热电式传感器定义.ppt

1.原理： 温度→电阻变化 测温机理：在金属导体两端加电压后，自由电子形成有规律的定向运动，使导体导电。当温度升高时由于自由电子获得较多的能量，能从定向运动中挣脱出来，从而定向运动被削弱，导电率降低，电阻率增大。 要求：在热电阻传感器中，选用 大，温度系数大的金属 材料，同时要求其物理化学性能稳定，可加工性好. 材料：典型如铂、铜、镍。  3）匀质导体定律 由同一匀质材料组成的闭合回路中，无论温度分布如何，都不能产生热电势。 应用： 热电偶必须由两种不同的匀质材料组成， 可用于检测电极材料是否为匀质材料。 标准型热电偶 (1）铂铑30-铂铑6 分度号B 0—1700度 （2）铂铑10-铂 分度号S 0--1600度 （3）镍铬-镍硅 分度号K -200--1200度 (4) 镍铬-康铜 分度号E -200--900度 (5) 铁-康铜 分度号J -200--750度 (6) 铜-康铜 分度号T -200--350度 非标准型热电偶 铂铑系、铱铑系、钨铼系热电偶，用于高温测量，可达2500度。 热电偶可以测量上千℃高温，并且精度高、? 性能好，这是其它温度传感器无法替代的。? AD590在温度25℃（298.2K）时，理想输出为298.2μA，实际存在误差，可通过电位器调整，使输出电压满足1mV/K 的关系。 AD590 典型应用 第7章 热电式传感器 7.2半导体集成温度传感器7.2.3 AD590集成温度传感器 第7章 热电式传感器 7.3 热电偶7.3.1 热电效应 热电效应:两种不同类型的金属导体两端，分别接在一起构成闭合回路，当两个结点温度不等（T＞T0)有温差时，回路里会产生热电势，形成电流。 利用这种效应，只要知道一端结点温度，就可以测出另一端结点的温度。 固定温度的结点称基准点（冷端）T0 ，恒定在某一标 准温度； 待测温度的结点称测温点（热端）T ，置于被测温度 场中。 这种将温度转换成热电动势的传感器称为热电偶,金属称热电极。 第7章 热电式传感器 7.3 热电偶7.3.1 热电效应 1）两种导体的接触电势 不同金属自由电子密度不同，当两种金属接触在一起时，在结点处会产生电子扩散，浓度大的向浓度小的金属扩散。 浓度高的失去电子显正电，浓度低的得到电子显负电。当扩散达到动态平衡时，得到一个稳定的接触电势。 第7章 热电式传感器 7.3 热电偶7.3.1 热电效应 温度T时热端接触电势： 冷端接触电势： 、 、 式中： A、B 代表不同材料； T，T0 为两端温度； ＿波尔兹曼常数； ＿电子电荷量； 是A、B 材料的电子浓度； 第7章 热电式传感器 7.3 热电偶7.3.1 热电效应 在闭合回路中，总的接触电势为： 第7章 热电式传感器 7.3 热电偶7.3.1 热电效应 2）单一导体的温差电势（汤姆逊电势） 对单一金属如果两边温度不同，两端也产生电势。 产生这个电势是由于导体内自由电子在高温端具 有较大的动能，会向低温端扩散。由于高温端失 去电子带正电，低温端得到电子带负电。 ＋ － Ｔ＞Ｔ０ 第7章 热电式传感器 7.3 热电偶7.3.1 热电效应 A、B 两导体构成闭合回路总的温差电势为： 单一导体的温差电势为： 第7章 热电式传感器 7.3 热电偶7.3.1 热电效应 　　根据两导体的接触电势和单一导体温差电势，　 热电偶总的热电势为： 第7章 热电式传感器 7.3 热电偶7.3.1 热电效应 E AB(T,T0) σA=K/(e ×NAt) d(NAt ×t)/dt 结论： 热电偶两电极材料相同即σA=σB, NA=NB时，无论两端点温度如何，总热电势为零； 2. 如果热电偶两结点温度相同，T=T0时，A、B材料不同，回路总电势为零； 热电偶必须用不同材料做电极；在两端必须有温度梯度，这是热电偶产生热电势的必要条件。 一般情况下,接触电势温差电势; NA﹥NB,即电子浓度大的导体为正极; 注： E AB(T,T0) =- E BA(T,T0) =- E AB(T0,T) 第7章 热电式传感器 7.3 热电偶7.3.1 热电效应 1)中间导体定律 三种导体的热电回路 如果将热电偶T0端断开， 接入第三导