热电式传感器

年1月1日开始全面实施90国际温标至今。
传感器与检测技术
10.1.2 温度测量方法及温度传感器的分类
温度测量方法根据敏感元件和被测介质接触与否，可以分为接触式测温和非接 触式测温两类。接触式的测温方法是基于物体的热交换现象，接触式测温时，温度 敏感元件与被测对象接触，经过换热后两者温度相等。接触式测温的优点是简单、 可靠、测量精度高，缺点是测温时有较大的滞后（因为要进行充分的热交换），对 运动物体的测温较困难，测温器易影响被测对象的温度场分布，测温上限受到测温 器材料性质的限制，故所测温度不能太高 。
传感器与检测技术
10.1.1 温度与温标
③摄氏温度和华氏温度的关系 摄氏温度和华氏温度的关系式为 t = 5/9(θ - 32)
（2）热力学温标 热力学温标是建立在热力学第二定律基础上的最科学的温标，是由开尔文
（Kelvin）根据热力学定律提出来的，因此又称开尔文温标（K）。 热力学温标规定分子运动停止（没有热运动存在）时的温度为绝对零度，取水
借助于某一种物质的物理量与温度的变化关系，用实验方法或经验公式所确定 的温标称为经验温标。主要包括摄氏温标、华式温标两种。两种温标都是根据液体 （水银）受热膨胀后体积随温度而变化的性质建立起来的。
传感器与检测技术
10.1.1 温度与温标
①华氏温标 1714年，德国人华氏（Fahrenheit）以水银的体积随温度而变化为依据，
传感器与检测技术
10.1 温度测量
温度是工业生产和科学实验中非常重要的参数，许多物理现象和 化学性质都与温度有关，许多生产过程都必须在一定的温度范围内进 行。本节将系统地介绍有关温度、温标、测量方法等一些基本概念。
传感器与检测技术
10.1.1 温度与温标
温度是表征物体冷热程度的物理量，反应物体内部分子平均动能的大小。温度 是以热平衡为基础的。温度决定系统之间是否能进行热交换，它不具有叠加性，只 能用相等与不相等描述。如果两个相接触的物体的温度不相同，它们之间就会产生 热交换，热量将从温度高的物体向温度低的物体传递，直到两个物体达到相同的温 度为止。
温度的微观概念是：温度标志着物质内部大量分子的无规则运动的剧烈程度。 温度越高，物体内部分子热运动越剧烈。
传感器与检测技术
10.1.1 温度与温标
温度标尺又简称温标，是温度的数值表示法，是量度温度的高低标尺。温标是 为定量地表示温度高低而对温度零点和分度方法所做的一种规定。它规定了温度的 读数的起点（即零点）以及温度的单位。常用的温标有：经验温标、热力学温标、 国际温标等。 （1）经验温标
第十章 热电式传感器
传感器与检测技术
第十章 热电式传感器
温度是一个重要的基本物理参数，自然界中任何物理、化学过程都 紧密地与温度相联系，在很多生产过程中，温度测量和控制都直接和安 全生产、保证质量、提高生产效率、节约能源等重大经济技术指标相联 系，因此在国民经济各个领域中都受到了相当的重视。温度可以利用物 体的某些物理性质如电势、电阻等随着温度变化的特征进行测量。
（3）国际实用温标
t TK 273 .16
为实用方便，国际上协商规定，建立一种既体现热力学温标，复现精度要高，
又使用方便容易实现的温标，这就是国际实用温标。
第一个国际温标是1927年建立的，记为ITS-27。此后1948、1960、1968年多
次修订和现在仍使用的1990年国际温标，简称ITS-90。根据第18届国际计量大会的 决议，自1990年1月1日起开始在全世界实行90国际温标（ITS-90），我国自19940
传感器与检测技术
第十章 热电式传感器
热电式传感器是一种将温度变化为电量变化的传感器，它利用测温 敏感元件的电参数随温度变化的特性，通过测量电量变化来检测温度。 具体地说就是将温度变化转化为电量变化并输出的装置，如将温度转化 为电阻、电势或磁导等变化，再通过适当的测量电路就可由这些电参数 的变化来表达所测温度的变化。
传感器与检测技术
10.2 热电偶传感器
热电偶传感器基于热电效应原理，是一种将温度的变化转换为电势变 化的传感器。热电偶传感器是工业上应用最广泛的温度传感器，具有结构 简单、使用方便、准确度高、测量范围宽、热惯性小、稳定性好等优点， 有耐高温、适于信号的远距离传输等特点，在工业生产的自动控制系统中 占有重要地位。
的三相点为基准点，并定义其温度为273.16K，从绝对零度到水的三相点之间的温 度均匀分为273.16格，每格为1 K，即规定摄氏零度相当于热力学温度的273.16K 。 热力学温度的单位为K、热力学温度每K的间隔与摄氏温标相同。
传感器与检测技术
10.1.1 温度与温标
摄氏温度t和热力学温度TK关系为：
传感器与检测技术
10.2.1 热电偶测温原理
两种不同材料的导体（或半导体）A、B组成一个闭合回路，如下图所示。当两 接点温度T和T0不同时，则在该回路中就会产生电动势EAB(T,T0)，该现象称为热电 效应（塞贝克效应）。回路中产生的电动势大小是由接触电势（珀尔帖电势）和温 差电势（汤姆逊电势）所决定的。两种不同导体的组合称为热电偶， A、B两导体称 为热电极。 两个接点，一个为工作端或热端（T），测量时将它置于被测温度场中； 另一个叫参考端或冷端（T0），一般要求恒定在某一温度。
制成了玻璃水银温度计，并规定了氯化氨和冰的混合物为0℉，水的沸点为 212℉，冰的溶点为32℉，在沸点与冰点之间等分为180份，每份为1华式度， 记作1℉，构成了华氏温标。
②摄氏温标 1742年，瑞典人摄氏（Celsius）规定定为100度，两固定点之间等分为100份，每份为1摄氏度 （1℃），构成了摄氏温标。
温度传感器的分类方法很多。按照用途可分为基准温度计和工业温度计；按照 测量方法又可分为接触式和非接触式；按工作原理可分为膨胀式、电阻式、热电效 应式、辐射式等；按输出方式分自发电型、非电测型等。表10-1列出了常用测温传 感器的工作原理、名称、测温范围和特点。
温度传感器的种类及特点
传感器与检测技术
10.1.2 温度测量方法及温度传感器的分类
非接触测温时，温度敏感元件不与被测对象接触，而是通过辐射能量进行交换， 由辐射能的大小来推算被测物体的温度。这种方法的优点是测温范围广（理论上讲 没有上限限制），测温过程不破坏原温度场，测温响应速度快，缺点是所测温度受 物体辐射率的影响，此外测量距离和中间介质对测量结果也有影响。
传感器与检测技术
10.1.2 温度测量方法及温度传感器的分类