[计划]第5章热电式传感器

《[计划]第5章热电式传感器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第5章热电式传感器热电式传感器：是一种将温度转换为电量的装置。温度►热电式传感器电势、电阻阻值变化5.1热电偶(Thermocouple)5.1.1热电效应(PyroelectricEffect,ThermoelectricEffect)定义：由两种不同材料的导体构成闭合回路，当两个接点处的温度不相等时，回路中就会产生电动势（热电势），形成电流，这种现象被称为热电效应。To导体BA、B—热电极T一工作端（测量端、热端）To—自由端（参考端、冷端）接触电势>一导体A、B口由电子浓度+4站-9Z9A一I—BnA>HbnBe其数

2、量级约为10一2〜10一3伏（V）T—绝对温度eAB(TpK—波尔兹曼常数(K=1.38xIO'23J/K)e—电子电荷电量（e=1.6xl0~19C）总的接触电势：eAB（T）~eAB（^0）=—（T-r0）ln—e心2.温差电势单一导体，如果两端温度不同，在两端间会产生温差电势。T>ToA(B)AMT。)d班1,1。丿其数量级约为IO"伏（V）、b〃一汤姆逊系数总的温差电势：乙（八卩。）一勺（八几）=（（6—%）dT3.热电偶总的热电势^ab(T)eA(T.Tn)衍⑺T0JEab("J=eAB(T)-%⑺))]+[

3、eB(T,To)-务(T,T°)]由于温差电势较小，可以忽略，所以结论：（1）若构成热电偶的两个导体材料相同，即nA=nB,则E,b（r,T（））=-（r-r0）in^=0,所以必须采用两种不同的材料。e5（2）若T=T（）,贝ljE4/?（r,To）=O,所以热端、冷端必须具有不同的温度。5.1.2热电偶测温原理E,b（T,T（））=勺B（丁）一勺〃（人）%S）=C（常数）热电偶的热电特性：Eab（T,TJ=eAR（T）-C=g（门是被测温度T的单值函数热电偶分度表：r0=0°,通过实验建立起热电势与温度Z间的数值对

4、应关系。5.1.3热电偶基本定律1.中间温度定律参考端Tn工心=0叱已知TnJ实测值查热电偶分度表E血（丁，爲）=E血（T,瓷）+E血（石,T©）查热电偶分度表被测温度T证明:EaB（八人）+%（人,T（））=eAB（T）一eAB⑺J+eABU一CABS）=eAB（T）一eAB（Tq）=Eab（T,TQ1.中间导体定律在热电偶回路中，只要接入的第三根导体两端温度相同，则对回路的总热电势没有影响。（1）第一种情况仪表证明：EaBC(八丁())=eAB(T)+eBC⑺))+eCA(T())若所有结点温度为To,则Eabc(TM

5、=eAB(TQ)^-eBC(To)+%(To)=OCBC⑺))+eCA(A))=~eAB(A))Eabc（八A）=eAB（r）+eBC（To）+eCA（ro）=%（丁）一Sb（To）=Eab（八A）（2）第二种情况BTo证明:Eabc(「To，TJ=eAB(T)+eBA(To)+eAC⑺)+eCA(T{)=eABCO+CBA⑺))+eAC⑺)—eAC⑺)=eABCO~eAB⑺))=AB(八N))1.标准电极定律AACBCBC_标准电极，通常采用纯钳丝Em（八％）=Eac（八A）+%（T,%）证明:EAC(八丁0)+Ecb(

6、八人))=eAC(T)-eAC⑺))+eCB(T)-eCB⑺))=eAC+eCB（^）-AC（^0）+eCB（^0）］=%（卩）一5〃（卩0）=EAB5.1.4热电偶的误差及其补偿措施1.冰浴法（0°C恒温法）只适用于实验室，工业现场使用极不方便。2•恒温槽法保持To二恒温实测值查热电偶分度表捡（7）=%（7绻）+%（绻,0）查热电偶分度表被测温度T3・冷端自动补偿法补偿电桥与冷端处于相同的温度下。选取Rcu的值，使电桥平衡,Uab=0oT补偿电桥若温度升高时，TqTt心,TtuahT,同时险（八％）/若使A%=^E

7、ab(TJq)则％=△%+Eab(T,To)-Eab(T,T°)=Eab(T,T°)保持恒定不变1.延长热电极法补偿导线：其热电性能与相应的热电偶的热电性能十分相近。w：ear(tm=eab(tm补偿导线的作用：（1）用廉价的补偿导线作为贵金屈热电偶的延长导线，以节约贵金屈热电偶。（2）将热电偶的冷端迁移至远离热源且环境温度较恒定的环境屮。5・1・5热电偶的材料与种类1・电极材料贵金属：钳错合金、普通金属：铁、铜、铐铜、银硅合金等。2.常用热电偶（1）钳错io—钳热电偶（贵金属）正极：90%钳+10%铐（合金丝）负极：纯

8、钠丝（2）钳钱30—釦链10正极：70%钳+30%错负极：90%钳+10%铐5.1.6热电偶实用测量电路1.测量单点温度的基本测温线路2.测量两点之间温差的测量线路（热电偶的反向串联）TiT2—-T；DEt、o—ToCToFMB毫伏计ToCToB冋路总热电势:E『=eFC（T°）+^CA（心）+eAB⑺