度标准的同意及实用问题,国际上协商 决定,建立一种既能体现热力学温度(即能保证一定的 准确度),又使用方便、容易实现的温标,即国际实用 温标 International Practical Temperature Scale of1968(简 称IPTS-68),又称国际温标。 1968年国际实用温标规定热力学温度是基本温度,用t 表示,其单位是开尔文,符号为K。1K定义为水三相点 热力学温度的1/273.16,水的三相点是指纯水在固态、 液态及气态三项平衡时的温度,热力学温标规定三相点 温度为273.16K,这是建立温标的惟一基准点。 注意:摄氏温度的分度值与开氏温度分度值相同,即温 度间隔1K=1℃。T是在标准大气压下冰的融化温度, T0=273.15K。水的三相点温度比冰点高出0.01K
为解决国际上温度标准的同意及实用问题，国际上协商 决定，建立一种既能体现热力学温度（即能保证一定的 准确度），又使用方便、容易实现的温标，即国际实用 温标International Practical Temperature Scale of 1968(简 称IPTS-68)，又称国际温标。 2．国际实用温标 注意：摄氏温度的分度值与开氏温度分度值相同，即温 度间隔1K=1℃。T0是在标准大气压下冰的融化温度， T0 = 273.15 K。水的三相点温度比冰点高出0.01 K。 1968年国际实用温标规定热力学温度是基本温度，用t 表示，其单位是开尔文，符号为K。1K定义为水三相点 热力学温度的1/273.16，水的三相点是指纯水在固态、 液态及气态三项平衡时的温度，热力学温标规定三相点 温度为273.16 K，这是建立温标的惟一基准点
国际实用温标(IPTS-68)的固定点 温 度 物质平衡状态 T68/K I68/℃C 三相 13.81 259.31 氢沸点2576m 7.042 256.108 沸点 20.8 -252.87 沸点 27.102 246.048 三相点 54.361 218.798 沸点 90.188 -182.962 氧水锌银金 相点 273.16 0.01 沸点 373.15 100.0 凝固点 69273 419.58 凝固点 1235.08 961.93 凝固点 1337.58 106443
氢 氧 三相点 沸点 54.361 90.188 -218.798 -182.962 水 三相点 沸点 273.16 373.15 0.01 100.0 锌 凝固点 692.73 419.58 银 凝固点 1235.08 961.93 金 凝固点 1337.58 1064.43 物质 三相点 平衡状态 温 度 T68/K T68/℃ 13.81 7.042 20.8 27.102 -259.31 -256.108 -252.87 -246.048 沸点25/76atm 沸点 沸点 国际实用温标（IPTS-68）的固定点
四个温度段:规定各温度段所使用的标准仪器 ①低温铂电阻温度计(13.81K-273.15K) ②铂电阻温度计(273.15K90389K); ③铂铑-铂热电偶温度计(903.89K-1337.58K) ④光测温度计(1337.58K以上)。 国际实用开尔文温度与国际实用摄氏温度分别用符 号T68和t68来区别(一般简写为T与t)
四个温度段：规定各温度段所使用的标准仪器 ①低温铂电阻温度计（13.81K—273.15K）； ②铂电阻温度计（273.15K—903.89K）； ③铂铑-铂热电偶温度计（903.89K—1337.58K）； ④光测温度计（1337.58K以上）。 国际实用开尔文温度与国际实用摄氏温度分别用符 号T68和t68来区别（一般简写为T与t）
3、摄氏温标 是工程上最通用的温度标尺。摄氏温标是在标准大气 压(即101325Pa)下将水的冰点与沸点中间划分一百个等 份,每一等份称为摄氏一度(摄氏度,℃),一般用小写 字母t表示。与热力学温标单位开尔文并用。 摄氏温标与国际实用温标温度之间的关系如下: t=T-273.15C T=t+273.15K 4.华氏温标 目前已用得较少,它规定在标准大气压下冰的融点为 32华氏度,水的沸点为212华氏度,中间等分为180份, 每一等份称为华氏一度,符号用,它和摄氏温度的 关系如下 m=1.8n+32 n=5/9(m-32)℃
3．摄氏温标 是工程上最通用的温度标尺。摄氏温标是在标准大气 压(即101325Pa)下将水的冰点与沸点中间划分一百个等 份，每一等份称为摄氏一度(摄氏度，℃)，一般用小写 字母t表示。与热力学温标单位开尔文并用。 摄氏温标与国际实用温标温度之间的关系如下： 4．华氏温标 目前已用得较少，它规定在标准大气压下冰的融点为 32华氏度，水的沸点为212华氏度，中间等分为180份， 每一等份称为华氏一度，符号用℉，它和摄氏温度的 关系如下： t=T-273.15 ℃ T=t+273.15 K m=1.8n+32 ℉ n= 5/9 (m-32) ℃
二、温度传感器的特点与分类 1温度传感器的物理原理(11 随物体的热膨胀相对变化而引起的体积变化; 蒸气压的温度变化; 电极的温度变化 热电偶产生的电动势 光电效应 热电效应 介电常数、导磁率的温度变化; 物质的变色、融解 强性振动温度变化; ◆热放射; ◆热噪声
二、温度传感器的特点与分类 ◆ 随物体的热膨胀相对变化而引起的体积变化； ◆ 蒸气压的温度变化； ◆ 电极的温度变化 ◆ 热电偶产生的电动势； ◆ 光电效应 ◆ 热电效应 ◆ 介电常数、导磁率的温度变化； ◆ 物质的变色、融解； ◆ 强性振动温度变化； ◆ 热放射； ◆ 热噪声。 1 温度传感器的物理原理(11)
2温度传感器应满足的条件 ●特咝与温度之间的系要适中,乔容夢检测和 处理,且随温度星线唑变化; ●除温度以外,特咝对其它物理量的灵敏度要低; ●特咝随时间变代要小; ●重复咝好,没有潇后和老化; ●灵敏度高,坚固耐用,体积小,对检测对象的 影响要小; ●机械咝能妤,耐化学腐蚀,耐热唑能蜉; ●能大批量生产,价格便宜; ●无危险咝,无公害等
⚫特性与温度之间的关系要适中，并容易检测和 处理，且随温度呈线性变化； ⚫除温度以外，特性对其它物理量的灵敏度要低； ⚫特性随时间变化要小； ⚫重复性好，没有滞后和老化； ⚫灵敏度高，坚固耐用，体积小，对检测对象的 影响要小； ⚫机械性能好，耐化学腐蚀，耐热性能好； ⚫能大批量生产，价格便宜； ⚫无危险性，无公害等。 2.温度传感器应满足的条件