煤矿安全监测监控技术(02)-矿用传感器(03)说课材料.ppt

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1、煤矿安全监测监控技术(02)-矿用传感器(03)一、温度传感原理1、热电偶测温热电效应将两种不同材料的金属A和B焊接组成一个闭合回路，即构成感温元件（热电偶）。当其两个接点之间存在温差时，则在回路中产生电动势（热电势）。热电偶的热端与冷端热电偶回路有两个连接点，其中与被测介质接触的一端称为热端（工作端），另一端则称为冷端（参比端）。热电偶和热电势一、温度传感原理1、热电偶测温热电势由接触电势和温差电势两部分组成。热电偶和热电势接触电势：温差电势：热电偶回路总电势K－波尔兹曼常数；e－单位电荷量；NAT－电子密度1、热电偶测温均质导体定律由两种均质导体组成的热电偶，其热电势的大

2、小只与热电偶的材料及两端温度有关，而与热电偶的长短、粗细、形状及沿电极的温度分布无关。否则，产生温度梯度附加电动势。①如果组成热电偶的两种材料性质相同，即NA=NB，则无论两接点温度如何，回路内总热电势为零。②如果两接点处温度相同，即T=T0，则尽管两种导体材料性质不同，回路总电势也必然为零。③因热电势与温度的函数关系f(T)AB复杂难求，故在工程应用中常用实验的方法制作热电势与温度的关系表，以备查用。1、热电偶测温中间导体定律在热电偶回路中接入第三种导体时，只要该导体的两端温度相同，则其对热电偶回路热电势的大小和方向不产生影响。中间温度定律Tn为热电偶热电极AB上某点的温度

3、，则热电偶在其接点温度为T、T0时的热电势eAB(T,T0)等于热电偶在接点温度为T、Tn和Tn、T0时的热电势eAB(T,Tn)和eAB(Tn,T0)的代数和。即：1、热电偶测温热电偶的使用①使用热电偶时，只需考虑两端温度值，而不必顾及其中间段的温度。②为稳定冷端温度，通常采用补偿导线将贵金属热电偶的冷端延伸至温度稳定处。但补偿导线a、b在Tn到T0的温度范围内，应分别与贵金属A、B具有相同的热电特性。1、热电偶测温常用热电偶热电偶分度号补偿导线型号适用温度正极负极S（铂铑10－铂）SPC（铜）红SNC（铜镍）绿0～1100℃B（铂铑30－铂铑6）600～1700℃T（铜－

4、铜镍）TPX（铜）红TNX（铜镍）白-40～350℃J（铁－铜镍）JPX（铁）红JNX（铜镍）紫-40～750℃E（镍铬－铜镍）EPX（镍铬）红ENX（铜镍）棕-40～900℃K（镍铬－镍硅）KPX（镍铬）红KNX（镍硅）黑-40～1200℃KPC（铜）红KNC（铜镍）蓝1、热电偶测温1、热电偶测温2、热电阻测温热电阻效应金属热电阻和半导体热敏电阻。3、半导体PN结测温基本原理半导体PN结（二极管）在一定偏置电流的情况下，其正向压降随着温度的变化而变化，且基本呈线性关系。半导体温度传感器温敏二极管、温敏三极管和集成温度传感器等，测温范围一般在-50℃～+150℃之间。温敏二极

5、管大都选用硅及砷化镓材料制作，其电压--温度特性的线性度比锗管好。3、半导体PN结测温温敏三极管：集电极电流恒定时，其发射结正向电压--温度特性3、半导体PN结测温集成温度传感器：差分对管温度敏感元件3、半导体PN结测温集成温度传感器的输出类型电压输出型如LX5600、LM3911、SC616A温度系数为：10mV/℃电流输出型AD590、LM134、SL334温度系数为：1μA/℃集成温度控制器可由用户设定温度限值，当被控温度超限时可输出逻辑控制信号，有的也同时输出温度测量值。如TC620、DS1620等。4、红外测温原理热辐射任何物体只要温度高于绝对零度，就会不断产生热辐

6、射，且温度T越高，辐射功率P就越大。ε--比辐射率，绝对黑体为1.0，非绝对黑体为0<ε<1.0；σ--斯蒂潘--波尔兹曼常数，5.6697×1012W/cm2K4；T--物体的热力学温度。红外热辐射物体辐射波长的峰值λm与温度T成反比：当温度低于1000℃时，物体向外辐射的能量大部分是通过红外线辐射出来的，且物体的温度越高，辐射出的红外线就越多，辐射出的能量也越强。红外测温就是通过检测物体在红外波段的辐射通量来进行温度测量的。4、红外测温原理红外线红外线是一种不可见光，波长大致为0.76～1000μm。红外探测器通常工作在大气窗口内，即2～2.6μm、3～5μm或8～14μ

7、m三个波段范围。红外测温检测元件热敏电阻、光敏电阻、热释电体等。二、GW50(A)温度传感器检测原理温度→铂热电阻电桥→电压→A/D→单片机技术指标测量范围：0℃～50℃；基本误差：±2；工作电压：12～24VDC（本安电源）；工作电流：<80mADC信号输出：频率型200～1000Hz；电流型1～5mA；传输距离：≤2km显示方式：四位红色数码管，左第一位为功能位：1－调零，2－调精度，3－自检；后三位为测量值℃。安全特征：防爆标志ExibdΙ（+150℃）使用环境：0℃～40℃；相对湿度≤95％；大