浅谈热电式传感器

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1、浅谈热电式传感器课程传感器原理与信号处理姓名学号专业完成日期2013年12月20日目录摘要关键词一、热电式传感器的定义二、热电偶、热电阻、热敏电阻的特点及简单原理1、热电偶、热电阻、热敏电阻各自特点2、热电偶1、热电效应2、热电动势的形成（1）接触电势（2）温差电势（3）热电偶回路中产生的总热电势3、热电偶基本定律3、热电阻1、原理2、常用热电阻及结构（1）铂电阻(2)铜热电阻（3）热电阻的结构4、热敏电阻（1）NTC热敏电阻（2）CTR热敏电阻(突变型NTC)（3）CTR热敏电阻(突变型NTC)三、应用举例1、温度控制PTC、NTC2、热敏电阻体温表3、单相电动

2、机启动保护4、消磁型PTC热敏电阻参考文献摘要：温度是表征物体冷热程度的物理量。它体现了物体内部分子运动状态的特征。温度是不能直接测量的,只能通过物体随温度变化的某些特性（如体积、长度、电阻等）来间接测量。热电式传感器将温度变化转换成电量（电阻、电势等），热电式传感器目前在工业生产中已得到广泛应用，并且有与其相配套的显示仪表与记录仪表。关键词：热电式、工作原理、应用一、热电式传感器的定义：热电式传感器是将温度变化转换为电量变化的装置。它是利用某些材料或元件的性能随温度变化的特性来进行测量的。例如将温度变化转换为电阻、热电动势、热膨胀、导磁率等的变化，再通过适当的测

3、量电路达到检测温度的目的。把温度变化转换为电势的热电式传感器称为热电偶；把温度变化转换为电阻值的热电式传感器称为热电阻。热电偶：温度变化热电势变化热电阻：金属式热电式传感器热电阻：温度变化热敏电阻：半导体式电阻变化二、热电偶与热电阻的特点及简单原理1、各自特点（1）、热电偶特点：测量精度高：因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。测量范围广：常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬)，最高可达+2800℃(如钨-铼)。构造简单，使用方便：热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有

4、保护套管，用起来非常方便。（2）、热电阻特点：信号输出较大，易于测量；热电阻要借助外加电源，而热电偶可自身产生电势；热电阻的测温反应速度慢；同类材料制成的热电阻不如热电偶测温上限高。（3）热敏电阻各自特点灵敏度高（电阻温度系数绝对值比热电阻大10～100倍），体积小，热惯性小，响应快；功耗小，价格低，寿命长，易于实现远距离测量。但非线性严重，参数一致性差，稳定性差。2、热电偶在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一。在温度测量中，热电偶的应用极为广泛，它具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点。另外，由于热电偶是一

5、种有源传感器，测量时不需外加电源，使用十分方便，所以常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。1、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(如图所示)，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，这种现象称为热电效应,该电动势称为热电势。热电偶回路2、热电动势的形成（1）接触电势：接触电势是由于两种不同导体的自由电子密度不同（设ＮＡ＞ＮＢ）而在接触处形成的电动势。两种导体接触时，自由电子由密度大的导体向密度小的导体扩散，在接触处形成静电场Ｅｓ，Ｅｓ又阻碍扩散运动，最后达到动平衡时，在接触面的两侧就形成稳定的接触电势。两接

6、点的接触电势ＥAB(T)和ＥAB（T0）可表示为式中：k——波尔兹曼常数；(1.38×10-23J/K)e——单位电荷电量；(1.602×10-19C)NA（T）、NB（T）和NA（T0）、NB（T0）——温度分别为T和T0时，A、B两种材料的电子密度。可见，接触电势的大小取决于两种不同导体的电子密度和接触点的温度。（2）温差电势温差电势是同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电动势。同一导体的两端温度不同（设Ｔ＞Ｔ０）时，高温端的电子能量要比低温端的电子能量大，因而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

7、多余的电子而带负电，因此，在导体两端便形成温差电势。式中,NAt和NBt分别为A导体和B导体的电子密度，是温度的函数。可见，温差电势的大小只与导体材料（电子密度）和两端温度有关。（3）热电偶回路中产生的总热电势　　在图示的热电偶回路中产生的总热电势为ＥAB(T,T0)=ＥAB(T)+ＥB(T,T0)-ＥAB(T0)-ＥA(T,T0)实际应用中,热电势与温度之间关系是通过热电偶分度表来确定的。分度表是在参考端温度为0℃时,通过实验建立起来的热电势与工作端温度之间的数值对应关系。3、热电偶基本定律（1）中间导体定律在热电偶回路中,接入第三种材料的导体,只要中间导体两端

8、温度相同,