《热电式传感器》课件

《《热电式传感器》课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第2章热电式传感器2.1热电偶传感器2.2热电阻传感器2.3热敏电阻传感器教学基本要求和重点掌握有关热电偶、热电阻和热敏电阻的基本概念掌握三类热电式传感器的基本工作原理掌握热电偶的基本定律、基本类型、温度补偿方法、使用热电偶的测温方法掌握热电阻的内部引线方式及其适用场合掌握热敏电阻的电阻－温度特性会使用分度表2.1热电偶传感器1.热电偶测温原理热电效应：两种不同材料的导体（或半导体）组成一个闭合回路，当两接点温度T和T0不同时，则在该回路中就会产生电动势的现象。热电势、热电偶、热电极热端（测量端或工作端）、冷端（参考端或自由端）热电偶回

2、路热电偶测温系统简图接触电动势接触电动势的数值取决于两种不同导体的材料特性和接触点的温度。两接点的接触电动势eAB(T)和eAB（T0）可表示为含义：由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势。同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电动势。大小表示：温差电动势机理：高温端的电子能量要比低温端的电子能量大，从高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高温端的要多，结果高温端因失去电子而带正电，低温端因获得多余的电子而带负电，在导体两端便形成温差电动势。热电偶回路中产生的总热电势eAB(T,T0)=eAB(T)＋eB(T,T0)－eA

3、B(T0)－eA(T,T0)忽略温差电动势，热电偶的热电势可表示为：影响因素取决于材料和接点温度，与形状、尺寸等无关两热电极相同时，总电动势为0两接点温度相同时，总电动势为0对于已选定的热电偶，当参考端温度T0恒定时，eAB(T0)=c为常数，则总的热电动势就只与温度T成单值函数关系，即eAB(T,T0)=eAB(T)－c=f(T)可见：只要测出eAB（T,T0）的大小，就能得到被测温度T，这就是利用热电偶测温的原理。讨论热电偶的分度表不同金属组成的热电偶，温度与热电动势之间有不同的函数关系，一般通过实验的方法来确定，并将不同温度下测得的结

4、果列成表格，编制出热电势与温度的对照表，即分度表。供查阅使用，每10℃分档。中间值按内插法计算。S型(铂铑10-铂)热电偶分度表在热电偶测温回路内，接入第三种导体时，只要第三种导体的两端温度相同，则对回路的总热电势没有影响。中间导体定律应用：利用热电偶进行测温，必须在回路中引入连接导线和仪表，接入导线和仪表后不会影响回路中的热电势。2.热电偶基本定律测量仪表及引线作为第三种导体的热电偶回路中间温度定律eAB(t,t0)=eAB(t,tc)+eAB(tc,t0)在热电偶测温回路中，tc为热电极上某一点的温度，热电偶AB在接点温度为t、t0时的

5、热电势eAB(t,t0)等于热电偶AB在接点温度t、tc和tc、t0时的热电势eAB(t,tc)和eAB(tc,t0)的代数和，即［思考题］：用K型热电偶测炉温时，测得参比端温度t1＝38℃；测得测量端和参比端间的热电动势E(t,38)＝29.90mV，试求实际炉温。［解］由K型分度表查得E(38，0)＝1.53mV，由中间温度定律可得到：E(t，0)＝E(t,t1)+E(t1,0)＝29.90+1.53=31.43mV再查K型分度表，由31.43mV查得到实际炉温755℃。上述例子，若参比端不作修正，则按所测测量端和参比端间的热电动势E(

6、t,32)＝29.90mV查K型分度表得对应的炉温718℃，与实际炉温755℃相差37℃，由此产生的相对误差约为5%。由此可见，如果不考虑参比端温度修正、补偿有时将产生相当大的（温度）测量误差。中间温度定律中间温度定律的应用根据这个定律，可以连接与热电偶热电特性相近的导体A′和B，将热电偶冷端延伸到温度恒定的地方，这就为热电偶回路中应用补偿导线提供了理论依据。该定律是参考端温度计算修正法的理论依据。在实际热电偶测温回路中,利用热电偶这一性质,可对参考端温度不为0℃的热电势进行修正。标准导体（电极）定律标准导体定律的意义通常选用高纯铂丝作标准

7、电极只要测得它与各种金属组成的热电偶的热电动势，则各种金属间相互组合成热电偶的热电动势就可根据标准电极定律计算出来。均质导体定律由两种均质导体组成的热电偶，其热电动势的大小只与两材料及两接点温度有关，与热电偶的大小尺寸、形状及沿电极各处的温度分布无关。即热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成。意义：有助于检验两个热电极材料成分是否相同及材料的均匀性。为了适应不同生产对象的测温要求和条件，热电偶的结构形式有：普通型热电偶铠装型热电偶薄膜热电偶等。3.热电偶的结构形式普通型热电偶结构优点：测温端热容量小，动态响应快；机械强度高，挠性好，可

8、安装在结构复杂的装置上。铠装型热电偶薄膜热电偶特点：热接点可以做得很小（μm），具有热容量小、反应速度快（μs）等特点，适用于微小面积上的表面温度以及快速变化的动态温度测量。工程