第八章热电式传感器.pptVIP

教学基本要求和重点 掌握有关热电偶、热电阻和热敏电阻的基本概念 掌握三类热电式传感器的基本工作原理 掌握热电偶的基本定律、基本类型、温度补偿方法、使用热电偶的测温方法 掌握热电阻的内部引线方式及其适用场合 掌握热敏电阻的电阻－温度特性 会使用分度表 热电偶的分度表 不同金属组成的热电偶，温度与热电动势之间有不同的函数关系，一般通过实验的方法来确定，并将不同温度下测得的结果列成表格，编制出热电势与温度的对照表，即分度表。 供查阅使用，每10℃分档 。中间值按内插法计算。 中间温度定律的应用 标准导体（电极）定律 标准导体定律的意义 通常选用高纯铂丝作标准电极 只要测得它与各种金属组成的热电偶的热电动势，则各种金属间相互组合成热电偶的热电动势就可根据标准电极定律计算出来。 例子 热端为100℃，冷端为0℃时，镍铬合金与纯铂组成的热电偶的热电动势为2.95mV，而考铜与纯铂组成的热电偶的热电动势为－4.0mV，则镍铬和考铜组成的热电偶所产生的热电动势应为： 2.95－(－4.0)=6.95(mV) 热电极材料的选取 性能稳定 温度测量范围广 物理化学性能稳定 导电率要高，并且电阻温度系数要小 材料的机械强度要高，复制性好、复制工艺简单，价格便宜 测量两点间温度差（反向串联） 测量平均温度（并联或正向串联） 8.1.5 热电偶的应用 常用炉温测量控制系统如图所示。毫伏定值器给出给定温度的相应毫伏值，热电偶的热电势与定值器的毫伏值相比较，若有偏差则表示炉温偏离给定值，此偏差经放大器送入调节器，再经过晶闸管触发器推动晶闸管执行器来调整电炉丝的加热功率，直到偏差被消除，从而实现控制温度。 铜热电阻的特点 铜热电阻的电阻温度系数较大、线性性好、价格便宜。 缺点：电阻率较低，电阻体的体积较大，热惯性较大，稳定性较差，在100 ℃以上时容易氧化，因此只能用于低温及没有浸蚀性的介质中。 两线制 这种引线方式简单、费用低，但是引线电阻以及引线电阻的变化会带来附加误差。 两线制适于引线不长、测温精度要求较低的场合。 三线制 四线制 热电阻的应用 8.3 热敏电阻 热敏电阻是利用半导体（某些金属氧化物如NiO,MnO2, CuO,TiO2)的电阻值随温度显著变化这一特性制成的一种热敏元件，其特点是电阻率随温度而显著变化。一般测温范围：－50 ~ ＋300℃ 8.3.1 热敏电阻的电阻－温度特性 大多数：负温度系数。热敏电阻在不同值时的电阻－温度特性，温度越高，阻值越小，且有明显的非线性。NTC热敏电阻具有很高的负电阻温度系数，特别适用于：－100～＋300℃之间测温。 PTC热敏电阻的阻值随温度升高而增大，且有斜率最大的区域，当温度超过某一数值时，其电阻值朝正的方向快速变化。其用途主要是彩电消磁、各种电器设备的过热保护等。 CTR也具有负温度系数，但在某个温度范围内电阻值急剧下降，曲线斜率在此区段特别陡，灵敏度极高。主要用作温度开关。 各种热敏电阻的阻值在常温下很大，不必采用三线制或四线制接法，给使用带来方便。 热敏电阻的电阻－温度特性曲线 8.3.2 热敏电阻的应用 温度控制 管道流量测量 　　用热电阻传感器进行测温时，测量电路经常采用电桥电路。 热电阻与检测仪表相隔一段距离，因此热电阻的引线对测量结果有较大的影响。 　　热电阻内部引线方式有二线制、三线制和四线制三种。 8.2.3 热电阻的测量电路 内部引线方式 用于工业测量，一般精度 实验室用，高精度测量 * * 热敏电阻传感器 工作原理 热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度显著变化这一特性制成的一种热敏元件，其特点是电阻率随温度而显著变化。金属导体的电阻值随温度的升高而增大，但半导体却相反，它的电阻值随温度的升高而急剧减小，在温度变化相同时，热敏电阻的阻值变化约为铂热电阻的10倍，因此可以用它来测量0.01℃或更小的温度。 * * 薄膜热电偶 用真空蒸镀（或真空溅射）、化学涂层等工艺，将热电极材料沉积在绝缘基板上形成的一层金属薄膜。热电偶测量端既小又薄（厚度可达0.01～0.1?m），因而热惯性小，反应快，可用于测量瞬变的表面温度和微小面积上的温度。 其结构有片状、针状和把热电极材料直接蒸镀在被测表面上等3种。所用的电极类型有铁-康铜、铁镍、铜-康铜、镍铬-镍硅等。测温范围为?200～300℃。 * * 铁-镍薄膜热电偶结构 1—测量接点 2—铁膜 3—铁丝 4—镍丝5—接头夹具 6—镍膜 7—衬架 薄膜热电偶 特点：热接点可以做得很小（μm），具有热容量小、反应速度快（μs）等特点，适用于微小面积上的表面温度以及快速变化的动态温度测量。 * * 表面热电偶 表面热电偶是用来测量各种状态的固体表面温度的，如测量轧辊、金属块、炉壁、橡胶筒和