08章 热电式传感器.ppt

(4)、冷端延长线 工业应用时，被测点与指示仪表之间往往有很长的距离，这就要求热电偶有较长的尺寸，但由于热电偶材料较贵，热电偶尺寸不能过长，所以冷端（即接仪表端）常常不能放到任意点上去；且冷端温度不可能恒定，是波动的，为解决这一问题，采用冷端延长线（或称冷端补偿导线）。 第八章 热电式传感器 所谓延长线实际上是把在一定温度范围内（一般为0～100℃）与热电偶具有相同热电特性的两种较长金属导线与热电偶配接。它的作用是将热电偶冷端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，从而消除冷端温度变化带来的影响，即该补偿导线所产生的热电势等于工作热电偶在此温度范围内产生的热电势。 B′ A B T T0 TN TN A′ 冷端延长线连接示意图 第八章 热电式传感器 回路总电势为: Ec=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,T0)=EAB(T,T0) 上式证明了回路中总电势等于EAB(T,T0)，相当于冷端直接延伸到了温度为T0处，但并不能消除冷端温度不为0℃时产生的影响，应用前面介绍的修正方法把冷端修正到0℃。 第八章 热电式传感器 应用延长线应注意： ① 延长线只能与相应型号的热电偶配用，（专用）； ② 注意极性，不能接反（否则会造成更大的误差）； ③ 延长线和热电偶连接处，两结点温度必须相同。 热电偶 补偿导线 热端为100 ℃ 。冷 端为0℃时的标准 热电势(mV) 正极 负极 材料 颜色 材料 颜色 铂铑—铂 镍铬—镍硅 镍铬—考铜 铁—考铜 铜—康铜 铜 铜 镍、铬 铁 铜 红 红 褐、绿 白 红 镍铜 康铜 考铜 考铜 康铜 白 白 白 白 白 0.64土0.03 4. 10士0. 15 6.95士0. 30 5 .75土0.25 4. 10土0.15 第八章 热电式传感器 第八章 热电式传感器 补偿导线 五、热电偶测温线路 1、热电偶直接与指示仪表配用 把n支相同型号的热电偶依次将正、负极相连接，则线路的总电势为： EG=E1+E2+…＋En=nE 串联线路中配用的仪表，按EG－T刻度。 若每支热电偶的绝对误差分别为ΔE1、 Δ E2、 Δ E3…… Δ En，则整个串联线路的绝对误差： 第八章 热电式传感器 如果Δ E1＝ Δ E2＝… ＝ Δ En＝ Δ E，则 ： 串联线路的相对误差为： 可见串联线路的相对误差为单支热电偶相对误差 的 倍。 第八章 热电式传感器 2、桥式电位差计线路 第八章 热电式传感器 第八章 热电式传感器 工作原理： 热电偶输出的直流电势Ex经过滤波单元加于桥路，与桥路输出直流电压Vs（也称补偿电压）相比较，比较后的差值电压ΔV（即不平衡电压）经滤波放大后，输出足够的功率以驱动可逆电动机ND 。可逆电动机ND通过一组传动系统带动测量线路中滑线电阻Rnp的滑动触头，同时带动仪表指针沿着标度尺移动，直到测量桥路输出的补偿电压与被测的直流电压信号相平衡为止，此时差值电压等于零，放大器无输出，可逆电动机停止转动，桥路处于平衡状态。 测两点间的温差 第八章 热电式传感器 §8-4 热释电红外传感器 当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。 通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附集在晶体外表面的自由电子所中和，其自发极化电矩不能显示出来。当温度变化时，晶体结构中的正负电荷重心产生相对位 移，晶体自发极化值就会发生变化，在晶体表面就会产生电荷耗尽。 能产生热释电效应的晶体称为热释电体，又称为热电元件。热电元件常用的材料有单晶(LiTa03等）、压电陶瓷(PZT等）及高分子薄膜（PVFZ等）。 一、热释电效应 第八章 热电式传感器 如果在热电元件两端并联上电阻，当元件受热时，电阻上就有电流流过，在电阻两端也能得到电压信号。 这里所说的热释电红外传感器是指利用热电元件的热释电效应探测人体用的红外传感器。它适用于防盗报警、来客告知及非接触开关等红外领域。 二、热释电红外传感器 第八章 热电式传感器 热释电红外传感器结构图 第八章 热电式传感器 第八章 热电式传感器 第八章 热电式传感器 滤光片的光谱特性 第八章 热电式传感器 热释电红外传感器的视野特性 第八章 热电式传感器 热释电红外传感器主要由外壳、滤光片、热电元件PZT、结场效应管FET、电阻、二极管等组成。其中滤光片设置在窗口处，组成红外线通过的窗口。滤光片为6μm多层膜