《熱電式傳感器》PPT課件(I)

《《熱電式傳感器》PPT課件(I)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、熱電式傳感器主要內(nèi)容1.溫度傳感器種類及特點(diǎn)2.熱敏電阻及其應(yīng)用3.熱電偶及其應(yīng)用溫度傳感器的種類及特點(diǎn)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(diǎn)：傳感器直接與被測(cè)物體接觸進(jìn)行溫度測(cè)量，由于被測(cè)物體的熱量傳遞給傳感器，降低了被測(cè)物體溫度，特別是被測(cè)物體熱容量較小時(shí)，測(cè)量精度較低。因此采用這種方式要測(cè)得物體的真實(shí)溫度的前提條件是被測(cè)物體的熱容量要足夠大。非接觸式溫度傳感器主要是利用被測(cè)物體熱輻射而發(fā)出紅外線，從而測(cè)量物體的溫度，可進(jìn)行遙測(cè)。其制造成本較高，測(cè)量精度卻較低。優(yōu)點(diǎn)是：不從被測(cè)物體上吸收熱量；不會(huì)干擾被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)；連續(xù)測(cè)量不會(huì)產(chǎn)生消耗；反應(yīng)快等。1．常用熱電阻

2、范圍：-260～＋850℃；精度：0.001℃。改進(jìn)后可連續(xù)工作2000h，失效率小于1％，使用期為10年。2．管纜熱電阻測(cè)溫范圍為-20～＋500℃，最高上限為1000℃，精度為0.5級(jí)。（－）接觸式溫度傳感器3．陶瓷熱電阻測(cè)量范圍為–200～+500℃，精度為0.3、0.15級(jí)。4．超低溫?zé)犭娮鑳煞N碳電阻，可分別測(cè)量–268.8～253℃-272.9～272.99℃的溫度。5．熱敏電阻器適于在高靈敏度的微小溫度測(cè)量場(chǎng)合使用。經(jīng)濟(jì)性好、價(jià)格便宜。l．輻射高溫計(jì)用來測(cè)量1000℃以上高溫。分四種：光學(xué)高溫計(jì)、比色高溫計(jì)、輻射高溫計(jì)和光電高溫計(jì)。2．光譜高溫計(jì)前蘇聯(lián)研制的YCI—I型自動(dòng)

3、測(cè)溫通用光譜高溫計(jì),其測(cè)量范圍為400～6000℃,它是采用電子化自動(dòng)跟蹤系統(tǒng),保證有足夠準(zhǔn)確的精度進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量。（二）非接觸式溫度傳感器3．超聲波溫度傳感器特點(diǎn)是響應(yīng)快(約為10ms左右)，方向性強(qiáng)。目前國(guó)外有可測(cè)到5000℉的產(chǎn)品。4．激光溫度傳感器適用于遠(yuǎn)程和特殊環(huán)境下的溫度測(cè)量。如NBS公司用氦氖激光源的激光做光反射計(jì)可測(cè)很高的溫度，精度為1％。美國(guó)麻省理工學(xué)院正在研制一種激光溫度計(jì)，最高溫度可達(dá)8000℃，專門用于核聚變研究。瑞士BrowaBorer研究中心用激光溫度傳感器可測(cè)幾千開(K)的高溫。物理現(xiàn)象體積熱膨脹電阻變化溫差電現(xiàn)象導(dǎo)磁率變化電容變化壓電效應(yīng)超聲波傳播速度變化

4、物質(zhì)顏色P–N結(jié)電動(dòng)勢(shì)晶體管特性變化可控硅動(dòng)作特性變化熱、光輻射種類鉑測(cè)溫電阻、熱敏電阻熱電偶BaSrTiO3陶瓷石英晶體振動(dòng)器超聲波溫度計(jì)示溫涂料液晶半導(dǎo)體二極管晶體管半導(dǎo)體集成電路溫度傳感器可控硅輻射溫度傳感器光學(xué)高溫計(jì)1.氣體溫度計(jì)2.玻璃制水銀溫度計(jì)3.玻璃制有機(jī)液體溫度計(jì)4.雙金屬溫度計(jì)5.液體壓力溫度計(jì)6.氣體壓力溫度計(jì)1．?熱鐵氧體2．Fe-Ni-Cu合金熱敏電阻式傳感器幾乎所有物質(zhì)的電阻率都隨其本身溫度變化而變化，這一物理現(xiàn)象稱為熱電阻效應(yīng)利用熱電阻效應(yīng)制成的溫度敏感元件稱為熱敏電阻幾種常見熱敏電阻和探頭的結(jié)構(gòu)外形金屬熱敏電阻大多數(shù)金屬的電阻率都與溫度成正比：T0時(shí)的電

5、阻T0時(shí)的電阻系數(shù)T0時(shí)的電阻系數(shù)T時(shí)的電阻金屬的溫度系數(shù)為正單晶半導(dǎo)體為正陶瓷半導(dǎo)體的為負(fù)鉑熱敏電阻鉑電阻的阻值和溫度之間的關(guān)系接近線性：0~6300C-200~00C半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻分為三種類型：臨界溫度熱敏電阻PTC施主摻雜的鈦酸鋇（BaTiO3）陶瓷，通過適當(dāng)?shù)墓に嚰庸に@得的半導(dǎo)體，都具有某個(gè)臨界溫度以上出現(xiàn)阻-溫集聚變化的PTC效應(yīng)。基本特性及應(yīng)用電阻—溫度特性把溫度變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)取出來，從而進(jìn)行溫度檢測(cè)、指示、控制、補(bǔ)償和火災(zāi)報(bào)警原料：SrO、TiO2、PbO、Nb2O5、SiO2等特性曲線：電阻值隨溫度變化而改變電壓—電流特性如圖所示，在轉(zhuǎn)折點(diǎn)B前的AB段

6、，電流與電壓成正比，類似與普通電阻特性；在轉(zhuǎn)折點(diǎn)B后的BC段，隨著功耗增大，溫度升高導(dǎo)轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)，阻值急劇上升，電流隨著電壓的上升而下降，在轉(zhuǎn)折點(diǎn)附近。阻體所耗散的功率恒定。應(yīng)用：在電流最大值和功率恒定部分，作為恒溫發(fā)熱體，如卷發(fā)器，暖風(fēng)機(jī)，限流器以及液面報(bào)警器等。NTC型NTC陶瓷的晶相結(jié)構(gòu)都屬于尖晶石結(jié)構(gòu)，化學(xué)通式AB2O4導(dǎo)電機(jī)制：通過可變價(jià)的導(dǎo)價(jià)金屬離子之間的電子交換，屬P型半導(dǎo)體；其載流子的濃度與晶格中各種缺陷濃度有關(guān)。電阻溫度特性：電阻溫度系數(shù)：NTC熱敏電阻熱敏電阻測(cè)溫電路Rt為熱敏電阻，Rs用于電導(dǎo)-溫度特性線性化W150mV電壓源調(diào)節(jié)W2溫度0℃時(shí)使輸出為零輸出電壓U0

7、與Rs和Rt串聯(lián)的電導(dǎo)成正比PN結(jié)型溫度傳感器半導(dǎo)體物理知識(shí)知道,PN結(jié)的伏安特性與溫度有關(guān),利用PN結(jié)這一特性，可制成各種PN結(jié)型溫度傳感器。典型的PN結(jié)型溫度傳感器：有二極管，三極管和集成電路溫度傳感器。PN結(jié)型溫度傳感器最大優(yōu)點(diǎn)是輸出特性呈線性，測(cè)溫精度高。二極管溫度特性：α與溫度無關(guān)的常數(shù);γ與遷移率有關(guān)的常數(shù)(一般γ=1.5～3);Ego絕對(duì)零度(OK)的材料禁帶寬度lnT的變化相對(duì)T變化可忽略不計(jì)只要IF恒定,二極管正向電壓VF是溫