项目二温度传感技术的应用解析.ppt

温度传感技术的应用 刘春英 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。 几种温标的对比 三、温度测量及传感器分类 温度传感器按照用途可分为基准温度计和工业温度计； 按照测量方法又可分为接触式和非接触式； 按工作原理又可分为膨胀式、电阻式、热电式、辐射式等等； 按输出方式分，有自发电型、机械非电测型等。 变色陶瓷 示温变色贴 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 2.2 热电偶传感器 热电偶在温度的测量中应用十分广泛。它构造简单，使用方便，测温范围宽，并且有较高的精确度和稳定性。 2.2.1 热电偶测温原理 1.热电效应 两种不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两接点温度不同，则在该回路中会产生电动势。这种现象称为热电效应，该电动势称为热电势。 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（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。 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。 上图中的接触电动势eAB(T )可用下式表示 式中 eAB(T) ——A、B两种材料在温度为T时的 接触电动势； T——接触处的热力学温度； k ——玻尔兹曼常数（k=1.38?10-23J/K）； e ——电子电荷（e =1.6?10-19C）； nA、nB——热电极材料A、B的自由电子密度。 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 ） 有关热电动势的几个结论 1）如果热电偶两根电极材料相同，即使两端温度不同（t≠t0），但总输出热电动势仍为零。因此必须由两种不同材料才能构成热电偶。 2）如果热电偶两结点温度相同，则回路总的热电动势必然等于零。两结点温差越大，热电动势越大。 热电偶的分度表 K热电偶的分度表 几种常用热电偶的热电势与温度的关系曲线分析 在总电势中，温差电势比接触电势小很多，可忽略不计，则热电偶的热电势可表示为： EAB(T,T0)=EAB(T)-EAB(T0) 对于已选定的热电偶，当参考端温度T0恒定时，EAB(T0)=c为常数，则总的热电动势就只与温度T成单值函数关系，即： EAB(T,T0)=EAB(T)- c =f(T) 实际应用中，热电势与温度之间的关系是通过热电偶分度表来确定。 分度表是在参考端温度为00C时，通过实验建立起来的热电势与工作端温度之间的数值对应关系。 2.热电偶的基本定律 (1)匀质导体定律 由一种匀质导体所组成的闭合回路，不论导体的截面积如何及导体的各处温度分布如何，都不能产生热电势。 (3)中间温度定律 在热电偶测量回路中，测量端温度为T，自由端温度为T0，中间温度为Ｔ0′，如图所示。则T，T0热电势等于T，T0′与T0′，T0热电势的代数和。即 EAB(T,T0)=EAB(T,T0′)+EAB(T0′,T0) (4)参考电极定律（也称组成定律） 已知热电极A、B与参考电极C组成的热电偶在结点温度为(T，T0)时的热电动势分别为EAC(T，T0)、EBC(T，T0)，则相同温度下，由A、B两种热电极配对后的热电动势EAB(T，T0)可按下面公式计算： EAB(T，T0)=EAC(T，T0)-EBC(T，T0)