温度传感器v定义：温度传感器是一种将温度变化转换为电学量变化的装置。v用途：用于检测温度和热量，也称为热电式传感器。v重要性：与生活、科研、生产密切相关。应用最广泛。v将温度T变化转换为电阻变化的元件，主要有金属热电阻、半导体热电阻、陶瓷热敏电阻(NTC、PTC、CTR)和高分子热敏电阻；v将温度变化-------电势的传感器，主要有热电偶和PN结式传感器；v将热辐射-------电学量的器件，有热释电探测器、红外探测器；v集成温度传感器、光纤温度传感器、液晶温度传感器、智能温度传感器等1.1电阻型温度传感器Rt：任意绝对温度t时的电阻值R0：基准状态温度t0时的电阻值：温度系数（1/℃）0～630.755℃:1.1.1热电阻用于一般测量精度和测量范围较小时，易于得到高纯度材料、价格低廉，易氧化。3.其它热电阻1、结构：组成：感温元件、内引线、绝缘套管、保护套管和接线盒。将电阻丝无感双线绕在云母、石英、陶瓷、塑料等绝缘架上，固定后外面再加上保护套管。2、测量电路：用精度较高的电桥电路。两线制连接方式存在的问题：引线电阻为消除连接导线电阻随环境温度变化而造成的测量误差，常采用三线和四线连接法。优点：性能稳定，测量范围宽、精度高、低温测量。不足：需辅助电源，热容量大，限制用于动态测量。措施：为避免电热效应，电流一般应小于10mA。正温度系数热敏电阻PTC一、热敏电阻特性参数电阻型温度传感器二、正温度系数热敏电阻(PTC)1.电阻温度特性1.1.2热敏电阻静态伏安特性：一定温度下，静止的空气中，PTC电阻两端的电压降与电阻稳态电流之间的关系。曲线可分为AB、BC、CD三段。三、NTC热敏电阻2.NTC静态伏安特性曲线指在某一温度附近电阻值发生突变，于几度的狭小温区内，随温度的增加阻值降低3～4个数量级的元件。阻值的突变点为临界温度点。五、热敏电阻的结构及其特点1.1.3半导体热电阻温度传感器1.1.3半导体热电阻温度传感器1.1.3半导体热电阻温度传感器1.迁移率与温度的关系2.电阻率与温度的关系二、硅热电阻的结构和工艺工艺：掺杂v离子注入v扩散金属层v腐蚀基体形成浅槽v磁控溅射Ti/Pt/Au(Ag)v超声剥离金属层v压焊1.电阻一温度特性2.电阻温度系数αT3、硅电阻与电流的关系§1.2热电偶1.2.1热电偶的基本原理热电效应K0为波尔兹曼常数q电子电量nA、nB为金属A、B在温度T的自由电子密度бA称为汤姆逊系数表示温差1℃时产生的电势差EAB(T)为热端的热电势,EAB(T0)为冷端的热电势。二、热电偶的基本定律1.2.1热电偶的基本原理3.中间导体定律4.中间温度定律一、热电极材料特性1.2.2热电偶的种类和结构2、非标准化热电偶热解石墨热电偶二硅化钨－二硅化钼热电偶三、热电偶的结构四、热电偶的冷端温度补偿若恒温器温度为T0℃，则冷端误差为：在热电偶和测量仪表之间接入一个电桥补偿器。当热电偶冷端温度T升高时，回路中总电势降低，同时补偿器中RT变化，使ab间产生一个电位差，设计使该电位差正好补偿热电偶降低的量，实现自动补偿。1.3半导体PN结型温度传感器I0为反向饱和电流，B、η与材料和工艺有关常数，qVg0为禁带宽度。1.基本原理3、晶体管温度传感器基本电路1.4其它温度传感器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。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克公式表示：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。v原理：利用物体在波长λ1和λ2两种单色辐射强度比值随温度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。1.4.2热敏电容（BaSr）TiO3陶瓷电容传感器的静电容-温度特性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。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。特点：v直接输出数字信息。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。表面波温度传感器的频温特性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。v