傳感器及檢測技術(shù) 教學(xué)PPT課件

傳感器及檢測技術(shù) 教學(xué)PPT課件,傳感器及檢測技術(shù),教學(xué)PPT課件,傳感器,檢測,技術(shù),教學(xué),PPT,課件 PPT模板下載： 溫度檢測目錄1 1任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測2 2任務(wù)二 管道溫度的檢測3 3任務(wù)三 電冰箱溫度檢測4 4任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測5 5任務(wù)五 非接觸式體溫檢測 項(xiàng)目五 溫度檢測學(xué)習(xí)目標(biāo)能認(rèn)識各種溫度傳感器，了解溫度傳感器的分類和特性。能了解熱電偶的工作原理。能掌握熱電偶的冷端補(bǔ)償方法。會(huì)使用熱電偶分度表。了解熱電阻、熱敏電阻和集成溫度傳感器的特點(diǎn)、工作原理和測量電路。了解紅外輻射的基本知識和特性。能理解各種溫度傳感器的應(yīng)用電路。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測任務(wù)提出 如圖5-1所示的軋鋼加熱爐是軋鋼機(jī)的前道設(shè)備，也是冶金企業(yè)軋鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，它的主要目的是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)使鋼坯達(dá)到符合軋制要求的溫度。加熱爐內(nèi)分成預(yù)熱段、加熱段和均熱段三段，若鋼坯的入爐溫度為20，一般要求出爐溫度大于1150且鋼坯截面溫差要小于40。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測任務(wù)提出任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測相關(guān)知識（二）傳感器的選用原則 熱電偶傳感器是一種自發(fā)電式傳感器，測量時(shí)不需要外加電源，直接將被測量轉(zhuǎn)換成電勢輸出。使用十分方便，常被用作測量爐子、管道內(nèi)的氣體或液體的溫度及固體的表面溫度。它的測溫范圍很廣，常用的熱電偶測溫范圍為501600，某些特殊熱電偶最低可測270，最高可達(dá)2800。它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、測量范圍廣、精度高、慣性小和輸出信號便于遠(yuǎn)傳等許多優(yōu)點(diǎn)。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測一、熱電偶的外形結(jié)構(gòu)、種類和特性（一）常用熱電偶的外形 各種普通裝配型熱電偶的外形如圖5-2所示。各種鎧裝型熱電偶的外形如圖5-3所示。各種防爆型熱電偶的外形如圖5-4所示。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測一、熱電偶的外形結(jié)構(gòu)、種類和特性（二）熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電偶的結(jié)構(gòu)如圖5-5所示。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測一、熱電偶的外形結(jié)構(gòu)、種類和特性（三）熱電偶的分類1.熱電偶的結(jié)構(gòu)分類（1）普通熱電偶 普通熱電偶一般由熱電極、絕緣套管、保護(hù)套管和接線盒等幾部分組成。常用于測量氣體、蒸氣和各種液體等介質(zhì)的溫度。（2）鎧裝熱電偶 鎧裝熱電偶又稱纜式熱電偶，此種熱電偶是將熱電極、絕緣材料連同保護(hù)管一起拉制成型，經(jīng)焊接密封和裝配等工藝制成的堅(jiān)實(shí)的組合體。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測一、熱電偶的外形結(jié)構(gòu)、種類和特性（三）熱電偶的分類2.熱電偶的種類（1）標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶 標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有相應(yīng)分度表的熱電偶。所謂分度表是熱電偶冷端溫度為零度時(shí)，反映熱電偶熱端溫度與熱電勢之間對應(yīng)關(guān)系的表格。標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶還有配套顯示儀表可供選用。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測一、熱電偶的外形結(jié)構(gòu)、種類和特性（三）熱電偶的分類2.熱電偶的種類（1）標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶 標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有相應(yīng)分度表的熱電偶。所謂分度表是熱電偶冷端溫度為零度時(shí)，反映熱電偶熱端溫度與熱電勢之間對應(yīng)關(guān)系的表格。標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶還有配套顯示儀表可供選用。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測一、熱電偶的外形結(jié)構(gòu)、種類和特性（三）熱電偶的分類 國際電工委員會(huì)（IEC）向世界各國推薦了8種熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶。表5-1是它們的基本特性。熱電偶名稱的含義如下：任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測一、熱電偶的外形結(jié)構(gòu)、種類和特性（三）熱電偶的分類（2）非標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶 非標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶的復(fù)現(xiàn)性差，沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于擴(kuò)展高溫和低溫的測量以及特殊場合的測量。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測一、熱電偶的外形結(jié)構(gòu)、種類和特性（三）熱電偶的分類（2）非標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶銥銠系：熱電動(dòng)勢與溫度線性關(guān)系好，長期使用溫度在2000以下，適用于真空、還原性和惰性氣體中。鎢錸系：可以使用到2800，適用于真空、還原性和惰性氣體中。鎳鉻鐵金：低溫2700，低溫下線性好，靈敏度高。銀金金鐵：測溫范圍為270196。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測二、熱電偶工作原理（一）熱電效應(yīng) 由兩種不同成分的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路，當(dāng)閉合回路的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于不同的溫度場中，回路中產(chǎn)生一個(gè)方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)的電動(dòng)勢，這種效應(yīng)稱為“熱電效應(yīng)”，或稱溫差電效應(yīng)。由于這種效應(yīng)是1821年德國物理學(xué)家賽貝克首先發(fā)現(xiàn)的，故又稱為賽貝克效應(yīng)。熱電偶回路如圖5-6所示。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測二、熱電偶工作原理1.按測量手續(xù)分類1.熱電偶導(dǎo)體A、B組成的回路稱為熱電偶。2.熱電極兩種導(dǎo)體A、B稱為熱電極。3.熱電勢閉合回路中的電勢稱為熱電勢。4.測量端置于被測溫度（T）中的一端稱為測量端，又稱工作端或熱端。5.參考端置于恒定溫度（T0）中的一端稱為參考端，又稱自由端或冷端。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測二、熱電偶工作原理兩種不同材料的導(dǎo)體A、B接觸時(shí)，由于兩導(dǎo)體的自由電子密度不同，假設(shè)A的自由電子密度大于B的自由電子密度，則A的自由電子向B擴(kuò)散，形成A到B的電場。在電場作用下，電子反方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，A與B之間的電位差就是接觸電動(dòng)勢。1 接觸電動(dòng)勢單一導(dǎo)體A、B，其兩端分別置于不同的溫度T、T0時(shí)，假設(shè)T大于T0，則熱端T溫度處的自由電子向冷端T0溫度處移動(dòng)，形成熱端指向冷端的靜電場。在電場作用下，電子反方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，熱端與冷端之間的電位差為溫差電動(dòng)勢。2 溫差電動(dòng)勢接觸電動(dòng)勢與溫差電動(dòng)勢之和為熱電偶的總電勢。3 總電動(dòng)勢（三）熱電勢的組成任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測三、熱電偶的基本定律（一）均質(zhì)導(dǎo)體定律 如果熱電偶回路中的兩個(gè)熱電極材料相同，無論兩接點(diǎn)的溫度如何，熱電偶回路內(nèi)的總熱電動(dòng)勢均為零。應(yīng)用：由于兩相同的熱電極材料間無自由電子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，總電動(dòng)勢為零，因此它可用于檢查熱電極成分是否相同。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測三、熱電偶的基本定律（二）中間導(dǎo)體定律 在熱電偶A、B回路中接入第三種導(dǎo)體C，如圖5-7所示，只要第三種導(dǎo)體的兩接點(diǎn)溫度相同，則回路中總的電動(dòng)勢不變。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測三、熱電偶的基本定律（三）標(biāo)準(zhǔn)電極定律 如果兩種導(dǎo)體A、B分別與第三種導(dǎo)體C組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢已知，則由這兩種導(dǎo)體組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢也就已知，如圖5-8所示。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測三、熱電偶的基本定律（四）中間溫度定律 熱電偶熱電偶在兩接點(diǎn)溫度T、T0時(shí)的熱電動(dòng)勢等于該熱電偶在接點(diǎn)溫度為T、Tn和Tn、T0時(shí)的相應(yīng)熱電動(dòng)勢的代數(shù)和，如圖5-9所示。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測任務(wù)實(shí)施一、合理選擇熱電偶傳感器的類型 根據(jù)軋鋼爐的測溫范圍及使用要求，結(jié)合熱電偶的相關(guān)知識，選用性價(jià)比最優(yōu)的鎳鉻鎳硅（K）熱電偶作為測溫傳感器。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測二、正確使用熱電偶傳感器（一）熱電偶要求冷端補(bǔ)償 熱電偶測溫是將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電勢的變化，它們的對應(yīng)關(guān)系是用分度表列出，而分度表上的值是在T0=0時(shí)測得的。因此，用熱電偶的分度表查毫伏數(shù)溫度時(shí)，必須滿足T0=0的條件。在實(shí)際測溫中，冷端溫度常隨環(huán)境溫度而變化，這樣T0不但不是0，而且也不恒定，將產(chǎn)生誤差。因此要采用一些措施進(jìn)行補(bǔ)償或者修正。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測二、正確使用熱電偶傳感器（二）熱電偶冷端補(bǔ)償方法 1.0恒溫法 將熱電偶冷端置于0恒溫容器中，從而保證冷端溫度恒為0，此時(shí)熱電偶的熱電勢與分度表一致。這種方法精度較高，適用于實(shí)驗(yàn)室或精密測量中。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測二、正確使用熱電偶傳感器（二）熱電偶冷端補(bǔ)償方法2.補(bǔ)償導(dǎo)線法 熱電偶一般做得較短，為3502000mm。當(dāng)測溫儀表與測量點(diǎn)距離較遠(yuǎn)時(shí)，冷端溫度會(huì)受到被測物溫度和周圍環(huán)境溫度的影響而波動(dòng)，為使冷端溫度穩(wěn)定，又節(jié)省熱電偶的材料，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線來延長熱電偶的冷端，使之遠(yuǎn)離高溫區(qū)。這種方法稱為補(bǔ)償導(dǎo)線法，即冷端溫度延長法，如圖5-10所示。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測二、正確使用熱電偶傳感器（二）熱電偶冷端補(bǔ)償方法3.計(jì)算修正法 當(dāng)冷端溫度T0保持恒定，但不等于0時(shí)，可采用計(jì)算修正法，對熱電偶回路的測量電勢值EAB（T，T0）加以修正。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測二、正確使用熱電偶傳感器（二）熱電偶冷端補(bǔ)償方法4.電橋補(bǔ)償法 電橋補(bǔ)償法可以在冷端溫度無法恒定時(shí)對熱電偶進(jìn)行冷端補(bǔ)償。補(bǔ)償電橋（冷端補(bǔ)償器）的作用：在冷端溫度變化時(shí)，提供一個(gè)與熱電偶冷端變化引起的熱電勢變化大小相等，但極性相反的補(bǔ)償電勢，使得測量電路輸出熱電勢不隨冷端溫度變化的影響。如圖5-11所示。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測二、正確使用熱電偶傳感器（二）熱電偶冷端補(bǔ)償方法5.儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法 當(dāng)熱電偶的冷端溫度比較穩(wěn)定，而測量精度要求不太高時(shí)，可將顯示儀表的機(jī)械零位預(yù)先調(diào)整到已知的冷端溫度值上，相當(dāng)于在輸入熱電偶的熱電勢前先給儀表輸入一個(gè)熱電勢E（T0，0），這樣，儀表使用時(shí)的指示值為E（T0,0）+E（T,T0），消除了誤差。使用時(shí)要注意：當(dāng)氣溫變化時(shí)，由于T0變化了，應(yīng)及時(shí)調(diào)整指針的位置。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測二、正確使用熱電偶傳感器（三）測量爐溫電路 如圖5-12所示，將熱電偶的熱端插入爐內(nèi)檢測爐溫T，冷端通過補(bǔ)償導(dǎo)線與測量儀表的輸入銅導(dǎo)線相連，并插入冰瓶，保證T00，此時(shí)通過測量儀表測得的熱電勢即可確定爐內(nèi)的實(shí)際溫度。假如冷端溫度T0不能保證為0，則必須進(jìn)行計(jì)算修正。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測二、正確使用熱電偶傳感器（三）測量爐溫電路任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測二、正確使用熱電偶傳感器（四）熱電偶的選擇、安裝使用和校驗(yàn) 熱電偶的選用應(yīng)該根據(jù)被測介質(zhì)的溫度、壓力、介質(zhì)性質(zhì)、測溫時(shí)間長短來選擇熱電偶和保護(hù)套管。安裝點(diǎn)要有代表性，安裝方法要正確。一般將熱電偶安裝在管道的中心線位置上，并使熱電偶測量端面向流體，使測量端充分與被測介質(zhì)接觸，提高測量準(zhǔn)確性，盡可能測得介質(zhì)的真實(shí)溫度。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測二、正確使用熱電偶傳感器（五）熱電偶測溫誤差原因熱電偶的非均勻性分度誤差：由于熱電偶材料粗細(xì)不均勻或不純等原因，使熱電偶溫差電特性與統(tǒng)一的分度表有一定的誤差。冷端不為零。熱電偶長期處于高溫環(huán)境下已氧化變質(zhì)。各連接點(diǎn)接觸不良。測量儀表精度不高。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測其他案例（一）測量一點(diǎn)溫度的幾種電路用熱電偶測量一點(diǎn)溫度的幾種電路如圖5-13所示。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測其他案例（二）測量兩點(diǎn)間的溫差 兩個(gè)相同型號的熱電偶并配有相同的補(bǔ)償導(dǎo)線，如圖5-14所示，反向連接，則測量儀表測得EE1-E2，由此可得T1和T2的溫度差。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測其他案例（三）測量多點(diǎn)的平均溫度 有些大型設(shè)備，需測量多點(diǎn)的平均溫度，可通過熱電偶并聯(lián)的測量電路來實(shí)現(xiàn)。熱電偶并聯(lián)測溫，當(dāng)其中某個(gè)熱電偶斷路時(shí)，不影響整個(gè)電路的工作。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測其他案例（四）串聯(lián)測溫為了提高測量靈敏度，可采樣熱電偶串聯(lián)的測量電路。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測訓(xùn)練一下 進(jìn)入實(shí)訓(xùn)室，認(rèn)識各種熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線，并用熱電偶、集成運(yùn)放OP07、電阻和電容等器件，試著制作一個(gè)簡易熱電偶測溫計(jì)。熱電偶熱電勢放大電路如圖5-15所示，該電路由熱電偶測量溫度T，得到的熱電偶輸出電勢通過OP07放大后輸出，輸出電壓Uout的大小就對應(yīng)被測溫度的高低。任務(wù)一 軋鋼爐的溫度檢測訓(xùn)練一下任務(wù)二 管道溫度的檢測任務(wù)提出 在工業(yè)生產(chǎn)中，各種反應(yīng)釜、液體和氣體管道都要進(jìn)行溫度的檢測與控制，它們的溫度范圍一般在0500之間，因此可選擇熱電阻傳感器。任務(wù)二 管道溫度的檢測相關(guān)知識 熱電阻是利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度升高而增大這一特性來測量溫度的。熱電阻主要用于工業(yè)測溫，它具有靈敏度高，穩(wěn)定性、互換性好，精度高的特點(diǎn)。但它需要外加電源，測量溫度不能太高，主要用于中、低溫度（-200650）范圍的溫度測量。熱電阻與熱電偶相比，在相同的溫度下輸出信號較大，易于測量；熱電阻的變化一般要經(jīng)過電橋轉(zhuǎn)換成電壓輸出。為了避免或減少導(dǎo)線電阻對測溫的影響，工業(yè)熱電阻一般采用三線制接法。任務(wù)二 管道溫度的檢測一、熱電阻的外形、結(jié)構(gòu)及性能（一）熱電阻的外形熱電阻的外形如圖5-16所示。任務(wù)二 管道溫度的檢測一、熱電阻的外形、結(jié)構(gòu)及性能（二）熱電阻的結(jié)構(gòu)形式 熱電阻一般由測溫元件（電阻體或電阻絲）、保護(hù)管和接線盒三部分組成，如圖5-17所示。任務(wù)二 管道溫度的檢測一、熱電阻的外形、結(jié)構(gòu)及性能（三）熱電阻的主要技術(shù)性能1.熱電阻材料的性能要求電阻值的變化與溫度的變化線性要好。電阻溫度系數(shù)要大且保持常數(shù)。越大，靈敏度越高，純金屬的比合金要高，所以一般采用純金屬作為熱電阻。電阻率要大。越大，在相同靈敏度下，熱電阻體積越小，熱慣性越小，反應(yīng)速度越快。在測溫范圍內(nèi)，材料的物理、化學(xué)性能穩(wěn)定。材料價(jià)格便宜，容易加工。任務(wù)二 管道溫度的檢測一、熱電阻的外形、結(jié)構(gòu)及性能（三）熱電阻的主要技術(shù)性能2.常用熱電阻的主要性能常用熱電阻的主要性能如表5-2所示。任務(wù)二 管道溫度的檢測二、熱電阻的工作原理 大多數(shù)金屬在溫度升高時(shí)，金屬內(nèi)部原子晶格的振動(dòng)加劇，從而使金屬內(nèi)部的自由電子通過金屬導(dǎo)體時(shí)的阻力增大，表現(xiàn)為電阻值增大。當(dāng)溫度升高1時(shí)，電阻值增加0406，熱電阻就是利用金屬材料的電阻值隨溫度升高而增大的這一特性來測量溫度的。測溫時(shí)，先將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，由于阻值變化很小，因此要通過后續(xù)的測量電橋再轉(zhuǎn)換成電壓信號送至顯示儀表顯示或記錄被測溫度。任務(wù)二 管道溫度的檢測任務(wù)實(shí)施 根據(jù)管道的測溫范圍及使用要求，結(jié)合熱電阻的相關(guān)知識，可選用普通鉑熱電阻作為測溫傳感器。一、合理選擇熱電阻的類型任務(wù)二 管道溫度的檢測二、正確使用熱電阻 由實(shí)驗(yàn)可知，金屬熱電阻的阻值與溫度的變化是一種非線性關(guān)系。因此要每隔一度測出對應(yīng)阻值，在規(guī)定測溫范圍內(nèi)，將溫度與阻值的對應(yīng)值以表格形式列出，即熱電阻分度表，見附錄2所示。測溫時(shí)，可根據(jù)熱電阻的阻值，再查表得到溫度值。（一）熱電阻分度表任務(wù)二 管道溫度的檢測二、正確使用熱電阻 熱電阻測溫是將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，由于電阻值的變化范圍很小，一般采用電橋電路來測量微弱的阻值變化。（二）電橋測量電路任務(wù)二 管道溫度的檢測二、正確使用熱電阻 實(shí)際應(yīng)用中，熱電阻安裝在生產(chǎn)環(huán)境中，感受被測介質(zhì)的溫度變化，而測量電阻的電橋通常作為信號處理器或顯示儀表的輸入單元，隨相應(yīng)的儀表安裝在控制室。熱電阻作為電橋的一個(gè)橋臂，其連接導(dǎo)線也就成為橋臂電阻的一部分，并隨環(huán)境溫度的變化而變化。由于熱電阻很小，連接導(dǎo)線阻值的變化給測量帶來了較大的誤差，因此工業(yè)上常采用三線制連接法測量熱電阻，如圖5-18所示。（三）三線制連接法任務(wù)二 管道溫度的檢測二、正確使用熱電阻（三）三線制連接法任務(wù)二 管道溫度的檢測其他案例 對于輸油泵站進(jìn)出口溫度測量，熱電、熱力、蒸汽溫度監(jiān)測，機(jī)電設(shè)備軸瓦溫度監(jiān)測，食品釀造、發(fā)酵溫度測量，石油煉制化工合成等測溫場合，溫度范圍一般在0500以內(nèi)，可選用如圖5-19所示的數(shù)字溫度計(jì)。熱電阻數(shù)字溫度計(jì)任務(wù)二 管道溫度的檢測其他案例該數(shù)字溫度計(jì)的測溫器件為熱電阻Pt100，它的主要技術(shù)參數(shù)如下：測量范圍：-50500精度：05%FS采樣時(shí)間：15s顯示：4位LCD供電電源：36V/2 Ah鋰電池一節(jié)熱電阻數(shù)字溫度計(jì)任務(wù)二 管道溫度的檢測其他案例該數(shù)字溫度計(jì)的測溫器件為熱電阻Pt100，它的主要技術(shù)參數(shù)如下：環(huán)境條件：溫度：-1050，-3555；濕度：95%RH測深：302500mm輸入距離：三線 30m冷端長度：80200mm安裝螺紋：M272熱電阻數(shù)字溫度計(jì)任務(wù)二 管道溫度的檢測訓(xùn)練一下 進(jìn)入實(shí)訓(xùn)室，認(rèn)識各種熱電阻，并用熱電阻和其他器件，試著制作一臺熱電阻測溫儀。熱電阻測溫電路如圖5-20所示，鉑熱電阻Pt100接在測量電橋中，電橋輸出信號經(jīng)運(yùn)算放大器A1放大，再輸入由運(yùn)算放大器A2等器件組成的低通濾波電路濾去除無用的雜波后輸出。任務(wù)二 管道溫度的檢測訓(xùn)練一下任務(wù)三 電冰箱溫度檢測任務(wù)提出 在家用電器中，大量設(shè)備如電冰箱、電飯煲、空調(diào)器、熱水器、電熨斗、洗衣機(jī)等，都要對溫度進(jìn)行測量。以電冰箱為例，如圖5-21所示的數(shù)字節(jié)能電冰箱中就有四個(gè)感溫探頭，其中兩個(gè)感溫探頭感測冷藏室上部和下部溫度，另一個(gè)感溫頭感測冷凍室溫度，還有一個(gè)位于臺面的感溫頭感測環(huán)境溫度。任務(wù)三 電冰箱溫度檢測相關(guān)知識 熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化較顯著的特點(diǎn)制成的一種熱敏元件。它的測溫范圍為50350。它具有靈敏度高、熱慣性小、反應(yīng)速度快、體積小、使用方便、制作簡單、價(jià)格低廉、易于大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。但它存在互換性差、熱電特性為非線性的缺點(diǎn)。大量用于各種要求不太高的溫度測量和溫度控制中。任務(wù)三 電冰箱溫度檢測一、熱敏電阻的外形結(jié)構(gòu)及符號各種熱敏電阻的外形如圖5-22所示。（一）各種熱敏電阻的外形任務(wù)三 電冰箱溫度檢測一、熱敏電阻的外形結(jié)構(gòu)及符號各種熱敏電阻的外形結(jié)構(gòu)及符號如圖5-23所示。（二）各種熱敏電阻的外形結(jié)構(gòu)及符號任務(wù)三 電冰箱溫度檢測二、熱敏電阻的工作原理 半導(dǎo)體材料的電阻率溫度系數(shù)有從（16）/60/范圍內(nèi)的各種數(shù)值，它為金屬材料的溫度系數(shù)的10100倍。熱敏電阻就是利用半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度的變化而顯著變化的這一特性制成的測溫傳感器。任務(wù)三 電冰箱溫度檢測三、熱敏電阻的分類 如圖5-24所示，熱敏電阻的溫度系數(shù)有正有負(fù)。按溫度系數(shù)的不同，熱敏電阻可分為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）和正溫度系數(shù)的熱敏電阻（PTC）兩大類。NTC又分為負(fù)指數(shù)型和負(fù)突變型（CTR）兩類，CTR一般在某一溫度范圍內(nèi)，電阻值會(huì)發(fā)生急劇變化。PTC分為線性型和突變型兩類。任務(wù)三 電冰箱溫度檢測三、熱敏電阻的分類 它是電阻率隨著溫度的增加比較均勻地減小的熱敏電阻。主要用于溫度測量和補(bǔ)償，測溫范圍一般為-50350，溫度系數(shù)為（16）/。（一）負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC任務(wù)三 電冰箱溫度檢測三、熱敏電阻的分類它是一種新型的測溫器件，溫度變化與電阻率變化之間成線性關(guān)系。（二）正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC任務(wù)三 電冰箱溫度檢測三、熱敏電阻的分類 它是電阻率隨著溫度的變化而變化，當(dāng)超過某一溫度值時(shí)，電阻率發(fā)生急劇變化的熱敏電阻。它具有開關(guān)特性，適用于在某一較窄溫度范圍內(nèi)做溫度控制開關(guān)或監(jiān)測使用。（三）PTC（突變）、CTR熱敏電阻任務(wù)三 電冰箱溫度檢測任務(wù)實(shí)施 冰箱冷藏室的溫度范圍一般為010，冷凍室溫度范圍在300，環(huán)境溫度在1040。結(jié)合熱敏電阻的相關(guān)知識，可選用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC作為測溫傳感器。一、合理選擇熱敏電阻的類型任務(wù)三 電冰箱溫度檢測二、正確使用熱敏電阻傳感器 由于熱敏電阻的熱電特性具有非線性，因此在選用時(shí)，要挑選在使用溫度范圍內(nèi)線性變化，且使用壽命長，不易損壞的熱敏電阻。在一些場合，要外加線性化電路或通過查表，才能得到準(zhǔn)確的溫度值。（一）熱敏電阻的挑選任務(wù)三 電冰箱溫度檢測二、正確使用熱敏電阻傳感器 由于熱敏電阻的靈敏度高，阻值變化大，可直接用圖5-25所示電路進(jìn)行控制顯示。（二）熱敏電阻的測量電路任務(wù)三 電冰箱溫度檢測相關(guān)案例 利用熱敏電阻可制成半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)，用來測量一般的氣體、液體和固體的溫度。它適用于微小物體和物體局部的溫度檢測，如變壓器、軸承、電腦CPU等的溫度檢測。如圖5-26a所示為半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)的外形圖，圖5-26b所示為測溫電路圖。（一）半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)任務(wù)三 電冰箱溫度檢測相關(guān)案例（一）半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)任務(wù)三 電冰箱溫度檢測相關(guān)案例熱敏電阻溫度上下限報(bào)警電路如圖5-27所示。（二）熱敏電阻溫度上下限報(bào)警電路任務(wù)三 電冰箱溫度檢測相關(guān)案例（四）電腦CPU的保護(hù) 在筆記本電腦中，CPU芯片的背面裝有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻用來檢測CPU的溫度。當(dāng)CPU超溫時(shí)，啟動(dòng)風(fēng)扇控制電路，排風(fēng)冷卻；溫度再升高，提高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速并降低CPU工作頻率；若繼續(xù)升高，系統(tǒng)為防止CPU燒毀，停止執(zhí)行程序，進(jìn)入“死機(jī)”狀態(tài)。任務(wù)三 電冰箱溫度檢測相關(guān)案例（五）電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)電路 如圖5-29所示為電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)電路。其中的三個(gè)熱敏電阻為特性相同的負(fù)突變型（CTR）熱敏電阻，它們分別放在電機(jī)三相繞組中。當(dāng)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，溫度較低，熱敏電阻值較大，三極管T截止，繼電器不工作；當(dāng)電機(jī)過負(fù)荷或斷相等異常時(shí)，電機(jī)溫度急劇升高，熱敏電阻值急劇減小，T導(dǎo)通，繼電器得電吸合，斷開電機(jī)主控制電路，起到保護(hù)電動(dòng)機(jī)的作用。任務(wù)三 電冰箱溫度檢測相關(guān)案例（五）電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)電路任務(wù)三 電冰箱溫度檢測訓(xùn)練一下 進(jìn)入實(shí)訓(xùn)室，認(rèn)識熱敏電阻，并用熱敏電阻和其他器件，試著制作一臺恒溫控制器。恒溫控制電路如圖5-30所示。熱敏電阻RT在低溫下阻值很大，高溫下阻值很小。任務(wù)三 電冰箱溫度檢測訓(xùn)練一下任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測任務(wù)提出 在空調(diào)器、精密數(shù)字溫度計(jì)、復(fù)印機(jī)、電冰箱和熱電偶的冷端補(bǔ)償?shù)群芏鄳?yīng)用場合，要求測溫精度高、線性好，能直接與數(shù)字電路相連接。以變頻空調(diào)為例，如圖5-31所示。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測相關(guān)知識 集成溫度傳感器是將溫度敏感元件和放大、運(yùn)算及補(bǔ)償電路采用微電子技術(shù)和集成工藝集成在一片芯片上，從而構(gòu)成集測量、放大、電源供電回路于一體的高性能溫度傳感器，又稱溫度IC。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測一、AD590系列集成溫度傳感器（一）AD590的外形和符號 AD590是電流輸出型集成溫度傳感器，其輸出電流與環(huán)境絕對溫度成正比，可直接制成絕對溫度儀。它有I、J、K、L、M等五個(gè)型號。其系列產(chǎn)品的外形及符號如圖5-32所示。它共有三個(gè)管腳：1腳為正極，2腳為負(fù)極，3腳接管殼。使用時(shí)將3腳接地，可起屏蔽作用。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測一、AD590系列集成溫度傳感器（二）主要特性測溫范圍：55150。非線性：I：3；J：15；K：08；L：04；M：03。二端器件：電壓輸入，電流輸出。額定溫度系數(shù)：1A/K。額定輸出電流（25）：2982A。最大正向電壓：44V。最大反向電壓：20V。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測一、AD590系列集成溫度傳感器（三）典型使用 AD590工作時(shí)，只要在其兩端加上一定的工作電壓，它的輸出電流就隨溫度變化而變化，其線性電流輸出為IA/K，經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換電路輸出10mV/K，如圖5-33所示。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測二、AN6701S集成溫度傳感器（一）AN6701S集成溫度傳感器的外形 AN6701S集成溫度傳感器的外形如圖5-34所示。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測二、AN6701S集成溫度傳感器（二）引腳功能任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測二、AN6701S集成溫度傳感器（三）主要特性工作溫度范圍：1080。非線性：05。靈敏度：105114 mV/。額定輸出電流：100A。工作電壓范圍：515V。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測任務(wù)實(shí)施一、合理選擇集成溫度傳感器的類型 空調(diào)器的控溫范圍為1630，各測溫探頭的測溫范圍在1050之間。在這樣的測溫范圍下，用熱敏電阻固然可以，但用集成溫度傳感器，它的檢測精度更高，線性更好，外圍器件很少，結(jié)合集成溫度傳感器的相關(guān)知識，可選用AN6701S型集成溫度傳感器作為空調(diào)測溫傳感器。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測二、正確使用AN6701S集成溫度傳感器（一）AN6701S集成溫度傳感器的接線方式 接線方式有如圖5-35所示的三種：正電源供電（圖5-35a）、負(fù)電源供電（圖5-35b）和輸出極性倒置（圖5-35c）。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測二、正確使用AN6701S集成溫度傳感器（二）使用注意事項(xiàng)在接觸式測溫中，測溫元件要與被測對象接觸良好，使兩者達(dá)到同一溫度。測溫元件熱容量要小。防止測溫元件被腐蝕。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測其他案例AD590構(gòu)成的數(shù)字溫度計(jì) AD590集成溫度傳感器配以ICL7106模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，即構(gòu)成312位液晶顯示數(shù)字溫度計(jì)，如圖5-36所示。調(diào)整電位器RP1使基準(zhǔn)電壓UREF5000mV。校正溫度計(jì)時(shí)，只要選擇一只精密水銀溫度計(jì)測得溫度，再調(diào)整電位器RP2使數(shù)字溫度計(jì)顯示與被測溫度相同即可。受AD590的限制，最高測溫不能超過150。任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測其他案例AD590構(gòu)成的數(shù)字溫度計(jì)任務(wù)四 空調(diào)器的溫度檢測訓(xùn)練一下 上網(wǎng)查找各種集成溫度傳感器，列出各種集成溫度傳感器的規(guī)格、特點(diǎn)、性能、應(yīng)用范圍、應(yīng)用電路和價(jià)格等內(nèi)容，寫一篇調(diào)研報(bào)告。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測任務(wù)提出 在日常生活中，人們一般用水銀柱口腔表或肛門表來測量體溫，它是接觸式測量體溫，這種方法方便、實(shí)用、準(zhǔn)確，因而得到了廣泛使用。但若用這種方法測量嬰幼兒體溫，會(huì)有很大的麻煩，這就需要采用非接觸式體溫測量，可用紅外測溫儀。圖5-37所示為紅外耳溫儀。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測相關(guān)知識 非接觸式溫度檢測目前在冶金、鑄造、熱處理、玻璃、陶瓷、耐火材料等工業(yè)生產(chǎn)中的高溫檢測中得到了廣泛應(yīng)用，在民用、醫(yī)療等方面也得到了應(yīng)用。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測一、紅外輻射 在一般常溫下，自然界的所有物體都是紅外輻射的發(fā)射源，只是紅外輻射的波長不同，例如，人體溫度37，紅外輻射波長為910m（屬遠(yuǎn)紅外區(qū)），400700物體的紅外輻射波長為35m（屬中紅外區(qū)）。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測一、紅外輻射 物體的紅外輻射俗稱紅外線或紅外光，它是屬于不可見光譜范疇，如圖5-38所示為電磁波波譜圖。實(shí)際上它和其他任何光線一樣，是一種客觀存在的物質(zhì)。任何物體，只要其溫度高于絕對零度（-273）就有紅外線向周圍空間輻射。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測一、紅外輻射任務(wù)五 非接觸式體溫檢測二、紅外探測器（一）紅外熱探測器 紅外熱探測器是利用紅外輻射的熱效應(yīng)制成的，探測器的敏感元件為熱敏元件，它吸收輻射后引起溫度升高，進(jìn)而使有關(guān)物理參數(shù)發(fā)生相應(yīng)變化，通過測量物理參數(shù)的變化，便可確定探測器所吸收的紅外輻射。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測二、紅外探測器（一）紅外熱探測器 熱敏探測器主要有熱釋電型、熱敏電阻型、熱電阻型和氣體型等四種。其中熱釋電型探測器應(yīng)用最廣，它是根據(jù)熱釋電效應(yīng)制成的，即電石、水晶等一些晶體受熱時(shí)，在晶體兩表面產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。它主要由外殼濾光片、熱電元件PZT，結(jié)型場效應(yīng)管FET、電阻、二極管等組成。其中濾光片設(shè)置在紅外線通過的窗口處。圖5-39a是紅外熱電傳感器的結(jié)構(gòu)圖，5-39b是它的內(nèi)部電路。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測二、紅外探測器（一）紅外熱探測器任務(wù)五 非接觸式體溫檢測二、紅外探測器（二）紅外光子探測器 紅外光子探測器是利用入射紅外輻射的光子流與探測器材料中的電子相互作用，改變電子的能量狀態(tài)，引起各種電學(xué)現(xiàn)象（這一過程也稱為光子效應(yīng)）。常用的光子效應(yīng)有光電效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)、光電磁效應(yīng)和光導(dǎo)效應(yīng)。通過測量材料電子性質(zhì)的變化，可以知道紅外輻射的強(qiáng)弱。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測二、紅外探測器（二）紅外光子探測器1.PbS紅外光敏元件 PbS紅外光敏元件的結(jié)構(gòu)如圖5-40所示。它對近紅外光到波長為3m的紅外光有較高靈敏度，可在室溫下工作。當(dāng)紅外光照射在PbS光敏元件上時(shí)，因光導(dǎo)效應(yīng)，PbS光敏元件的阻值發(fā)生變比。電阻的變化引起PbS光敏元件兩電極間電壓的變化。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測二、紅外探測器（二）紅外光子探測器2.ZnSb紅外光敏元件ZnSb紅外光敏元件的結(jié)構(gòu)如圖5-41所示。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測二、紅外探測器（三）熱探測器與光子探測器的性能比較熱探測器對各種波長都能響應(yīng)，光子探測器只對一段波長區(qū)間有響應(yīng)。熱敏探測器不需要冷卻，光子探測器需要冷卻。熱敏探測器響應(yīng)時(shí)間長。光子探測器容易實(shí)現(xiàn)規(guī)格化。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測三、紅外測溫的特點(diǎn) 溫度是表示物體冷熱程度的物理量，它是物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能大小的主要標(biāo)志。溫度的測量和控制，在科學(xué)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中是十分重要的。與傳統(tǒng)溫度測量方法相比，紅外測溫有如下特點(diǎn)：任務(wù)五 非接觸式體溫檢測三、紅外測溫的特點(diǎn)紅外測溫可遠(yuǎn)距離和非接觸測溫。特別適合于帶電體、高壓和高溫物體的溫度測量。響應(yīng)速度快，適宜對高速運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行測溫。靈敏度高，能分辨微小的溫度變化。測溫準(zhǔn)確度高，由于是非接觸測量，不會(huì)影響物體溫度分布狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，測出的溫度真實(shí)，準(zhǔn)確度可達(dá)01以內(nèi)。測溫范圍寬，在測量101300之間的溫度時(shí)，采用比色（雙波段）測溫原理的比色溫度計(jì)是不需要修正讀數(shù)的測溫計(jì)。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測任務(wù)實(shí)施非接觸紅外耳溫儀是通過感知人耳內(nèi)熱量來測量體溫的，因此采用了熱探測器。一、合理選擇紅外傳感器的類型任務(wù)五 非接觸式體溫檢測二、正確使用紅外測溫傳感器 紅外輻射溫度計(jì)既可用于高溫測量，又可用于冰點(diǎn)以下的溫度測量，所以是輻射溫度計(jì)的發(fā)展趨勢。市售的紅外輻射溫度計(jì)的溫度范圍為-303000，中間分成若干個(gè)不同的規(guī)格，可根據(jù)需要選擇適合的型號。任務(wù)五 非接觸式體溫檢測二、正確使用紅外測溫傳感器紅外測溫儀方框圖如圖5-42所示。（一）紅外測溫儀方框圖任務(wù)五 非接觸式體溫檢測二、正確使用紅外測溫傳感器 紅外測溫儀是利用熱輻射體在紅外波段的輻射通量來測量溫度的。當(dāng)物體的溫度低于1000時(shí)，它向外輻射的不再是可見光而是紅外光了，一般可用紅外探測器檢測溫度。圖5-42中透鏡用來聚焦紅外線；濾光片只允許814m波段的紅外線通過；步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)調(diào)制盤轉(zhuǎn)動(dòng)，將被測的紅外輻射調(diào)制成交變的信號；紅外探測器為熱釋電型探測器，將紅外輻射變換為電信號輸出。測溫儀包括前置放大、選頻放大、同步檢波、溫度補(bǔ)償、發(fā)射率調(diào)節(jié)、線性化等電路。（二）紅外測溫儀工作原理任務(wù)五 非接觸式體溫檢測二、正確使用紅外測溫傳感器了解紅外傳感器的性能指標(biāo)和應(yīng)用范圍。掌握使用條件。調(diào)整紅外傳感器的工作點(diǎn)，達(dá)到最佳工作狀態(tài)。傳感器的光學(xué)部分嚴(yán)禁用手摸、擦，防止損傷和沾污。存放時(shí)注意防潮、防震和防腐。（三）注意事項(xiàng)任務(wù)五 非接觸式體溫檢測相關(guān)案例 由于紅外線是看不見的，因此可以在需要的地方設(shè)置紅外光和紅外探測器，一旦有人越過，馬上遮擋光束，探測器立即發(fā)出報(bào)警信號，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)視。（一）紅外傳感器用于監(jiān)視任務(wù)五 非接觸式體溫檢測相關(guān)案例 在電力輸電線上有許多接頭，年長日久，造成接觸不良，引起發(fā)熱發(fā)燙，不僅損失能源，也容易發(fā)生事故。若采用接觸測溫是很不方便的，而采用紅外探測器，在地面上就可以測得接頭處的溫度的高低，既省力，又可不停電檢測。（二）紅外傳感器用于檢測任務(wù)五 非接觸式體溫檢測相關(guān)案例 當(dāng)兩塊金屬板焊接在一起，要檢測焊接是否良好，可將某一面均勻加熱，當(dāng)溫度升高時(shí)就向另一面?zhèn)魅?。若焊接良好，?nèi)部無缺陷，則在另一面用紅外探測器測得的溫度是均勻的；若某處溫度異常，說明內(nèi)部有缺陷。（三）紅外無損探傷任務(wù)五 非接觸式體溫檢測相關(guān)案例 工件在鍛造之前，需要在加熱爐內(nèi)加溫到900，誤差不超過5，這樣才能保證鍛件的質(zhì)量。如圖5-43所示為紅外輻射測控鍛件溫度的示意圖。（四）紅外輻射測溫任務(wù)五 非接觸式體溫檢測相關(guān)案例 印刷機(jī)在印刷書刊時(shí)，紙張是一張張通過印刷機(jī)進(jìn)行印刷的，如果一次通過兩張或更多的紙張，不僅造成浪費(fèi)，而且影響裝訂質(zhì)量。如圖5-44所示為紅外發(fā)光二極管D1和光敏三極管T1構(gòu)成的紅外線紙張監(jiān)控電路。（五）紅外線紙張監(jiān)控器任務(wù)五 非接觸式體溫檢測相關(guān)案例（五）紅外線紙張監(jiān)控器任務(wù)五 非接觸式體溫檢測訓(xùn)練一下 請你實(shí)際操作一下紅外遙控器，感受它的特點(diǎn)，并通過網(wǎng)絡(luò)、圖書或市場調(diào)研，了解紅外管的特點(diǎn)、價(jià)格、測量電路等內(nèi)容，寫一篇調(diào)研報(bào)告。