第五章 温度测量电子教案

值要增加0.4％～0.6％；而半导体的电阻值却随着温度
的升高而减小，在20℃左右，温度每变化1℃，其电阻值
要变化-2％～-6％。若能设法测出电阻值的变化，就可
相应地确定温度的变化，达到测温的目的。
•
热特性:温度升高阻值增加，温度降低阻值减小。
利用这种变化制作专门显示仪表显示温度。
▪
与其它温度计比较，热电阻具有如下特点： A． 优点 • 准确度高。在所有常用温度计中，它的准确度最高，可 达1mk。 • 输出信号大，灵敏度高。如在0℃用Pt100铂热电阻测温 ，当温度变化1℃时，其电阻值约变化0.4 ，如果通过电流为 2mA，则其电压输出为800 V左右。由此可见，热电阻的灵敏度 较热电偶高一个数量级。 • 测温范围广，稳定性好。在振动小而适宜的环境下，可 在很长时间内保持0.1℃以下的稳定性。 • 无需参考点。温度值可由测得的电阻值直接求出。 • 输出线性好。只用简单的辅且回路就能得到线性输出， 显示仪表可均匀刻度。 B. 装配式热电阻的缺点 • 采用细金属丝的热电阻元件机械冲击与振动性能差。 • 元件结构复杂，制造困难大，尺寸较大，因此，热响应 时间长。 • 不适宜测量体积狭小和温度瞬变区域。
▪ 热电阻的结构
▪ 金属热电阻由保护套管、电阻体、骨架和引线等部件组成。
▪ 1。电阻体 是温度敏感元件，其材料性能对传感器的好坏有关键 性的影响。
▪ 测温范围: -80~+600℃ ▪ 准确度等级：分为1.0、1.5及2.5级。
1一指针6 2一表壳 3一金属保护管 4一指针轴 5— 双金属感温元件 6一固定端 7一刻度盘 8一仪表
二、 热电阻温度计
• 一、测温原理
•
热电阻是使用金属材料制作而成的电阻。
•
实验证明：大多数金属在温度每升高1℃时，其电阻
银或有机液体。 ▪ 测温原理：利用感温液体在透明玻璃感温包和毛细管内的
热膨胀作用来测量温度。 ▪ 对感温液的要求：膨胀系数大；对玻璃不润湿，化学稳定
性好；在毛细管液柱上端的弯曲液面清晰易见；导热性能 良好 应用最广的水银特性：很宽温度范围内呈液态； 200℃以下体膨胀与温度大体呈线性关系；不浸润玻璃可准 确读数；水银导热性能最好。
▪ 4、国际实用温标
▪
t = T -273.15
▪
t为摄氏温度，T为K氏温度。
按测量方 式分类
接触式温 度计
按测量原理分类
膨胀式温 固体膨胀
度计
式温度计
液体膨胀 式温度计
压力表式 温度计
热电阻式 温度计
气体压力 式温度计
液体压力 式温度计
蒸汽压力 式温度计
金属热电 阻温度计
半导体热 电阻温度 计
▪
式中：t代表摄氏温标的温度示值。
▪
华氏温度单位在我国法定计量单位中已被淘汰
▪ 3、热力学温标
▪
热力学温标是以热力学第二定律为基础的温
标，它已由国际权度大会采纳作为国际统一的基本温
标。热力学温标又称开氏温标(以符号K表示)，它规定
分子运动停止时的温度为绝对零度(或称最低理论温
度)。
热力学温标是纯理论的，不能付诸实用，
▪ 对玻璃管温度计的要求：在使用温度范围内膨胀系数 要小，并按一定规律膨胀或收缩。
▪ 基本参数：示值误差；动作误差；示值稳定度; ▪ 使用方法：全浸式要将感温包全部浸入被测介质，并
达到热平衡后再读数，露出液柱不得大于15mm；视线 要与刻度垂直。 ▪ 玻璃温度计在使用后需定期检定。
▪ 二、 压力式温度计
可控硅
辐射温度传感器 光学高温计
本节知识点
1、什么是温标？常用温标有哪些？相互之 间的关系如何？
2、什么是接触式测温？什么是非接触式测 温？
第二节 接触式温度计
▪ 一、 膨胀式温度计 ▪ 1、玻璃管液体温度计
▪ 使用温度范围: 标准温度计使用范围: -30~+300℃; ▪ 工业温度计使用范围: －100~+600℃， 感温液体一般是水
按测量方 式分类 接触式温 度计
非接触式 温度计
按测量原理分类
热电偶式 温度计
标准材料 热电偶温 度计
特殊材料 热电偶温 度计
光学高温计 光电高温计 红外测温仪
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
P–N结电动势 晶体管特性变化
可控硅动作特性变化
第五章 温度测量
▪ 温度的概念
▪
温度是衡量物体冷热程度的物理量，温度
的冷热由物体内部分子运动快慢来决定。从微观
上讲，物体温度的高低标志着组成物体的大量分
子无规则运动的剧烈程度，即对其分子平均动能
大小的一种量度。
▪
第一节 概述
▪ 一、温标
▪
▪
所谓“温标”即衡量物体温度高低的标尺。只有建立
精确的温标，才能准确地测取温度。不同的温标表示同一点
它是利用密闭容积内工作介质随温度升 高而压力升高的性质，通过对工作介质 的压力测量来判断温度值的一种机械式 仪表。
工作介质是气体、液体或蒸气
简单可靠、抗振性能好，具有良好的 防爆性
动态性能差，示值的滞后较大，不能 测量迅速变化的温度
▪ 三、 双金属温度计
▪ 应用： ▪ 双金属温度计是一种测量中低温度的现场检测
的温度只是数值不同。下面介绍四种温标：
▪
1、摄氏温标
▪
标准大气压下，冰的融点为0℃，水的沸点为100℃，0℃
到100℃之间分成一百等分，每份为1℃。
▪
2、华氏温标
▪
在标准大气压下，冰的融点为32℉，水的沸点为212℉，
中间分成180等分，每一等分为一华氏度，即1℉。摄氏温标
与华氏温标之Байду номын сангаас的关系为
▪
华氏温度=(1.8×t+32)℉
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
半导体二极管
晶体管半导体集成电路温度传感器
测仪表。可以直接测量各种生产过程中的-80℃～ +500℃范围内液体、蒸汽和气体介质温度。 ▪ 特点： ▪ 现场显示温度，直观方便； ▪ 安全可靠，使用寿命长； ▪ 多种结构形式，可满足不同要求 ▪ 双金属温度计工作原理： ▪ 双金属温度计是基于绕制成环性弯曲状的双金 属片组成。一端受热膨胀时，带动指针旋转，工 作仪表便显示出热电势所对应的温度值