2.1常用溫度傳感器2.1.1溫度與溫標2.1.2溫度傳感器的工作原理2.1.3溫度傳感器的分類2.1常用溫度傳感器人類社會中，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、科研、國防、醫(yī)學及環(huán)保等部門都與溫度有著密切的關(guān)系。工業(yè)生產(chǎn)自動化流程中，溫度測量點要占全部測量點的一半左右。例如，在鋼鐵冶煉過程中，準確地控制冶煉溫度可以明顯提高產(chǎn)品質(zhì)量，還節(jié)能降耗；在石化煉油廠，準確地控制裂解溫度，可以得到不同品質(zhì)的汽柴油系列產(chǎn)品。在許多家電產(chǎn)品中，溫度的檢測也是無處不在，如洗衣機水溫檢測與控制，冰箱、空調(diào)制冷溫度的檢測與控制，電烤微波爐、消毒碗柜溫度檢測與控制等。溫度傳感器是實現(xiàn)溫度檢測和控制的重要器件。在種類繁多的傳感器中，溫度傳感器是應用最廣泛、發(fā)展最快的傳感器之一。2.1常用溫度傳感器2.1.1溫度與溫標從人的感知角度和熱平衡的觀點來看，溫度是表征物體冷熱程度的物理量。熱力學理論認為，溫度是物體內(nèi)部分子無規(guī)則運動劇烈程度的標志，溫度高的物體分子平均動能大，溫度低的物體分子平均動能小。并且溫度與自然界中的各種物理和化學過程相聯(lián)系。溫度的性質(zhì)有：當兩個冷熱程度不同的物體接觸后就會產(chǎn)生熱傳導和熱交換，使兩物體具有相同的溫度，并處于熱平衡狀態(tài)；溫度不具有疊加性，例如兩杯100℃開水倒在一起溫度仍是100℃，絕不會是200℃。熱平衡是溫度測量的基礎(chǔ)。另外，不同溫度的物體會發(fā)出的不同波長和不同強度熱輻射，通過對熱輻射強度的測量也可準確地獲得物體的溫度。2.1.1溫度與溫標最早的測溫裝置是由伽利略在1592～1603年發(fā)明的，是由一個玻璃泡和一個長的玻璃管組成。測溫時先將測溫裝置放置在被測環(huán)境大氣中，當其達到熱平衡后將玻璃管插入帶色的液體中，在測溫裝置冷卻后液體會進入到管內(nèi)，根據(jù)液體進入管內(nèi)的高度就可以判斷大氣溫度的高低。此方法只能做定性的大氣溫度測量，難于實現(xiàn)溫度的準確測量。2.1.1溫度與溫標2.1.1溫度與溫標隨著科技的發(fā)展，明確規(guī)定：用來量度物體溫度數(shù)值的標尺叫溫標。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點（零點）和測量溫度的基本單位，是衡量溫度高低的尺度。目前，常用的溫標有：(1)華氏溫標(2)攝氏溫標(3)熱力學溫標(4)國際溫標2.1.1溫度與溫標溫度的標定溫度的標定以標準的測溫儀器為基準。國際上一般將整個溫標分為4個溫區(qū)，其相應的標準儀器為：0.65～5.0K，3He和3He蒸汽壓溫度計。3.0～24.556lK，3He和3He定容氣體溫度計。13.8033K～961.78℃，鉑電阻溫度計。961.78℃以上，光學或光電高溫計。2.1.2溫度傳感器的工作原理與溫度密切關(guān)聯(lián)的物理現(xiàn)象有：物體的熱脹冷縮現(xiàn)象，蒸汽壓力隨溫度的變化，電阻隨溫度的變化，熱電偶產(chǎn)生的電動勢，光電效應，熱電效應，介電常數(shù)、導磁率隨溫度的變化，物質(zhì)的變色、融解，強性振動產(chǎn)生的溫度變化，熱放射和熱噪聲導致的溫度變化。利用各種物質(zhì)材料的不同物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為電量的裝置稱為溫度傳感器。采用不同的物質(zhì)材料作為溫度敏感元件，需滿足的條件有：特性與溫度之間的關(guān)系要適中，并容易檢測和處理，且隨溫度呈線性變化；除溫度以外，特性對其它物理量的靈敏度要低；特性隨時間變化要??；重復性好，沒有滯后和老化；靈敏度高，堅固耐用，體積小，對檢測對象的影響要小；機械性能好，耐化學腐蝕，耐熱性能好；能大批量生產(chǎn)，價格便宜；無危險性，無公害等。2.1.2溫度傳感器的工作原理利用熱脹冷縮現(xiàn)象進行溫度測量的經(jīng)典產(chǎn)品是玻璃溫度計，其溫度敏感元件是水銀、酒精或甲苯等。在工業(yè)鍋爐中使用最多的是金屬套水銀玻璃溫度計和電接點水銀溫度計。水銀玻璃溫度計是由水銀、測溫包、膨脹細管和標尺等部分組成，通常用于測量熱循環(huán)的給水溫度、回水溫度、燃煤器出口水溫，以及空氣預熱器進出口空氣溫度。為了抗壓保護安全，通常將溫度計安裝一個金屬防護套內(nèi)，它可直接安裝在鍋爐或機械設(shè)備上，可測﹣30～﹢500℃以內(nèi)溫度。根據(jù)金屬材料的不同分為：鍍鉻溫度計、銅套溫度計、不銹鋼套溫度計。2.1.2溫度傳感器的工作原理電接點水銀溫度計是工作原理最簡單的溫度傳感器，是在水銀溫度計的膨脹細管內(nèi)插入兩根導線，外部與測量控制電路連接，當溫度到達額定值時，水銀將導線接通，在電流的作用下帶動控制系統(tǒng)，或使信號裝置發(fā)出聲光警報。電接點溫度計可分為固定式和可調(diào)式。可調(diào)式電接點溫度計是通過旋轉(zhuǎn)溫度計頂端的磁鋼調(diào)節(jié)帽來調(diào)節(jié)溫度計接點位置。固定式電接點溫度計是接點固定在某些特定的溫度上，不可調(diào)節(jié)，電接點數(shù)通常不超過3個，兩相鄰接點距離不小于7mm。接點最大電流：20mA，最高電壓：36V。2.1.2溫度傳感器的工作原理金屬溫度計是利用兩種不同金屬在溫度改變時膨脹程度不同的原理工作的。工業(yè)用雙金屬溫度計主要的元件是一個用兩種或多種金屬片疊壓在一起組成的多層金屬片。為提高測溫靈敏度，通常將金屬片制成螺旋卷形狀。當多層金屬片的溫度改變時，各層金屬膨脹或收縮量不等，使得螺旋卷卷起或松開。螺旋卷的一端固定而另一端和自由轉(zhuǎn)動的指針相連，當雙金屬片感受到溫度變化時，指針即可在圓形分度標尺上指示出溫度來。2.1.2溫度傳感器的工作原理這種儀表可直接測量各種生產(chǎn)過程中的液體、蒸汽和氣體介質(zhì)溫度，測溫范圍是﹣80～﹢650℃，允許誤差均為標尺量程的1%左右。在雙金屬溫度計上安裝電接點就構(gòu)成了溫度傳感器，利用溫度變化帶動觸點變化，當其與上下限觸點接觸或斷開的同時，使電路中的繼電器動作，從而實現(xiàn)溫度測量的自動控制和報警。2.1.3溫度傳感器的分類1.接觸式溫度傳感器接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好的接觸，通過熱傳導或熱對流達到熱平衡，從而使傳感器的輸出的電信號能直接表示被測對象的溫度。其特點是測量精度較高；在一定的測溫范圍內(nèi)，可測量物體內(nèi)部的溫度分布。但對于運動體、小目標或熱容量很小的對象則會產(chǎn)生較大的測量誤差。常用的溫度計有雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計、壓力式溫度計、電阻溫度計、熱敏電阻和溫差電偶等，它們廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等部門，在日常生活中人們也常常使用這些溫度計。2.1.3溫度傳感器的分類接觸式溫度傳感器非接觸式紅外溫度傳感器2.1.3溫度傳感器的分類2.非接觸式溫度傳感器非接觸式溫度傳感器的敏感元件與被測對象互不接觸，又稱非接觸式測溫儀表。這種儀表可用來測量運動物體、小目標和熱容量小或溫度變化迅速（瞬變）對象的表面溫度，也可用于測量溫度場的溫度分布。非接觸式溫度傳感器是利用光電傳感器，通過檢測物體發(fā)出的紅外線來測量物體的溫度，可進行遙測。主要有利用半導體吸收光而使電子躍遷的量子型和吸收光而使溫度發(fā)生變化的熱型傳感器，其制造成本較高，測量精度卻較低。優(yōu)點是：不從被測物體上吸收熱量；不會干擾被測對象的溫度場；連續(xù)測量不會產(chǎn)生消耗；反應快等。它們廣泛應用于輻射溫度計、報警裝置、來客告知器、火災報警器、自動門等場合。2.1.3溫度傳感器的分類此外，還有微波測溫溫度傳感器、噪聲測溫溫度傳感器、溫度圖測溫溫度傳感器、熱流計、射流測溫計、核磁共振測溫計、穆斯保爾效應測溫計、約瑟夫遜效應測溫計、低溫超導轉(zhuǎn)換測溫計、光纖溫度傳感器等。這些溫度傳感器有的已獲得應用，有的尚在研制中。2.1.3溫度傳感器的分類2.1.3溫度傳感器的分類按測溫范圍可以分類如下表2.1.3溫度傳感器的分類按測溫特性可以分類如下表觀察與思考:

人體溫度的測量人體的正常體溫范圍是36-37.2℃，這一般指是腋下溫度。多種流行疾病的體征表現(xiàn)均伴隨發(fā)熱癥，醫(yī)生可根據(jù)患者腋下所測溫度來判斷是否有發(fā)熱癥，再結(jié)合其他檢查指標較為準確的診斷患者疾病。低熱為37.3-38℃，中等度熱為38.1-39℃，高熱為39.1-41℃，