1 / 25

溫度感測器介紹與應用

101 年度高瞻計畫. 溫度感測器介紹與應用. 林宜賢老師編撰. 大綱. 前言 溫度的表示方法 溫度轉換公式 常見的電子式溫度感測器 熱電偶 (Thermocouple ) 電阻溫度檢測器 ( RTD ) 接觸式溫度感測器比較 參考文獻. 2. 2. 前言. 在人類的生活環境中；溫度伴演著極重要的角色，工業發展對是否能掌握溫度有著絕對關係。 許多各式各樣的監控與工業級應用都會需要溫度感測器。 熱是可傳遞的能量，兩系統間須有溫度差時方有熱傳遞發生，而傳輸熱量的方法有以下幾種： 傳導 (conduction) 對流 (convection)

gareth-sheppard
Download Presentation

溫度感測器介紹與應用

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 101年度高瞻計畫 溫度感測器介紹與應用 林宜賢老師編撰

  2. 大綱 • 前言 • 溫度的表示方法 • 溫度轉換公式 • 常見的電子式溫度感測器 • 熱電偶(Thermocouple ) • 電阻溫度檢測器(RTD) • 接觸式溫度感測器比較 • 參考文獻 2 2

  3. 前言 • 在人類的生活環境中；溫度伴演著極重要的角色，工業發展對是否能掌握溫度有著絕對關係。 • 許多各式各樣的監控與工業級應用都會需要溫度感測器。 • 熱是可傳遞的能量，兩系統間須有溫度差時方有熱傳遞發生，而傳輸熱量的方法有以下幾種： • 傳導(conduction) • 對流(convection) • 輻射(radiation) 3 3

  4. 溫度的表示方法 • 一般有三種： • 攝氏(℃) • 冰點定義為：0℃；沸點定義為：100℃。 • 將冰點與沸點間距離分為100格，每一格代表1℃。 • 華氏(℉) • 冰點定義為：32℉；沸點定義為：212℉。 • 冰點與沸點間距離分為180格，每一格代表1℉。 • 凱氏(K) • 國際單位制中的溫度單位，符號是K，但不加「°」來表示溫度。 • 冰點為273.15K，沸點為373.15K。 • 將冰點與沸點間距離分為100格，每一格代表1K。

  5. 溫度轉換公式 • 溫度轉換觀念—以攝氏華氏轉換為例

  6. 溫度轉換公式(續)

  7. 溫度轉換公式(續) • 轉換公式： • 華氏 = 攝氏*(9/5)+32 • 攝氏 = (華氏-32)*5/9 • 凱氏=攝氏+273.15

  8. 常見的電子式溫度感測器 • 溫度感測技術一般可分為兩種 • 接觸式溫度感測器 • 直接與被測物相接觸而測得溫度。 • 常用有 • 熱電偶(Thermocouple ) • 電阻溫度檢測器(RTD：Resistance Temperature Detector) • 熱敏電阻 (Thermistor ) • 非接觸式溫度感測器 • 利用待測物的輻射熱來推算溫度。

  9. 熱電偶(Thermocouple) • 熱電偶是溫度測量中應用最廣泛的溫度器件，它的主要特點 • 測量範圍廣(-185。C到2800。C(或-300。F到5072。F)。 • 低廉的轉換器，容易製造裝配及安裝。 • 性能比較穩定，便於自動控制和集中控制。 • 熱電偶缺點是非線性輸出，但是現代的儀器多半具有線性化電路以記錄輸出電壓，並可直接讀出溫度值。

  10. 熱電偶原理 • 由湯馬士、席貝克在 1821年於含有鉍與不是銅就是銻之電路的電磁實驗中發現的。發現由兩種不同做成的接點加熱時，會產生一個電流，稱席貝克電位（Seebeck potential）。 • 經過十年，柏克勒爾（ A.C.Becquerel）發現此種熱電性可以用來量測溫度。 • 現在稱席貝克 --柏克勒爾（SeebeckSeebeck--BecqerelBecqerel）接點為熱電偶。

  11. 熱電偶原理(續) • 將兩種不同之金屬接在一起，而升高其接合點之溫度時，即產生電壓而使電流流動。 • 例如，將銅與銅鎳之合金(constantan)接合在一起時，若與另一端之溫度差為 1000C時，將產生5mv左右之電壓。 • 這種電壓稱為熱電動勢(thermoelectromotive force)。能產生熱電動勢的接合在一起的這兩種金屬稱為熱電偶，可被應用於熱電偶溫度計等上面。

  12. 熱電偶原理(續)

  13. 各型熱電偶 • 熱電偶的測溫點在於兩種不同金屬所連接的熱接點，下表中並依照各Type產生電動勢（Emf）由大至小排列，電動勢越大，則顯示速度與準確度越高，目前業界常用E型與K型，國人自製則以K型為主。

  14. 熱電偶溫度測線與測棒 • 熱電偶是溫度測量中應用最廣泛的溫度器件，它的主要特點就是測量範圍廣，性能比較穩定，便於自動控制和集中控制。 K型長型熱電偶溫度測棒 K型熱電偶溫度測線

  15. 電阻溫度檢測器(RTD) • RTD：Resistance Temperature Detector) • RTD主要利用金屬的自然特性，即金屬電阻隨温度的增加而增加。 • 絕大多數RTD由鉑、鎳，或者銅等材料製成，通過對鉑或者銅合金的成分進行嚴格控制，可以使其電阻係數變得非常精確。 • RTD這類的電阻性感測感測器，以白金為目前最安定之溫度感測器，而最常見的為Pt-100。

  16. 電阻溫度檢測器-Pt100 • 在 0°C時，阻值為 100Ω的白金感溫電阻，已被視為各種金屬感溫電阻的標準規格，簡稱為 Pt100。 • Pt100中有各種不同的產品，以適合不同溫度範圍的量測。

  17. 電阻溫度檢測器-Pt100(續) 精密型PT100溫度計 PT100表面型溫度計

  18. 熱敏電阻：是指對熱十分敏感的電阻體，此類元件在溫度改變時，其電阻值會有很大的變化。熱敏電阻：是指對熱十分敏感的電阻體，此類元件在溫度改變時，其電阻值會有很大的變化。 由已蒸發的薄膜，碳或碳的混合物，或者 是由銅、鈷、錳、鎂、鎳或鈾的氧化物形 成之像陶瓷的半導體製作而成的。 熱敏電阻(Thermistor)

  19. 熱敏電阻(Thermistor) (續) • 可分為： • 負溫度係數(簡稱NTC：NegativeTemperature Coefficient)熱敏電阻 • 電阻值會隨溫度的上升而減少。 • 正溫度係數(簡稱PTC：Positive Temperature Coefficient)熱敏電阻 • 電阻值會隨溫度的上升而增加。 • 臨界溫度係數(簡稱CTR：Critical Temperature Resistor )熱敏電阻 • 具有負電阻突變特性，在某一溫度下，電阻值隨溫度的增加激劇減小，具有很大的負溫度系數。

  20. 各種熱敏電阻的特性曲線圖

  21. 各種熱敏電阻的外觀形狀 • 是熱敏電阻器可以形成各種不同的形狀，應用更為寬廣。

  22. 各種熱敏電阻的外觀形狀(續)

  23. 熱敏電阻主要缺點 • 電阻值與溫度的關係非線性嚴重。 • 元件的一致性差，互換性差。 • 元件易老化，穩定性較差。 • 除特殊高溫熱敏電阻外，絕大多數熱敏電阻僅適合0～150℃範圍，使用時必須注意。

  24. 接觸式溫度感測器比較

  25. 參考文獻 • 「為什麼溫標確定後各溫度量值不變」， Yahoo!奇摩知識，http://http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1609040506161 • 「熱敏電阻」，中文百科在線， http://www.zwbk.org/zh-tw/Lemma_Show/125405.aspx • 「溫度感測器」， http://elearning.stut.edu.tw/teach/sensor/temperature.htm • 「感測器原理與應用」， http://bmeweb.niu.edu.tw/lhlin/%E6%84%9F%E6%B8%AC%E5%99%A8/chap5_temperature_sensor.pdf 25 25

More Related