【正文】 ? ? 0lnln 0 TPT RTTBR ???以 lnRT、 T分別作為縱坐標和橫坐標，便得到下圖。C 電阻/Ω Tp1 Tp2 Tc=175 186。 用lnRT–1/T表示負電阻溫度系數(shù)熱敏電阻 —溫度特性 ， 在實際應用中比較方便 。 由測試結(jié)果表明 ， 不管是由氧化物材料 ， 還是由單晶體材料制成的 NTC熱敏電阻器 ， 在不太寬的溫度范圍 （ 小于 450℃ ） ， 都能利用該式 ， 它僅是一個經(jīng)驗公式 。 17. 最大加熱電流 Imax 指旁熱式熱敏電阻器上允許通過的最大電流 。 16. 加熱器電阻值 Rr 指旁熱式熱敏電阻器的加熱器，在規(guī)定環(huán)境溫度條件下的電阻值。 14. 穩(wěn)定性 熱敏電阻在各種氣候、機械、電氣等使用環(huán)境中，保持原有特性的能力。 10. 測量功率 P0 熱敏電阻器在規(guī)定的環(huán)境溫度下 ,受到測量電流加熱而引起的電阻值變化不超過 ％ 時所消耗的功率 11. 工作點電阻 RG 在規(guī)定的溫度和正常氣候條件下，施加一定的功率后使電阻器自熱而達到某一給定的電阻值。 8. 轉(zhuǎn)變點溫度 Tc 熱敏電阻器的電阻一溫度特性曲線上的拐點溫度 ， 主要指正電阻溫度系數(shù)熱敏電阻和臨界溫度熱敏電阻 。 3. 電阻溫度系數(shù) （ %/℃ ） 熱敏電阻的溫度變化 1 ℃ 時電阻值的變化率 。 二、熱敏電阻的基本參數(shù) 2. 材料常數(shù) BN 是表征負溫度系數(shù) (NTC)熱敏電阻器材料的物理特性常數(shù)。 其主要材料是 VO2并添加一些金屬氧化物 。 它的主要材料是摻雜的 BaTiO3半導體陶瓷 。 5．原料資源豐富，價格低廉 燒結(jié)表面均已經(jīng)玻璃封裝。 3． 阻值在 1～ 10M之間可供自由選擇 使用時 ， 一般可不必考慮線路引線電阻的影響；由于其功耗小 、 故不需采取冷端溫度補償 ， 所以適合于遠距離測溫和控溫使用 。 第三節(jié) 熱敏電阻溫度傳感器 （ 一 ） 熱敏電阻的特點 1． 電阻溫度系數(shù)的范圍甚寬 有正 、 負溫度系數(shù)和在某一特定溫度區(qū)域內(nèi)阻值突變的三種熱敏電阻元件 。 工業(yè)熱電偶允許偏差 7 8 5 6 4 3 2 1 穩(wěn)壓電源 220V 熱電偶校驗圖 1調(diào)壓變壓器； 2管式電爐； 3標準熱電偶； 4被校熱電偶； 5冰瓶； 6切換開關(guān)； 7測試儀表； 8試管 熱敏電阻是利用某種半導體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的 。 4 300 占所測熱電勢 的 177。 600 占所測熱電勢 的 177。 其安裝地點要有代表性 ， 安裝方法要正確 ， 圖 裝在管道上常用的兩種方法 。 對于 T0經(jīng)常波動的情況，可利用熱敏電阻或其它傳感器把 T0信號輸入計算機，按照運算公式設(shè)計一些程序，便能自動修正。 mV EAB(T,T0) T0 T0 T A B + + a b U Uab RCu R1 R2 R3 R T0 Ua Uab EAB(T,T0) 供電 4V直流 ， 在 0～ 40℃ 或 20～ 20℃ 的范圍起補償作用 。 5. 冷端補償器法 利用不平衡電橋產(chǎn)生熱電勢補償熱電偶因冷端溫度變化而引起熱電勢的變化值 。 而熱電偶的冷端溫度已是TH,則只有當熱端溫度 T=TH時 ， 才能使 EAB(T,TH)=0， 這樣 ， 指示值就和熱端的實際溫度一致了 。 再從下表中查出 ， 對應于 1150℃ 的補正系數(shù) k=。 注意 :既不能只按 ，認為 T=49℃ ，也不能把 49℃ 加上 21℃ ，認為 T=70℃ 。 1. 冰點槽法 把熱電偶的參比端置于冰水混合物容器里 ， 使 T0=0℃ 。 4． 快速消耗微型熱電偶 下圖為一種測量鋼水溫度的熱電偶。 4—引出線 因此，特別適用于對壁面溫度的快速測量。 (d)—帽型 3．快速反應薄膜熱電偶 用真空蒸鍍等方法使兩種熱電極材料蒸鍍到絕緣板上而形成薄膜裝熱電偶。 2—絕緣材料 。 斷面如圖所示。它由熱電偶絲、絕緣套管、保護套管以及接線盒等部分組成。缺點是銅易氧化，廣泛用于 20K～473K的低溫實驗室測量中。 （ 3） 金鐵 — 鎳鉻熱電偶 主要用在低溫測量 ， 可在2～ 273K范圍內(nèi)使用 ， 靈敏度約為 10μV／ ℃ 。 ? 成本高。 測量溫度：長期可到 1600℃ ， 短期可達 1800℃ 。 ? 氣體硫化物對熱電偶有腐蝕作用。 正極：鎳鉻合金 負極：考銅合金 （ 用 56％ 銅 ， 44％ 鎳冶煉而成 ） 。 特點： ? 價格比較便宜 ， 在工業(yè)上廣泛應用 。 （一）熱電偶常用材料 2． 鎳鉻 —鎳硅 (鎳鋁 )熱電偶 (K型 ) 分度號 EU—2 工業(yè)用熱電偶絲： ~， 實驗室用可細些 。 ? 測量溫度較高 ， 一般用來測量 1000℃ 以上高溫 。 負極：鉑絲 。這便是引入補償導線原理。 二、熱電偶回路的性質(zhì) 1. 均質(zhì)導體定律 E總 =EAB（ T） +EBC（ T） +ECA（ T） = 0 三種不同導體組成的熱電偶回路 T A B C T T 2. 中間導體定律 一個由幾種不同導體材料連接成的閉合回路，只要它們彼此連接的接點溫度相同，則此回路各接點產(chǎn)生的熱電勢的代數(shù)和為零。 熱電偶回路熱電勢只與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)；與熱電偶的長度、粗細無關(guān)。由公式可得： EAB(T, T0)= EAB(T)EAB(T0) = EAB(T)EAB(0)[EAB(T)EAB(T0)] = EAB(T， 0)EAB(T0， 0) 熱電偶的熱電勢，等于兩端溫度分別為 T 和零度以及 T0和零度的熱電勢之差。 接觸電勢的大小與溫度高低及導體中的電子密度有關(guān)。 這種現(xiàn)象早在 1821年首先由西拜克（ See－ back） 發(fā)現(xiàn) ,所以又稱西拜克效應 。 （三）溫度傳感器的主要發(fā)展方向 溫差熱電偶（簡稱熱電偶）是目前溫度測量中使用最普遍的傳感元件之一。 3． 研制家用電器 、 汽車及農(nóng)畜業(yè)所需要的價廉的溫度傳感器 。 美國麻省理工學院正在研制一種激光溫度計 ， 最高溫度可達 8000℃ ， 專門用于核聚變研究 。 （二）非接觸式溫度傳感器 3． 超聲波溫度傳感器 特點是響應快 (約為 10ms左右 )，方向性強 。 經(jīng)濟性好 、 價格便宜 。 2． 管纜熱電阻 測溫范圍為 20～＋ 500℃ ， 最高上限為 1000℃ ， 精度為 。1950年以后 ， 相繼研制成半導體熱敏電阻器 。這些溫度傳感器有的已獲得應用，有的尚在研制中。 ～177。優(yōu)點是：不從被測物體上吸收熱量；不會干擾被測對象的溫度場；連續(xù)測量不會產(chǎn)生消耗；反應快等。 3. 溫度傳感器的種類及特點 ? 接觸式溫度傳感器 ? 非接觸式溫度傳感器 接觸式溫度傳感器的特點：傳感器直接與被測物體接觸進行溫度測量，由于被測物體的熱量傳遞給傳感器，降低了被測物體溫度，特別是被測物體熱容量較小時，測量精度較低。 攝氏溫標是在標準大氣壓 (即 101325Pa)下將水的冰點與沸點中間劃分一百個等份 ， 每一等份稱為攝氏一度 (攝氏度 ， ℃ )， 一般用小寫字母 t表示 。 1K定義為水三相點熱力學溫度的 1/，水的三相點是指純水在固態(tài)、液態(tài)及氣態(tài)三項平衡時的溫度，熱力學溫標規(guī)定三相點溫度為 K，這是建立溫標的惟一基準點。 2．國際實用溫標 注意：攝氏溫度的分度值與開氏溫度分度值相同，即溫度間隔 1K=1℃ 。湯姆首先提出以熱力學第二定律為基礎(chǔ) ， 建立溫度僅與熱量有關(guān) ， 而與物質(zhì)無關(guān)的熱力學溫標 。 表示溫度大小的尺度是溫度的標尺，簡稱溫標。 因此，人類離不開溫度，當然也離不開溫度傳感器。 ?在 2022多年前，就開始為檢測溫度進行了各種努力，并開始使用溫度傳感器檢測溫度。第二章 熱電傳感器 第一節(jié) 概 論 第二節(jié) 熱電偶溫度傳感器 第三節(jié) 熱敏電阻溫度傳感器 第四節(jié) IC溫度傳感器 第五節(jié) 其他溫度傳感器 通過本章的學習了解溫度傳感器的作用、地位、分類和發(fā)展趨勢；掌握熱電偶三定律及相關(guān)計算；掌握熱敏電阻不同類型的特點及應用場合；掌握集成溫度傳感器使用方法；了解其他溫度傳感器工作原理。 ?溫度是與人類生活息息相關(guān)的物理量。 溫度是反映物體冷熱狀態(tài)的物理參數(shù)。 能量：溫度是描述系統(tǒng)不同自由度間能量分配狀況的物理量。 1848年威廉 根據(jù)熱力學中的卡諾定理 ， 如果在溫度 T1的熱源與溫度為 T2的冷源之間實現(xiàn)了卡諾循環(huán) ， 則存在下列關(guān)系式 1．熱力學溫標 Q1——熱源給予熱機的傳熱量 Q2——熱機傳給冷源的傳熱量 2121TT ?為解決國際上溫度標準的同意及實用問題 ， 國際上協(xié)商決定 ， 建立一種既能體現(xiàn)熱力學溫度 （ 即能保證一定的準確度 ） ， 又使用方便 、 容易實現(xiàn)的溫標 ， 即國際實用溫標 International Practical Temperature Scale of 1968(簡稱 IPTS68)， 又稱國際溫標 。 1968年國際實用溫標規(guī)定熱力學溫度是基本溫度，用 t表示，其單位是開爾文，符號為 K。 3．攝氏溫標 是工程上最通用的溫度標尺 。 1 溫度傳感器的物理原理 (11) ?特性與溫度之間的關(guān)系要適中，并容易檢 測和處理，且隨溫度呈線性變化； ?除溫度以外，特性對其它物理量的靈敏度要低； ?特性隨時間變化要小； ?重復性好，沒有滯后和老化； ?靈敏度高，堅固耐用，體積小，對檢測對象的影響要??； ?機械性能好，耐化學腐蝕，耐熱性能好； ?能大批量生產(chǎn)，價格便宜； ?無危險性，無公害等。其制造成本較高，測量精度卻較低。 ℃ 鉑測溫電阻、石英晶體振動 器、玻璃制溫度計、氣體溫 度計、光學高溫計 溫度 標準用 測定精度 177。 5℃ 測 定 精 度 溫度傳感器分類 (3) 此外，還有 微波測溫溫度傳感器、噪聲測溫溫度傳感器、溫度圖測溫溫度傳感器、熱流計、射流測溫計、核磁共振測溫計、穆斯保爾效應測溫計、約瑟夫遜效應測溫計、低溫超導轉(zhuǎn)換測溫計、光纖溫度傳感器 等。 隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展的需要 ， 相繼研制出金屬絲電阻 、 溫差電動式元件 、 雙金屬式溫度傳感器 。 改進后可連續(xù)工作 2022h， 失效率小于 1％ ， 使用期為 10年 。 5． 熱敏電阻器 適于在高靈敏度的微小溫度測量場合使用 。 2． 光譜高溫計 前蘇聯(lián)研制的 YCI—I型自動測溫通用光譜高溫計 ,其測量范圍為 400～ 6000℃ ,它是采用電子化自動跟蹤系統(tǒng) ,保證有足夠準確的精度進行自動測量 。 如 NBS公司用氦氖激光源的激光做光反射計可測很高的溫度 ， 精度為 1％ 。 2． 提高溫度傳感器的精度和可靠性 。 6．發(fā)展數(shù)字化、集成化和自動化的溫度傳感器 。 第二節(jié) 熱電偶溫度傳感器 ★ 熱電偶的工作原理 ★ 熱電偶回路的性質(zhì) ★ 熱電偶的常用材料與結(jié)構(gòu) ★ 冷端處理及補償 ★ 熱電偶的選擇、安裝使用和校驗 兩種不同的導體或半導體 A和 B組合成 如圖所示閉合回路 ， 若導體 A和 B的連接處溫度不同 （ 設(shè)T＞ T0） ， 則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生 ， 也就是說回路中有電動勢存在 ， 這種現(xiàn)象叫做 熱電效應 。 熱端 冷端 1. 接觸電勢 + A B T eAB(T) BAAB NNekTTe ln)( ?eAB(T)——導體 A、 B結(jié)點在溫度 T 時形成的接觸電動勢； e——單位電荷， e = 1019C； k——波爾茲曼常數(shù)， k = 1023 J/K ； NA、 NB ——導體 A、 B在溫度為 T 時的電子密度。 根據(jù)電磁場理論得 結(jié)論 (4點 )： EAB(T,T0)=EAB(T )EAB(T0 )=f(T )C=g(T ) 由于 NA、 NB是溫度的單值函數(shù) dTNNekTTE TT BAAB ??0ln),( 0在工程應用中，常用實驗的方法得出溫度與熱電勢的關(guān)系并做成表格，以供備查。 只有當熱電偶兩端溫度不同 ,熱電偶的兩導體材料不同時才能有熱電勢產(chǎn)生。 其熱電勢為 E= EAB（ T1） + EBC（ T2） +… +ENA（ Tn）