第十五章 热电式传感器部分.ppt

15.1.4 热电偶测温线路 1．测量某一点的温度 2．热电偶的串联或并联使用 热电偶正向串联 热电偶反向串联 热电偶并联 15.2 热电阻(RTD:resistive temperature detectiors) 原理：是利用金属导体或半导体的电阻值随温度变化进行测温的。 分类：热电阻分为 金属热电阻----热电阻 半导体热敏电阻-----热敏电阻 15.2.1金属热电阻的原理、结构和材料 R i= R0 [1+α1T+ α2T2+ α3T3….] 原理： 结构： 符号： （1）材料的电阻温度系数α大，且为常数； （2）电阻率β较大，特性复现性好； （3）材料的物理、化学性质稳定； 满足上述要求，金属材料中应用最广的是铂、铜、镍等 材料要求 ?测温范围： -200～850 ?C ； ?百度电阻比： W(100)—纯度； W(100)＝R100 / R0 ??基准铂热电阻：W(100)≥1.39256， ??工业用标准热电阻：W(100)≥1.391， ?电阻—温度关系： ?200℃≤t≤0℃ Rt=R0 (1+At+Bt2 +C(t?100)t3 ) 0℃≤t≤850℃ Rt=R0 (1+At+Bt2 ) 在测温范围不大时基本线性。 ?分度号：Pt100（R0=100Ω）； Pt50（R0=50Ω）； ?分度表：见表7。 15.2.2 常用热电阻(RTD) 1．铂热电阻 ?特点：精度高，稳定性好，性能可靠，但电阻温度系数比较小,价格贵； 表-7 铂热电阻分度特性表 ?结构材料：Cu丝绕制，?＝(4.25～4.28)×10-3 / ℃ ?＝ 0.017×10-6 Ω·m； ?测温范围和应用：?50℃～100℃，工业用温度计； ?百度电阻比：W(100)≥1.425， 精度：?50℃～50℃，?0.5℃， 50℃～100℃，?(1％)t ?电阻－温度特性：Rt=R0 (1 + ?t )，在测温范围内线性。 ?分度号：Cu100，Cu50等。 ?分度表：见表8 2. 铜热电阻 在一般测量精度要求不高、温度较低的场合，普遍地使用铜电阻。 表8 铜热电阻分度特性表 15.3.3 热电阻的测量电路 电路中两根连线的电阻随环境温度变化时，全部变化量都加在同一桥臂上，从而带来测量误差。为了减小该项误差，一般采用三线连接法。 图15-8 热电阻的不同接线方式 （a） 二线式； （b） 三线式 （c） 四线式 薄膜型及普通型铂热电阻 小型铂热电阻 第15章 热电式传感器 第十五章 热电式传感器 Thermoelectric sensors 主要内容： 掌握热电偶的工作原理、冷端温度补偿方法和基本定律； 掌握常用热电阻的材料、结构以及测量电路； 能根据测温范围和使用条件正确选用温度传感器。 本章主要介绍两种温度传感器： 热电偶 热电阻 15.1 热电偶 (Thermocouple)P220 工业中广泛应用于中、高温测量的温度传感器 属于自发电型传感器：将被测温度转换为电势。测量时可以不需外加电源，可直接驱动动圈式仪表； 温度（T）---电势（E） 结构简单、使用方便、准确度高（仅次于热电阻）、测温范围广。  热电偶的工作原理基于热电效应 热电效应： 将两种不同材料的导体（或半导体）A B两端结合组成一个闭合回路，当两接点处的温度不同（T0≠T），则在该回路中就会产生电动势 ，并在回路中有一定大小的电流，这种现象称为热电效应。 15.1.1 热电偶测温原理 热电效应 热电极A 自由端（参考端、冷端） 测量（工作端、热端） 热电极B 热电势 A B 通过上面的演示，你能得出什么结论 由这两种导体的组合叫做热电偶。 1）两种导体的接触电动势 接触电势是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。 热电动势是由接触电势和温差电动势所组成。 e——单位电荷， e =1.6×10-19C； k——波尔兹曼常数， k =1.38×10-23 J/K ； nA、nB ——导体A、B