【2017年整理】new传感器项目2.ppt

学 习 目 标;热电偶传感器;任务1 热电偶传感器测量温度 ;图2.1 热电偶测温系统示意图 ;1．热电效应 将两种不同的导体或半导体两端相接组成闭合回路，如图2.2所示，当两个接点分别置于不同温度t、t0（t t0）中时，回路中就会产生一个热电动势，这种现象称为热电效应。两种导体称为热电极，所组成的回路称为热电偶，热电偶的两个工作端分别称为热端和冷端。;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.; （1）接触电动势 当A、B两种不同导体接触时，由于两者电子密度不同（设NANB），从A扩散到B的电子数要比从B扩散到A的电子数多，于是在A、B接触面上形成了一个由A到B的静电场。该静电场的作用一方面阻碍了A导体电子的扩散运动，同时对B导体电子的扩散运动起促进作用，最后达到动态平衡状态。这时A、B接触面所形成的电位差称为接触电动势，其大小分别用eAB(t)、eAB(t0)表示。 ; 接触电动势的大小与接点处温度高低和导体的电子密度有关。温度越高，接触电动势越大；两种导体电子密度的比值越大，接触电动势越大。; （2）温差电动势 将一根导体的两端分别置于不同的温度t、t0（t t0）中时，由于导体热端的自由电子具有较大的动能，使得从热端扩散到冷端的电子数比从冷端扩散到热端的多，于是在导体两端便产生了一个由热端指向冷端的静电场。与接触电势形成原理相同，在导体两端产生了温差电动势，分别用eA(t，t0)、eB(t，t0)表示。 ;t;2．热电偶回路总热电动势 热电偶回路的总热电动势包括两个接触电动势和两个温差电动势。; 由于热电偶的接触电动势远远大于温差电动势，且t t0，所以总热电动势的方向取决于eAB(t)，故式（2.1）可以写为 EAB(t，t0)=eAB(t)???eAB(t0) （2.2） 热电动势的大小与组成热电偶的导体材料和两接点的温度有关。热电偶回路中导体电子密度大的称为正极，所以A为正极，B为负极。 ; 当热电偶两电极材料确定后，热电动势便是两接点温度t和t0的函数差，即 EAB(t, t0)?=?f(t)???f(t0) （2.3） 如果使冷端温度t0保持不变，热电动势就成为热端温度t的单一函数，即 EAB(t, t0)?=?f(t)???C?=??(t) （2.4）; 当冷端温度t0恒定时，热电偶产生的热电动势只与热端的温度有关。 热电偶的几个结论： ① 热电偶必须采用两种不同材料作为电极，否则无论导体截面如何、温度分布如何，回路中的总热电动势恒为零。 ② 若热电偶两接点温度相同，尽管采用了两种不同的金属，回路总电动势恒为零。 ③ 热电偶回路总热电动势的大小只与材料和接点温度有关，与热电偶的尺寸、形状无关。;1．中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体和原导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。;2．中间温度定律 ; 1．热电偶材料 ① 测量范围广。要求在规定的温度测量范围内具有较高的测量精确度、较大的热电动势，温度与热电动势的关系是单值函数。 ② 性能稳定。要求在规定的温度测量范围内使用时热电性能稳定，有较好的均匀性和复现性。 ③ 化学性能好。要求在规定的温度测量范围内使用时有良好的化学稳定性、抗氧化或抗还原性能，不产生蒸发现象。 ; 2．热电偶结构 热电偶温度传感器广泛应用于工业生产过程中的温度测量，根据其用途和安装位置不同，它具有多种结构形式。 （1）普通工业热电偶 普通工业热电偶通常由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒等几个主要部分组成，其结构如图2.3所示。 ;1—热电极；2—焊点；3—绝缘套管；4—保护套管； 5—接线盒；6—引线口 图2.3 普通工业热电偶结构;;Evaluation only. C