热电偶传感器
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热电偶传感器
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
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
几种温标的对比
正常体温 为37 C ， 相当于华 氏温度多 少度？
热电偶传感器
Baidu Nhomakorabea
温度传感器的发展概况
公元1600年，伽里略研制出气体温度计。一百年 后，研制成酒精温度计和水银温度计。随着现代工业 技术发展的需要，相继研制出金属丝电阻、温差电动 式元件、双金属式温度传感器。1950年以后，相继研 制成半导体热敏电阻器。最近，随着原材料、加工技 术的飞速发展、又陆续研制出各种类型的温度传感器。
第2章 温度传感器
2.1 温度测量概述 2.2 热电偶传感器 2.3 热电阻式传感器 2.4 集成温度传感器 2.5 其他温度传感器
热电偶传感器
温度是反映物体冷热状态的物理参数。
温度传感器是实现温度检测和控制的重 要器件。在种类繁多的传感器中，温度传感 器是应用最广泛、发展最快的传感器之一。 工业生产自动化流程，温度测量点要占全部 测量点的一半左右。
热电偶传感器
示温涂料（变色涂料） 装满热水后图案
变得清晰可辨
热电偶传感器
变色涂料在电脑内部温度中的示温作用
CPU散 热风扇
温度升高后变为红色
低温时显示 蓝色
热电偶传感器
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
热电偶传感器
红外温度计
热电偶传感器
2.2 热电偶传感器
摄氏温标与国际实用温标温度之间的关系如下：
t =T-273.15 ℃
T= t+273.15 K
4．华氏温标
目前已用得较少，它规定在标准大气压下冰的融 点为32华氏度，水的沸点为212华氏度，中间等分为 180份，每一等份称为华氏一度，符号用℉，它和摄 氏温度的关系如下：
m=1.8n+32 ℉ 热电偶传感器 n= 5/9 (m-32) ℃
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
可控硅 热电偶辐传感射器 温度传感器
光学高温计
此外，还有微波测温温度传感器、噪声 测温温度传感器、温度图测温温度传感器、 热流计、射流测温计、核磁共振测温计、 穆斯保尔效应测温计、约瑟夫逊效应测温 计、低温超导转换测温计、光纤温度传感 器等。这些温度传感器有的已获得应用， 有的尚在研制中。
热电极A
测量端
（工作端、
A
热端）
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。
热电偶传感器
热电偶两结点所产生的总的热电势等于热端热电势
与冷端热电势之差，是两个结点的温差Δt 的函数：
EAB（T，T0）=eAB （ T ）- eAB （ T0 ）
热电势大致与两个结点的温差Δt 成正比
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；连续测量不会产生热电消偶传耗感；器 反应快等。
热电偶传感器
温度传感器的物理原理
随物体的热膨胀相对变化而引起的体积变化； 蒸气压的温度变化； 电极的温度变化 热电偶产生的电动势； 光电效应 热电效应 介电常数、导磁率的温度变化； 物质的变色、融解； 强性振动温度变化； 热放射； 热噪声。
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。 2.2.1 热电偶测温原理 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。
热电偶传感器
看一个实验——热电偶工作原理演示
2．国际实用温标
1968年国际实用温标规定热力学温度是基本温度，
用T表示，其单位是开尔文，符号为K。1K定义为水
三相点热力学温度的1/273.16，水的三相点是指纯水
在固态、液态及气态三项平衡时的温度，热力学温标
规定三相点温度为273.16 K，这是建立温标的惟一基
准点。
热电偶传感器
3．摄氏温标
是工程上最通用的温度标尺。摄氏温标是在标准大 气压(即101325Pa)下将水的冰点与沸点中间划分一百 个等份，每一等份称为摄氏一度(摄氏度，℃)，一般用 小写字母 t 表示。与热力学温标单位开尔文并用。
热电偶传感器
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。
模拟图：在一个密闭的空间里，气体分 子在高温时的运动速度比低温时快！
热电偶传感器
2.1 温度测量概述
2.1.1 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。
热电偶传感器
2.1.2 温标
热平衡：温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量。 分子物理学：温度反映了物体内部分子无规则运动的剧 烈程度。 能量：温度是描述系统不同自由度间能量分配状况的物 理量。 温标：表示温度大小的尺度是温度的标尺。
热电偶传感器
1．热力学温标
1848年威廉·汤姆首先提出以热力学第二定律为 基础，建立温度仅与热量有关，而与物质无关的热力 学温标。因是开尔文总结出来的，故又称开尔文温标 ，用符号K表示。它是国际基本单位制之一。
热电偶传感器
从实验到理论：热电效应
1821年，德国物理学家赛贝克用两种不 同金属组成闭合回路，并用酒精灯加热其中 一个接触点（称为结点），发现放在回路中 的指南针发生偏转（说明什么？），如果用 两盏酒精灯对两个结点同时加热，指南针的 偏转角反而减小（又说明什么？） 。
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
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
几种温标的对比
正常体温 为37 C ， 相当于华 氏温度多 少度？
热电偶传感器
Baidu Nhomakorabea
温度传感器的发展概况
公元1600年，伽里略研制出气体温度计。一百年 后，研制成酒精温度计和水银温度计。随着现代工业 技术发展的需要，相继研制出金属丝电阻、温差电动 式元件、双金属式温度传感器。1950年以后，相继研 制成半导体热敏电阻器。最近，随着原材料、加工技 术的飞速发展、又陆续研制出各种类型的温度传感器。
第2章 温度传感器
2.1 温度测量概述 2.2 热电偶传感器 2.3 热电阻式传感器 2.4 集成温度传感器 2.5 其他温度传感器
热电偶传感器
温度是反映物体冷热状态的物理参数。
温度传感器是实现温度检测和控制的重 要器件。在种类繁多的传感器中，温度传感 器是应用最广泛、发展最快的传感器之一。 工业生产自动化流程，温度测量点要占全部 测量点的一半左右。
热电偶传感器
示温涂料（变色涂料） 装满热水后图案
变得清晰可辨
热电偶传感器
变色涂料在电脑内部温度中的示温作用
CPU散 热风扇
温度升高后变为红色
低温时显示 蓝色
热电偶传感器
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
热电偶传感器
红外温度计
热电偶传感器
2.2 热电偶传感器
摄氏温标与国际实用温标温度之间的关系如下：
t =T-273.15 ℃
T= t+273.15 K
4．华氏温标
目前已用得较少，它规定在标准大气压下冰的融 点为32华氏度，水的沸点为212华氏度，中间等分为 180份，每一等份称为华氏一度，符号用℉，它和摄 氏温度的关系如下：
m=1.8n+32 ℉ 热电偶传感器 n= 5/9 (m-32) ℃
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
可控硅 热电偶辐传感射器 温度传感器
光学高温计
此外，还有微波测温温度传感器、噪声 测温温度传感器、温度图测温温度传感器、 热流计、射流测温计、核磁共振测温计、 穆斯保尔效应测温计、约瑟夫逊效应测温 计、低温超导转换测温计、光纤温度传感 器等。这些温度传感器有的已获得应用， 有的尚在研制中。
热电极A
测量端
（工作端、
A
热端）
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。
热电偶传感器
热电偶两结点所产生的总的热电势等于热端热电势
与冷端热电势之差，是两个结点的温差Δt 的函数：
EAB（T，T0）=eAB （ T ）- eAB （ T0 ）
热电势大致与两个结点的温差Δt 成正比
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；连续测量不会产生热电消偶传耗感；器 反应快等。
热电偶传感器
温度传感器的物理原理
随物体的热膨胀相对变化而引起的体积变化； 蒸气压的温度变化； 电极的温度变化 热电偶产生的电动势； 光电效应 热电效应 介电常数、导磁率的温度变化； 物质的变色、融解； 强性振动温度变化； 热放射； 热噪声。
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。 2.2.1 热电偶测温原理 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。
热电偶传感器
看一个实验——热电偶工作原理演示
2．国际实用温标
1968年国际实用温标规定热力学温度是基本温度，
用T表示，其单位是开尔文，符号为K。1K定义为水
三相点热力学温度的1/273.16，水的三相点是指纯水
在固态、液态及气态三项平衡时的温度，热力学温标
规定三相点温度为273.16 K，这是建立温标的惟一基
准点。
热电偶传感器
3．摄氏温标
是工程上最通用的温度标尺。摄氏温标是在标准大 气压(即101325Pa)下将水的冰点与沸点中间划分一百 个等份，每一等份称为摄氏一度(摄氏度，℃)，一般用 小写字母 t 表示。与热力学温标单位开尔文并用。
热电偶传感器
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。
模拟图：在一个密闭的空间里，气体分 子在高温时的运动速度比低温时快！
热电偶传感器
2.1 温度测量概述
2.1.1 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。
热电偶传感器
2.1.2 温标
热平衡：温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量。 分子物理学：温度反映了物体内部分子无规则运动的剧 烈程度。 能量：温度是描述系统不同自由度间能量分配状况的物 理量。 温标：表示温度大小的尺度是温度的标尺。
热电偶传感器
1．热力学温标
1848年威廉·汤姆首先提出以热力学第二定律为 基础，建立温度仅与热量有关，而与物质无关的热力 学温标。因是开尔文总结出来的，故又称开尔文温标 ，用符号K表示。它是国际基本单位制之一。
热电偶传感器
从实验到理论：热电效应
1821年，德国物理学家赛贝克用两种不 同金属组成闭合回路，并用酒精灯加热其中 一个接触点（称为结点），发现放在回路中 的指南针发生偏转（说明什么？），如果用 两盏酒精灯对两个结点同时加热，指南针的 偏转角反而减小（又说明什么？） 。