热电式和压电式传感器的应用任务一.ppt

单元五 热电式和压电式传感器的应用 热电式和压电式传感器的基本原理是把被测量的变化直接转换为电压量或电流量的变化，然后通过对此信号的放大处理并把此信号检测出来，从而达到测量被测量的目的。本单元将从应用角度出发，介绍热电式和压电式传感器的工作原理、测量转换电路及一些应用实例。（属自发电式传感器） 二、相关知识 补充：温度测量的基本概念 温度标志着物质内部大量分子无规则运动的剧烈程度。温度越高，表示物体内部分子热运动越剧烈。 补充温标的知识 1、温度的数值表示方法称为温标。它规定了温度的读数的起点（即零点）以及温度的单位。各类温度计的刻度均由温标确定。 2、国际上规定的温标有：摄氏温标t（单位℃）、华氏温标θ（单位F）、热力学温标T（单位K）、1990国际温标（ITS-90）等。 几种温标的对比 热力学温标（K） 热力学温标是建立在热力学第二定律基础上的最科学的温标，是由开尔文（Kelvin）根据热力学定律提出来的，因此又称开氏温标。它的符号是T，单位是开尔文（K） 。 1990国际温标(ITS-90) 从1990年1月1日开始在全世界范围内采用1990年国际温标，简称ITS-90。它定义了一系列温度的固定点，测量和重现这些固定点的标准仪器以及计算公式，例如水的三相点为273.16K（0.01?C）等。 补充：温度测量及传感器分类 温度传感器按照用途可分为基准温度计和工业温度计；按照测量方法又可分为接触式和非接触式；按工作原理又可分为膨胀式、电阻式、热电式、辐射式等等；按输出方式分，有自发电型、非电测型等。 介绍几种温度测量方法 变色涂料在电脑内部温度中的示温作用 体积热膨胀式 不需要电源，耐用；但感温部件体积较大。 红外温度计 热电偶测温的主要优点 1、它属于自发电型传感器：测量时可以不需外加电源，可直接驱动动圈式仪表； 2、测温范围广：下限可达-270?C ，上限可达1800?C以上； 3、各温区中的热电势均符合国际计量委员会的标准。 先看一个实验——热电偶工作原理演示 从实验到理论：热电效应 1821年，德国物理学家赛贝克用两种不同金属组成闭合回路，并用酒精灯加热其中一个接触点（称为结点），发现放在回路中的指南针发生偏转（说明什么？），如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热，指南针的偏转角反而减小（又说明什么？） 。 显然，指南针的偏转说明回路中有电动势产生并有电流在回路中流动，电流的强弱与两个结点的温差有关。 有关热电偶热电势的讨论 热电偶两结点所产生的总的热电势等于热端热电势与冷端热电势之差，是两个结点的温差Δt 的函数： EAB（T，T0）=eAB （ T ）- eAB （ T0 ） （二）热电偶的种类及结构形式 八种国际通用热电偶： B:铂铑30—铂铑6 、S:铂铑10—铂 、 K:镍铬—镍硅 、 E:镍铬—铜镍（考铜）、 R:铂铑13—铂 、N:镍铬硅—镍硅 、 J:铁—铜镍 、 T:铜—铜镍 几种常用热电偶的测温范围及热电势 热电偶的分度表 如何利用热电偶的分度表 K热电偶的分度表 如何由热电偶的热电势查热端温度值 1.普通装配型热电偶的外形 普通装配型热电偶的结构放大图 接线盒 2.铠装型热电偶外形 法兰 铠装型热电偶 铠装热电偶的制造工艺：把热电极材料与高温绝缘材料预置在金属保护管中、运用同比例压缩延伸工艺、将这三者合为一体，制成各种直径、规格的铠装偶体，再截取适当长度、将工作端焊接密封、配置接线盒即成为柔软、细长的铠装热电偶。 铠装热电偶特点：内部的热电偶丝与外界空气隔绝，有着良好的抗高温氧化、抗低温水蒸气冷凝、抗机械外力冲击的特性。铠装热电偶可以制作得很细，能解决微小、狭窄场合的测温问题，且具有抗震、可弯曲、超长等优点。 3.隔爆型热电偶外形 隔爆型热电偶 结构特点：隔爆热电偶的接线盒在设计时采用防爆的特殊结构，它的接线盒是经过压铸而成的，有一定的厚度、隔爆空间，机构强度较高；采用螺纹隔爆接合面，并采用密封圈进行密封，因此，当接线盒内一旦放弧时，不会与外界环境的危险气体传爆，能达到预期的防爆、隔爆效果。 使用场合：工业用的隔爆型热电偶多用于化学工业自控系统中（由于在化工生产厂、生产现场常伴有各种易燃、易爆等化学气体或蒸汽，如果用普通热电偶则非常不安全、很容易引起环境气体爆炸）。 其他热电偶外形 （3）标准电极定律 _____的数值越大，热电偶的输