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1、1.4 1.4 其它温度传感器其它温度传感器v物体的热辐射作用随物体温度变化物体的热辐射作用随物体温度变化v非接触测量非接触测量v热惯性小热惯性小1.4.1 1.4.1 热辐射温度传感器热辐射温度传感器一、全辐射高温计一、全辐射高温计v理论基础：理论基础：斯蒂芬玻尔兹曼定律：全部辐射能斯蒂芬玻尔兹曼定律：全部辐射能E Eb b=0 0T T4 4。v方法：方法：用绝对黑体接收被测对象发出的所有波长的全部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辐射能量E Eb b，黑体温升反映被测温度，黑体温升反映被测温度 。即为斯蒂芬玻尔兹曼常数即为斯蒂芬玻尔兹曼常数=5.67*10-81v构成：构
2、成：绝对黑体：绝对黑体：一定面积、表面粗糙并一定面积、表面粗糙并涂黑的铂片。涂黑的铂片。热电偶测温：热电偶测温：铂片铂片接收热量接收热量、温度升温度升高高，铂片温度由，铂片温度由热电偶堆热电偶堆测测出，由出，由毫伏表或电位差计毫伏表或电位差计读读数。数。红外线吸收体红外线吸收体热电偶热电偶S Si i3 3N N4 4S Si iO O2 2S Si i3 3N NSiSi辐射温度计的结构图辐射温度计的结构图 1.4 1.4 其它温度传感器其它温度传感器2v 工作原理工作原理：被加热时，物体的颜色随温度被加热时，物体的颜色随温度T T改变，温度愈改变，温度愈高，物体愈亮。高，物体愈亮。理想黑体
3、的理想黑体的光谱辐射亮度光谱辐射亮度用用普朗克公式普朗克公式表示：表示：C C1 1、C C2 2为普朗克常数，为普朗克常数，为波长，为波长，T T为绝对温度。为绝对温度。二、光学高温计二、光学高温计 1.4 1.4 其它温度传感器其它温度传感器v oC以上温度的测量。以上温度的测量。当波长一定时，物体的亮度当波长一定时，物体的亮度只与温度只与温度T T有关，有关，即即单波长测量原理单波长测量原理。3v 方法：方法：利用经过温度刻度的利用经过温度刻度的钨丝灯钨丝灯发出的发出的单色亮度单色亮度和和被测物体被测物体的的单色辐射亮度单色辐射亮度一样时，由一样时，由钨丝灯的温度钨丝灯的温度T T确定被
4、测物体的温度。确定被测物体的温度。1.4 1.4 其它温度传感器其它温度传感器v 工作原理：工作原理：光电器件把光电器件把物体的辐射能物体的辐射能转换成与之成一定比转换成与之成一定比例的例的电信号电信号。光电器件的。光电器件的光电流光电流与被测物体的与被测物体的亮度亮度成正比，用光电流的大小来判断被测物体温度。成正比，用光电流的大小来判断被测物体温度。三三 光电高温计光电高温计 v 是自动的光学高温计。是自动的光学高温计。4v 原理：利用物体在波长原理：利用物体在波长1 1和和2 2两种单色辐射强度两种单色辐射强度比比值随温度值随温度T T变化来测量。变化来测量。v 误差误差小小。v 常用于炼
5、钢、轧钢过程中温度的准确测量。常用于炼钢、轧钢过程中温度的准确测量。四、比色温度计四、比色温度计(双色温度计双色温度计)光电器件光电器件光敏电阻：光敏电阻：100700oC光电池：光电池：700o以上以上1.4 1.4 其它温度传感器其它温度传感器51.4.2 1.4.2 热敏电容热敏电容 工作原理工作原理:(B Ba aS Sr r)T)Ti iO O3 3(钛酸锶钡钛酸锶钡)系列陶瓷电容器的系列陶瓷电容器的静电容静电容(介电常数介电常数)随温度随温度T T变化。变化。高介电常数的陶瓷材料：高介电常数的陶瓷材料：钛酸锶钛酸锶 SrTiO3,k=200)钛酸锶钡钛酸锶钡 (BaSr)TiO3,
6、k=200 锆钛酸铅锆钛酸铅 Pb(Zr,Ti)O3,k=1000，(锆锆gao)gao)1.4 1.4 其它温度传感器其它温度传感器如如TITI公司公司(德仪德仪)开开发发的采用的采用BSTBST（BaSrBaSr）TiO3 TiO3 热电热电材料的材料的产产品和品和HoneywellHoneywell公司使用二氧化公司使用二氧化钒钒（VO2VO2）材料的材料的热辐热辐射射计计型型产产品都已达到品都已达到实实用化程度用化程度。6（B Ba aS Sr r）T Ti iO O3 3陶瓷电容传感器的静电容陶瓷电容传感器的静电容-温度特性温度特性 12301230以上静电容与温度的关系曲线以上静电
7、容与温度的关系曲线 1.4 1.4 其它温度传感器其它温度传感器7v 某晶向的某晶向的石英振子的共振频率石英振子的共振频率随温度随温度T T直线变化。直线变化。v 直接输出准数字信息。直接输出准数字信息。1.4.3 1.4.3 石英温度计石英温度计 1.4 1.4 其它温度传感器其它温度传感器8工作原理：工作原理：根据温度引起的振荡频率的偏移量来测量温度。根据温度引起的振荡频率的偏移量来测量温度。SAW SAW振荡器：由压电材料基片和沉积在基片上的振荡器：由压电材料基片和沉积在基片上的差指换能器组成。差指换能器组成。1.4.4 1.4.4 表面波温度传感器表面波温度传感器 1.4 1.4 其它
8、温度传感器其它温度传感器V VR R为为SAWSAW传播速度，传播速度，L L为两个为两个IDT(IDT(发射接收电极发射接收电极)之间之间的距离，的距离，E E为放大器相移量，为放大器相移量，n n为正整数（与电极为正整数（与电极形状及形状及L L值有关）。值有关）。9特点：特点：v v 直接输出数字信息。直接输出数字信息。v v 灵敏度高、线性好。灵敏度高、线性好。v v 半导体工艺批量生产、尺寸小、价格低半导体工艺批量生产、尺寸小、价格低。v 可制成接触式和非接触式两种类型。可制成接触式和非接触式两种类型。v 易于遥测、遥控。易于遥测、遥控。1.4 1.4 其它温度传感器其它温度传感器1
9、0表面波温度传感器的频温特性表面波温度传感器的频温特性 1.4 1.4 其它温度传感器其它温度传感器11v工作原理：工作原理：气体中气体中传播声速传播声速取决于气体的种类、压力、密度取决于气体的种类、压力、密度及及温度温度T T。v方法：方法：石英振子发出的石英振子发出的超声波超声波在被测气体中传播，其在被测气体中传播，其频频率率随随气体温度气体温度T T变化，经反射板反射后形成变化，经反射板反射后形成干涉干涉，测，测定干涉来求出定干涉来求出温度温度。v用途：用途：测量测量变化很快的变化很快的温度温度T T和和大范围大范围的平均温度。的平均温度。1.4.5 1.4.5 超声波温度传感器超声波温
10、度传感器 1.4 1.4 其它温度传感器其它温度传感器12v原理：原理：材料的弹性和密度材料的弹性和密度随温度随温度T T变化变化，谐振器的谐振器的谐振频率谐振频率是温度是温度T T的的函数，这是一种高精度的测温方法。函数，这是一种高精度的测温方法。v应用：应用：石英晶体谐振器的石英晶体谐振器的分辨率为分辨率为0.001 0.001，用于，用于500500以以下的测量。下的测量。铱和蓝宝石材料铱和蓝宝石材料谐振器谐振器在在19001900时仍能保证原有性能，时仍能保证原有性能，用于测量液态金属的温度。用于测量液态金属的温度。1.4.6 1.4.6 谐振式温度计谐振式温度计 1.4 1.4 其它
11、温度传感器其它温度传感器131.4.7 1.4.7 音叉式水晶温度传感器音叉式水晶温度传感器 1.4 1.4 其它温度传感器其它温度传感器v是一种新颖的数字传感器。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。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是一种很有前途的基准。振动模式振动模式扭转振动模式扭转振动模式 测量范围较窄，对工艺要求苛刻。测量范围较窄，对工艺要求苛刻。弯曲振动模式弯曲振动模式 灵敏度高，同时满足宽温区工作和低灵敏度高，同时满足宽温区工作和低功耗的要求，对工艺要求不苛刻。功耗的要求，对工艺要求不苛刻。141.4.8 1.4.8
12、 光纤温度传感器光纤温度传感器 1 1、光纤辐射式温度传感器：光纤辐射式温度传感器：适用于远距离遥测，最低可测温度适用于远距离遥测，最低可测温度500500o oC C。被测目标被测目标透镜透镜硬包管硬包管软包管软包管光纤束光纤束探测器探测器输出输出1.4 1.4 其它温度传感器其它温度传感器光纤辐射式温度传感器光纤辐射式温度传感器 152 2、调制型荧光光纤温度传感器的测温原理调制型荧光光纤温度传感器的测温原理 原理原理:有些荧光物质受激发射的有些荧光物质受激发射的某些谱线的强度某些谱线的强度随随温温度度T T变化，通过测量特定变化，通过测量特定谱线的强度谱线的强度来确定荧光物质来确定荧光物质所处温度。所处温度。1.4 1.4 其它温度传感器其它温度传感器16