热电偶温度传感器技术总结.ppt

第4讲　热电偶温度传感器;教学目的与要求: 掌握热电偶、集成数字温度传感器的工作原理及使用方法 教学重点与难点: 难点：热电偶的温度补偿方法。 重点：热电偶测温传感器的工作原理及应用。 ;一、热电偶的特点;二、热电偶的分类;;三、工作原理;;1. 接触电势 Peltier电势;2. 温差电势　Thomson电势;　　由导体材料A、B组成的闭合回路，其接点温度分别为 T、T0 ,如果 T ＞ T0 ，则必存在着两个接触电势和两个温差电势，回路总电势：;NAT —— 导体 A 在结点温度为 T 时的电子密度； NAT0 —— 导体 A在结点温度为 T0 时的电子密度； NBT —— 导体 B 在结点温度为 T 时的电子密度； NBT0 —— 导体 B 在结点温度为 T0 时的电子密度； ?A —— 导体 A 的汤姆逊系数； ?B —— 导体 B 的汤姆逊系数。;温差电势比接触电势小，根据电磁场理论得;　　在工程应用中，常用实验的方法得出温度与热电势的关系并做成表格，以供备查。由公式可得：;★ 热电偶回路热电势只与组成热电偶的材料及两端温度有关；与热电偶的长度、粗细无关。;★ 导体材料确定后，热电势的大小只与热电偶两端的温度有关。如果使 EAB(T0)=常数， 则回路热电势EAB(T，T0)就只与温度T有关，而且是T 的单值函数，这就是利用热电偶测温的原理。;　　由一种均质导体组成的闭合回路，不论其导体是否存在温度梯度，回路中没有电流(即不产生电动势)； 　　反之，如果有电流流动，此材料则一定是非均质的，即热电偶必须采用两种不同材料作为电极。; E总=EAB（T）+EBC（T）+ECA（T）= 0;将第三种材料C接入由A、B组成的热电偶回路，只要C这种材料两端温度相同，则热电偶所产生的热电动势保持不变。 即第三种导体C 的引入对热电偶回路的总电动势没有影响。 ;电位计接入 热电偶回路;　　如果不同的两种导体材料组成热电偶回路,其接点温度分别为T、Ta(如图所示)时,则其热电势为EAB(T,Ta )；当接点温度为Ta、T0时，其热电势为EAB(Ta,T0)；当接点温度为T、T0时，其热电势为EAB(T,T0 )，则;EAB（T,T0）=EAB（T, 0）+EA B（0, T0） 　　　　　=EAB（T, 0）－ EAB（T0, 0） 　　　　　=EAB（T） － EAB（T0） ; EAB（T, T0）= EAC（T, T0）+ ECB（T, T0）;热电偶材料应满足： 物理性能稳定，热电特性不随时间改变； 化学性能稳定，以保证在不同介质中测量时不被腐蚀； 热电势高，导电率高，且电阻温度系数小； 便于制造； 复现性好，便于成批生产。; 1．铂铑10—铂热电偶（ S型） 分度号　LB—3 工业用热电偶丝：Φ0.5mm，实验室用可更细些。 正极：铂铑合金丝,用90％铂和10％铑(重量比)冶炼而成。 负极：铂丝。 测量温度：长期：1300℃、短期：1600℃。 特点： 材料性能稳定，测量准确度较高；可做成标准热电偶或基准热电偶。用途：实验室或校验其它热电偶。 测量温度较高，一般用来测量1000℃以上高温。 在高温还原性气体中（如气体中含CO、H2等）易被侵蚀，需要用保护套管。 材料属贵金属，成本较高。 热电势较弱。 ;　工业用热电偶丝： Φ1.2~2.5mm，实验室用可细些。 　正极：镍铬合金(用88.4～89.7％镍、9～10％铬，0.6％硅，0.3％锰，0.4～0.7％钴冶炼而成)。 　负极：镍硅合金(用95.7～97％镍,2～3％硅,0.4～0.7％钴冶炼而成)。 　测量温度：长期1000℃，短期1300℃。 特点： 价格比较便宜，在工业上广泛应用。 高温下抗氧化能力强，在还原性气体和含有SO2， H2S等气体中易被侵蚀。 复现性好，热电势大，但精度不如WRLB。 ;　工业用热电偶丝：Ф1.2～2mm，实验室用可更细些。 　正极：镍铬合金 　负极：考铜合金（用56％铜，44％镍冶炼而成）。 　测量温度：长期600℃，短期800℃。 特点： 价格比较便宜，工业上广泛应用。 在常用热电偶中它产生的热电势最大。 气体硫化物对热电偶有腐蚀作用。考铜易氧化变质，适于在还原性或中性介质中使用。 ;　正极：铂铑合金（用70％铂，30％铑冶炼而成）。 　负极：铂铑合金（用94％铂，6％铑冶炼而成）。 　测量温度：长期可到1600℃，短期可达1800℃。 　特点： 材料性能稳定，测量精度高。 还原性气体中易被侵蚀。 低温热电势极小，冷端温度在50℃以下可不加补偿。 成本高。 ;（1）铱和铱合金热电偶 　　如铱50铑—铱