接 触 式
热电效应 接 触 式 频率变化 光学特性 声学特性 非 接 触 式 亮度法 热辐射 — 全辐射法 比色法 红外法 气流变化
3.2 膨胀式传感器
1.玻璃温度计 2.压力温度计 3.双金属温度计 膨胀式测温是基于物体受热时产生膨胀的原理 膨胀式温度计种类很多，按膨胀基体可分成液 体膨胀式玻璃温度计、液体或气体膨胀式压力 温度计及固体膨胀式双金属温度计。
工业生产自动化流程，温度测量点要占全部测量点的 一半左右。 因此，人类离不开温度，当然也离不开温度传感器。
温度传感器是实现温度检测和控制的重要器件。在种类 繁多的传感器中，温度传感器是应用最广泛、发展最快 的传感器之一。
温度测量的基本概念
温度标志着物 质内部大量分子无 规则运动的剧烈程 度。温度越高，表 示物体内部分子热 运动越剧烈。
固体长度随温度变化的情况可用下式表示：
L1 L0 1 k t1 t0
基于固体受热膨胀原理，测量温度通常是把两 片线膨胀系数差异相对很大的金属片叠焊在一 起，构成双金属片感温元件当温度变化时，因 双金属片的两种不同材料线膨胀系数差异相对 很大而产生不同的膨胀和收缩，导致双金属片 产生弯曲变形。下图是双金属温度计原理图：
玻璃温度计的分类： • 全浸式：测温准确度高， 但读刻度困难，使用操 作不便。 • 局浸式：读数容易，但 测量误差较大，即使采 取修正措施其误差比全 浸式仍要大好几倍或更 多。
•
V形工业玻璃温度计
3.2.2 压力温度传感器
压力温度计是根据一 定质量的液体、气体、 在体积不变的条件下 其压力与温度呈确定 函数关系的原理实现 其测温功能的。 压力温度计的典型结 构示意图
☻ 热电效应：为两种不同类型的金属导体，导体两端分别接 在一起构成闭合回路，当两个结点温度不等有温差时回路 里会产生热电势，形成电流，这种现象称为热电效应。
电极A
热端： 工作端
热电势 A
电极B
冷端： 自由端
B
3.3.1 热电效应
金属的热电势由两部分组成： 接触电势和温差电势。
• 1. 接触电势——将同温度的两 种不同的金属互相接触。由于 两种金属内自由电子的密度不 同，在两金属A和B的接触处会 发生自由电子的扩散现象，自 由电子将从密度大的金属扩散 到密度小的金属。A金属失去电 子带正电，金属B得到电子带负 电，扩散引起的自建电场阻碍 扩散的进一步进行，当达到平 衡时，将形成电势差。
e
在闭合回路中，总的接触电势为
NA K E e AB (T , T0 ) T T0 ln e NB
3.3.1 热电效应
2. 温差电势（汤姆逊电势） 对单一金属如果两边温度不同，两端有温度梯度也 产生温差电动势； 产生这个电势是由于导体内自由电子在高温端具有 较大的动能，会向低温端扩散，由于高温端失去电 子带正电，低温端得到电子带负电。
双金属温度计原理图
双金属温度计的感温 双金属元件的形状是 螺旋型，其测温范围 大致为-80℃—600℃， 精度等级通常为1.5 级左右。 双金属温度计抗振性 好，读数方便，响应 速度快，但精度不太 高，温度受限，只能 用做一般的工业用仪 表。
第三章
3.3 热电偶
温度传感器
3.3.1 热电效应3.2.1玻璃温度计 玻璃液体温度计简称玻璃温度计，是一种直读 式仪表。水银是玻璃温度计最常用的液体，其 凝固点为-38.9℃、测温上限为538℃。 玻璃温度计特点：结构简单，制作容易，价格 低廉，测温范围较广，安装使用方便，现场直 接读数，一般无需能源，易破损，测温值难自 动远传记录，精度差（0.2 ℃ ），抗震能力差。
A
B
热电偶热端温度为T时，两个接点的接触电势分别为 热端接触电势为： KT N A E AB (T ) ln e e NB
、
冷端接触电势为：
E AB (T0 ) e KT0 N A ln e NB
式中：A、B 代表不同材料； T，T0 为两端温度；
N A , NB
是A、B 材料的自由电子浓 ＿电子电荷量； K ＿波尔兹曼常数； 度。
模拟图：在一个密闭的空间里，气体分子在高温时的 运动速度比低温时快！
第三章 温度传感器
3.1.1. 温度单位 为定量描述温度的高低，必须建立温度标尺（温标）， 各种温度计和温度传感器的温度数值均由温标确定。 热力学温度是国际上公认的最基本温度，我国目前部分 实行的是1990年国际温标 (ITS — 90） • • • (ITS—90）定义: 国际开尔文温度（T90）： 单位，开尔文（符号K ） 摄氏温度（t90）： 单位，摄氏（符号℃） 两者关系为： 或表示为 华氏度：冰点是32°F, 沸点为212°F
t90 /℃ = T90 / K – 273.15 t /℃ = T / K – 273.15
3.1.2 温度传感器的分类：
测温方法 测温原理
固体热膨胀 体积变化 — 液体热膨胀 气体热膨胀 电阻变化
温度传感器
双金属温度计 玻璃管液体温度计 气体温度计、压力温度计 金属电阻温度传感器 半导体热敏电阻 贵金属热电偶 普通金属热电偶 非金属热电偶 石英晶体温度传感器 光纤温度传感器；液晶温度传感器 超声波温度传感器 光学高温计 全辐射高温计 比色高温计 红外温度传感器 射流温度传感器
第三章 温度传感器
主要内容：
3.1 温度传感器的分类及温标 3.2 热膨胀 3.3 热电偶 3.4 热电阻、热敏电阻 3.5 红外温度传感器
概 论
温度是反映物体冷热状态的物理参数。
温度是与人类生活息息相关的物理量。·
人类社会中，工业、农业、商业、科研、国防、医学 及环保等部门都与温度有着密切的关系。
这类压力温度计其毛细管细 而长(规格为1—60m)它的作 • 电接点压力式温度 计 用主要是传递压力，长度愈 长，则使温度计响应愈慢， 在长度相等条件下，管愈细， 则准确度愈高。 压力温度计和玻璃温度计相 比，具有强度大、不易破损、 读数方便，但准确度较低、 耐腐蚀性较差等特点。
3.2.3双金属温度计