测温传感器原理演示文稿
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分，每个等分定义为1度。 按这个原则建立的有摄氏温标、华氏温标 。
摄氏温标：标准仪器是水银玻璃温度计。规
定在标准大气压下，水的冰点为0度，沸点为 100度，水银体积膨胀被分为100等份，对应 每份的温度定义为1摄氏度，单位为“oC”；
华氏温标：标准仪器是水银温度计，按照华
氏 温 标 ， 水 的 冰 点 为 32oF ， 沸 点 是 212oF 。 分成180等份，对应每份的温度为1华氏度， 单位为“F”。摄氏温度和华氏温度的关系为：
二、 温标
用来量度物体温度数值的标尺叫温标。 它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度 的基本单位。 目前国际上用的较多的温标有经验温标(华氏 温标、摄氏温标等)、热力学温标。
二、 温标
1.经验温标
以物体热胀冷缩现象为基础。 认为选定的测温物质体积的变化与温度成线
性关系。 把在两温度点之间体积的总变化分为若干等
热电式温度计（包括热电偶和P-N结温度计以及其它 原理的温度计）：利用热电效应
非接触式温度计
可分为辐射温度计、亮度温度计和比色温度计，由于 它们都是以热辐射为基础，故也统称为辐射温度计。
11.2 膨胀式温度计
1. 液体膨胀式温度计
➢ 由液体储存器、毛细管和标尺组成。 ➢ 测温上限取决于所用液体汽化点的温度，下限
三、测温方法与测温仪器的分类
温度测量分为接触式和非接触式两大类。 1. 接触式测温 测温元件直接与被测对象相接触，两者之间进行充分的热 交换达到热平衡，这时感温元件的某一物理参数的量值就 代表了被测对象的温度值。 优点：直观可靠。 缺点: 感温元件影响被测温度场的分布；
接触不良等带来测量误差； 高温和腐蚀性介质影响感温元件的性能和寿命。
热电偶是当前热电测温中普遍使用的一种感温 元件，它的工作原理是基于热电效应。 （一）热电效应及基本定律
两种不同材料的金属丝两端牢靠地接触在 一起，组成闭合回路，当两个接触点（称为结 点）温度t和t0不同时，回路中即产生电势，并 有电流流通，这种把热能转换成电能的现象称 为热电效应。
称回路电势为热电势。两金属丝称为偶极或热电极。 两个结点中与被测介质接触的一个称为测量端或工作 端、热端，另一个称为参考端或自由端、冷端。
(切记 两线 两端 )
热电势的组成
两根异质材料的接触电势
导线两端的温差电势
（1）两种导体的接触电动势
两种导体A、B接触时，由于导体内的自由电子 密度不同，如果NA>NB，电子密度大的导体A 中的电子就向电子密度小的导体B扩散，导体A 失去电子而具有正电位，导体B由于接收了电 子而具有负电位。这样在扩散达到动态平衡时 A、B之间就形成了一个电位差。这个电位差称 为接触电动势。
lnNA(T0) NB(T0)
回路中总的接触电势为：
E A B (T ) E A B (T 0 ) K e[T lnN N B A ( (T T ) ) T 0lnN N B A ( (T T 0 0 ) )]
（2）单一导体中的温差电动势
对单一金属导体，两端温度不同，两端的自由电子就 具有不同的动能。温度高则动能大，动能大的自由电子 就会向温度低的一端扩散。失去了电子的这一端就处于 正电位，而低温端由于得到电子处于负电位。这样两端 就形成了电位差，称为温差电动势。
EAB(T)KeTlnN NBA((TT))
EAB(T)--- A、B两种材料在温度为T时的接触电 动势；
K--- 玻耳兹曼常数（1.38×10-23J/K）；
e为电子电荷（1.6021892×10-19C）；
NA(T)、NB(T)为A、B两种材料在温度T时的自 由电子密度。
EAB(T0)KeT0
测温传感器原理演示文稿
11.1 概述
一、温度的基本概念和测量方法
宏观概念---是物体冷热程度的表示. 热平衡的两物体，其温度相等。
微观概念---是大量分子运动平均强度的表示。 分子运动愈激烈其温度表现越高。
一、温度的基本概念和测量方法
温度量的特殊性:
1. 二温度不能相加或相减； 2. 无标准量直接进行比较测量； 3. 温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。
受液体凝点温度的限制。
➢ 为防止毛细管中液柱出现断续现象，并提高测
温液体的沸点，常在毛细管中液体上部充以一 定压力的气体。
液体玻璃温度计分全浸式和部分浸入式两种。
• 全浸：测温时把液柱部分全部浸入被测介质中。 • 部分浸入：把温度计部分插入被测介质中。
全浸式测量精度较高，故多用于实验室和标 准温度计，部分浸入式用于一般工业测温。
修正值计算：
t ()(t1 t2)n
t1:温度计示值 t2:露出部分平均温度；
、 :测温液柱的膨胀系数和玻璃膨胀系数
n:露出液柱部分的度数
2、固体膨胀式温度计
利用两种材料的膨胀系数不同的原理制成，分 为杆式和双金属式两大类。
范围：-30~600oC； 精度：0.5-1.0级
杆式温度计的原理
芯杆材料的膨胀系数 比与基座相连的外套大，当 温度变化时芯杆对基座产 生相对位移，经简单的机械 放大后，就可直接指示温度 值。
t FБайду номын сангаасt C32 5
2.热力学温标
热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标。
分子运动停止时的温度为绝对零度；
热力学温标（符号为T）它的单位为开尔文 （符号为K），定义为水三相点的热力学温度的 1/273.16。
相当摄氏温标0℃，华氏温标32℉的开氏温标
为273.15K。
tCTK273.15
2、非接触式测温
感温元件不与被测对象相接触，而通过热辐射 进行热交换； 具有较高的测温上限； 热惯性小，可达千分之一秒，故便于测量运动
物体的温度和快速变化的温度。
3、测温仪器
接触式测温仪器
膨胀式温度计（包括液体和固体膨胀式温度计、压力 式温度计）：利用物体热胀冷缩原理
电阻式温度计（包括金属热电阻温度计和半导体热敏 电阻温度计）：利用电阻随温度变化的特性
双金属片温度计
双金属片温度计是由膨胀系数不同的两种金属 片牢固结合在一起而制成，一端固定，另一端为 自由端。
当温度变化时，由于两种材料的膨胀系数不 同而使双金属片的曲率发生变化，自由端产生位 移，经传动放大机构带动指针指示温度值。
为了满足不同用途的要求，双金属元件制成 各种不同的形状。
11.3 热电偶温度计
摄氏温标：标准仪器是水银玻璃温度计。规
定在标准大气压下，水的冰点为0度，沸点为 100度，水银体积膨胀被分为100等份，对应 每份的温度定义为1摄氏度，单位为“oC”；
华氏温标：标准仪器是水银温度计，按照华
氏 温 标 ， 水 的 冰 点 为 32oF ， 沸 点 是 212oF 。 分成180等份，对应每份的温度为1华氏度， 单位为“F”。摄氏温度和华氏温度的关系为：
二、 温标
用来量度物体温度数值的标尺叫温标。 它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度 的基本单位。 目前国际上用的较多的温标有经验温标(华氏 温标、摄氏温标等)、热力学温标。
二、 温标
1.经验温标
以物体热胀冷缩现象为基础。 认为选定的测温物质体积的变化与温度成线
性关系。 把在两温度点之间体积的总变化分为若干等
热电式温度计（包括热电偶和P-N结温度计以及其它 原理的温度计）：利用热电效应
非接触式温度计
可分为辐射温度计、亮度温度计和比色温度计，由于 它们都是以热辐射为基础，故也统称为辐射温度计。
11.2 膨胀式温度计
1. 液体膨胀式温度计
➢ 由液体储存器、毛细管和标尺组成。 ➢ 测温上限取决于所用液体汽化点的温度，下限
三、测温方法与测温仪器的分类
温度测量分为接触式和非接触式两大类。 1. 接触式测温 测温元件直接与被测对象相接触，两者之间进行充分的热 交换达到热平衡，这时感温元件的某一物理参数的量值就 代表了被测对象的温度值。 优点：直观可靠。 缺点: 感温元件影响被测温度场的分布；
接触不良等带来测量误差； 高温和腐蚀性介质影响感温元件的性能和寿命。
热电偶是当前热电测温中普遍使用的一种感温 元件，它的工作原理是基于热电效应。 （一）热电效应及基本定律
两种不同材料的金属丝两端牢靠地接触在 一起，组成闭合回路，当两个接触点（称为结 点）温度t和t0不同时，回路中即产生电势，并 有电流流通，这种把热能转换成电能的现象称 为热电效应。
称回路电势为热电势。两金属丝称为偶极或热电极。 两个结点中与被测介质接触的一个称为测量端或工作 端、热端，另一个称为参考端或自由端、冷端。
(切记 两线 两端 )
热电势的组成
两根异质材料的接触电势
导线两端的温差电势
（1）两种导体的接触电动势
两种导体A、B接触时，由于导体内的自由电子 密度不同，如果NA>NB，电子密度大的导体A 中的电子就向电子密度小的导体B扩散，导体A 失去电子而具有正电位，导体B由于接收了电 子而具有负电位。这样在扩散达到动态平衡时 A、B之间就形成了一个电位差。这个电位差称 为接触电动势。
lnNA(T0) NB(T0)
回路中总的接触电势为：
E A B (T ) E A B (T 0 ) K e[T lnN N B A ( (T T ) ) T 0lnN N B A ( (T T 0 0 ) )]
（2）单一导体中的温差电动势
对单一金属导体，两端温度不同，两端的自由电子就 具有不同的动能。温度高则动能大，动能大的自由电子 就会向温度低的一端扩散。失去了电子的这一端就处于 正电位，而低温端由于得到电子处于负电位。这样两端 就形成了电位差，称为温差电动势。
EAB(T)KeTlnN NBA((TT))
EAB(T)--- A、B两种材料在温度为T时的接触电 动势；
K--- 玻耳兹曼常数（1.38×10-23J/K）；
e为电子电荷（1.6021892×10-19C）；
NA(T)、NB(T)为A、B两种材料在温度T时的自 由电子密度。
EAB(T0)KeT0
测温传感器原理演示文稿
11.1 概述
一、温度的基本概念和测量方法
宏观概念---是物体冷热程度的表示. 热平衡的两物体，其温度相等。
微观概念---是大量分子运动平均强度的表示。 分子运动愈激烈其温度表现越高。
一、温度的基本概念和测量方法
温度量的特殊性:
1. 二温度不能相加或相减； 2. 无标准量直接进行比较测量； 3. 温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。
受液体凝点温度的限制。
➢ 为防止毛细管中液柱出现断续现象，并提高测
温液体的沸点，常在毛细管中液体上部充以一 定压力的气体。
液体玻璃温度计分全浸式和部分浸入式两种。
• 全浸：测温时把液柱部分全部浸入被测介质中。 • 部分浸入：把温度计部分插入被测介质中。
全浸式测量精度较高，故多用于实验室和标 准温度计，部分浸入式用于一般工业测温。
修正值计算：
t ()(t1 t2)n
t1:温度计示值 t2:露出部分平均温度；
、 :测温液柱的膨胀系数和玻璃膨胀系数
n:露出液柱部分的度数
2、固体膨胀式温度计
利用两种材料的膨胀系数不同的原理制成，分 为杆式和双金属式两大类。
范围：-30~600oC； 精度：0.5-1.0级
杆式温度计的原理
芯杆材料的膨胀系数 比与基座相连的外套大，当 温度变化时芯杆对基座产 生相对位移，经简单的机械 放大后，就可直接指示温度 值。
t FБайду номын сангаасt C32 5
2.热力学温标
热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标。
分子运动停止时的温度为绝对零度；
热力学温标（符号为T）它的单位为开尔文 （符号为K），定义为水三相点的热力学温度的 1/273.16。
相当摄氏温标0℃，华氏温标32℉的开氏温标
为273.15K。
tCTK273.15
2、非接触式测温
感温元件不与被测对象相接触，而通过热辐射 进行热交换； 具有较高的测温上限； 热惯性小，可达千分之一秒，故便于测量运动
物体的温度和快速变化的温度。
3、测温仪器
接触式测温仪器
膨胀式温度计（包括液体和固体膨胀式温度计、压力 式温度计）：利用物体热胀冷缩原理
电阻式温度计（包括金属热电阻温度计和半导体热敏 电阻温度计）：利用电阻随温度变化的特性
双金属片温度计
双金属片温度计是由膨胀系数不同的两种金属 片牢固结合在一起而制成，一端固定，另一端为 自由端。
当温度变化时，由于两种材料的膨胀系数不 同而使双金属片的曲率发生变化，自由端产生位 移，经传动放大机构带动指针指示温度值。
为了满足不同用途的要求，双金属元件制成 各种不同的形状。
11.3 热电偶温度计