模块二　温度的测量.pptxVIP

模块二

温度的测量;;温度是一个基本的物理量，温度传感器是开发较早、应用非常广泛的一类传感器。温度传感器广泛应用于日常生活与工业生产的温度控制中，如大家熟知的饮水机、电冰箱、冷柜、空调、微波炉等制冷、制热产品都需要进行温度测量，进而实现温度控制；汽车发动机、油箱、水箱的温度控制，化纤厂、化肥厂、炼油厂生产过程中的温度控制，冶炼厂、发电厂锅炉温度的控制等都需要温度传感器提供控制依据。;课题一

热敏电阻式温度传感器;学习目标

了解温度的基本概念。

掌握热敏电阻的分类、主要技术指标、特点和选用方法。

掌握用热敏电阻式温度传感器测量温度的方法。;知识引入

下图所示为日常生活中常见的饮水机及其电路原理图。水在加热到100℃时，饮水机内的电加热器应自动停止加热，为实现此功能，饮水机中就需要安装一个温度控制器来控制电加热器，由温度传感器将温度这一物理量转换成电信号提供给温度控制器（一般为比较放大器），以实现温度的自动控制。其中热敏电阻式温度传感器是饮水机温度控制中经常使用的一种温度传感器。;40;知识讲解

一、温度的基本概念

1.温度

从宏观来讲，温度表示了物体的冷热程度，当两个冷热不同的物体相互接触时，热量会从热物体传向冷物体，使热物体变冷，冷物体变热，最终使两物体的冷热程度相同，此时称两物体达到热平衡。因此，物体温度的高低确定了热量传递的方向：热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体。从微观来讲，温度表示物质内部分子运动的剧烈程度，温度越高，物质内部分子运动越剧烈。;2.温标

为了进行温度的测量，需建立温度的标尺，即温标。它规定了温度读数的起点（零点）以及温度的单位。国际上规定的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标、国际实用温标。

（1）摄氏温标

摄氏温标把在标准大气压下冰的熔点定为0℃，水的沸点定为100℃，在这两个温度点间划分100等份，每一等份为1℃，“℃”为国际摄氏温标的温度单位符号。国际摄氏温标的符号为“t”。;（2）华氏温标

华氏温标把一定浓度的盐水凝固时的温度定为0℉，???纯水凝固时的温度定为32℉，把标准大气压下水沸腾的温度定为212℉，“℉”为华氏温标的温度单位符号。华氏温标与摄氏温标的关系式为:

（3）热力学温标

国际单位制（即SI制）中，以热力学温标（符号为“T”）作为基本温标。它所定义的温度称为热力学温度，单位为开尔文，温度单位符号为“K”。热力学温标以水的三相点,即水的固、液、气三态平衡共存时的温度为基本定点,并规定其温度为273.16K。热力学温标与摄氏温标存在着下述的关系：;（4）国际实用温标

国际实用温标是一个国际协议性温标，与热力学温标基本吻合。它不仅定义了一系列温度的固定点，还规定了不同温度段的标准测量仪器，因此复现精度高（世界各地用相同的方法测量温度，可以得到相同的温度值），使用方便。

国际计量委员会从1990年开始贯彻实施国际温标ITS-90。我国自1994年1月1日起全面实施ITS-90国际温标。;二、热敏电阻式温度传感器

温度传感器的核心是温度敏感元件，它能将温度这一物理量转换成电信号，其中最典型、应用最广泛的敏感元件是热敏电阻，它具有体积小、价格低等显著特点。

1.热敏电阻的分类

常见热敏电阻元件的外形如图所示，将热敏电阻元件进行封装后，即可成为温度传感器，如图所示。;46;热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随温度变化而变化的性质制成的。它的阻值随温度变化而剧烈地变化，因此可以提供较高的灵敏度。

热敏电阻可按其温度特性分为三类，阻值随温度升高而升高的，称为正温度系数（PTC）热敏电阻；阻值随温度升高而降低的，称为负温度系数（NTC）热敏电阻；阻值在某一温度范围发生巨大变化的，称为突变型温度系数（CTR）热敏电阻。这三种热敏电阻适用于不同的使用场合，应根据实际需要进行选用。热敏电阻的电阻-温度特性曲线如图所示。;48;正、负温度系数热敏电阻的温度特性曲线为非线性，当测量范围较小时，在某一温度范围内可近似为线性，也可以通过串、并联电阻进行非线性修正，常用于温度测量、温度补偿、温度控制。突变型温度系数热敏电阻的阻值在某个特定温度范围内随温度升高可升高或降低3~4个数量级，即具有很大的温度系数，一般在电子线路中用于抑制浪涌电流，起限流保护作用。;2.热敏电阻的主要技术指标

热敏电阻的阻值、结构各不相同，在选用热敏电阻时，要根据测量使用要求，选择满足相应技术指标的热敏电阻。

（1）标称阻值，即热敏电阻在25℃时的阻值。多数厂商在热敏电阻出厂时会给出热敏电阻在25℃时的阻值。

（2）温度系数，即温度变化引起的热敏电阻阻值的相对变化。温度系数越大，热敏电阻对温度变化的反