梁森——热电偶传感器课件.ppt

机械工业出版社中等职业教育电气类规划教材 《自动检测与转换技术》第九章多媒体课件2009－5－1 更新 第九章 热电偶传感器 第一节 温度测量的基本概念 一、温度测量的基本概念 温度标志着物质内部大量分子无规则运动的剧烈程度。温度越高，表示物体内部分子热运动越剧烈。 二、温标 几种温标的对比 热力学温标（K） 热力学温标是建立在热力学第二定律基础上的最科学的温标，是由开尔文（Kelvin）根据热力学定律提出来的，因此又称开氏温标。它的符号是T，单位是开尔文（K） 。 1990国际温标(ITS-90) 国际温度咨询委员会于1989年9月通过了1990年新的国际温标(ITS-90),并上报国际计量委员会批准。这个新国际温标于1990年1月1日起在全世界各国开始执行。新温标用“T_(90)”代表势力学温度,其单位仍用 K 表示。我国的国家法定测温标准将统一采用新的国际温，简称ITS-90。 ITS-90定义了一系列温度的固定点，测量和重现这些固定点的标准仪器以及计算公式，例如水的三相点为273.16K（0.01?C）等。 三、温度测量及传感器分类 介绍几种温度测量方法 变色涂料在电脑内部温度中的示温作用 体积热膨胀式 不需要电源，耐用；但感温部件体积较大。 红外温度计 热电偶测温的主要优点 1、它属于自发电型传感器：测量时可以不需外加电源，可直接驱动动圈式仪表； 2、测温范围广：下限可达-270?C ，上限可达1800?C以上； 3、各温区中的热电势均符合国际计量委员会的标准。 先看一个实验——热电偶工作原理演示 从实验到理论：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。这说明什么？ 动画3：“结点”产生热电势的微观解释 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。 以上演示得出的结论：——有关热电偶热电势的讨论 热电偶两结点所产生的总的热电势等于热端热电势与冷端热电势之差，是两个结点的温差Δt 的函数： EAB(T，T0)=eAB ( T )- eAB ( T0 ) 从实验到理论得到有关热电效应的结论 如果用两盏酒精灯同时加热两个结点，指南针的偏转角反而减小。这又说明什么？ 热电偶的种类及结构 八种国际通用热电偶： B:铂铑30—铂铑6 、R:铂铑13—铂 、S:铂铑10—铂 、 K:镍铬—镍硅 、 N:镍铬硅—镍硅 、 E:镍铬—铜镍、 J:铁—铜镍 、 T:铜—铜镍 几种常用热电偶的测温范围及热电势 几种常用热电偶的热电势与温度的关系曲线分析 热电偶的分度表 如何利用热电偶的分度表 K热电偶的分度表 如何由热电偶的热电势查热端温度值 装配型热电偶的外形 普通装配型热电偶的结构放大图 接线盒 铠装型热电偶 铠装热电偶的制造工艺：把热电极材料与高温绝缘材料预置在金属保护管中、运用同比例压缩延伸工艺、将这三者合为一体，制成各种直径、规格的铠装偶体，再截取适当长度、将工作端焊接密封、配置接线盒即成为柔软、细长的铠装热电偶。 铠装热电偶特点：内部的热电偶丝与外界空气隔绝，有着良好的抗高温氧化、抗低温水蒸气冷凝、抗机械外力冲击的特性。铠装热电偶可以制作得很细，能解决微小、狭窄场合的测温问题，且具有抗震、可弯曲、超长等优点。 铠装型热电偶外形 法兰 隔爆型热电偶 结构特点：隔爆热电偶的接线盒在设计时采用防爆的特殊结构，它的接线盒是经过压铸而成的，有一定的厚度、隔爆空间，机构强度较高；采用螺纹隔爆接合面，并采用密封圈进行密封，因此，当接线盒内一旦放弧时，不会与外界环境的危险气体传爆，能达到预期的防爆、隔爆效果。 使用场合：工业用的隔爆型热电偶多用于化学工业自控系统中（由于在化工生产厂、生产现场常伴有各种易燃、易爆等化学气体或蒸汽，如果用普通热电偶则非常不安全、很容易引起环境气体爆炸）。 隔爆型热电偶外形 其他热电偶外形 第三节 热电偶冷端的延长 采用相对廉价的补偿导线，可延长热电偶的冷端，使之远离高温区；可节约大量贵金属；易弯曲，便于敷设。 补偿导线型号（续） 补偿导线外形 第四节 热电偶的冷端温度补偿