传感器技术之温度的测量.ppt

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1、第八章温度的测量第一节概述第二节热电偶温度计第三节热电阻温度计温度：表征物体冷热程度的物理量。第一节概述1．温度及其测量温度可借助于冷热不同的物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不同而变化的特性来测量。温度的测量：目前国际上常用的表示温度高低的温标是摄氏温标和国际温标。第一节概述1.温度及其测量从测量体与被测介质接触与否划分：2．测温法分类基于热平衡原理，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。非接触式测温接触式测温接触式测温特点：简单、可靠、且测量精度高，但是由于测温元件需与被测介质接触进行热交换才能

2、达到热平衡，因而产生了滞后现象。另外，由于受到耐高温材料的限制，接触式测温不能应用于很高温度的测量。第一节概述2.测温法分类非接触式测温是利用物质的热辐射原理，测温敏感元件不需与被测介质接触，而是通过接收被测物体发出的辐射热来判断温度。非接触式测温特点：非接触式测温，由于测温元件不与被测介质接触，因而其测温范围广，其测温上限原则上不受限制，测温速度也较快，而且可以对运动体进行测量。但是，它受到物体的发射率、被测对象到仪表的距离、烟尘和水汽等介质的影响，一般测温误差较大。第一节概述2.测温法分类第二节热电偶温度计1．热电效应及测温原理两

3、种不同材料的金属导线A和B串接，当t≠t0时，回路中就有电压或电流产生。实验表明，电压值随温度的升高将变大。回路中的电压或电流与两接点的温度有关，因此称为热电势或势电流。1.1一个简单的实验第二节热电偶温度计1.热电效应及测温原理◇热电效应：将任意两种不同材料的导体首尾依次相接构成一个闭合回路，当两触点温度不同时，在回路中产生热电势的现象。1.2几个概念◇热电偶：两种不同导体的组合。◇热电势：由于两触点温度不同而在回路中形成的电势。◇热电回路：两种不同导体所形成的回路。第二节热电偶温度计1.热电效应及测温原理1.3热电势的形成及测温原

4、理热电势的形成：两种不同导体的性质电子扩散形成稳定的接触电势。形成电场——阻碍电子扩散热电势的影响因素：接触点的温度不同金属电子密度不同第二节热电偶温度计1.热电效应及测温原理两个电极闭合，构成一个热电回路，在两接点处形成两个方向相反的热电势。回路中总的热电势为：或：将接触电势记作：eABA：正电极，B：负电极。第二节热电偶温度计1.热电效应及测温原理热电偶回路中总的热电势为两接点热电势的代数和。当热电极材料确定后，总热电势成为温度t0和t的函数。如果使冷端温度固定不变，则热电势就只是温度t的单值函数了。这样只要测出热电势的大小，就能

5、判断出测点温度的高低。热电现象测温的基本原理：第二节热电偶温度计1.热电效应及测温原理解：根据E(t,t0)=39.58mV，及热电偶的材料等已知条件，查热电偶分度表，结果为956.5℃。例：选用镍铬-镍硅热电偶测量某一热处理炉的炉温，毫伏表的示值为39.58mV，问炉温为多少。第二节热电偶温度计1.热电效应及测温原理2．热电回路的基本法则测量端和参比端温度为t和t1时，热电势为：2.1中间温度法则测量端和参比端温度为t1和t0时，热电势为：则，当温度为t和t0时，热电势为：第二节热电偶温度计2.热电回路的基本法则证明：两式相加，即可

6、得证：第二节热电偶温度计2.热电回路的基本法则中间导体或第三导体C存在时，此时共有三个接点，回路中的热电势为：2.2中间导体法则第二节热电偶温度计2.热电回路的基本法则根据能量守恒原理，多种金属导体组成的闭合回路，只要各接点的温度相同，则回路中的总热电势为零，对于图中的回路，当t=t0时：证明：回路中的热电势为：将上式代入，即可得证：第二节热电偶温度计2.热电回路的基本法则结论：热电回路接入第三种材料导线，只要第三种材料两端温度相同，它的引入不会影响热电势。这一性质称为中间导体定律。从实用观点看，这条性质很重要。正是由于这一性质，才可

7、以在回路中引入各种仪表、连接导线等，而不用担心会对热电势有影响，而且也允许采用任意办法焊制热电偶。第二节热电偶温度计2.热电回路的基本法则◇若A和B是同一种金属，则无扩散可言。虽然t≠t0，热电偶回路内的总电势仍恒为零，即：2.3有关热电回路的几点结论◇若A和B不是同一种金属，然而两连接点处于同一温度，热电偶回路内的总电势亦恒为零，即：第二节热电偶温度计2.热电回路的基本法则◇回路中的热电势与热电极A、B及各中间导体C、D、等的中间温度无关，而只与接点温度有关；◇当温度为t1、t2时，用导体A、B组成的热电偶的热电势等于AC和CB热电

8、偶的热电势之代数和，即：第二节热电偶温度计2.热电回路的基本法则3．热电偶的种类根据热电效应，只要是两种不同性质的任何导体都可配制成热电偶，但是在实际情况下，并不是所有材料都可以成为有价值的热电极材料，因为还要考虑到灵敏