傳感器原理-其它溫度傳感器

1 1.4 其 它 溫 度 傳 感 器v 物 體 的 熱 輻 射 作 用 隨 物 體 溫 度 變 化v 非 接 觸 測 量v 熱 慣 性 小1.4.1 熱 輻 射 溫 度 傳 感 器一 、 全 輻 射 高 溫 計v理 論 基 礎(chǔ) ： 斯 蒂 芬 玻 爾 茲 曼 定 律 ： 全 部 輻 射 能 E b= 0T4。v方 法 ： 用 絕 對 黑 體 接 收 被 測 對 象 發(fā) 出 的 所 有 波 長 的 全 部輻 射 能 量 Eb ， 黑 體 溫 升 反 映 被 測 溫 度 。 即 為 斯 蒂 芬 玻 爾 茲 曼 常 數(shù)=5.67*10-8 2 v構(gòu) 成 ：絕 對 黑 體 ： 一 定 面 積 、 表 面 粗 糙 并涂 黑 的 鉑 片 。熱 電 偶 測 溫 ： 鉑 片 接 收 熱 量 、 溫 度 升高 ， 鉑 片 溫 度 由 熱 電 偶 堆 測出 ， 由 毫 伏 表 或 電 位 差 計 讀數(shù) 。 紅 外 線 吸 收 體 熱 電 偶 Si3N4SiO2Si 3NSi 輻 射 溫 度 計 的 結(jié) 構(gòu) 圖 1.4 其 它 溫 度 傳 感 器 3 v 工 作 原 理 ： 被 加 熱 時 ， 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 ： 1/51 1),( 2 TCeCTm C1、 C2為 普 朗 克 常 數(shù) ， 為 波 長 ， T為 絕 對 溫 度 。 二 、 光 學(xué) 高 溫 計 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 量 。 當(dāng) 波 長 一 定 時 ， 物 體 的 亮 度 只 與 溫 度 T有 關(guān) ，即 單 波 長 測 量 原 理 。 4 v 方 法 ： 利 用 經(jīng) 過 溫 度 刻 度 的 鎢 絲 燈 發(fā) 出 的 單 色 亮 度 和被 測 物 體 的 單 色 輻 射 亮 度 一 樣 時 ， 由 鎢 絲 燈 的 溫 度T確 定 被 測 物 體 的 溫 度 。 1.4 其 它 溫 度 傳 感 器v 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 。 光 電 器 件 的 光 電 流 與 被 測 物 體 的 亮 度成 正 比 ， 用 光 電 流 的 大 小 來 判 斷 被 測 物 體 溫 度 。三 光 電 高 溫 計 v 是 自 動 的 光 學(xué) 高 溫 計 。 5v 原 理 ： 利 用 物 體 在 波 長 1和 2兩 種 單 色 輻 射 強(qiáng) 度 比值 隨 溫 度 T變 化 來 測 量 。v 誤 差 小 。v 常 用 于 煉 鋼 、 軋 鋼 過 程 中 溫 度 的 準(zhǔn) 確 測 量 。 四 、 比 色 溫 度 計 (雙 色 溫 度 計 )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 6 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dsc 如 TI公 司 (德 儀 )開 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 型產(chǎn) 品 都 已 達(dá) 到 實 用 化 程 度 。 70 40 60 801416 182022C(F) T( K)20（ 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 40 80 12024 682468 T( C) F(mHz)C( F) 1/C C 1.4 其 它 溫 度 傳 感 器 8 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 1.4 其 它 溫 度 傳 感 器mkn 9 工 作 原 理 ： 根 據(jù) 溫 度 引 起 的 振 蕩 頻 率 的 偏 移 量 來 測 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)2(0 ER nLVf VR為 SAW傳 播 速 度 ， L為 兩 個 IDT(發(fā) 射 接 收 電 極 )之 間的 距 離 ， E為 放 大 器 相 移 量 ， n為 正 整 數(shù) （ 與 電 極形 狀 及 L值 有 關(guān) ） 。 10 特點： 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 格 低 。 v 可 制 成 接 觸 式 和 非 接 觸 式 兩 種 類 型 。 v 易 于 遙 測 、 遙 控 。1.4 其 它 溫 度 傳 感 器 11表 面 波 溫 度 傳 感 器 的 頻 溫 特 性 20.020.1 20.2 19.9-40 -20 0 20 40 60 80 溫 度 (0 ) f(HZ) 1.4 其 它 溫 度 傳 感 器 12 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 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 ， 測定 干 涉 來 求 出 溫 度 。v用 途 ： 測 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 13 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 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 量 。 銥 和 藍(lán) 寶 石 材 料 諧 振 器 在 1900 時 仍 能 保 證 原 有 性 能 ，用 于 測 量 液 態(tài) 金 屬 的 溫 度 。 1.4.6 諧 振 式 溫 度 計 1.4 其 它 溫 度 傳 感 器mkn 14 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 模 式扭轉(zhuǎn)振動模式 測 量 范 圍 較 窄 ， 對 工 藝 要 求 苛 刻 。彎曲振動模式 靈 敏 度 高 ， 同 時 滿 足 寬 溫 區(qū) 工 作 和 低功 耗 的 要 求 ， 對 工 藝 要 求 不 苛 刻 。 15 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 ， 最 低 可 測 溫 度 500oC。 被 測 目 標(biāo) 透 鏡 硬 包 管 軟 包 管光 纖 束 探 測 器 輸 出 1.4 其 它 溫 度 傳 感 器 光 纖 輻 射 式 溫 度 傳 感 器 16 2、 調(diào) 制 型 熒 光 光 纖 溫 度 傳 感 器 的 測 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 測 量 特 定 譜 線 的 強(qiáng) 度 來 確 定 熒 光 物 質(zhì)所 處 溫 度 。1.4 其 它 溫 度 傳 感 器