《温度检测方法》PPT课件

《《温度检测方法》PPT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3章温度测量技术接触式测温基于热平衡原理，即测温敏感元件必须与被测介质接触，使两者处于同一热平衡状态。如水银温度计、热电偶温度计、电阻温度计。温度测量方法可分为：接触式、非接触式1概述非接触式测温利用物质的热辐射原理，测温元件不需与被测介质接触。如:辐射温度计、红外热象仪等。热电式传感器:将温度变化转换为电量变化的装置较普通的热电式传感器将温度量转换为电势和电阻。常用热电式传感器的敏感元件有：热电偶：将温度转换为电势之变化；热电阻：将温度转换为电阻阻值之变化。2电阻温度计工作原理：基于导体或半导体的电阻值随温度变化的性质而工作的。测温敏感元件有:金属导体、半导体热敏电

2、阻。(1)、金属测温电阻(金属热电阻)一般金属导体具有正的电阻温度系数（电阻率随温度的上升而增加），在一定的温度变化范围内，电阻和温度之间的函数关系：其中：R、R0分别表示温度为t和t0时的电阻值;α为材料的电阻温度系数，α=(4~6)×10-3/0C。在不同温度范围内，电阻温度系数α是不同的，希望在测量温度的范围内α是一个常数。热电阻材料应具备以下性质：1）电阻温度系数α要大；2）在测量范围内，材料的物理、化学性质稳定；3）电阻率ρ要大，可提高温度计的动态响应；4）电阻温度关系线性好；5）材料要容易制作，价格便宜。常用材料有：铂、铜、铁、镍等。热电阻的制作是用上述金属

3、的细丝绕在云母、石英或陶瓷等绝缘支架上。热敏电阻是由金属氧化物(NiO,MnO2,CuO,TiO2)粉末按一定比例混合烧结而成的半导体。常用的热敏电阻的阻值随温度上升而下降。T是绝对温度(K)；A、B是常数。电阻温度系数：单位温度变化所引起的电阻的相对变化(2)半导体热敏电阻◆半导体热敏电阻的电阻温度系数α不是常数，而和绝对温度的平方成反比。◆当T=T0时有电阻R0；当T=T时有电阻R（1）（2）◆电阻值R与温度T的关系：◆常数B可通过实验获得：(即只要测定温度分别为T1和T0时半导体的热敏电阻的阻值R1和R0)(B的范围一般为1500~50000K)半导体热敏电阻与金

4、属热电阻相比,有以下优点：1）温度系数的绝对值较热电阻大，灵敏度高，可测0.001~0.00050C的微小温度变化；2）电阻率大，时间常数小(毫秒级)。可制成体积小、热惯性小、响应速度快的感温元件。半导体热敏电阻缺点：1）电阻温度特性分散性大；2）稳定性差；3）非线性较严重。（3）电阻测定测量方法可采用电桥测定热电阻的电阻值常用电桥测热阻存在的问题(二线接桥法)▲注意：将热电阻接到电桥的导线会产生附加电阻r1、r2，这是产生测量误差的一个重要原因。采取的技术措施：(可采用三线接桥法及四线接桥法)用具有相同温度特性的导线r1、r2分别接到两个邻臂上，因而可互相抵消，而第三

5、根线与负载电阻RL相串联，由于负载的输入阻抗都很大，r3则可忽略不计。3热电偶热电偶：将温度量转换为电势大小的热电式传感器★热电偶具有以下特点：结构简单，使用方便，精度高，热惯性小，可测局部温度和便于远距离传送与集中检测。3.1、工作原理(席贝克效应)▲两种不同材料的导体A和B串联起来形成一个闭合回路，如果两个接合点的温度不同，电路中将产生热电势，并形成热电流。▲热电势的大小与材料的性质及接点的温度有关，称为温差热电效应或热电效应，该现象是1821年德国物理学家Secback发现的。★热电势可用函数关系式表示：EAB=f(T,T0)若知道EAB,T0,即可利用热电效应来

6、测温或温度差。★定义：这两种不同导体的组合体称为热电偶。▲两个连接端点,一个称为工作端T,另一个称为自由端或参考端T0或冷端,两根金属丝称之为热电极。★温差电势是如何产生的？温差电势是由两种导体的接触电势（珀耳贴电势）与同一种导体的温差电势（汤姆逊电势）所组成的。1.接触电势（珀耳贴电势）不同导体自由电子的密度是不同的,当两种不同导体接触时,在接触面上将产生电子扩散,电子扩散的速率与自由电子的密度及接触区的温度成正比。接触面上金属A的电子扩散到B，A失去电子带正电，B因获得电子带负电，在接触面上形成了静电场，这个静电场将阻止扩散过程的进行，当自由电子密度的不同引起的扩散

7、能力与静电场的作用相互抵消时，达到了动平衡，在接触面上形成一个稳定的接触电位差。自由电子密度nA＞nBEAB(T)为导体A和B的接点在温度为T时形成的电位差。其中：e—电子的电荷e=1.6×10-19库仑k—波尔兹曼常数k=1.38×10-23(焦耳/库仑)EAB(T)和连接点的温度T有关，因此当两种金属接成闭合回路而连接点的温度又不同时，回路中将形成接触电势。2.同一种金属的温差电势（汤姆逊电势）在同一导体中，存在温度梯度时，会产生温差电势。▲两端的温度不一致时，高温端的自由电子具有的动能大，向低温端扩散，跑到低温端去堆积起来，在导体内