傳感器原理其它溫度傳感器ppt課件

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1.4 其它溫度傳感器,物體的熱輻射作用隨物體溫度變化 非接觸測(cè)量 熱慣性小,1.4.1 熱輻射溫度傳感器,一、全輻射高溫計(jì),v理論基礎(chǔ)： 斯蒂芬－玻爾茲曼定律：全部輻射能Eb=σ0T4。 v方法： 用絕對(duì)黑體接收被測(cè)對(duì)象發(fā)出的所有波長(zhǎng)的全部輻射能量Eb ，黑體溫升反映被測(cè)溫度 。,σ——即為斯蒂芬－玻爾茲曼常數(shù),σ=5.67*10^-8,,1,v構(gòu)成： 絕對(duì)黑體： 一定面積、表面粗糙并涂黑的鉑片。 熱電偶測(cè)溫： 鉑片接收熱量、溫度升高，鉑片溫度由熱電偶堆測(cè)出，由毫伏表或電位差計(jì)讀數(shù)。,輻射溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)圖,1.4 其它溫度傳感器,2,,v 工作原理： 被加熱時(shí)，物體的顏色隨溫度T改變，溫度愈高，物體愈亮。 理想黑體的光譜輻射亮度用普朗克公式表示：,,C1、C2為普朗克常數(shù)，λ為波長(zhǎng)，T為絕對(duì)溫度。,二、光學(xué)高溫計(jì),1.4 其它溫度傳感器,v 精密儀表，常用于1064.43oC以上溫度的測(cè)量。,當(dāng)波長(zhǎng)一定時(shí)，物體的亮度只與溫度T有關(guān)，即單波長(zhǎng)測(cè)量原理。,3,方法： 利用經(jīng)過(guò)溫度刻度的鎢絲燈發(fā)出的單色亮度和被測(cè)物體的單色輻射亮度一樣時(shí)，由鎢絲燈的溫度T確定被測(cè)物體的溫度。,,,1.4 其它溫度傳感器,工作原理： 光電器件把物體的輻射能轉(zhuǎn)換成與之成一定比例的電信號(hào)。光電器件的光電流與被測(cè)物體的亮度成正比，用光電流的大小來(lái)判斷被測(cè)物體溫度。,三 光電高溫計(jì),v 是自動(dòng)的光學(xué)高溫計(jì)。,4,,,v 原理：利用物體在波長(zhǎng)λ1和λ2兩種單色輻射強(qiáng)度比值隨溫度T變化來(lái)測(cè)量。 v 誤差小。 v 常用于煉鋼、軋鋼過(guò)程中溫度的準(zhǔn)確測(cè)量。,四、比色溫度計(jì)(雙色溫度計(jì)),光電器件,,光敏電阻：100～700oC,光電池： 700o以上,1.4 其它溫度傳感器,5,1.4.2 熱敏電容,,工作原理: (BaSr)TiO3 (鈦酸鍶鋇)系列陶瓷電容器的靜電容(介電常數(shù))隨溫度T變化。 高介電常數(shù)的陶瓷材料： 鈦酸鍶 [SrTiO3,k=200)] 鈦酸鍶鋇 [(BaSr)TiO3,k=200] 鋯鈦酸鉛 [Pb(Zr,Ti)O3,k=1000]，(鋯gao),1.4 其它溫度傳感器,,,如TI公司(德儀)開(kāi)發(fā)的采用BST（BaSr）TiO3 熱電材料的產(chǎn)品和Honeywell公司使用二氧化釩（VO2）材料的熱輻射計(jì)型產(chǎn)品都已達(dá)到實(shí)用化程度。,6,,（BaSr）TiO3陶瓷電容傳感器的靜電容-溫度特性,1230℃以上靜電容與溫度的關(guān)系曲線,1.4 其它溫度傳感器,7,,v 某晶向的石英振子的共振頻率隨溫度T直線變化。 v 直接輸出準(zhǔn)數(shù)字信息。,1.4.3 石英溫度計(jì),1.4 其它溫度傳感器,8,,工作原理： 根據(jù)溫度引起的振蕩頻率的偏移量來(lái)測(cè)量溫度。 SAW振蕩器：由壓電材料基片和沉積在基片上的差指換能器組成。,1.4.4 表面波溫度傳感器,1.4 其它溫度傳感器,VR為SAW傳播速度，L為兩個(gè)IDT(發(fā)射接收電極)之間的距離，φE為放大器相移量，n為正整數(shù)（與電極形狀及L值有關(guān)）。,9,,特點(diǎn)： v 直接輸出數(shù)字信息。 v 靈敏度高、線性好。 v 半導(dǎo)體工藝批量生產(chǎn)、尺寸小、價(jià)格低。 可制成接觸式和非接觸式兩種類型。 易于遙測(cè)、遙控。,1.4 其它溫度傳感器,10,,表面波溫度傳感器的頻溫特性,1.4 其它溫度傳感器,11,,v工作原理： 氣體中傳播聲速取決于氣體的種類、壓力、密度及溫度T。 v方法： 石英振子發(fā)出的超聲波在被測(cè)氣體中傳播，其頻率隨氣體溫度T變化，經(jīng)反射板反射后形成干涉，測(cè)定干涉來(lái)求出溫度。 v用途： 測(cè)量變化很快的溫度T和大范圍的平均溫度。,1.4.5 超聲波溫度傳感器,1.4 其它溫度傳感器,12,,v原理： 材料的彈性和密度隨溫度T變化，諧振器的諧振頻率是溫度T的函數(shù)，這是一種高精度的測(cè)溫方法。 v應(yīng)用： 石英晶體諧振器的分辨率為0.001℃ ，用于500℃以下的測(cè)量。 銥和藍(lán)寶石材料諧振器在1900℃時(shí)仍能保證原有性能，用于測(cè)量液態(tài)金屬的溫度。,1.4.6 諧振式溫度計(jì),1.4 其它溫度傳感器,,,13,,1.4.7 音叉式水晶溫度傳感器,,1.4 其它溫度傳感器,v是一種新穎的數(shù)字傳感器。 v具有高準(zhǔn)確度、高穩(wěn)定及超高分辨率等優(yōu)良特性。 v是一種很有前途的基準(zhǔn)。,振動(dòng)模式,,扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模式 測(cè)量范圍較窄，對(duì)工藝要求苛刻。 彎曲振動(dòng)模式 靈敏度高，同時(shí)滿足寬溫區(qū)工作和低功耗的要求，對(duì)工藝要求不苛刻。,14,,1.4.8 光纖溫度傳感器,1、光纖輻射式溫度傳感器： 適用于遠(yuǎn)距離遙測(cè)，最低可測(cè)溫度500oC。,1.4 其它溫度傳感器,光纖輻射式溫度傳感器,15,,2、調(diào)制型熒光光纖溫度傳感器的測(cè)溫原理,原理: 有些熒光物質(zhì)受激發(fā)射的某些譜線的強(qiáng)度隨溫度T變化，通過(guò)測(cè)量特定譜線的強(qiáng)度來(lái)確定熒光物質(zhì)所處溫度。,1.4 其它溫度傳感器,16,