传感器与检测技术11章热电.ppt

热电偶一般做得较短， 一般为350～2000mm。 在实际测温时，需要把热电偶输出的电势信号传输到远离现场数十米远的控制室里的显示仪表或控制仪表，这样, 冷端温度t0比较稳定。 (1) 热电偶补偿导线 解决办法：工程中采用一种补偿导线。在0～100℃温度范围内，要求补偿导线和所配热电偶具有相同的热电特性。 常用补偿导线 在实验室及精密测量中，通常把冷端放入0℃恒温器或装满冰水混合物的容器中，以便冷端温度保持0℃。 这是一种理想的补偿方法，但工业中使用极为不便。 (2) 冷端0℃恒温法 当冷端温度t0不等于0℃，需要对热电偶回路的测量电势值eAB（t，t0）加以修正。当工作端温度为t时，分度表可查eAB(t,0)与eAB(t0,0)。 根据中间温度定律得到： eAB(t,0)= eAB(t,t0)+eAB(t0，0) (3) 冷端温度修正法 例子 用镍铬-镍硅热电偶测量加热炉温度。已知冷端温度t0=30℃，测得热电势eAB（t，t0）为33.29mV, 求加热炉温度。 解：查镍铬-镍硅热电偶分度表得eAB（30，0）1.203 mV。 可得 eAB（t，0）= eAB(t,t0)+eAB(t0,0)=33.29+1.203=34.493mV 由镍铬-镍硅热电偶分度表得t=829.8℃。 (4) 冷端温度自动补偿法（电桥补偿法） 热电偶典型测温线路 普通测温线路； (b) 带有补偿器的测温线路； (c) 具有温度变送器的测温线路； (d) 具有一体化温度变送器的测温线路 11.3.5. 热电偶测温线路 测量某一点的温度 特殊情况下，热电偶可以串联或并联使用，但只能是同一分度号的热电偶，且冷端应在同一温度下。如热电偶正向串联， 可获得较大的热电势输出和提高灵敏度；在测量两点温差时，可采用热电偶反向串联；利用热电偶并联可以测量平均温度。 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） 特点：当有一只热电偶烧断时，难以觉察出来。当然，它也不会中断整个测温系统的工作。 优点：热电动势大，仪表的灵敏度大大增加，且避免了热电偶并联线路存在的缺点，可立即可以发现有断路。缺点：只要有一支热电偶断路，整个测温系统将停止工作。 第11章 热电式传感器 11.1 概述 11.2 热电阻 2.金属热电阻测量电路 11.2.2 热敏电阻 1.热敏电阻的特性 2.测量电路 11.3.1热电效应 热电效应：两种不同材料的导体（或半导体）组成一个闭合回路，当两接点温度T和T0不同时，则在该回路中就会产生电动势的现象。 11.3 热电偶 热电势、热电偶、热电极 热端（测量端或工作端）、冷端（参考端或自由端） 接触电动势 接触电动势的数值取决于两种不同导体的材料特性和接触点的温度。 两接点的接触电动势eAB(T)和eAB（T0）可表示为 含义：由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势。 同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电动势。 大小表示： 温差电动势 机理：高温端的电子能量要比低温端的电子能量大，从高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高温端的要多，结果高温端因失去电子而带正电， 低温端因获得多余的电子而带负电，在导体两端便形成温差电动势。 热电偶回路中产生的总热电势 eAB(T, T0)=eAB(T)＋eB(T,T0)－eAB(T0)－eA(T,T0) 忽略温差电动势，热电偶的热电势可表示为： ? 影响因素取决于材料和接点温度，与形状、尺寸等无关 两热电极相同时，总电动势为0 两接点温度相同时，总电动势为0 对于已选定的热电偶，当参考端温度T0恒定时，eAB(T0)=c为常数，则总的热电动势就只与温度T成单值函数关系，即 可见：只要测出eAB（T,T0）的大小，就能得到被测温度T，这就是利用热电偶测温的原理。 讨论 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。 S型(铂铑10-铂)热电偶分度表 在热电偶测温回路内，接入第三种导体时，只要第三种导体的两端温度相同，则对回路的总热电势没有影响。 中间导体定律 应用：利用热电偶进行测温，必须在回路中引入连接导线和仪表，接入导线和仪表后不会影响回路中的热电势。 11.3.2. 热电偶基本定律 测