第2章 温度测量
第2章_温度测量 - 集成温度传感器-王威立
1．伏安特性
工作电压：4V～30V，I 为一恒流值输出，I∝Tk， 即： I = KT ·TK
KT——标定因子，AD590的标定因子为1μA/K I/μA
423
298 218 0 30V
+150℃ +25℃ -55℃
4V
U/V
AD590伏安特性曲线
2．温度特性
其温度特性曲线函数是以 Tk为变量的n阶多项式之和， 省略非线性项后则有: I=KT· Tc＋273.2
3.DS18B20的工作原理
3.DS18B20的工作原理
低温度系数晶体振荡器输出周期
低温度系数晶体振荡器输出周期
3.DS18B20的工作原理
So
2.DS18B20的结构
64bit ROM 和单线接 口 电 源 检 测 存储器控制逻辑 温度灵敏元件 存 储 器 高温触发器 低温触发器 8位CRC触发器
寄生电源
DS18B20内部结构图
提供 电流
89C51
P1.0 P1.1
P1.2 Tx Rx
通过试验发现: +5V 可挂接DS18B20 DS18B20 DS18B20 DS18B20 数十片，距离可 达到50m，而用 …… 一个口时仅能挂 接10片DS18B20， GND VDD 距离仅为20m。 同时，由于读写 P1.1作输出口用，相当于Tx 在操作上是分开 P1.2作输入口用，相当于Rx 的，故不存在信 号竞争问题。
采用寄生电容供电的温度检测系统
光刻 ROM 中的 64 位序列号是出厂前被光刻好的， 它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码。 64 位光刻 ROM 的排列是：开始 8 位（地址： 28H ）是产品类型 标号，接着的 48 位是该 DS18B20 自身的序列号，并且 每个 DS18B20 的序列号都不相同，因此它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码；最后 8 位则是前面 56 位的循 环冗余校验码（ CRC=X8+X5+X4+1 ）。由于每一个 DS18B20 的 ROM 数据都各不相同，因此微控制器就可 以通过单总线对多个 DS18B20 进行寻址，从而实现一根 总线上挂接多个 DS18B20 的目的。
第二章 温度测量 - - 网络教学与精品课程制作平台 广东轻工
5种热电偶的测温范围与热电势各有什么特点？
几种常用热电偶的热电势与温度的关系 曲线
哪几种热 电偶的测温上 限较高？ 哪一种热电偶 的灵敏度较高？ 哪一种热电偶 的灵敏度较低？ 哪几种热电 偶的线性较差？
为什么所有的曲线均过原点（零度点）？
㈢热电偶的结构
■普通型：由热电极、绝缘管、保护套管 和接线盒组成。如图2-11。
四、热电偶冷端温度补偿
当冷端不为０℃时，必须首先使用补偿导线 将冷端延长到一个温度稳定的地方，然后 再考虑将冷端处理为０℃。
四、热电偶冷端温度补偿
当冷端不为０℃时，必须首先使用补偿导线 将冷端延长到一个温度稳定的地方，然后 再考虑将冷端处理为０℃。 ㈠补偿导线法 补偿导线通常由补偿导线合金丝、绝缘层、 护套和屏蔽层组成。在100℃以下的常温范 围内，它具有与所匹配的热电偶的热电势 称值相同的特性。起到延长热电偶冷端的 作用。 常用补偿导线见表２－７。 Ｘ－延伸型 Ｃ－补偿型
T T0 = EAB T A B dT EAB T0 A B dT 0 0 E AB T , T0 f T f T0
=f T C
从上式可看出，当T0为定值时,Ｅ与Ｔ之间有惟一对应 的关系。因此可以用测量的热电势Ｅ来找到对应的温 度值Ｔ。
两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自 由电子的密度不同，在两金属A和B的接触点处会发 生自由电子的扩散现象。自由电子将从密度大的金属 A扩散到密度小的金属B，使A失去电子带正电，B得 到电子带负电，从而产生接触热电势。
A
＋
T
B
eAB（ T ）
自由 电子
接触电势EAB(T)的大小： NA kT N A EAB (T ) ln f T , e NB NB
苏科版物理八年级上册第二章第一节《物质的三态温度测量》教学教案及教学设计
第三章物态变化第一节温度【教学目标】知识与技能1．理解温度的概念。
2.了解生活环境中常见的温度。
3．会用温度计测量温度。
过程与方法1．通过观察和实验了解温度计的结构和原理。
2．通过学习活动，使学生掌握温度计的使用方法。
情感、态度与价值观1．通过教学活动，激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲，使学生乐于探索自然现象中的物理规律。
2.养成学生使用物理仪器测量的良好习惯．【教学重难点】重点：温度计原理和正确使用温度计。
难点：设计测温度的仪器（温度计），正确使用温度计。
【教学准备】教师：烧杯、热水、冷水、温水、实验用温度计、体温计、寒暑表学生：烧杯、热水、冷水、温水、实验用温度计、体温计、寒暑表、小瓶、橡皮塞、细玻璃管。
【教学过程】【出示四季图片】【提出问题】春夏秋冬分别给你什么感受？【导入语】春夏秋冬分别给我们不同的感受，尤其炎热的夏天和寒冷的冬天让人印象深刻，物理学中我们用温度来表示物体的冷热程度。
（设计意图：通过图片，让学生观察思考四季的不同以及水的物态变化，同时引入温度的概念，激发学习兴趣。
）【引入】生活中很多物体的温度不同，热的物体温度高，冷的物体温度低，你能举几个例子吗？我们有时凭感觉去判断物体的冷热，这种感觉可靠吗？请同学们亲自体验一下。
引导学生完成实验【导入语】通过上面的实验，我们知道凭感觉来判断物体的冷热有时是靠不住的，要准确判断和测量物体的温度，必须选择科学的测量工具――温度计。
【小实验】自制温度计【指令语】请同学们参考课本47页“想想做做”，利用桌面上的器材，小组合作自制一个温度计。
同时思考，温度计的原理是什么？【设问】如何改进自制温度计，从而更方便更精确地测量温度？根据学生讨论结果出示各种常用的温度计：实验室用温度计体温计家用寒暑表【设问】为什么各种温度计的玻璃管都设计得非常细呢？【指令语】请同学们认真观察手中的温度计，思考一下它由哪些部分构成？【指令语】不少同学注意到温度计上有个标记℃，这是什么意思呢？请同学们认真看课本48页“摄氏温度”部分，结合手中的常用温度计，进行自学。
温度传感器实验ppt课件
2.1 温度检测的概述 2.2 热电阻测温传感器 2.3 热电偶温度传感器 2.4 集成温度传感器 2.5 温度传感器的工程设计实例
第一节 温度测量的基本概念
一、温度测量 的基本概念
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，表买的VIP时长期间，下载特权不清零。
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敏感材料及测温原理 金属电阻的阻值大小与导体的长度
成正比,与导体的横截面积成反比,即
式中:R——导体的电阻； ρ——导体的电阻率； l——导体的长度； S——导体的截面积。
2021/8/25
改变温度t，金属导体的电阻率ρ与之大致成正比，即：
ρ=ρ0（1+αt）
式中，ρ0为0℃时导体的电阻率，α为电阻温度系数。
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苏科版八年级物理上册2.1《温度的测量》教学设计
苏科版八年级物理上册2.1《温度的测量》教学设计一、教学目标1.掌握温度的概念及其测量方法；2.理解摄氏温标和华氏温标的转换关系；3.能够运用所学知识解决简单的温度转换问题；4.培养学生的观察能力和动手能力。
二、教学重难点1.温度的测量方法；2.摄氏温标和华氏温标的转换关系。
三、教学准备1.教学用具：温度计，温度转换表；2.实验器材：水，冰块，热水。
四、教学过程1. 导入与引入（5分钟）通过提问和展示图片，引发学生对温度的认识和兴趣。
教师提问：你们在日常生活中遇到过哪些关于温度的事物？温度对我们有什么影响？展示图片：展示不同场景下的温度计图片，并要求学生回答问题。
2. 概念讲解（10分钟）教师通过讲解和示意图的展示，向学生介绍温度的概念和常见的测量方法。
概念讲解：温度是物体冷热程度的一种表示，通常用温度计来进行测量。
示意图展示：展示温度计的结构和测量原理，并说明如何读取温度。
3. 温度单位的转换（15分钟）教师介绍摄氏温标和华氏温标的概念和转换关系。
摄氏温标：以水的冰点为0℃，沸点为100℃进行刻度。
华氏温标：以水的冰点为32°F，沸点为212°F进行刻度。
示例计算：教师通过示例和计算板书，向学生演示如何进行摄氏温标和华氏温标的转换。
4. 实验探究（20分钟）教师组织学生进行实验探究，加深学生对温度测量和转换的理解。
实验步骤： 1. 探究冰点温度的测量：将温度计插入冰块中，观察温度变化并记录。
2. 探究沸点温度的测量：将温度计插入热水中，观察温度变化并记录。
实验要求： 1. 学生要注意安全，遵守实验室规章制度，不得擅自行动。
2. 学生要认真观察实验现象，记录实验数据，并能准确计算和分析实验结果。
5. 讨论与总结（10分钟）教师带领学生一起讨论实验结果，总结本节课的重点和难点。
讨论问题： 1. 你在实验中发现了什么规律？ 2. 在温度测量中会遇到哪些常见问题？ 3. 如何解决温度转换的计算问题？总结要点： 1. 温度的测量需要使用温度计，要注意读取温度时的单位和精度。
七年级科学温度的测量2
补充练习
一、填充题
1．常用温度计是根据液体__热_胀__冷_缩 的性质 制成的。所用液体可以是_水__银___、 __酒__精__或__煤__油__。
2．实验室常用的是水银温度计，它的下 端是_玻__璃_泡__，上面连着一根内径很细的 _玻__璃_管__，当温度稍有变化时，细管内水 银面的_位__置___就会有变化。
3．温度计上的字母“℃”表示这个温度 计采用摄__氏____温度，它的低温点是冰水混合物 ______ _的温度定为0度，高温沸点水是 ______的温度定为100度。
4．体温计的最小刻度是__0_._1__℃，测量 范围从____3_5_℃到____4_2_℃。
1、下面关于常用温度计的使用中，错误 的是 [ D ] A．温度计不能用来测量超过它的最高刻 度的温度；
B．温度计的玻璃泡要跟被测物体充分接 触；
C．测量液体温度时，温度计玻璃泡要完 全浸没在液体中；
D．读数时，要把温度计从液体中拿出来 再读数。
2．-20℃的正确读法是 [ D ] A．零下20度 B．零下摄氏20度 C．负摄氏20度 D．零下20摄氏度
； 优游注册 ；
• 3、测量时，要等到温度计里的水银柱不再上 升或下降时再读数，读数时，温度计不能离开 被测物体。
• 4、读数时，眼睛应平视，视线应与液面相平。
• 5、记录读数，数据和单位要写完整，并要注 意是否漏写了负号。
学到了什么？
1、什么是温度？
2、温度计是干什么的？ 3、温度计的制造原理是什么？ 4、温度计上的0C表示什么？如何读？ 5、0ºC和100ºC是如何规定的？ 6、如何正确使用温度计？
温度的测量
温度的测量
教学目标： 1、知道温度表示物体的冷热程度。 2、了解温度计的结构和测量原理。 3、学会正确使
第二章温度测量-热电阻
半导体热敏电阻：半导体热敏电阻的阻值和温度的关系为：
RT AeB T
式中， RT 为温度T时对应的电阻值
A、B是取决于半导体材料和结构的常数
金属热电阻和半导体热敏电阻的比较：
热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常 在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围 只有－50～300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测 和控制。
金属热电阻一般适用于测量－200～500℃范围内的温
√ 度测量，其特点测量准确、稳定性好、性能可靠，在过程 控制领域中的应用极其广泛。
2、热电阻的材料与结构
从电阻随温度的变化来看，大部分金属导体都有这种性质，但并不 是都能用作测温热电阻，作为热电阻的金属材料一般要求：
尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大、在使用的温度范围内 具有稳定的化学和物理性能、材料的复制性好、电阻值随温度变化要 有单值函数关系（最好呈线性关系）。
不考虑RH有 (RT RL )R2 (R3 RL )R1
若R1=R2，则
RT
R3 R1 R2
RL R2
(R1
R2 )
R3 R1 R2
2）用自动平衡电桥测电阻
3）用不平衡电桥测电阻
当热电阻置于被测被测介质中，且 被测介质的温度发生变化时，电桥 的平衡状态就被破坏，测量对角线 上输出不平衡电压Ucd,微安计指 示不平衡电流，其电流与热电阻 RT成一定的对应关系，读出电流 值便可知相应的电阻值，即可知被 测介质的温度。被测温度越高，电 桥的不平衡程度越大，这时电流表 的偏转角度也越大。
3.90802×10-3 ℃-1， B＝－ 5.802×10-7 ℃-2 , C= － 4.27350×10-12 ℃-4
温度的测量学案
第二章物态变化学案一、物质的三态温度的测量学习目标：1、能区别固态、液态和气态三种物态和描述三种物态的基本特征；2、学会正确使用酒精灯；3、了解温度计的工作原理及正确测量温度的方法。
学习重点：液体温度计的工作原理的探究及使用；学习难点：温度计的读数。
预习内容：1、水有__________、__________、__________这三种状态。
2、使用酒精灯时，为什么不可以用嘴吹灭？______________________________________________________________________________3、观察你家厨房中的固体、液体和气体，将它们的名称填入下表中。
固体液体气体4、温度计的原理是_________________________________，温度计上的标度采用的是________温标，这种标度的单位是________，是由__________首先规定的。
5、使用液体温度计时，为什么不可以离开被测物体读数？_______________________________________________________________________________6、空气中的______________________________会产生温室效应，温室效应所产生的危害有_______________________________________________________________________________7、热岛效应产生的原因来自哪些方面？_______________________________________________________________________________学习内容：一、物质的三态1、认真观察“信息快递”中酒精灯的使用，完成下列填空：（1）酒精灯的温度最高，应该用加热；（2）绝对禁止用一个酒精灯去；（3）熄灭酒精灯时，必须用，不能；（4）万一洒出的酒精在桌上燃烧起来，应立即用。
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第一节 温度测量概述
非接触式测温仪表是采用感温元件与被测 物体不直接接触的方法来测量温度。
光学高温计、比色高温计、辐射高温计、 声波测温、激光测温
18
第一节 温度测量概述
测温方式 类别
膨胀类
接触式测 温
热电类 电阻类
非接触 式测温
其他电 学类
光纤类
辐射类
原理 利用液体气体的热膨胀及物质的蒸
度范围内：用在三个规定温度点分度过的3He或 4He气体温度计。 由 平 衡 氢 三 相 点 （ ~13.8K ） 到 银 凝 固 点 （~962℃）：应用铂电阻温度计。 银凝固点（~962℃）以上温度区间：采用普朗 克定律外推，使用光学或光电高温计。
12
第一节 温度测量概述
二、温度标准的传递
第二章 温度测量
第一节 温度测量概述 第二节 膨胀式测温 第三节 热电偶测温 第四节 热电阻测温 第五节 非接触式测温
1
第一节 温度测量概述
一、温度与温标
（一）温度 宏观：热力学第零定律 微观：物体的物理化学特性与温度密切相 关
2
第一节 温度测量概述
温度的测量 如果事先已经知道一个物体的某些性质或状态随 温度变化的确定关系，就可以以温度来量度其性 质或状态的变化情况，这就是设计与制作温度计 的数学物理基础。
8
第一节 温度测量概述
3．国际温标 国际温标的由来 具备的条件：
尽可能接近热力学温标 复现精度高，各国均能以很高的准确度复现同
样的温标，确保温度量值的统一 用于复现温标的标准温度计，使用方便，性能
稳定
9
第一节 温度测量概述
国际实用温标 （ITS-90）
在1990年国际温标中指出，热力学温标是基本 物理量。单位开尔文，符号为K。它规定水的三相 点热力学温度为273.16K，定义开尔文一度等于水 三相点热力学温度的1/273.16。
二、固体膨胀式温度计
它是利用两种线膨胀系数不同的材料制 成，有杆式和双金属片式两种。
24
第二节 膨胀式测温
固体膨胀式温度计 的感温双金属元件的形 状有平面螺旋型和直线 螺旋型两大类。
固体膨胀式温度 计抗振性好，读数方便 ，但精度不太高，只能 用做一般的工业用仪表 。
25
三、压力式温度计
原理
第二节 膨胀式测温
20
第二节 膨胀式测温
膨胀式温度计是利用物体受热膨胀的原 理制成的温度计，主要有三种类型：
① 液体膨胀式温度计 ② 固体膨胀式温度计 ③ 压力式温度计
21
一、液体膨胀式温度计
1. 测温原理 2. 主要特点：
第二节 膨胀式测温
22
3. 分类： 水银温度计 酒精温度计
第二节 膨胀式测温
23
第二节 膨胀式测温
26
原理
第二节 膨胀式测温
27
第二节 膨胀式测温
气压变化 利用两种金属的热膨胀差
利用热电效应
固体材料的电阻随温度而变化
半导体器件的温度效应 晶体的固有频率随温度而变化 利用光纤的温度特性或作为传光介
质
利用普朗克定律
典型仪表 玻璃液体温度计 压力式温度计 双金属温度计
热电偶 铂热电阻 铜类电阻 热敏电阻 集成温度传感器 石英晶体温度计 光纤温度传感器 光纤辐射温度计 光电高温计 辐射传感器 比色温度计
特点：不与被测物体接触，也不改变被测物体 的温度分布，热惯性小。
通常用来测定1000℃以上的移动、旋转或反 应迅速的高温物体的温度。
16
第一节 温度测量概述
3.测量仪表的分类 接触式测温法是使感温元件直接与被测物
体或直接与被测介质接触，感受被测物体 或被测介质的温度变化。 膨胀式、压力式、热电阻与热电偶温度计
测温范围/℃ -100～600 -100～500 -80～600 -200～1800 -260～850 -50～150 -50～300 -50～150 -50～120 -50～400 200～4000 800～3200 400～2000 500～3200
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第二章 温度测量
第一节 温度测量概述 第二节 膨胀式测温 第三节 热电偶测温 第四节 热电阻测温 第五节 非接触式测温
3
第一节 温度测量概述
电阻、体积、电势 其性质必须满足以下条件：
单调性、线性 灵敏性 应有较宽的测量范围。 有较好的复现性和稳定性。
4
第一节 温度测量概述
（二）温标
1．经验温标
它是借助于某一种物质的物理量与温度变化的 关系，用实验方法或经验公式所确定的温标。
5
ห้องสมุดไป่ตู้
第一节 温度测量概述
摄氏温标
华氏温标
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第一节 温度测量概述
1. 接触法
当两个物体接触后，经过足够长的时间达到热 平衡后，则它们的温度必然相等。如果其中之 一为温度计，就可以用它对另一个物体实现温 度测量，这种测温方式称为接触法。
特点：温度计要与被测物体有良好地热接触， 使两者达到热平衡。
15
第一节 温度测量概述
2.非接触法
利用物体的热辐射能随温度变化的原理测定物 体温度，这种测温方式称为非接触法。
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第一节 温度测量概述
在ITS-90中同时使用国际开尔文温度（符号为 T90）和国际摄氏温度（符号为t90），其关系为
t90 = T90 － 273.15
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第一节 温度测量概述
ITS-90的一些规定如下： 由0.65K到4He临界点（~5.2K）：用3He和4He周
期压力与温度的关系。 由4He沸点（~4.2K）到氖三相点（~24.6K）温
类似的经验温标还有兰氏、列氏等 经验温标的缺点在于它的局限性和随意性
C 5 F 32
9
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第一节 温度测量概述
2．热力学温标（开氏温标（K）或绝对温标） 绝对零度 理想温标
卡诺定理
T1 Q1 T2 Q2
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第一节 温度测量概述
热力学温标规定：水在标准大气压下的三 相点为273.16K，沸点与三相点之间分为100 等 分 ， 每 等 分 1K ， 将 水 的 三 相 点 以 下 273.16K定为绝对零度（0K）。
与国际实用温标有关的基准仪器均由国家指 定机构（我国由中国计量科学研究所）保存，并 通过下级计量机构（如省、市级的技术监督局） 进行传递，通常采用较高级对较低级进行校验。
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第一节 温度测量概述
三、温度测量方法及测量仪表的分类
物质的某些物理特性是温度的函数间接地获 得温度值。
根据温度测量仪表地使用方式，通常可分类 为接触法与非接触法两大类。