自动检测技术教学课件ppt作者刘丽红第8章热电偶传感器PPT课件.pptVIP

第八章 热电偶传感器 本章的主要内容： 1 热电效应、与热电偶有关的定律 2 热电偶的材料、种类及结构 3 热电偶冷端的延长 4 热电偶的冷端温度补偿及技术处理 5 热电偶实用测温线路 需要掌握的知识 1 理解热电效应及热电偶有关定律 2 了解热电偶的结构，掌握热电偶的材料 3 重点掌握热电偶冷端延长方法、冷端温度补偿技术 4 学会用热电偶测量温度 热电偶测温的特点： 热电偶是众多测温传感器中的一种，应用及其广泛； 具有结构简单、制造方便、测量范围宽、精度高、惯性小、和输出信号便于远传等众多优点； 它能将温度信号转换成电动势，测量时不需外加电源，使用十分方便， 经常用于锅炉、管道内的气体或液体的温度以及固体表面温度的测量 以下是一些热电偶的图片 8.1 热电偶传感器的工作原理 一、热电效应 如果有两根不同材料的金属丝A和B，如图8-1那样连接在一起，使其一端结点的温度为T，另一端结点的温度为T0，用一内阻无限大的电压表便可检测出电动势E；如果接上一个电流表，便可测出电流，在热电偶在放一个指南针，指南针就会偏转。E的大小取决于金属丝的材料、T、T0之差，这种现象称为金属的热电效应。  A、B导体的温差电动势分别为： 说明： 如果热电偶两结点温度相同，则回路总的电动势必然等于零，两结点温差越大，热电动势越大。 如果热电偶两极材料相同即使两端温度不同，但总输出热电动势仍为零，因此必需由两种不同材料才能构成热电偶。 热电动势的大小只与热电偶的材料和结点温度有关，而与热电偶的形状无关。 8.1.2 与热电偶有关的几个定律 1、均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的截面积和长度多少， 都不能产生热电动势。 3、中间温度定律 热电偶A、B在t、tn 的热电动势EAB(t，tn)，与同一规格的热电偶在tn 、t0 时的热电动势EAB(tn，t0) 的代数和，等于同一规格的热电偶两结点的温度分别为t，tn时所产生的热电动势EAB(t，t0)，这就是中间温度定律。即 4、参考电极定律 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 、 ，则在相同温度下，由A、B两种热电极配对后的热电动势 可按下式计算： 8.2 热电偶的材料、种类及结构 8.2.1 热电偶的常用材料 3、薄膜热电偶 8.3 热电偶冷端的延长 此回路的热电动势为： 8.4 热电偶的冷端温度补偿及技术处理 一、冰浴法 二、计算修正法：用中间温度定律进行冷端温度补偿。 8.5 热电偶实用测温线路 一、一支热电偶配一台显示仪表的测量线路 三、热电偶串并联测量电路 * * 铂铑热电偶 装配式热电偶 WRN 系列 压簧热电偶 铠装热电偶 多点热电偶 高温高压热电偶 耐磨阻漏热电偶 工作端 参考端 指南针 热电极 ── A、B两种材料在温度为T时的接触电动势； ── 接触处的热力学温度； ── 电子电量 ── 玻尔兹曼常数 ── 热电极材料 的自由电子密度。 热电偶图形符号 接触电动势 、 为A、B导体的汤姆逊系数。 实践证明，在热电偶回路中起主要作用的是两个结点的接触电动势。 的方向为正方向，有 取 2、中间导体定律 若在热电偶回路中插入中间（第三）导体，只要该导体两端温度相同， 则对热电偶回路的总热电动势无影响， 这就是中间导体定律。 证明如下： 证明 ： 说明：参考电极定律大大简化了热电偶的选配工作。 表8-1 八种国际通用热电偶特性表 价廉，加工性能好，离散性小，性能稳定，线性好，精度高，铜在高温下易被氧化，测温上限低；多用于低温域测量。 -270～400 T 铜—铜镍（锰白铜） 价廉，在还原性气体中较稳定；但纯铁易被腐蚀和氧化 -210～760 J 铁—铜镍（锰白铜） 热电动势比K型热电偶大50%左右，线性好，耐高湿度，价廉；但不能用于还原性气氛；多用于工业测量 -230～800 E 镍铬—铜镍（锰白铜） 是一种新型热电偶，各项性能均K型热电偶好，适合工业测量 -270～1370 N 镍铬硅—镍硅 热电动势大，线性好，稳定性好，价廉；但材质较硬，在1000℃以上长期使用回引起热电动势漂移；多用于温度测量 -270～1370 K 镍铬—镍硅 优点同上，但性能不如R型热电偶；曾经作为标准热电偶 -50～1768 S 铂铑10—铂 使用上限较高，精度高，性能稳定，复现性好；