热电式传感器

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1、温度电量热电传感器热电式传感器热电偶热电阻PN结集成温度传感器热电式传感器华氏温标1714年荷兰人华伦海特(Fahrenheit)以水银为测温介质，制成玻璃水银温度计。它规定在标准大气压下把冰、水、氯化铵和氯化钠的混合物的熔点定为零度，以0°F表示，冰的融点为32华氏度，水的沸点为212华氏度，中间等分为180份，每一等份称为华氏一度，符号用℉。华氏温度=（1.8*摄氏温度+32）℉摄氏温标1740年瑞典人摄耳修斯(Celsius)提出，在标准大气压下将把水的冰点规定为0度，水的沸点规定为100度。均分100等份，每一等份称为摄氏一度(

2、℃)，与华氏温度计使用的是同一种测温介质，利用相同的测温特性，但由于规定的标准点和分度单位不同，就造成了两种不同的温标，产生了两个不同的温度的数值，是工程上最通用的温度标尺。摄氏温度=5/9*（华氏温度-32）℃摄氏温标1848年英国物理学家威廉·汤姆逊·开尔文Ketvin根据热力学第二定理和卡诺热循环理论提出的。绝对零度是指-273.15度，在这个温度下的物体不包含热量，气体的体积将减小到零。这种温标的最大特点是与选用的测温介质性质无关，克服了经验温标随测温介质而变的缺陷，故称它为科学的温标或绝对热力学温标,由此而得的温度称为热力学温

3、度。热力学温标开氏温度=（273.15+摄氏温度）K注意：摄氏温度的分度值与开氏温度分度值相同，即温度间隔1K=1℃。第一节热电偶传感器第二节热电阻传感器第三节PN结及集成温度传感器内容提要学习目标掌握热电效应定义、热电偶基本定律及各种测量电路、热电偶补偿方式；熟悉金属热电阻的结构及测量线路；掌握热敏电阻的种类及特性；理解温敏二极管、三极管、集成温度传感器原理；了解各种热电传感器的应用。第一节热电偶传感器一、热电效应二、热电偶基本定律三、热电偶的常用材料与结构四、常用测量电路五、热电偶冷端补偿方式六、热电偶传感器应用热电偶工作原理演示结

4、论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。热电极A右端称为：自由端（参考端、冷端）左端称为：测量端（工作端、热端）热电极B热电势AB定义：两种不同的导体或半导体A和B组合成闭合回路，连接点处于不同的温度场中（设T＞T0），则在此闭合回路中就有电流产生，也就是说回路中有电动势存在，这种现象叫做热电效应。1821年首先由西拜克（See－back）发现,所以又称西拜克效应。热电偶原理图TT0AB一、工作原理回路中所产生的电动势，叫热电势。热电势由两部分组成，即接触电势和温差电势。热端冷端1、热点效应返回T0TeAB(T)eAB(T0)A

5、BAB2、产生原因（1）接触电势接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。两种导体在温度T中接触，由于自由电子浓度不同在接触点产生的电动势称接触电势。接触电势返回AToT（2）温差电势——温差系数——热端和冷端的绝对温度T0TeB(T,T0)eA(T,T0)AB温差电势的大小与材料性质及两端温度有关。由同一金属导体两端处于不同的温度场中，由于自由电子密度不同产生的电势。温差电势返回T0TeAB(T)eAB(T0)eA(T,T0)eB(T,T0)AB3、回路总电势T＞T0、NA＞NB回路总电势返回接触电动势起主要作用在标定热电偶时，

6、一般使T0为常数，则讨论(热电效应)如果A和B材料相同，无论接点处温度如何，不会产生热电势。如果A和B材料不同，但两接点温度相同也不会产生热电势。①热电偶回路热电势只与组成热电偶的材料及两端温度有关；与热电偶的长度、粗细无关。②只有用不同性质的导体(或半导体)才能组合成热电偶；相同材料不会产生热电势，因为当A、B两种导体是同一种材料时，ln(NA/NB)=0，也即EAB(T，T0)=0。4、热电偶基本性质③只有当热电偶两端温度不同,热电偶的两导体材料不同时才能有热电势产生。④导体材料确定后，热电势的大小只与热电偶两端的温度有关。如果使E

7、AB(T0)=常数，则回路热电势EAB(T，T0)就只与温度T有关，而且是T的单值函数，这就是利用热电偶测温的原理。⑤对于由几种不同材料串联组成的闭合回路，若各接点温度分别为T1、T2……TN，闭合回路总的热电动势为：返回二、热电偶基本定律由一种均质导体组成的闭合回路，不论其导体是否存在温度梯度，回路中没有电流(即不产生电动势)；反之，如果有电流流动，此材料则一定是非均质的，即热电偶必须采用两种不同材料作为电极。1.均质导体定律该定律可作为检验材质均匀性的原则：同名极检验法。AATT02、中间导体定律ABCT0T0T在热电偶回路中接入第

8、三种导体C，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。ET0T0TT1CT0T1TBA意义：可用电器测量仪表直接测量热电势3、标准电极定律如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电