传感器原理-其它温度传感器.ppt

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1、1,1.4 其它温度传感器,物体的热辐射作用随物体温度变化非接触测量热惯性小,1.4.1 热辐射温度传感器,一、全辐射高温计,v理论基础：斯蒂芬玻尔兹曼定律：全部辐射能Eb=0T4。v方法：用绝对黑体接收被测对象发出的所有波长的全部辐射能量Eb，黑体温升反映被测温度。,即为斯蒂芬玻尔兹曼常数,=5.67*10-8,2,v构成：绝对黑体：一定面积、表面粗糙并涂黑的铂片。热电偶测温：铂片接收热量、温度升高，铂片温度由热电偶堆测出，由毫伏表或电位差计读数。,辐射温度计的结构图,1.4 其它温度传感器,3,v 工作原理：被加热时，物体的颜色随温度T改变，温度愈高，物体愈亮。理想黑体的光谱辐射亮度用普朗

2、克公式表示：,C1、C2为普朗克常数，为波长，T为绝对温度。,二、光学高温计,1.4 其它温度传感器,v 精密仪表，常用于1064.43oC以上温度的测量。,当波长一定时，物体的亮度只与温度T有关，即单波长测量原理。,4,方法：利用经过温度刻度的钨丝灯发出的单色亮度和被测物体的单色辐射亮度一样时，由钨丝灯的温度T确定被测物体的温度。,1.4 其它温度传感器,工作原理：光电器件把物体的辐射能转换成与之成一定比例的电信号。光电器件的光电流与被测物体的亮度成正比，用光电流的大小来判断被测物体温度。,三 光电高温计,v 是自动的光学高温计。,5,v 原理：利用物体在波长1和2两种单色辐射强度比值随温度

3、T变化来测量。v 误差小。v 常用于炼钢、轧钢过程中温度的准确测量。,四、比色温度计(双色温度计),光电器件,光敏电阻：100700oC,光电池：700o以上,1.4 其它温度传感器,6,1.4.2 热敏电容,工作原理:(BaSr)TiO3(钛酸锶钡)系列陶瓷电容器的静电容(介电常数)随温度T变化。高介电常数的陶瓷材料：钛酸锶 SrTiO3,k=200)钛酸锶钡(BaSr)TiO3,k=200 锆钛酸铅 Pb(Zr,Ti)O3,k=1000，(锆gao),1.4 其它温度传感器,如TI公司(德仪)开发的采用BST（BaSr）TiO3 热电材料的产品和Honeywell公司使用二氧化钒（VO2）

4、材料的热辐射计型产品都已达到实用化程度。,7,（BaSr）TiO3陶瓷电容传感器的静电容-温度特性,1230以上静电容与温度的关系曲线,1.4 其它温度传感器,8,v 某晶向的石英振子的共振频率随温度T直线变化。v 直接输出准数字信息。,1.4.3 石英温度计,1.4 其它温度传感器,9,工作原理：根据温度引起的振荡频率的偏移量来测量温度。SAW振荡器：由压电材料基片和沉积在基片上的差指换能器组成。,1.4.4 表面波温度传感器,1.4 其它温度传感器,VR为SAW传播速度，L为两个IDT(发射接收电极)之间的距离，E为放大器相移量，n为正整数（与电极形状及L值有关）。,10,特点：v 直接输

5、出数字信息。v 灵敏度高、线性好。v 半导体工艺批量生产、尺寸小、价格低。可制成接触式和非接触式两种类型。易于遥测、遥控。,1.4 其它温度传感器,11,表面波温度传感器的频温特性,1.4 其它温度传感器,12,v工作原理：气体中传播声速取决于气体的种类、压力、密度及温度T。v方法：石英振子发出的超声波在被测气体中传播，其频率随气体温度T变化，经反射板反射后形成干涉，测定干涉来求出温度。v用途：测量变化很快的温度T和大范围的平均温度。,1.4.5 超声波温度传感器,1.4 其它温度传感器,13,v原理：材料的弹性和密度随温度T变化，谐振器的谐振频率是温度T的函数，这是一种高精度的测温方法。v应

6、用：石英晶体谐振器的分辨率为0.001，用于500以下的测量。铱和蓝宝石材料谐振器在1900时仍能保证原有性能，用于测量液态金属的温度。,1.4.6 谐振式温度计,1.4 其它温度传感器,14,1.4.7 音叉式水晶温度传感器,1.4 其它温度传感器,v是一种新颖的数字传感器。v具有高准确度、高稳定及超高分辨率等优良特性。v是一种很有前途的基准。,振动模式,扭转振动模式 测量范围较窄，对工艺要求苛刻。弯曲振动模式 灵敏度高，同时满足宽温区工作和低功耗的要求，对工艺要求不苛刻。,15,1.4.8 光纤温度传感器,1、光纤辐射式温度传感器：适用于远距离遥测，最低可测温度500oC。,1.4 其它温度传感器,光纤辐射式温度传感器,16,2、调制型荧光光纤温度传感器的测温原理,原理:有些荧光物质受激发射的某些谱线的强度随温度T变化，通过测量特定谱线的强度来确定荧光物质所处温度。,1.4 其它温度传感器,