传感器原理与检测技术教学课件作者童敏明第7章节热电偶传感器课件

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1、第一节热电偶传感器的工作原理第二节热电偶应用定则第三节常用热电偶第四节补偿导线与冷端补偿第七章热电偶传感器第五节热电偶传感器的工作原理第六节热电偶应用实例学习要求1、学习和了解热电偶温度传感器工作原理和特点2、了解热电偶温度传感器的应用定则、补偿导线和冷端补偿、测量电路和应用热电偶的基本工作原理是基于“热电势效应”。将两种不同材料的导体A和B组成一个闭合回路第一节热电偶的测温原理图7-1热电偶示意图1.温差电势温差电势是在同一导体的两端，因其温度的不同而产生的一种热电动势。由于高温端的电子能量比低温端的电子能量大，因而从高温端移向低温端的电子数多，从而产生温差电动势。根据物理学的推导有下列公

2、式：(7-1)(7-2)2．接触电势产生接触电动势的原因：当两种导体和接触时，由于两者电子密度不同，电子在两个方向上扩散的速率就不同，形成电位差，有，（7-3）（7-4）总电动势:(7-5)对式(7-5)整理后得,(7-6)由式（7-6）可知，热电偶总电动势与导体的电子密度及两接点温度有关，而导体的电子密度不仅取决于材料特性，也随温度变化而变化，所以，热电偶的总电动势是温度的函数。第二节热电偶应用定则（1）若组成热电偶回路的两导体相同，则无论两端点温度如何，热电偶回路内的总热电动势为零。（2）若热电偶两端点温度相同，即，则尽管导体、的材料不同，热电偶回路的总热电动势亦为零。（3）热电偶的总热

3、电动势与A、B材料的中间温度无关，只与端点温度有关。（4）热电偶在接点温度为、时的热电动势，等于热电偶在接点温度为、和、时的热电动势之和。（5）中间导体定则。（6）标准电极定则。第三节常用热电偶（1）铂铑—铂热电偶(WRLB)。（2）镍铬—镍硅(铝)热电偶(WREU)。（3）镍铬—考铜热电偶(WREA)。（4）铂铑30—铂铑6热电偶(WRLL)。第四节补偿导线与冷端补偿4.1补偿导线采用补偿导线要注意以下几点：（1）热电偶的长度由补偿接点的温度决定。（2）补偿接点要紧靠，做到两补偿接点没有温差。（3）补偿导线的热电势必须与所延长的热电偶所产生的电势相同。常用热电偶补偿导线热电偶补偿导线线芯材

4、料颜色标志T＝100℃，T0＝0℃时热电势（mV）T＝105℃，T0＝0℃时热电势（mV）正极负极正极负极镍铬－镍硅铜－康铜铜康铜红黄4.10±0.156.13±0.20镍铬－康铜镍铬－康铜镍铬康铜红蓝6.95±0.310.69±0.38铂铑10－铂铜－铜镍铜铜镍红绿0.643±0.0231.025+0.0241.025-0.055补偿导线采用多股廉价金属制造，不同热电偶采用不同的补偿导线(已标准化)4.2冷端补偿（基准节点补偿）热电偶的热电势与测温接点和基准接点（冷接点）的温度必须保持恒定。1．冰水保温瓶方式(冰点器方式)将热电偶的冷端置于冰水保温瓶中，获取热电偶冷端的参考温度。2．恒温槽

5、方式3．冷端自动补偿方式热电偶输出:第五节热电偶实用测量电路1．测量单点温度的基本测温线路流过测温毫伏计的电流2．测量两点之间温差的测温线路注意：如果连接导线用普通铜导线，则必须保证两热电偶的冷端温度相等，否则测量结果是不正确的。3．测量平均温度的测量线路此回路中总的热电势：4．测量几点温度之和的测温线路5．若干只热电偶共用一台仪表的测量线路第六节热电偶应用实例用热电偶测温时精度主要由下述一些误差决定：（1）热电偶的误差；（2）基准接点温度或基准接点温度补偿所产生的误差；（3）补偿导线产生的误差；（4）电路误差；（5）其它误差（噪声、绝缘电阻、热电阻产生的误差）。1．K型热电偶测温应用2．热

6、电偶火药燃烧气体温度的测量燃烧气体温度测量原理图燃烧气体温度曲线第七章小结1、热电偶属于电能量传感器。2、热电偶是目前温度测量领域里应用最广泛的传感器之一。3、优点是能够测量高温，热容量和热惯性都很小，缺点是输出非线性较差。4、根据热电偶的特性，有六个应用定则，包括中间导体定则和标准电极定则。