温度传感器介绍教学内容

铠装型热电偶可 长达上百米
绝缘
薄壁金属
材料
保护套管
（铠体）
铠装型热电偶
法兰
AB
横截面
（3）薄膜热电偶
用真空镀膜技术或真空溅射等方法，将热电偶 材料沉积在绝缘片表面而构成的热电偶称为薄膜热 电偶。
测温范围为-200~500℃。测量端既小又薄， 热容量小，响应速度快。适用于测量微小面积上的 瞬变温度。
铠装热电偶特点：内部的热电偶丝与外界空气隔 绝，有着良好的抗高温氧化、抗低温水蒸气冷凝、抗机 械外力冲击的特性。铠装热电偶可以制作得很细，能解 决微小、狭窄场合的测温问题，且具有抗震、可弯曲、超长 等优点。
1-热电极；2-绝缘材料； 3-金属套管；4-接线盒；
5-固定装置
铠装型热电偶
铠装型热电偶外形
P–N结电动势 晶体管特性变化
可控硅动作特性变化
热、光辐射
1.气体温度计
2. 玻璃制水银温度计
3.玻璃制有机液体温度计 4.双金属温度计
5.液体压力温度计 6. 气体压力温度计
铂测温电阻、热敏电阻
热电偶
1．热铁氧体 2．Fe-Ni-Cu合金
BaSrTiO3陶瓷
石英晶体振动器
种
超声波温度计
类
示温涂料 液晶
温度传感器
1、温度测量概述
1. 温度测量
➢ 接触式温度传感器 ➢ 非接触式温度传感器
接触式温度传感器的特点：传感器直接与被测物体接触进行温度 测量，由于被测物体的热量传递给传感器，降低了被测物体温度， 特别是被测物体热容量较小时，测量精度较低。因此采用这种方 式要测得物体的真实温度的前提条件是被测物体的热容量要足够 大。
非接触式温度传感器主要是利用被测物体热辐射而发出红外线， 从而测量物体的温度，可进行遥测。其制造成本较高，测量精度 却较低。优点是：不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测对象 的温度场；连续测量不会产生消耗；反应快等。
体积热膨胀
物
理
电阻变化
现 温差电现象 象 导磁率变化
电容变化
压电效应
超声波传播速度变化 物质 颜色
薄膜热电偶
（4）表面热电偶
主要用于现场流动的测量，广泛用于纺织、印染、造纸、 塑料及橡胶工业；探头有各种形状(弓形、薄片形等)，以适 应于不同物体表面测温用。在其把手上装有动圈式仪表， 读数方便。测量温度范围有0~250℃和0~600℃两种。
（5）防爆热电偶
在石油、化工、制药工业中，生产现场有各种易然、易 爆等化学气体，这时需要采用防爆热电偶。它采用防爆型 接线盒，有足够的内部空间、壁厚及机械强度，其橡胶密 封圈的热稳定性符合国家的防爆标准。因此，即使接线盒 内部爆炸性混合气体发生爆炸时，其压力也不会破坏接线 盒，其产生的热能不能向外扩散传爆，可达到可靠的防爆 效果。
热电偶的热电动势与温度之关系表，称之为分度 表。
八种国际通用热电偶： B:铂铑30—铂铑6 、R:铂铑13—铂 、 S:铂铑10—铂、 K:镍铬—镍硅 、 N:镍铬硅—镍硅、 E:镍铬—铜镍、 J:铁—铜镍、 T:铜—铜镍
用于制造铂热电偶 的各种铂热电偶丝
几种常用热电偶的测温范围及热电势
分度号
名称
比较 查出的3个 热电势， 可以看出 热电势是 否线性？
2. 2 热电偶的结构形式与热电偶材料
1．热电偶的种类
（1）普通型热电偶
普通装配型热电偶的外形
安装 螺纹ຫໍສະໝຸດ Baidu
安装 法兰
接线盒
普通装配型热 电偶的 结构放大图
引出线套管
不锈钢保护管
固定螺纹
（出厂时用塑料包裹）
热电偶工作端（热端）
（2）铠装热电偶（缆式热电偶）
1.热电效应
两种不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两 接点温度不同，则在该回路中会产生电动势。这种现 象称为热电效应，该电动势称为热电势。
看一个实验——热电偶工作原理演示
热电极A
测量端
（工作端、 热端）
A
热电势
热电极B
自由端 （参考端、 冷端）
B
结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。
铠装热电偶是将热电偶丝与电熔氧化镁绝缘 物溶铸在一起，外表再套不锈钢管等构成。
这种热电偶耐高压、反应时间短、坚固耐 用。
铠装型热电偶
铠装热电偶的制造工艺：把热电极材料与高温绝缘 材料预置在金属保护管中、运用同比例压缩延伸工艺、 将这三者合为一体，制成各种直径、规格的铠装偶体， 再截取适当长度、将工作端焊接密封、配置接线盒即成 为柔软、细长的铠装热电偶。
热电偶的线性较差，多数情况下采用查表法
我国从1991年开始采用国际计量委员会规 定的“1990年国际温标”（简称ITS-90）的新 标准。按此标准，制定了相应的分度表，并且 有相应的线性化集成电路与之对应。
直接从热电偶的分度表查温度与热电 势的关系时的约束条件是：自由端（冷端） 温度必须为0C。
K热电偶的 分度表
半导体二极管
晶体管半导体集成电路温度传感器
可控硅
辐射温度传感器 光学高温计
体积热膨胀式
不需要电源，耐用； 但感温部件体积较大。
气体的体积与 热力学温度成正比
红外温度计
2 热电偶传感器
热电偶在温度的测量中应用十分广泛。它构造简 单，使用方便，测温范围宽，并且有较高的精确度和 稳定性。
2. 1 热电偶测温原理
测量温度范围
B 铂铑30－铂铑6 50～1820 C
R
铂铑13—铂 -50～1768 C
S
铂铑10—铂 -50～1768 C
K 镍铬－镍铬 (铝) -270～1370 C
1000C 热电势/
mV 4.834
10.506
9.587
41.276
E 镍铬－铜镍 (康 铜) －270～800 C —— 5种热电偶的测温范围与热电势各有什么特点？
结点产生热电势的微观解释及图形符号
两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自 由电子的密度不同，在两金属A和B的接触点处会发生 自由电子的扩散现象。自由电子将从密度大的金属A扩 散到密度小的金属B，使A失去电子带正电，B得到电子 带负电，从而产生热电势。
A＋
T
自由 电子
B
eAB（ T ）
热电偶的分度表
隔爆型热电偶外形 厚壁保护管 压铸的接线盒 电缆线
其他热电偶外形 小形K型热电偶
2.热电偶组成材料及分度表
为了准确可靠地进行温度测量，必须对热电偶组 成材料严格选择。
目前工业上常用的四种标准化热电偶材料为: 铂铑30－铂铑6、 铂铑10－铂、 镍铬－镍硅
镍铬－铜镍（我国通常称为镍铬－康铜）。
组成热电偶的两种材料写在前面的为正极，后面 的为负极。