《物理（醫(yī)藥衛(wèi)生類）》教案 高職 9.3溫度傳感器

第9章電子元件與用電器教案名稱：9.3溫度傳感器及應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)：1.了解傳感器的組成、類別、應(yīng)用場景和發(fā)展趨勢。2.了解溫度傳感器中常用熱敏元件，以及它們在使用中是如何補(bǔ)償、校準(zhǔn)降低測量誤差。3.能夠綜合考慮測量精度、響應(yīng)速度、元器件成本等多種因素，根據(jù)工作需要選擇合適的溫度傳感器。。教學(xué)重點(diǎn)：掌握不同類型溫度傳感器的特點(diǎn)和應(yīng)用場合。教學(xué)難點(diǎn)：金屬熱電阻測溫原理及具體計(jì)算。教學(xué)方法：講授法、討論法教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體材料：PPT課件。教學(xué)過程：一、導(dǎo)入新課：在車站、商場等人流密集的場合，有時(shí)候會(huì)有對人流進(jìn)行體溫采樣檢測的裝置，只要從前面經(jīng)過，就能迅速檢測出人的體溫，它實(shí)則上是應(yīng)用了非接觸式的溫度傳感器實(shí)現(xiàn)由溫度到電參量轉(zhuǎn)換的一種裝置。本節(jié)我們通過學(xué)習(xí)，了解溫度傳感器的工作原理及相關(guān)應(yīng)用。二、新課講解：（一）溫度傳感器的分類及功能溫度傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為可測量信號（通常是電信號）的裝置。不同溫度傳感器的工作原理及特點(diǎn)：1.熱電偶：原理：基于兩種不同金屬接觸點(diǎn)在溫差下產(chǎn)生電動(dòng)勢的特性。特點(diǎn)：測溫精度高、測溫范圍廣(-250~1800℃)、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、便于遠(yuǎn)距離和多點(diǎn)溫度測量。2.金屬熱電阻溫度傳感器：原理：利用金屬的電阻隨溫度變化的特性，通常使用鉑、鎳或銅。特點(diǎn)：測量精度高、性能穩(wěn)定，主要用于-200~500℃的溫度測量。3.半導(dǎo)體熱敏電阻：原理：利用半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度變化的特性。分為NTC（負(fù)溫度系數(shù)）、PTC（正溫度系數(shù)）和CTR（臨界溫度系數(shù)熱）敏電阻三種類型。特點(diǎn)：制造簡單、易于維護(hù)、溫度系數(shù)大、靈敏度高、體積小、工作溫度范圍寬。4.溫敏二極管溫度傳感器：原理：利用半導(dǎo)體材料（如硅）的物理特性隨溫度變化的性質(zhì)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜，工作電流小、互換性差。5.紅外傳感器（IRSensor）：原理：檢測物體發(fā)射的紅外輻射，與物體溫度相關(guān)。特點(diǎn)：非接觸式、快速溫度檢測，可讀取移動(dòng)物體的溫度，無磨損、壽命長，使用方便。（二）溫度傳感器的應(yīng)用1.家用電器：主要使用半導(dǎo)體熱敏電阻實(shí)現(xiàn)對洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)等設(shè)備中的溫度控制。2.汽車：主要使用半導(dǎo)體熱敏電阻實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度監(jiān)測、車內(nèi)環(huán)境控制。3.醫(yī)療設(shè)備：主要使用半導(dǎo)體熱敏電阻、紅外傳感器，用于體溫計(jì)、血液分析儀、手術(shù)室的溫度控制。4.工業(yè)控制：主要使用熱電偶、金屬熱電阻溫度傳感器、紅外傳感器等，用于化工、食品加工、金屬冶煉等生產(chǎn)過程中的溫度監(jiān)控9。5.環(huán)境監(jiān)測：主要使用溫敏二極管溫度傳感器，用于氣象站、溫室、農(nóng)業(yè)中的溫度監(jiān)測。6.電子設(shè)備：主要使用溫敏二極管溫度傳感器，用于電腦、手機(jī)等設(shè)備的熱管理，防止過熱損壞。7.科學(xué)研究：主要使用金屬熱電阻溫度傳感器、熱電偶溫度傳感器，用于控制實(shí)驗(yàn)室中的培養(yǎng)箱、冷凍箱等設(shè)備的溫度。溫度傳感器的選擇取決于所需的精度、溫度范圍、響應(yīng)時(shí)間、環(huán)境條件以及成本等因素。正確選擇和使用溫度傳感器對于確保設(shè)備正常運(yùn)行和系統(tǒng)安全至關(guān)重要。（三）應(yīng)用拓展：金屬熱電阻阻值與溫度的對應(yīng)關(guān)系常用的金屬熱電阻材料有鉑和銅，鉑的成本相對較高一些。通常用Rt和R0表示金屬熱電阻在0℃和t℃的阻值。比如Pt100表示0℃時(shí)阻值為100?的鉑金屬熱電阻，Cu100表示0℃時(shí)阻值為100?的銅金屬熱電阻。金屬熱電阻在t℃時(shí)的阻值，是金屬熱電阻的電阻溫度系數(shù)，這樣根據(jù)R0和可以求出金屬熱電阻在t℃的阻值Rt，反過來，知道金屬熱電阻的阻值Rt、R0和在又可以對應(yīng)出金屬熱電阻對應(yīng)的溫度通常金屬熱電阻與一定值電阻組成串聯(lián)分壓電路，根據(jù)分壓值求得金屬熱電阻的阻值，再進(jìn)一步得出對應(yīng)的溫度值t℃。需要注意，為防止金屬熱電阻本身發(fā)熱影響測量精度，必須嚴(yán)格限制通過金屬熱電阻的電流。三、課堂小結(jié)：知識(shí)梳理：溫度傳感器依據(jù)熱敏材料或組件與溫度有關(guān)的物理特性將溫度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕淖兓＿x擇溫度傳感器，要注意選擇對應(yīng)場合的類型，確定測量的溫度范圍，并根據(jù)需求考慮其精度、線性度、響應(yīng)時(shí)間和抗干擾能力等因素。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)：用溫度傳感器測量溫度時(shí)，要根據(jù)具體情況，采取補(bǔ)償、校準(zhǔn)或提高采樣頻率等措施降低測量誤差。比如金屬熱電阻溫度傳感器測量電路要考慮消除引線電阻的