传感器与检测技术第2版教学课件作者胡向东第8章节

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1、第8章热电式传感器8.1热电偶传感器8.2热电阻传感器8.3热敏电阻传感器知识单元与知识点热电效应、热电偶、热电阻、热敏电阻、接触电动势、温差电动势、工作端（热端）、自由端（冷端）、分度表等概念；热电偶的测温原理、基本定律、热电偶的结构与种类、热电偶的冷端温度补偿、热电偶的测温电路；热电阻（铂热电阻、铜热电阻）的温度特性、测量电路（两线制、三线制、四线制）；热敏电阻的温度特性；热电偶、热电阻和热敏电阻的应用。能力点深入理解热电效应、热电偶、热电阻、热敏电阻、接触电动势、温差电动势、工作端（热端）、自由端（冷端）、分度表等概念；理解热电偶的测温原理、基本定

2、律、热电偶的结构与种类、热电偶的冷端温度补偿、热电偶的测温电路；理解热电阻（铂热电阻、铜热电阻）的温度特性、测量电路（两线制、三线制、四线制）；会使用热电偶、热电阻的分度表；理解热敏电阻的温度特性；了解热电偶、热电阻和热敏电阻的应用。重难点重点：基本概念；热电偶的测温原理、基本定律、冷端温度补偿方法、实用测温电路；热电阻的温度特性、测量电路；热敏电阻的温度特性。难点：热电偶的种类及冷端温度补偿方法。学习要求熟练掌握热电效应、热电偶、热电阻、热敏电阻、接触电动势、温差电动势、工作端（热端）、自由端（冷端）、分度表等概念；掌握热电偶的测温原理、基本定律、热电偶

3、的结构与种类、热电偶的冷端温度补偿、热电偶的测温电路；掌握热电阻（铂热电阻、铜热电阻）的温度特性、测量电路（两线制、三线制、四线制）；掌握热电偶、热电阻的度表的使用方法；掌握热敏电阻的温度特性；了解热电偶、热电阻和热敏电阻的应用。8.1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）热电偶回路：接触电动势（两种导体）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

4、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。含义：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（单一导体）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)－eAB(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

5、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。讨论交流与微思考：相比接触电动势而言，温差电动势很小，对测温有何好处？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。

6、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。中间导体定律如何证明？（三种方法）2.热电偶基本定律例：测量仪表及引线作为第三种导体的热电偶回路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。中间导体定律的应用中间温度定律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

7、电势eAB(t,tc)和eAB(tc,t0)的代数和，即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。例子热端为100℃，冷端为0℃时，镍铬合金与纯铂组

8、成的热电偶的热电动势为2.95mV，而考铜与纯铂组成的热电偶的热电