传感器技术第2讲热电式传感器

《传感器技术第2讲热电式传感器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第2讲热电式传感器内容：一、热电偶（重点）二、热电阻传感器目的：1、了解热电式传感器的工作原理；2、掌握热电式传感器的测量原理和方法。重点：热电偶的基本定律和测量线路第2讲热电式传感器一、什么是热电式传感器？利用转换元件的电磁参量随温度变化的特征，对温度和与温度有关的参量进行检测的装置—称热电式传感器将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器将温度变化转化为电阻变化的称为热电阻传感器热电式传感器在工业生产、科学研究、民用生活等许多领域得到广泛应用。第一节热电偶温度传感器热电偶温度传器通过连接导线与显示仪表相连接组成测温系统。第一节、热电偶温度

2、传感器热电偶温度传器是利用导体的“热电效应”制作的仪器，其敏感元件是热电偶。热电偶由两根不同的导体或半导体一端焊接或绞接而成。热电偶结构示意图热电极热端冷端TABT0T0第一节、热电偶温度传感器一、热电偶测温原理把两种不同的导体或半导体两端相接组成闭合回路，当两接点分别置于T和T0(设T>T0)两不同温度时，则在回路中就会产生热电势，形成回路电流。这种现象称塞贝克效应，即热电效应。T0TABIT＞T0第一节、热电偶温度传感器一、热电偶测温原理（一）热电势的产生热电偶回路产生的热电势由接触电势温差电势第一节、热电偶温度传感器一、热电偶测温原理（一

3、）热电势的产生1、接触电势BANBNA设NA＞NBABESEAB（T）接触电势大小表达式：第一节、热电偶温度传感器一、热电偶测温原理（一）热电势的产生1、接触电势ABESEAB（T）接触电势大小表达式：NA(T)、NB（T）--材料A、B在温度为T时的自由电子密度NA(T)、NB（T）--材料A、B在温度为T0时的自由电子密度e—单位电荷。e=1.6×10-19CK—玻尔兹曼常数，K=1.38×10-23J/K第一节、热电偶温度传感器一、热电偶测温原理（一）热电势的产生2、温差电势AEA温差电势大小表达式：EA（T,T0）TT0第一节、热电偶温

4、度传感器一、热电偶测温原理3、热电偶回路总电势（一）热电势的产生6-7第一节、热电偶温度传感器一、热电偶测温原理3、热电偶回路总电势（一）热电势的产生6-7第一节、热电偶温度传感器一、热电偶测温原理3、热电偶回路总电势（一）热电势的产生6-7在热电极材料一定时，EAB(T，T0)成为两端温度的函数，即EAB(T，T0)=f(T)-f(T0)如果冷端温度T0保持恒定，则EAB(T,T0)=f(T)-C第一节、热电偶温度传感器一、热电偶测温原理（二）热电偶的基本定律1、中间温度定律2、中间导体定律第一节、热电偶温度传感器二、热电偶的种类与结构（一）

5、热电偶的种类1、标准热电偶2、非标准化热电偶经国际电工委员会(IEC)认证的性能较好的热电偶为标准热电偶否则为非标准热电偶第一节、热电偶温度传感器二、热电偶的种类与结构（一）热电偶的种类1、标准热电偶目前，经国际电工委员会(IEC)认证的性能较好的标准热电偶有8种，分别是：名称分度号名称分度号铂铑30--铂铑6B镍铬硅--镍硅N铂铑13--铂R镍铬--铜镍(康铜)E铂铑10--铂S铁--铜镍(康铜)J镍铬--镍硅K铜--铜镍(康铜)T第一节、热电偶温度传感器二、热电偶的种类与结构（一）热电偶的种类2、非标准化热电偶末经国际电工委员会(IEC)认

6、证的热电偶为非标准热电偶包括：铂铑系、铱铑系、钨铼系及金铁热电偶、双铂钼等热电偶第一节、热电偶温度传感器二、热电偶的种类与结构（二）热电偶的结构型（5种）1、普通型热电偶由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒等主要部分组成。测量端绝缘套管热电极保护管接线盒热电极其绝缘套管接线座线座右铭接线柱第一节、热电偶温度传感器二、热电偶的种类与结构（二）热电偶的结构型（5种）2、铠装型热电偶第一节、热电偶温度传感器二、热电偶的种类与结构（二）热电偶的结构型（5种）3、薄膜型热电偶4、表面型热电偶5、浸入式热电偶第一节、热电偶温度传感器三、热电偶冷端温度补偿(一

7、)补偿导线根据热电偶测温原理可知，热电偶回路的热电势的大小不仅与热端温度有关，而且与冷端温度有关，只有当冷端温度保持不变，热电势才是被测热端温度的单值函数。（补偿方法有4种）(二)冷端温度校正法(三)冰浴法(四)补偿电桥法第一节、热电偶温度传感器三、热电偶冷端温度补偿(一)补偿导线补偿导线是由两种不同性质的廉价金属材料制成，在一定温度范围内(0～100*C)与所配接的热电偶具有相同的热电特性的特殊导线。补偿导线配用补偿导线材料补偿导线绝缘层着色正极负极正极负极SCS铜铜镍合金红色绿色KCK铜铜镍合金红色蓝色KXK镍铬合金镍硅合金红色黑色第一节、

8、热电偶温度传感器三、热电偶冷端温度补偿(二)冷端温度校正法1．计算修正法2．机械零位调整法0t0tE已知冷端温度t0，根据中间温度定律，应用下式进行修