传感器技术应用 项目七 温度的测量

ln
N A (T0 ) NB (T0 )
T
T0 ( A B )dT
在实际工作中，温差电势比接触电势小的多，只考虑接触电动势。
EAB (T ,T0 ) EAB (T ) EAB (T0 )
保持不变，热电动势就成为热端温度的单值函数。即
六、任务知识拓展
结论：
①热电偶回路热电势只与组成热电偶的材料及两端温度有关；与热电偶的长度、粗细无关。
一般均采用纯金属做热电阻元件；
②在测温范围内，材料的物理、化学性质应稳定；
③在测温范围内，α保持常数，便于实现温度表的线性刻度特性；
④具有比较大的电阻率，以利于减小热电阻的体积，减小热惯性；
⑤特性复现性好，容易复制。
比较适合以上要求的材料有铂和铜。
五、任务知识链接
（1）铂热电阻 特Rt 性R0方[1 程At 如Bt下2 ：C(t 100 )t3]
R2
G
R3
Ra
r1 r2 Rt
A r3
六、任务ห้องสมุดไป่ตู้识拓展
（一）热电偶工作原理 1.热电效应：
A
T
T0
B
（1）接触电动势
接触电动势的大小与接点处温度的高低和导体的电子密度有关。接点温度越高，接触电
动势越大；两种导体电子密度的比值越大，接触电动势越大。
接触电动势的表达式为：
EAB
(T
)
kT e
ln
N A (T ) NB (T )
则回路热电势EAB(T，T0) 就只与温度有关，而且是的单值函数，这就是利用热电偶测温的原理
。
E EA（B T1） EB（C T2） EN（A Tn）
⑤对于不同金属组成的热电偶，温度与热电动势之间有不同的函数关系，一般通过实验方
法来确定
六、任务知识拓展
（二）热电偶回路的基本定律 1.均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路，不论其导体是否存在温度梯度，回路中没有电流（即 不产生电动势）；反之，如果有电流流动，此材料则一定是非均质的，即热电偶必须采 用两种不同材料作为电极。 2.中间导体定律 一个由几种不同导体材料连接成的闭合回路，只要它们彼此连接的接点温度相同，则此 回路各接点产生的热电势的代数和为零，如图所示。 E总 EA（B T） EB（C T） EC（A T） 0 3.中间温度定律
项目七 温度的测量
知识 教学 目标
01
1.掌握铂热电阻测 温电路； 2.了解温度测量的 基本知识； 3.掌握热电阻测温 原理； 4.掌握热电偶的测 温原理； 5.了解热敏电阻的 测温原理。
技能 培养 目标
02
1.能正确选择测 温度传感器； 2.能识读测温度 传感器电路图； 3.能检测和排除 测温度传感器电 路的故障。
（3）热力学温标。
F
t / ℃ T / K 273.15 T / K t / ℃ 273.15
（4）国际实用温标。
五、任务知识链接
（二）热电阻传感器 1．金属热电阻
Rt R0 1 t t0
选做感温元件的材料应满足如下要求。
①材料的电阻温度系数要大。α越大，热电阻的灵敏度越高；纯金属的比合金的高，所以
e --单位电荷
六、任务知识拓展
（2）温差电动势
温差电势的表达式为：EA （3）回路总电动势
(T
,
T0
)
T
T0
AdT
EAB (T ,T0 ) EAB (T ) EAB (T0 ) EA (T ,T0 ) EB (T ,T0 )
EAB (T
)
kT e
ln
N A (T ) NB (T )
kT e
项目七 温度的测量
温度的测量 一、任务描述 二、任务分析 三、任务实施 四、任务评价 五、任务知识链接 （一）温度与温标 （二）热电阻传感器 六、任务知识拓展 （一）热电偶工作原理 （二）热电偶回路的基本定律 （三）常用热电偶类型 （四）热电偶的冷端补偿 （五）热电偶的材料 （六）热电偶的种类 （七）热敏电阻
四、任务评价
铂热电阻测量项目制作评价见表
序 名称 号 1 资讯
2 计划
3 实施
分值 考核点
得分
10
铂热电阻特性、检测方法，电路工作原理、调试方法
20
列出元器件、工具、耗材，制定安装流程与测试步骤
40
能否正确使用仪器仪表和工具，能否识别、检测元件，能否
设计电路布局，焊接，调试电路
4 报告 15 5 素养 15
②只有用不同性质的导体(或半导体)才能组合成热电偶；相同材料不会产生热电势，因为
当A、B两种导体是同一种材料时， ln (NA / NB ) 0 ③只有当热电偶两端温度不同，热电偶的两导体材料不同时才能有热电势产生。
④导体材料确定后，热电势的大小只与热电偶两端的温度有关。如果使 EAB T0 =常数
Rt R0[1 At Bt 2 ]
当温度t为0℃＜t＜650℃时
（2）铜热电阻
Rt R0[1 t]
铜电阻的阻值与温度之间的关系为:
2. 热电阻常见结构：
五、任务知识链接
3.热电阻的测量电路 ①三线电桥连接法
R1
R2
r1
r2
G
E
E
A
R3
Ra r3
Rt
②四线电桥连接法
R1
R2
G
E
Ra
R3
Rt
R1
格式规范与否，项目分析、实施、过程记录情况，想法、建 议 态度、工作记录、团对合作能力、6S
五、任务知识链接
（一）温度与温标
1.温度 温度的概念是以热平衡为基础的，是表征物体冷热程度的物理量。
2.温标 为了进行温度测量，需要建立温度标尺，即温标。
（1）摄氏温标。
（2）华氏温标。
它与摄氏温标的关系式为： 1.8t /℃ 32
三、任务实施
铂热电阻测温电路清单见表
4.电路制作 （1）准备 元件：按元件清单备齐。 工具：电烙铁、烙铁架、焊锡丝、松香、剪刀、尖嘴钳、螺丝刀、镊子、万用表和直流 稳压电源。
三、任务实施
（2）元件测试 Pt1000铂热电阻的特性是0℃时阻值是1。可用数字万用表对它的好坏进行初步测试。 （3）焊接 元件在焊接上要遵循“先低后高”的原则，先焊接小元件，后焊接大元件。 （4）检查 焊接完成后先自查，再让老师检查。 （5）通电调试 通电后用数字万用表检测输出电压，适当调节 增益。对Pt1000加热，可测得输出电压和 温度之间的线性关系。 （6）完成实训报告 包括任务设计与制作的意义、检查电路设计、制作与调试、检测结果与分析。
一、任务描述
温度是生产和生活中的重要的物理量，每天的天气预报的气温，人体的体温等都与我 们的生活息息相关。温度的测量也变得更加重要。
二、任务分析
温度的测量方式有很多，金属热电阻是中低温区最常用的一种温度检测。
三、任务实施
1.原理图 2.电路分析 采用基于集成电路ADT70的铂热电阻信号调理电路。 3.元件清单