传感器第七次(选修课秋).ppt

热电阻测温线路 电桥初始平衡时，有： 在 ，可得到： 从而消除热电阻测量过程中连线电阻 r的影响。 第三节 热电偶 结构：将两种不同材料的导体A、B串联对接成一个闭合回路。 热电现象：当两接点处温度不同（T，T0）时，两导体间就会产生热电势，并在回路中有一定电流。其中T端为工作端或热端，T0端为参比端或冷端。 热电效应和热电势 热电势的组成： 由两种导体接触电势和单一导体的温差电势组成。其大小与导体材料性质和接点温度有关。 接触电势： 、 分别为两种导体的自由电子密度。上式为 A、B结点在温度T时形成的接触电势。 热电势 温差电势：对于同一导体，如果两端温度不同，在两端会产生温差电势: ：汤姆逊系数; 是导体两端温度为 时形成的温差电势。 回路的总电势： 热电势的几点说明 回路的总电势： 说明： 热电偶必须采用不同的材料作为热电极； 当两接点温度相同时，有 ； 总热电势只与两接点温度和材料性质有关，而与中间温度无关。 热电偶的基本定律 中间导体定律： 若在T0处断开，接入导体C，当A、B结点温度为T，其余结点温度为T0 ，且 ，则有： 即只要引入导体两端温度相等，则第三导体的引入 不会影响热电偶的热电势。 意义：该定律是热电偶测量的基础 热电偶的基本定律 参考电极定律： 当接点温度为T，T0时，用A、B导体组成的热电偶所具有的热电势等于A、C热电偶和C、B热电偶的热电势的代数和，即 导体C一般为标准铂电极。 意义：该定律是热电偶选配工作的基础。 热电偶的基本定律 连接导体和中间温度定律 热电偶回路中，若导体A、B分别与连接导线A’、B’相连，各接点温度分别为T、 Tn 、T0，如图所示。 连接导体和中间温度定律 则回路总电势为： 意义：它是利用补偿导线进行温度测量的基础。 当导体A、B分别与导线A’、B’材料相同时，总电 势变为： 意义：它是制定热电势分度表的理论基础。 常用热电偶 LB热电偶 由直径为0.5mm的纯铂丝（+）和铂铑丝（-）（铂90%） 制成。分度号为S。在13000c以下可以长期使用，短期可测 16000c。复制精度和测量准确度高。但热电势小，成本高，易受特殊环境影响。 EU热电偶 工业常用热电偶，直径为1.2—2.5mm的镍铬（+）和镍硅（-）制成。分度号为k。性能稳定，复制性好，热电势大，线性好，长期可测9000c以下。 其它常用热电偶 书：表7-1 第六章 热电式传感器 热敏电阻及其主要特性 热电阻及其应用 热电偶 热电势 基本定律 冷端补偿技术 应用 热电偶的冷端温度补偿 电桥补偿法 条件：冷端温度200c 时，有 此时有 , 。 当冷端温度大于200c时，有： 当冷端温度小于200c时，有： 选择合适的铜电阻可以使Uab补偿冷端温度波动造成的热电势 变化。 第五节 热电式传感器的应用 热敏电阻 可作为检测元件或电路元件使用。 利用它的电阻温度特性来补偿电路中某些具有相反电阻温度系数的元件，从而改善该电路对环境温度变化的适应能力。 * 给出简化电路和基本关系 * 给出高增益时的等效关系 检测电路？ * * 待充实！ 第二次课堂测验 试比较说明金属应变片和半导体应变片性能的异同。 试说明石英晶体压电效应的主要特点；给出常用的压电效应数学关系式。 试证明当恒压源电桥的一个桥臂为应变片，相邻桥臂为补偿片（只感受温度变化，不感受输入信号）时，在一定条件下，该电路具有温度补偿功能。 总 结 金属应变片 半导体应变片 应变效应（ ） 压阻效应（ ） 灵敏度较低和 温度效应较小等 灵敏度较高 较大的温度效应 恒压源半桥电路检测 （可实现温度补偿） 恒流源全桥电路检测 （可实现温度补偿） 第二次课堂测验 试说明石英晶体压电效应的主要特点；给出常用的压电效应数学关系式。 石英晶体的光轴不存在压电效应； 主轴坐标系下，电轴的正压电效应较强； 纵向压电效应产生的电量q与晶体尺寸无关； 横向压电效应产生的电量q与晶体尺寸有关； 纵向压电效应关系式： 或