传感器技术应用 项目七 温度的测量
传感器与检测技术2温度的测量及温度传感器PPT
4.热电偶的基本定律 ①中间导体定律
当插入第三种金属时，只要两端温度相同，就不会 使热电偶的电动势发生变化。
E AB (T , T0 ) E ABC (T , T0 )
图5－4 中间导体定律
从热平衡的观点看，温度可以作为物体内部分子无规则热运动 剧烈程度的标志； 温度与人们日常生活紧密相关。
温标
为了保证温度量值的准确和利于传递，需要建立一个衡量 温度的统一标准尺度，即温标。 利用一些物质的某些物性(诸如尺寸、密度、硬度、弹性模 量、辐射强度等)随温度变化的规律，通过这些量来对温度 进行间接测量。
非接触式温度测量
感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接受被测 物体的热辐射能实现热交换，据此测出被测对象的温 度;
非接触式测温具有不改变被测物体的温度分布，热惯 性小，测温上限可设计得很高，便于测量运动物体的 温度和快速变化的温度等优点。
主要内容
1 2 3 4 5 6
2.1 温度测量概述 2.2 热电偶传感器 2.3 金属热电阻传感器 2.4 集成温度传感器 2.5 半导体热敏电阻 2.6 温度传感器的应用
1
2.1 温度测量概述
温度是国际单位制给出的基本物理量之一，它是工农业生产、 科学试验中需要经常测量和控制的主要参数；
kT N AT E AB (T ) In q N BT
⑵. 冷端接触电动势
kTo N ATo E AB (To ) In q N BTo
3. 汤姆逊效应
同一种导体因其两端的温度不同会产生温差电势。
⑴. 导体A温差电动势
⑵. 导体B温差电动势
E A (T To ) Adt
超声波传播速度变化
传感器应用技术(第2版)课件：温度测量
懂得金属热电阻的几种接线方法。
2.WS9100C4温度调理器简介 WS9010C4可直接与Cu50铜热电阻传感器连接，输入温度范围为 0〜150°C，输出电流范围为4〜20mA %或配接250#的标准电阻即可输出1〜5V电压）。
WS9010C4的外形
WS9010C4温度调理器 接线图
任务一 认识金属热电阻
任务准备
任务准备
知识学习
（2）按结构分类
热电阻按结构分类
知识学习
知识学习
铠装型热电阻优点
知识学习
端面热电阻元件由特殊处理的丝材（铜或铂丝）绕制，它们紧巾在温度计前端，与一般轴向热电阻相比，端面热电阻能更正确和迅速地反映被测端面的实际温度状况，它的制作方法很多，品种形式多样，适合于电厂汽轮机及电机轴瓦或其它机体表面测温。 有的端面热电阻安装时由于它的引线与电阻元件是相连的，所以要将引线与端面热电阻同步转动，这样才确保端面热电阻在安装中不被人为损坏，但是实际安装过程中难免出现这种情况。
热电极A
右端称为：自由端（参考端、冷端）
左端称为：测量端（工作端、热端）
热电极B
热电动势
A
B
t0
t
这种现象称为“热电效应”， 两种导体组成的回路称为“热电偶” 。
（又称偶丝）
知识学习
A
B
t
t0
EAB(t，t0)
热电动势 = 接触电动势＋温差电动势
符号
热电动势（热电势）的产生
知识学习
《传感器与自动检测技术》吴旗主编 高等教育出版社 HIGHER EDUCATION PRESS
任 务
认识双金属片
一
了解双金属片的结构与工作原理。
生产实践中，常将双金属片制作成双金属片温度控制器的感温元件。 1.双金属片温度计 双金属片的弯曲程度与温度的高低有对应的关系，从而可用双金属片的弯曲程度来指示温度。 2.双金属片温度继电器 双金属片受热时，会因为伸长不一样而发生弯曲变形，利用这种变形特性可使开关接通或 断开
传感器与检测技术课程设计《传感器与检测技术》课程改革设计方案
传感器与检测技术课程设计《传感器与检测技术》课程改革设计方案一、课程性质本课程作为机电一体化技术专业基础课程，在本专业的职业能力培养中所起着承前启后的桥梁作用，它既是前期理论课的延续，又是学习其他专业课的前提。
本课程主要培养学生选择应用各类传感器的能力，组成各种检测系统的能力和各种测试模块电路的设计制作能力，这些能力是构成本专业职业岗位技能的重要部分。
本课程的前期课程主要有《工程制图》《电子电路基础》《电子线路cad》《应用数学基础》等。
二、课程整体设计1课程目标设计1.1能力目标（1）能够用万用表、示波器等常用仪器检查各种传感器性能，判别其好坏；（2）能够根据检测要求合理选用各种类型的传感器；（3）能够根据被测信号的特点，用不同类型的传感器设计合理的检测电路；（4）能够设计一般电子检测产品；（5）能够正确维护常用电子检测设备。
1.2知识目标（1）掌握测量及误差理论等知识，传感器及检测技术基本知识，电桥测量电路的基本特性；（2）掌握各种常用传感器的基本工作原理、性能特点，理解它们的工作过程，掌握它们的各种应用场合和方法；（3）掌握信号处理及抗干扰技术的基本知识，理解典型检测系统的工作原理，清楚各组成部分的功能及其特性。
1.3职业目标（1）能独立学习、工作，掌握交流与团队合作能力，具备相应的职业道德；（2）养成良好的工作责任心、坚强的意志力和严谨的工作作风；（3）在实际工作中能创造性地完成各项任务，了解电子信息产业的相关法律法规常识；（4）掌握文明生产、安全生产与环境保护的相关规定及内容。
2课程内容设计课程教学内容根据课程目标，按照职业岗位能力要求进行选择，采取项目教学结合虚拟真实工作场景的实践教学，培养典型电子产品设计和生产管理人员。
教学内容包括产品开发市场调研、产品电子线路设计制作、工艺文档编制、质量检验等，通过项目执行使学生了解项目从调研到成品检验的全过程，具体教学内容安排见表1。
表1《传感器与检测技术》课程内容工作过程课程内容模块子模块课时市场调研传感器常识传感器在电子产品中的应用情况4电子线路设计制作传感器选用模块电阻传感器及其应用4电容传感器及其应用4电感传感器及其应用6热电偶传感器及其应用6光电传感器及其应用4霍尔传感器及其应用4压电传感器及其应用4超声波传感器及其应用4工艺文档编制及产品质量检验检测系统集成模块信号处理与抗干扰技术4传感器网络的组成与应用4简易电子秤系统的设计10小组答辩23能力训练项目设计学期初，将学生分成四至六名一组的学习小组，每个学习小组分配在编号固定的传感器实验台上，上课在传感器实验室进行，在整个学习过程中完成常用传感器选型应用训练和典型检测系统集成与使用维护训练等10个项目。
实验1.4温度传感器温度特性的测量[1]
![实验1.4温度传感器温度特性的测量[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/dd7f4c3dcaaedd3382c4d35c.png)
智能型致冷/加热温度控制仪
1
直流稳压稳流电源
1
数字万用表
1
LCR Meter
1
温度传感器
8
导线
若干
[ 原理概述 ] 温度传感器是利用一些金属、半导体等材料与温度相关的特性制成的。常用的温度
传感器的类型、测温范围和特点请翻阅教材的§6.2 节-温度计。本实验将通过测量几种
常用的温度传感器的特征物理量随温度的变化，来学习这些传感器的工作原理。
实验 1.4 温度传感器温度特性的测量
2. 数据处理 （1）作 Cu50 的 RCu ~t(℃)关系曲线并拟合求出电阻温度系数 A。要求写出最小二 乘法拟合的中间过程，而不是用数据处理软件直接得出结果。
中山大学理工学院物理实验教学中心编制
Page学《基础物理实验（I）》课程报告模板
中山大学《基础物理实验（I）》课程报告模板
3． 传感器测量设备
实验 1.4 温度传感器温度特性的测量
图 1.4. 5 JK-31 型直流稳压稳流电源
图 1.4. 6 DM3051 型数字万用表
图 1.4. 7 TH2811D 型 LCR Meter 直流稳压稳流电源提供了三组电源，一个是 0-30V 连续可调的稳压电源，一个是 0-250mA 连续 可调的稳流电源，第三个为集成电路工作电源，输出电压为±(3.3,5,8,12,15)V。DM3051 数字万用表 的使用方法请查阅教材的第 4-15 页，TH2811D 型 LCR Meter 的使用方法请查阅第 4-24 页。
EX =f (t) f (t0 )
（5）
EX 仅与两种导体的材料和两接点处的温度有关，而与导体的粗细、长短及两种导体的
接触面积无关。 EX 和两接点的温度差 t (t t0 ) 一般是非线性的，但温差不大时，可
传感器技术与应用-温标与温度测量
高温计和温度计
• 将600℃以上的测温仪表称为高温计； • 600℃以下的测温仪表称为温度计。
接触式测量温度
c c 玻璃水银温度计 -50o ——350o （体积热膨胀）
温度传感器分类(2)
分类
线性型 测 温 特 指数型
函数 性
特征
传感器名称
测温电阻器、晶体管、热电偶
测温范围宽、 半导体集成电路传感器、
输出小
可控硅、石英晶体振动器、
压力式温度计、玻璃制温度计
测温范围窄、 输出大
热敏电阻
开关型 特性
特定温度、 输出大
感温铁氧体、双金属温度计
温度传感器分类(3)
分类
非接触式测量温度
烧瓷1200oc～ 1500oc
非接触式测量温度
红外辐射温度计-80oc——1500oc （光辐射）
非接触式测量温度
光学高温温度计500oc——3000oc （光辐射）
非接触式测量温度
热释电温度计0oc——1000oc （光辐射）
非接触式测量温度
光子探测器0oc——3500oc （光辐射）
接触式测量温度 双金属片温度计-50oc——300oc （体积热膨胀）
接触式测量温度
气体温度计-250oc——1000oc （体积热膨胀）
接触式测量温度
液体压力温度计 -200oc——350oc （体积热膨胀）
接触式测量温度
钨铼热电偶 1000oc——2100oc （接触热电势）
接触式测量温度
温度的基本概念和测量方法
传感器与检测技术-教案-项目07 光电式传感器的应用
《传感器与检测技术》教案项目七光电式传感器的应用一、教学目标1.了解光电效应。
2.了解各类光电元件。
3.掌握各类光电式传感器的工作原理。
4.掌握光电式传感器测量转速的方法。
二、课时分配本项目共2个任务，本项目安排4课时。
其中理论课时2课时，实践课时2课时。
三、教学重点通过本项目的学习，让学生理解能正确识别各类光电式传感器能根据任务要求，正确安装光电式传感器，正确完成光电式传感器测量转速的电路接线，正确测量转速并且读数正确。
的相关知识。
通过本项目的学习，新旧知识得以重新整合，使学生对传感器的认识更完整，更清晰。
四、教学难点1.能识别各类光电式传感器。
2.能根据任务要求，正确安装光电式传感器。
3.正确完成光电式传感器测量转速的电路接线。
4.正确测量转速并且读数正确。
五、教学内容任务一光电式传感器在转速检测中的应用知识链接一、光电效应用光照射某一物体，可以看作物体受到一连串具有能量（每个光子能量的大小等于普朗克常数h乘以光的频率γ，即E=hγ）的光子的轰击，组成这物体的材料吸收光子能量而发生相应电效应的物理现象称为光电效应。
由于被光照射的物体材料不同，所产生的光电效应也不同，通常光照射到物体表面后产生的光电效应分为：外光电效应、内光电效应、光生伏特效应。
1.外光电效应在光线的作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，基于外光电效应的光电元件有紫外光电管、光电倍增管、光电摄像管等。
2.内光电效应半导体材料受到光照时，使其导电性能增强，光线越强，阻值越低，这种光照后电阻率发生变化的现象,称为内光电效应。
基于这种效应的光电器件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等。
3.光生伏特效应在光线作用下, 能使物体产生一定方向的电动势的现象，称为光生伏特效应。
具有光生伏特效应的光电器件有硅、硒、砷化镓、氧化铜、锗等材料做成的光电池。
二、光电元件1.基于外光电效应的光电元件（1）光电管光电管是基于外光电效应原理工作的光电元件。
利用温度传感器设计温度测量实验方案
热电偶
基于热电效应原理，将温度差转 换为电势差。可测量较宽的温度 范围，具有稳定性好、抗干扰能 力强等特点，常用于高温测量。
集成温度传感器
将温度敏感元件、信号放大电路 和接口电路等集成在一个芯片上 ，具有体积小、线性度好、使用
方便等优点。
辅助设备与器材
数据采集卡
用于将温度传感器输出 的模拟信号转换为数字 信号，并传输给计算机
它们的工作原理都是基于物质的物理 性质与温度之间的关系，如热电偶的 温差电势、热电阻的阻值随温度变化 等。
常见的温度传感器有热电偶、热电阻 、集成温度传感器等。
02
实验器材与准备
温度传感器选择及特性
热敏电阻
利用材料电阻随温度变化的特性 ，将温度转换为电信号。具有灵 敏度高、响应速度快、体积小等 优点，适用于测量较小范围内的
了解温度传感器的工 作原理和使用方法。
温度测量原理
温度是表示物体冷热程度的物理量， 是物体内分子热运动平均动能的标志 。
温度测量通常利用物质的某些物理性 质（如热胀冷缩、电阻变化等）与温 度之间的对应关系，将这些物理量的 变化转换为温度的变化。
温度传感器工作原理
温度传感器是一种将温度变量转换为 可传送的标准化输出信号的仪表。
利用温度传感器设计温度
测量实验方案
汇报人：XX
2024-01-11
• 实验目的与原理 • 实验器材与准备 • 实验步骤与方法 • 数据处理与误差分析 • 实验结果展示与应用 • 实验注意事项与改进方向
01
实验目的与原理
实验目的
学习和掌握温度测量 的基本原理和方法。
通过实验，掌握利用 温度传感器进行温度 测量的技能。
隔热措施
《传感器应用技术》课程标准
《传感器应用技术》课程标准一、课程定位本课程为物联网应用技术专业方向职业基本技能学习领域的一门重要的专业课程，该课程不仅是前导课程：电路基础分析、模拟电路分析与实践、数字电路分析与实践等在专业学习领域的有效扩展，也为后续职业岗位专项能力学习领域中单片机应用技术、智能电子系统开发与设计、自动检测系统等课程的教学开展提供了重要支撑。
二、课程目标1．职业素质目标：通过本课程的学习培养学生举一反三，认真求实、团结协作的优良作风。
实验室实施5S管理理念，从而培养学生形成规范的操作习惯、养成良好的职业行为习惯。
2．职业能力目标：能根据实际检测需要选择合适的传感器，能使用常用传感器进行各种物理量的检测与信号处理，能对物联网设备与产品中的传感器故障作出正确的分析、判断并做基本的检修。
3．知识目标：常用工业传感器的基本工作原理、外特性，几种典型传感器的应用电路、信号处理、变换接口电路的结构及工作过程、传感器的基本使用常识。
三、课程内容与要求四、教学方法建议1．宏观教学法：理论教学结合实验教学，部分内容可尝试一体化教学。
2．微观教学法：理论教学部分采用多媒体教学与板书结合鼓励学生自主进行相关传感器知识的整理归纳与总结。
实验教学通过传统实验项目与综合实训的有机结合训练强化学生实际的动手能力。
五、课程实施基础与条件1．学生的学习基础电路基础分析、模拟电路、数字电路分析与实践的能力，同时具有一定的数学计算能力和物理问题分析解决能力（尤其具有高中物理运动学、力学、光学的基础）。
2．课程主讲教师和教学团队要求说明主讲教师应具备电子技术或电气自动化专业背景，能独立指导传感器实验，具有良好的动手能力与实践经验。
3．课程教学资源要求教材：《传感器技术及其应用》机械工业出版社陈黎敏主编实训教材：《传感器实验指导书》校本教材实训环境及硬件条件：本课程理论教学内容可在多媒体教室进行，实训教学应在传感器与执行器实训室进行小班教学，实训室具备多媒体教学设备一套、传感器实验台不少于18台，综合实训的内容须单独配备相关实验器材以进行强化动手实践。
传感器与检测技术温度的测量及温度传感器
➢热电阻测温的优点是信号灵敏度高、易于连续测量、可以远传 、无需参比温度；金属热电阻稳定性高、互换性好、准确度高 ，可以用作基准仪表。
➢热电阻主要缺点是需要电源激励、有（会影响测量精度）自热 现象以及测量温度不能太高。
EAB（T，0）＝EAB（T，Tn）+EAB（Tn，0）
3）冷端补偿器法（电桥补偿法）
▪ 利用不平衡电桥产生 的电势来补偿热电偶因冷 端温度变化而引起的热电 势。
令ΔUab＝ΔEAB（T0） 图5－５ 电桥补偿示意图 得U0＝EAB（T）－EAB（20℃）
U0＝EAB（T）－〔EAB（T0）+ΔEAB（T0）〕+ΔUab
E A ( T B ,T 0 ) E A ( T C ,T 0 ) E C ( T B ,T 0 )
▪ 导体C被称为标准电极，通常用纯铂（Pt）作标准电极
2.2.2热电偶结构结构形式及材料
热电偶分类及特性
➢为了得到实用性好，性能优良的热电偶，其热电极材料需具有 以下性能： (1)优良的热电特性； (2)良好的物理性能 ； (3)优良的化学性能 ； (4)优良的机械性能 ； (5)足够的机械强度和长的使用寿命； (6)制造成本低，价值比较便宜。
▪ 为什么要进行冷端温度补偿？ 1.在测温时，冷端温度T0随着环境温度变化，因 而产生测量误差，故应采取补偿措施。 2.分度表是在T0＝0℃时测得的，使用时，只有满 足T0＝0℃的条件才能使用分度表
常用的修正或补偿方法
▪ 1）冰浴法
将热电偶冷端置于冰水中，使冷端 保持恒定的0℃，它可以使冷端温度误 差完全消失。 2）冷端温度修正法
温度检测及传感器应用 ppt课件
项目4 温度传感器知识学习
（3）利用热电偶监测燃气热水器的火焰。
项目4 温度传感器知识学习
基于1-WIRE总线的DS18B20型智能温度传感器 1．DS18B20引脚
（1）单线接口方式，可实现双向通信。 （2）支持多点组网功能，多个DS18B20可并联在单一总线上实现多点测温。 （3）使用中不需要任何外围器件，测量结果以9位数字量方式串行传送。 （4）温度范围：55℃～125℃。 （5）电源电压范围：+3～+5.5V。
项目4 温度传感器知识学习
热电阻传感器 1．常用热电阻 （1）铂热电阻。
在200℃～0℃的范围内：
在 0℃～850℃的范围内：
Rt R0[1 At Bt2 C(t 100)t3]
Rt R0 (1 At Bt2 )
（2）铜热电阻。
Rt R0(1t)
项目4 温度传感器知识学习
2．热电阻传感器结构 （1）普通热电阻传感器结构。
（3）CTR：具有正负温度系数特性 ，但在某一温度范围电阻值发生巨 大变化（突变型温度系数热敏电阻 器）
项目4 温度传感器知识学习
2．热敏电阻的主要技术指标
标称电阻值（R25）：热敏电阻器在25℃时的电阻值。多数厂商在热 敏电阻出厂时会给出在25℃时电阻值。
温度系数：指温度变化导致电阻的相对变化。温度系数越大，热敏 电阻对温度变化反应越灵敏。
普通型热电偶在管道中的安装方法
项目4 温度传感器知识学习
（2）铠装热电偶。
项目4 温度传感器知识学习
（3）薄膜热电偶。
1—工作端；2—热电板；3—绝缘基板； 4—引脚接头；5—引出线（相同材料的热电偶）
项目4 温度传感器知识学习
温度传感器的温度特性测量实验
温度传感器的温度特性测量实验【目的要求】测量PN结温度传感器的温度特性；测试PN结的正向电流与正向电压的关系（指数变化规律）并计算出玻尔兹曼常数。
【实验仪器】FD-ST-TM温度传感器温度特性实验模块（需配合FD-ST系列传感器测试技术实验仪）含加热系统、恒流源、直流电桥、Pt100铂电阻温度传感器、NTC1K热敏电阻温度传感器、PN结温度传感器、电流型集成温度传感器AD590、电压型集成温度传感器LM35、实验插接线等）。
【实验原理】“温度”是一个重要的热学物理量，它不仅和我们的生活环境密切相关，在科研及生产过程中，温度的变化对实验及生产的结果至关重要，所以温度传感器应用广泛。
温度传感器是利用一些金属、半导体等材料与温度相关的特性制成的。
常用的温度传感器的类型、测温范围和特点见下表。
PN结温度传感器1．测试PN结的Vbe与温度变化的关系，求出灵敏度、斜率及相关系数PN结温度传感器是利用半导体PN结的结电压对温度依赖性，实现对温度检测的，实验证明在一定的电流通过情况下，PN结的正向电压与温度之间有良好的线性关系。
通常将硅三极管b、c极短路，用b、e极之间的PN 结作为温度传感器测量温度。
硅三极管基极和发射极间正向导通电压Vbe 一般约为600mV （25℃），且与温度成反比。
线性良好，温度系数约为-2.3mV/℃,测温精度较高，测温范围可达-50——150℃。
缺点是一致性差，互换性差。
通常PN 结组成二极管的电流I 和电压U 满足（1）式[]1/-=kT qU S e I I （1）在常温条件下，且1/〉〉KTqU e时，（7）式可近似为kT qU S e I I /= （2）（7）、（8）式中:T 为热力学温度 ； Is 为反向饱和电流；正向电流保持恒定条件下，PN 结的正向电压U 和温度t 近似满足下列线性关系U=Kt+Ugo （3）（3）式中Ugo 为半导体材料参数，K 为PN 结的结电压温度系数。
《传感器与检测技术》温度测量实验报告
《传感器与检测技术》温度测量实验报告课程名称：传感器与检测技术实验类型：验证型实验项目名称：温度测量一、实验目的：了解热电偶测量温度的性能与应用范围。
二、基本原理：热电偶测温原理是利用热电效应。
当两种不同的金属组成回路，如两个接点有温度差，就会产生热电势，这就是热电效应。
温度高的接点称工作端，将其置于被测温度场，以相应电路就可间接测得被测温度值，温度低的接点就称冷端（也称自由端），冷端可以是室温值或经补偿后的 0ºC、25ºC。
冷热端温差越大，热电偶的输出电动势就越大，因此可以用热电动势大小衡量温度的大小。
常见的热电偶有 K（镍铬-镍硅或镍铝）、E（镍铬-康铜）等，并且有相应的分度表即参考端温度为 0℃时的测量端温度与热电动势的对应关系表，可以通过测量热电偶输出的热电动势再查分度表得到相应的温度值。
热电偶分度表是定义在热电偶的参考端为 0℃时热电偶输出的热电动势与热电偶测量端温度值的对应关系。
热电偶测温时要对参考端进行补偿，计算公式：E(t,to)=E(t,to′）+E（to′，to）式中：E(t，to）是热电偶测量端温度为 t，参考端温度 to=0℃时的热电动势值； E（t，to′）是热电偶测量温度 t，参考端温度为 to′不等于 0℃的热电动势； E（to′，to）是热电偶测量端温度为 to′，参考端温度为 to=0℃的热电动势。
三、需用器件与单元：K 型、E 型热电偶、温度测量控制仪、温度源、差动放大器、电压表、直流稳压电源+15V。
四、实验步骤：1、将温控表上的“加热”和“冷却”拨到内控，将 K、E 热电偶插到温度源的插孔中，K 型的自由端接到温度控制仪上标有传感器字样的插孔中。
然后将温度源的航空插头插入实验箱侧面的航空插头，将实验箱的+15V 电压、地接到温度源的 2-24V 上，将实验箱的多功能控制器 D0 两端接到温度源的风机电源 Di 上。
2、首先将差动放大器的输入端短接并接到地，然后将放大倍数顺时针旋转到底，调节调零电位器使输出电压为零。
经典温度【温度测量】传感器共44页文档
温度测量
(1)接触式测温法
测温传感器敏感元件直接与被测物体接触，在足够长的时间内，使 传感器与被测点达到热平衡，以实现温度测量。
特点是： 由于传感器与被测物体接触，所以测量比较直观、可靠，测温准确度
较高，但它直接影响被测物体温度场的分布。
使用该种方法需要使测温元件与被测物体达到热平衡，所以测温时产 生较大的时间滞后，并由此带来测量误差。
热电偶
2。热(敏)电阻 ------ 温度→电阻
将两种不同的金属 A 和 B 连接成图示 的闭合回路。
我们称它为热电偶。
A.B 材料称之为“热电极” (热偶的)
温度测量
如果将它们的两个接点中的一个加热, 使其温度为 T ,而另一接点为 T0
即: T > T0 如果在回路中接入“检流计”则可看 到回路中就有电流产生.这一现象称之为 “热电效应”.
温度测量
由理论分析可知:
热电效应产生的热电势 EAB( T, T0 ) 是由“接触电势”和“温 差电势”两部分组成. 即:
EAB( T, T0 ) = 接触电势 + 温差电势 (一) 接触电势 (Poltier 电势)
1793年,伏打发现,当两种不同的金属相互接触时.两种金属的接触表 面各出现“异号电荷”,并称金属表面之间所产生的电位差为“接触电势”
机理: 单一导体中由于导体内自由电子在高温端具有较大的动能,因而
向低温端扩散.高温端因失去电子而带正电,低温端由于得到电子而带 负电,在高低温端之间形成了一个电位差,温差电势的大小可表示为
eA(T,T0)
TdT
T0
eA(T,T0) --- 导体 A 两端温度为 T、T0 时形成的温差电势
σ --- Tomson系数,即导体两端温差为1OC时所产生的温差电势
温度测量传感器技术应用
温度测量传感器 技术发展趋势
智能化
01 智能传感器：集成数据处理、通 信等功能，实现自主决策
02 自适应测量：根据环境变化自动 调整测量参数，提高测量精度
03 集成化：多种传感器集成，实现 多功能、高精度测量
04 网络化：通过物联网技术实现远 程监控和管理，提高工作效率
集成化
传感器与微处理器的集成：提 高测量精度和速度
02
智能家居的 温度控制和 调节
03
温度测量传 感器在智能 家居安全方 面的应用
04
温度测量传 感器在智能 家居节能方 面的应用
医疗健康
体温监测：实时监测患 者体温，预防感染
药物存储：监测药物存 储温度，保证药物质量
和有效性
医疗器械消毒：监测消 毒设备温度，确保消毒 效果
手术室环境监测：监测 手术室温度、湿度等环 境参数，确保手术安全
温度测量传感器技 术应用
演讲人
目录
01. 温度测量传感器技术概述 02. 温度测量传感器技术应用实例 03. 温度测量传感器技术发展趋势
温度测量传感器 技术概述
温度测量原理
温度传感器：将温度 转换为电信号的装置
温度测量方法：接触 式和非接触式
接触式温度测量：通 过接触物体表面进行 测量
温度传感器类型：热 电偶、热敏电阻、集 成电路温度传感器等
传感器与无线通信技术的集成： 实现远程监测和控制
传感器与物联网技术的集成： 实现智能监控和管理
传感器与云计算技术的集成： 实现大数据分析和预测维护
微型化
传感器尺寸减小，便于集成和安装 功耗降低，延长使用寿命
精度提高，满足更高要求 智能化，实现自诊断和自适应调节
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ln
N A (T0 ) NB (T0 )
T
T0 ( A B )dT
在实际工作中，温差电势比接触电势小的多，只考虑接触电动势。
EAB (T ,T0 ) EAB (T ) EAB (T0 )
保持不变，热电动势就成为热端温度的单值函数。即
六、任务知识拓展
结论：
①热电偶回路热电势只与组成热电偶的材料及两端温度有关；与热电偶的长度、粗细无关。
一般均采用纯金属做热电阻元件；
②在测温范围内，材料的物理、化学性质应稳定；
③在测温范围内，α保持常数，便于实现温度表的线性刻度特性；
④具有比较大的电阻率，以利于减小热电阻的体积，减小热惯性；
⑤特性复现性好，容易复制。
比较适合以上要求的材料有铂和铜。
五、任务知识链接
（1）铂热电阻 特Rt 性R0方[1 程At 如Bt下2 ：C(t 100 )t3]
R2
G
R3
Ra
r1 r2 Rt
A r3
六、任务ห้องสมุดไป่ตู้识拓展
（一）热电偶工作原理 1.热电效应：
A
T
T0
B
（1）接触电动势
接触电动势的大小与接点处温度的高低和导体的电子密度有关。接点温度越高，接触电
动势越大；两种导体电子密度的比值越大，接触电动势越大。
接触电动势的表达式为：
EAB
(T
)
kT e
ln
N A (T ) NB (T )
则回路热电势EAB(T，T0) 就只与温度有关，而且是的单值函数，这就是利用热电偶测温的原理
。
E EA（B T1） EB（C T2） EN（A Tn）
⑤对于不同金属组成的热电偶，温度与热电动势之间有不同的函数关系，一般通过实验方
法来确定
六、任务知识拓展
（二）热电偶回路的基本定律 1.均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路，不论其导体是否存在温度梯度，回路中没有电流（即 不产生电动势）；反之，如果有电流流动，此材料则一定是非均质的，即热电偶必须采 用两种不同材料作为电极。 2.中间导体定律 一个由几种不同导体材料连接成的闭合回路，只要它们彼此连接的接点温度相同，则此 回路各接点产生的热电势的代数和为零，如图所示。 E总 EA（B T） EB（C T） EC（A T） 0 3.中间温度定律
项目七 温度的测量
知识 教学 目标
01
1.掌握铂热电阻测 温电路； 2.了解温度测量的 基本知识； 3.掌握热电阻测温 原理； 4.掌握热电偶的测 温原理； 5.了解热敏电阻的 测温原理。
技能 培养 目标
02
1.能正确选择测 温度传感器； 2.能识读测温度 传感器电路图； 3.能检测和排除 测温度传感器电 路的故障。
（3）热力学温标。
F
t / ℃ T / K 273.15 T / K t / ℃ 273.15
（4）国际实用温标。
五、任务知识链接
（二）热电阻传感器 1．金属热电阻
Rt R0 1 t t0
选做感温元件的材料应满足如下要求。
①材料的电阻温度系数要大。α越大，热电阻的灵敏度越高；纯金属的比合金的高，所以
e --单位电荷
六、任务知识拓展
（2）温差电动势
温差电势的表达式为：EA （3）回路总电动势
(T
,
T0
)
T
T0
AdT
EAB (T ,T0 ) EAB (T ) EAB (T0 ) EA (T ,T0 ) EB (T ,T0 )
EAB (T
)
kT e
ln
N A (T ) NB (T )
kT e
项目七 温度的测量
温度的测量 一、任务描述 二、任务分析 三、任务实施 四、任务评价 五、任务知识链接 （一）温度与温标 （二）热电阻传感器 六、任务知识拓展 （一）热电偶工作原理 （二）热电偶回路的基本定律 （三）常用热电偶类型 （四）热电偶的冷端补偿 （五）热电偶的材料 （六）热电偶的种类 （七）热敏电阻
四、任务评价
铂热电阻测量项目制作评价见表
序 名称 号 1 资讯
2 计划
3 实施
分值 考核点
得分
10
铂热电阻特性、检测方法，电路工作原理、调试方法
20
列出元器件、工具、耗材，制定安装流程与测试步骤
40
能否正确使用仪器仪表和工具，能否识别、检测元件，能否
设计电路布局，焊接，调试电路
4 报告 15 5 素养 15
②只有用不同性质的导体(或半导体)才能组合成热电偶；相同材料不会产生热电势，因为
当A、B两种导体是同一种材料时， ln (NA / NB ) 0 ③只有当热电偶两端温度不同，热电偶的两导体材料不同时才能有热电势产生。
④导体材料确定后，热电势的大小只与热电偶两端的温度有关。如果使 EAB T0 =常数
Rt R0[1 At Bt 2 ]
当温度t为0℃＜t＜650℃时
（2）铜热电阻
Rt R0[1 t]
铜电阻的阻值与温度之间的关系为:
2. 热电阻常见结构：
五、任务知识链接
3.热电阻的测量电路 ①三线电桥连接法
R1
R2
r1
r2
G
E
E
A
R3
Ra r3
Rt
②四线电桥连接法
R1
R2
G
E
Ra
R3
Rt
R1
格式规范与否，项目分析、实施、过程记录情况，想法、建 议 态度、工作记录、团对合作能力、6S
五、任务知识链接
（一）温度与温标
1.温度 温度的概念是以热平衡为基础的，是表征物体冷热程度的物理量。
2.温标 为了进行温度测量，需要建立温度标尺，即温标。
（1）摄氏温标。
（2）华氏温标。
它与摄氏温标的关系式为： 1.8t /℃ 32
三、任务实施
铂热电阻测温电路清单见表
4.电路制作 （1）准备 元件：按元件清单备齐。 工具：电烙铁、烙铁架、焊锡丝、松香、剪刀、尖嘴钳、螺丝刀、镊子、万用表和直流 稳压电源。
三、任务实施
（2）元件测试 Pt1000铂热电阻的特性是0℃时阻值是1。可用数字万用表对它的好坏进行初步测试。 （3）焊接 元件在焊接上要遵循“先低后高”的原则，先焊接小元件，后焊接大元件。 （4）检查 焊接完成后先自查，再让老师检查。 （5）通电调试 通电后用数字万用表检测输出电压，适当调节 增益。对Pt1000加热，可测得输出电压和 温度之间的线性关系。 （6）完成实训报告 包括任务设计与制作的意义、检查电路设计、制作与调试、检测结果与分析。
一、任务描述
温度是生产和生活中的重要的物理量，每天的天气预报的气温，人体的体温等都与我 们的生活息息相关。温度的测量也变得更加重要。
二、任务分析
温度的测量方式有很多，金属热电阻是中低温区最常用的一种温度检测。
三、任务实施
1.原理图 2.电路分析 采用基于集成电路ADT70的铂热电阻信号调理电路。 3.元件清单