测试技术-温度的测量.

第11章温度传感器2温度传感器温度传感器的种类：热电式；热敏式；双金属片式；红外式。3热电式温度传感器结构及工作原理：当两接点温度不同时，回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，该电势称为热电势。热电式温度传感器就是通过测定热电式来求温度的。特点：如A、B的材质均匀，其热电势大小与热电极长度上的温度分布无关，仅取决于A、B两端的温度差。4热敏电阻式温度传感器概述：热敏电阻是用陶瓷半导体材料制成的敏感元件，其特点是电阻率随温度而显著变化。特点：热敏电阻因其电阻温度系数大，灵敏度高，热惯性小，反应速度快，体积小，结构简单，使用方便，寿命长，易于实现远距离测量的特点得到广泛地应用，但它的互换性差。5热敏电阻的分类：1、低温用热敏电阻2、中温用热敏电阻3、高温用热敏电阻热敏电阻式温度传感器6热敏电阻式温度传感器半导体点温度计：热敏电阻很适合作点温度计，因为它的体积小，响应速度快。热敏电阻用于过热保护：利用热敏电阻可以对待定的温度进行监视。热敏电阻式冷却水温度传感器：1.结构及工作原理。热敏电阻式冷却水温度传感器一般安装在发动机缸体、缸盖的水套式节温器壳内并深入水套中，与冷却水直接接触。热敏电阻式温度传感器72.检测：1）冷却水温度传感器电阻检测；2）冷却水温度传感器电压检测；3）冷却水温度传感器线束电阻值的检测。热敏电阻式进气温度传感器1.结构及工作原理：进气温度传感器通常安装在空气滤清器之后的进气软管上或翼片式空气流量计内，有的安装在谐振腔上。2.检修：1）进气温度传感器电阻的检测方法；2）进气温度传感器的电压检测；3）进气温度传感器线速的电阻值检测热敏电阻式温度传感器8热敏电阻式车内、外温度传感器热敏电阻式蒸发器出风口温度传感器热敏电阻式排气温度传感器热敏电阻式温度传感器9结构及工作原理：双金属片是由热膨胀系数不同的两种金属板粘合而成的。当温的较低时，双金属片保持原来状态。随着温度的升高，由于两种金属片的热膨胀系数不同，双金属片便向膨胀系数小的一侧弯曲，从而感测被测物体的温度，促使执行器动作，它可用于感测发动机冷却水温度和进气温度。双金属片式温度传感器10双金属片式温度传感器11双金属片式温度传感器12具体应用和检修：冷启动喷油器温度时间开关1）结构:温度开关是一个中空的螺钉，旋装在能表征发动机热状态的位置上。内部有一个外绕加热线圈的双金属片和可根据双金属片本身的温度控制开关的触点。双金属片式温度传感器13冷起动喷油器的控制回路双金属片式温度传感器142）冷起动温度的时间开关的检修测量温度时间开关的电阻温度时间开关端子与搭铁线间电压测量温度时间开关的单件检查双金属片式温度传感器15温度时间开关端子与搭铁线间电压测量双金属片式温度传感器16温度时间开关的单件检查双金属片式温度传感器17双金属片式气体温度传感器181、工作原理。用来检测发动机的进气温度，通过真空膜片控制冷空气和热空气的混合比列。当发动机进气温度较低时，双金属片保持原来状态，阀门关闭；当温度升高时，双金属片弯曲，阀门打开。2、检修。取下真空电动机侧的软管，用手指堵住管口，根据有无真空引力来判定软管内有无真空。当周围温度低于17°C时应有真空，接上软管时冷暖气转换阀上升，系统正常；当周围温度高于28°C时，软管内应没有真空。否则说明该系统有故障，应更换温度传感器双金属片式气体温度传感器19红外传感器是利用物体产生辐射的特性来实现自动检测的器件。红外辐射的产生及其性质：红外辐射是由于物体内部分子的转动及振动而产生的。红外线和所有的电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉及吸收等性质，但它的特点是热效应为最大红外传感器20红外探测器：它是一种能探测红外线的器件。从近代测量技术角度来看，把能将红外线辐射转换成电量变化的装置，称之为红外线探测器。按工作原理红外线探测器可分为两类：热敏探测器和光电探测器。1、热敏探测器：是利用红外线辐射的热效应制成的，它采用热敏元件，而热敏元件的响应时间长，一般在毫秒数量级以上。另一方面由于在加热过程中，不管什么波长的红外线，只要功率相同，对热敏探测器的加热效果是也是相同的红外探测器21红外探测器无选择性红外探测器：如果热敏元件对各种波长的红外线都能全部吸收，热敏探测器则对入射辐射的各种波长都具有相同的响应。2、光电探测器是利用红外辐射的光电效应制成的，它采用光电元件，因此它的响应时间一般比热敏探测器的响应时间短的多，最短的可达到毫微秒数量级。由于这类探测器是以光子为单元起作用的，只要光子的能量足够，相同的数量的光子基本上具有相同的效果，因此这类探测器常常被称为光子探测器。22红外探测器红外探测器的结构：光学系统、敏感元件、前置放大器和调节器等。按光学系统的结构化分：透射式和反射式。1）透射式红外线探测器。常常还需要在镜片表面蒸镀红外蒸透层，一方面滤去不需要的波段，另一方面增大有用波段的透射滤。由于红外辐射的透射损失，一般透射系统中包含的透镜在两片以上者是极少见的。23透射式红外线探测器光学系统24透射式红外线探测器透射式光学系统的部件用红外光学材料制成，根据所用红外线波长选择光学材料。700°C以上高温时用波段在0.76~3m的近红外区，可用一般的光学玻璃和石英等材料。100~700°C的中温度时用波段在3~5m的中红外区，多数采用氟化镁、氧化镁等热压光学材料。100°C以下低温度时，用波段在5~14m的中、远红外区，多数采用锗、硅、热压硫化锌等材料。25反射式红外线探测器26反射式红外线探测器2）反射式红外线探测器。采用反射式光学系统主要是因为获得透射红外线波段的光学玻璃材料比较困难，此外反射式系统还可以做成大口径的镜子。但是在加工方面，反射式比透射式要困难得多。反射式光学系统是多用凹面镜反射镜，其表面镀金、铝或镍铬等红外波段反射率很高的材料。减小光学像差或为了使用上的方便，通常再加一片反射镜，使目标辐射经二次反射聚焦到接收元件上。27红外传感器应用：1.红外测温仪；2.红外线气体分析仪；3.用红外线传感器的夜间步行者报警系统；4.红外线传感器在汽车及工程的机械零件锻造自动线的应用28红外测温仪1.红外测温仪：红外测温仪是利用热辐射体在红外波段的辐射通量来测量温度的。当物体的温度低于1000ºC时，它向外辐射的不再是可见光而是红外光了，可用红外探测器检测温度。如采用分离出所需波段的滤光片，可使红外测温仪工作在任意红外波段。滤光片一般采用只任许8~14m的红外辐射能通过的材料。29红外测温仪30红外测温仪的应用红外传感器31红外线气体分析仪是根据气体对红外线具有选择性来对气体成分进行分析。不同气体的吸收波段（吸收带）是不同的。如CO气体对波长为4.65m附近的红外线具有很强的吸收能力，CO2气体则发生在2.78m和4.26m附近以及波长大于13m的范围对红外线有较强的吸收能力。红外线气体分析仪32红外线气体分析仪的结构原理33便携式红外线CO分析器红外线气体分析仪34便携式红外CO2分析器红外线气体分析仪35夜间行人报警系统就是根据下面的概念开发出来的：检测出人脸辐射出的红外线，通过图像处理检测，判断出夜间难以发现的行人，在挡风玻璃上显示行人的存在及方向并发出报警，以提高驾驶员的视觉功能夜间行人报警系统由热红外线摄像机、控制组件及显示部分组成。用红外线传感器的夜间步行者报警系统36步骤（1）以脸部温度为中心将测得的红外线图像信号在1ºC的范围内进行分选；（2）对选定的热源对象决定外接方形窗口的尺寸；（3）计算方框内选定热源对象所占的比例，考虑脸部朝向、头发状况等后，确定某一数值，选定高于这数值的热源；（4）限定小于以选定热源对象纵横比的值；（5）研究这些区域与限定热源对象的方形尺寸之间的关系，在有关使用条件下，对人及判断人的位置方向灯亮。用红外线传感器的夜间步行者报警系统37用红外线传感器的夜间步行者报警系统38红外传感器在汽车及工程机械无损探伤上的应用道理很简单：当A面的外表面均匀受热而温度升高时，热量就向B面传去，B面外表面的温度随之升高。如果两板的交界面是均匀接触，则B面外表面的热量分布也是均匀的一致的，如果交界面的某一部分没有焊接好，热流在这里就会受阻，B板的外表面会出现异常现象。红外传感器39红外无损伤探伤的特点：加热和探伤设备都比较简单，能针对各种特殊的需要设计出合适的检测方案，因此应用比较广泛。例如金属、陶瓷、塑料、橡胶等材料中的裂缝、孔洞、异物、气泡、界面变形等缺陷的探伤，结构的检查，焊接质量的鉴定以及电子器件和线路的可靠性的检测等，都可以用红外无损伤探伤来解决。红外传感器