【汽车研发】温度传感器原理

3.热电偶的材料
根据金属的热电效应原理，任意两种不同材料 的导体都可以作为热电极组成热电偶。
在实际应用中，用作热电极的材料应具备如下几 方面的条件：
(1)温度测量范围广 (3)物理化学性能好
(2)性能稳定
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4.热电偶的材料
(1)按照电动势与温度的关系可分为标准化(常用)热电偶和 非标准化热电偶。（铂铑30-铂铑6热电偶，镍铬-镍铝或 镍铬-镍硅热电偶，铜-康铜热电偶等）
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MTE2树脂型热敏电阻
MTF薄膜型热敏电阻
MTG2玻封型热敏电阻 集成型的温度传感器大都是由热敏电阻作为感温稳元件构成的。
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⑷ 能量灵敏度G （W） 使热敏电阻的阻值变化1％所需耗散的功率； ⑸ 时间常数τ 温度为T0的热敏电阻突然置于温度为T 的介质中，热敏电阻的温度增
量ΔT= 0.63 (T－T0) 时所需的时间； ⑹ 额定功率PE 在标准压力（750mmHg）和规定的最高环境温度下，热敏电阻长
期连续使用所允许的耗散功率，单位为W。在实际使用时，热敏电阻所消耗的功 率不得超过额定功率 。
用途：彩电消磁，各种电器设备的过热保护，发热源的定温控制，限流 元件。
CTR热敏电阻－负温度系数 以三氧化二钒与钡、硅等氧化物，在磷、硅氧化物的弱还原气氛中混 合烧结而成
用途：温度开关。
NTC热敏电阻－很高的负电阻温度系数 主要由Mn、Co、Ni、Fe、Cu等过渡金属氧化物混合烧结而成
应用：点温、表面温度、温差、温场等测量自动控制及电子线路的热补 偿线路
A
E AB (T )
kT e
ln
NA NB
• 1)均质导体定律
T
T
• 2)中间导体定律
B
0
EAB (T0 )
k T0 e
ln
NA NB
• 3)参考电极定律
k——玻耳兹曼常数，e——电子电荷量， • 4)中间温度定律
T——接触处的温度，
NA，NB——分别为导体A和B的自由电 子密度。
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热敏电阻的主要参数
⑴ 标称电阻值RH 在环境温度为25±0.2℃时测得的电阻值，又称冷电阻。其大小取 决于热敏电阻的材料和几何尺寸。
⑵ 耗散系数H 指热敏电阻的温度与周围介质的温度相差1℃时热敏电阻所耗散的功率， 单位为mW /℃；
⑶ 热容量C 热敏电阻的温度变化1℃所需吸收或释放的热量，单位为J／℃；
概念普及
温度：反映了物体冷热的程度，与自然界中的各 种物理和化学过程相联系。
温度标志着物质内部大量 分子无规则运动的剧烈程 度。温度越高，表示物体 内部分子热运动越剧烈。
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测量温度的方法
接触式测温
温度敏感元件与被测对象接触，经过换热后两者温度相等。
(1) 膨胀式温度计
(2) 热电阻温度计
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典型仪器
玻璃管温度计
双金属温度计
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典型仪器
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热电偶传感器
1. 热电效应
将两种不同材料的导体A和B串接成一个 闭合回路，当两个接点温度不同时，在回路 中就会产生热电势，形成电流，此现象称为 热电效应。
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2.热电偶测温基本定律
(2)按热电偶的材质可分为金属热电偶、半导体热电偶和非 金属热电偶三类。
(3)按适用的测温范围可分为高温热电偶和低温热电偶两类。
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5.热电偶的结构
1）普通工业装配式热电偶的结构 热电偶通常由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒等几
个主要部分组成。 2）铠装热电偶的结构
铠装热电偶具有能弯曲、耐高压、 热响应时间快和坚固耐用等许多优 点，它和工业用装配式热电偶一样， 作为测量温度的变送器，通常和显 示仪表、记录仪表和电子调节器配 套使用，同时亦可作为装配式热电 偶的感温元件。
ห้องสมุดไป่ตู้
(3) 热电偶温度计
(4) 其他原理的温度计
优点：直观、可靠，测量仪表也比较简单
非接触测温
温度敏感元件不与被测对象接触，而是通过辐射能量进行热交换， 由辐射能的大小来推算被测物体的温度。
(1) 辐射式温度计（红外） (2) 光纤式温度计
优点：不与被测物体接触，不破坏原有的温度场。精度一般不高。
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6.型号表示
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热电阻传感器
热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精 度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应 用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。
热电阻分类
热电阻工作原理
热电阻常用材料
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分类： 按材料分 热电阻传感器可分为金属热 电阻式和半导体热电阻式两 大类，前者简称热电阻，后 者简称热敏电阻。 按结构分
优 点：
(1) 热敏电阻的温度系数比金属大（4～9倍）
(2) 电阻率大，体积小，热惯性小，适于测量点
温、表面温度及快速变化的温度。
(3) 结构简单、机械性能好。
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正温度系数(PTC) 负温度系数(NTC) 临界温度系数(CTR)
热敏电阻典型特性
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PTC热敏电阻－正温度系数 钛酸钡掺合稀土元素烧结而成
工作原理： 温度升高，金属内部 原子晶格的振动加剧， 从而使金属内部的自 由电子通过金属导体 时的阻碍增大，宏观
普常通用材型料热：电铂阻、、铜锴、镍装、热铟电、阻锰、、碳上等。表现出电阻率变大，
薄膜热电阻 按用途分
电阻值增加，我们称
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半导体热敏电阻
利用半导体的电阻值随温度显著变化的特性制 成由金属氧化物和化合物按不同的配方比例烧结