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关于用于发动机试验的温度传感器的调研报告调研内容：发动机各部位温度传感器的工作原理、种类、特性参数、使用方法以及相应配套的显示仪表的有关信息。调研时间：2013年3月23日至4月3日。调研方式：网上检索，市场调研，查阅书籍文献等。调研人员：吉林大学汽车工程学院杨益。简要目录：（一）发动机温度传感器种类简要介绍。（二）温度传感器的工作原理。（三）发动机各部位与温度传感器主要性能参数、传感器的选择及安装。（四）常用发动机试验温度传感器的市场价格。（五）发动机试验温度传感器相对应的显示仪表。（六）调研小结。（一）温度传感器种类简要介绍温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。热电阻主要有分度号为Pt100，Pt10，Cu50，Cu100的热电阻等。热电偶按国家标准主要分为分度号为S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶。（国际上还有分度号N，其中B,E,R为铂系热电偶。）热电阻温度传感器主要有：铂电阻温度传感器，半导体热敏电阻温度传感器（NTC型），PN结温度传感器等。热电偶温度传感器主要有：分度号为S、B、E、K、R、J、T、N等的各种热电偶。（二）温度传感器工作原理热电阻温度传感器工作原理：热电阻大都由纯金属材料制成，热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。金属热电阻和半导体热敏电阻各自具有阻值随温度变化的函数。金属热电阻：（以Pt100热电阻为例）R(t)=R(0)[1+At+Bt^2+C(t－100℃)t^3](－200～0℃)R(t)=R0(1+At+Bt^2)(0～850℃)式中，R（t）为温度t时的阻值；R（t0）为温度t0（通常为0摄氏度时温度）时对应电阻值；A,B,C为材料温度系数，实验确定。半导体热敏电阻:R(t)=Aexp(B/t)式中Rt为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的常数。热电偶温度传感器工作原理：热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系，制成热电偶分度表；分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同，热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。因此，在热电偶测温时，可接入测量仪表，测得热电动势后，即可知道被测介质的温度。（三）发动机各部位与温度传感器主要性能参数、传感器的选择、安装方法1：进气温度、机油温度通常用热电阻或热敏电阻传感器来进行测量。热敏电阻主要性能参数有温度范围、热时间常数、耗散系数、热敏电阻B常数、置入深度等。列举以下几种常用型号及其参数。M系列NTC传感器主要性能参数：①温度范围：工作范围为-40~200℃。②热时间常数：=20s。③耗散系数：=17.0mW/℃。MF11、MF12系列NTC传感器主要性能参数：①温度范围：工作范围为-55~125℃。②热时间常数：=30s。③耗散系数：=6mW/℃。MF54系列高精度NTC传感器主要性能参数：①温度范围：工作范围为-55~250℃。②热时间常数：=20s。③耗散系数：=2mW/℃。此外还有MF52、MF11（-80~200℃），MF51、MF96（300℃以下），MF92（300℃以上）等等。热电阻主要性能参数有温度范围、线性度、温度系数、响应时间、电阻率、置入深度等。列举以下几种常用型号及其参数。WZP型（装配型热电阻）主要性能参数：①温度范围：工作范围为-100~600℃。②分度号：Pt100,Pt500,Pt1000。③响应时间：=1s。④绝缘电阻：=100MΩ。WZP533型铂热电阻主要性能参数：①温度范围：-50~400℃。②绝缘电阻：=100MΩ。2：排气温度通常用热电偶传感器来进行测量。热电偶主要性能参数有温度范围、分度号、允许误差等。主要性能温度范围参见热电偶和热电阻技术国际温度标准（分度表）。3：气缸中燃烧气体温度可采用温度范围很大的热电阻或热电偶测量，这种测量要求金属热惯性小，材料抗氧化能力要求高，高温稳定性要好。所以由于要求较高，通常不采用这种直接接触法测量。4：各部位传感器的安装。传感器通常有螺纹安装、磁性吸附、弹簧压紧、活动法兰安装、固定法兰安装、卡套螺纹安装等。热电阻、热电偶安装注意：①为了使热电阻的测量端与被测介质之间有充分的热交换，应合理选择测点位置，尽量避免在阀门，弯头及管道和设备的死角附近装设热电阻。②带有保护套管的热电阻有传热和散热损失，为了减少测量误差，热电偶和热电阻应该有足够的插入深度。③对于测量管道中心流体温度的热电阻，一般都应将其测量端插入到管道中心处(垂直安装或倾斜安装)。如被测流体的管道直径是200毫米，那热电阻插入深度应选择100毫米；④对于高温高压和高速流体的温度测量(如主蒸汽温度)，为了减小保护套对流体的阻力和防止保护套在流体作用下发生断裂，可采取保护管浅插方式或采用热套式热电阻。浅插式的热电阻保护套管，其插入主蒸汽管道的深度应不小于75mm；热套式热电阻的标准插入深度为100mm。⑤高温下工作的热电偶，为防止保护管在高温下产生变形，一般应垂直安装，若必须水平安装则不宜过长，并用支架保护热电偶。若测温元件安装于介质流速较大的管道中，则其应倾斜安装。为防止测温元件受到过大的冲蚀，最好安装在管道的弯曲处。当介质压力超过10MPa时，必须在测量元件上加保护外套。（四）常用发动机试验温度传感器的市场价格普通Pt100系列：通常单件在20元到50元之间。铠装铂热电阻、热电偶：通常单件在100元到200元之间。K型热电偶：通常单件在100元到200元之间。其他外加保护设施和功能的传感器价格昂贵，要求不高的常规试验不适合采用。（五）发动机试验温度传感器相对应的显示仪表1：上海佳敏仪表XMZ—101数显仪，Pt100系列输入单件价格50元左右。2：烨立工控WZP2088型温度显示仪，K、E、S、B、T、J型等热电偶输入，单件价格在100元至500元之间。3：东崎TOKYST8—A10智能温度显示专用表。K、J、E、T、S、R、B热电偶以及Pt、Cu热电阻输入。单件价格200元左右。（六）调研小结此次调研，主要是通过各种途径了解不同温度传感器的工作原理及其性能参数。通过性能参数和市场价格的对比，提供一些可供于进行发动机温度性能测试的选择依据和方案。主要参考书籍有《传感器选用手册》和《发动机测试技术》。