热电偶传感器选编.ppt

4 、补偿电桥法 补偿电桥法 是利用不平衡电 桥产生的电动势 来补偿热电偶冷 端温度变化而引 起的热电动势变 化。 + - 5 、仪表机械零点调整法 用热电偶测温时，若 t 0 = t n ≠0 ℃ ，要使指示值不 偏低，可先将显示仪表指针调整到相当于热电偶冷 端温度 t n 的位置上。 应用于 ：一些精度要求不高、冷端温度不经常变化 的情况下。 用螺丝刀 调节仪表面 板上的“机 械零点”， 使指针指到 气温 t 0 （ 图 中为 40 ? C ） 的刻度上。 机械零点 指针被预调到室温（ 40 ? C ） 可补偿冷端损失 1. 了解热电偶传感器的测量原理 2. 掌握热电偶传感器的应用 目标要求 第二章 热电偶传感器及应用 热电极 A 右端称为： 自由端 （参考 端、 冷 端 ） 第一节 热电偶的工作原理 左端称为： 测量端 （工作 端、 热 端 ） 热电极 B 热电势 A B 先看一个实验——热电偶工作原理演示 结论： 当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势 。 一、热电效应 1821 年，德国物理学家 赛贝克 用两种不同金属组成 闭 合回路 ，并用酒精灯加热其中一个接触点（称为结点），发 现放在回路中的 指南针发生偏转 （说明什么？） ， 如果用两 盏酒精灯对两个结点 同时加热，指南针的偏转角反而减小 （又说明什么？） 。 显然，指南针的偏转说明回路中有电动势产生并有电 流在回路中流动，电流的强弱与两个结点的温差有关。 从实验到理论：热电效 应 第一节 热电偶的工作原理 一、热电效应 自由 电子 ＋ A B e AB （ T ） T 结点产生热电势的 微观 解释及 图形符号 两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自由电子的密 度不同，在两金属 A 和 B 的接触点处会发生自由电子的 扩散现象 。 自由电子将从密度大的金属 A 扩散到密度小的金属 B ，使 A 失去电 子带正电 ， B 得到电子带负电 ，从而产生 热电势 。 从实验到理论：热电效 应 第一节 热电偶的工作原理 一、热电效应 热电效应的 定义： 将两种不同材料的导体 A 和 B 串接成一个闭合回路，当两个 接点温度不同时，在回路中就会产生热电势，形成电流，此现 象称为热电效应。 第一节 热电偶的工作原理 一、热电效应 B A AB N N e kT T e ln ) ( ? A B T T 0 k ——玻耳兹曼常数， e ——电子电荷量， T ——接触处的温度， N A ， N B ——分别为导体 A 和 B 的自由电子密度。 B A AB N N e kT T e ln ) ( 0 0 ? ? 接触电动势 不同材料之间 : 节点处电子的扩散所致 第一节 热电偶的工作原理 二、热电势 （接触电动势和温差电动势） ? 温差电动势 ) ( 0 T T e A A ? ? ? σ A ，σ B ——汤姆逊温度系数。 同种材料： 两端温度不同 ? 电子运动速度不同 ) ( 0 T T e B B ? ? ? 回路中总电动势： ) , ( ) , ( ) ( ) ( 0 0 0 T T e T T e T e T e E b A AB AB AB ? ? ? ? 第一节 热电偶的工作原理 二、热电势 （接触电动势和温差电动势） A B T T 0 2) 中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要其两端的温 度相等，该导体的接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。 T T 0 V 1) 均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的横截面积、 长度以及温度分布如何均不产生热电动势。 第一节 热电偶的工作原理 三、热电偶测温基本定律 A B T T 0 = A C T T 0 — C B T T 0 3) 参考电极定律 两种导体 A,B 分别与参考电极 C 组成热电偶，如果他们所产 生的热电动势为已知， A 和 B 两极配对后的热电动势可用下式求 得： ) ,