自动检测技术与装置 第二版课件 教学课件 ppt 作者 张宏建 黄志尧 周洪亮 冀海峰 编著2.5 热电式检测元件.ppt

热电偶 热电效应 将热电极A、B的两个接点分别置于温度为T及T0（设T ＞ T0 ）的热源中，则在该回路内就会产生热电动势。 温度高的接点称为热端（或工作端） 温度低的接点称为冷端（或自由端） 中间导体定律 在热电偶回路中接入中间导体（第三导体），只要中间导体两端温度相同，中间导体的引入对热电偶回路总电势没有影响 中间导体定律的应用 在热电偶实际测温应用中，常采用热端焊接、冷端开路的形式，冷端经连接导线与显示仪表连接构成测温系统。 根据该定律，导线与热电偶连接处产生的接触电势不会使测量产生附加误差！ 中间温度定律 利用中间温度定律测温 以冷端为0 ℃，建立热端温度与热电动势之间的关系表E(t,0) 测量工作时的热电动势值E(t,t1) 根据已知t1,查表得到E(t1,0) 利用中间温度定律计算E(t,0)= E(t,t1)+E(t1,0) 查表得到被测温度t 热电特性曲线（参考端0 ℃ ） 热电偶材料 对制成热电偶的材料的要求： （1）温度测量范围广，温度线性度好，测量精确度高，输出热电动势大。 （2）热电性能稳定。 （3）物理化学性能好。不蒸发、抗氧化等。 常用标准化热电偶 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。 热电偶的误差 （1）分度引起的误差 （2）冷端温度引起的误差－温度补偿 （3）测量线路及仪表误差 （4）干扰和漏电引起的误差 晶体管温度检测元件 根据半导体原理，晶体管的PN结的伏安特性与温度有关，利用这一特性可构成温度检测元件 二极管温度检测元件 三极管温度检测元件 集成式温度检测元件 二极管的温度特性 热电偶与晶体管测温比较 结构简单、使用方便 准确度高 测温范围宽 需要考虑冷端补偿 输出信号小 测温灵敏度高 具有良好的线性 时间常数小 功耗低 抗干扰能力强 便于集成 思考题 根据热电偶的基本定律，在图2.31所示的热电偶回路中，当发生下列情况时，该回路中总电势如何变化（增大，减少，不变，不确定）？ ①t升高，t0不变； ② t不变，t0升高； ③ t和t0同时升高相同的温度； ④ t和t0同时降低相同的温度； ⑤ t0端断开，接入另一均质导体，两联结点温度都为t0 ； ⑥ t0端断开，接入一小电阻，两联结点温度都为t0 ； ⑦如图所示，A’和B’为同一均质导线，Q端的温度不等于t0 ； ⑧如图所示，A’和B’为不同导线，Q端的温度等于t0 ； ⑨如图所示，A’和B’为不同导线，Q端的温度不等于t0 。 思考题 热电偶与热电阻有何差异？ * 第五节 热电式检测元件 热电偶 晶体管 二极管 三极管 耐磨热电偶 带软导线的热电偶 带铠装电缆线头的热电偶 大负荷热电偶组件 无固定装置式 固定法兰式 直形管接头式 1821年，德国物理学家塞贝克（Thomas Johann Seebeck ）发现，在两种不同的金属所组成的闭合回路中，当两接触处的温度不同时，回路中会产生一个电势，此所谓塞贝克效应（ Seebeck Effect）。 1834年，法国物理学家帕尔帖（Jean Charles Athanase Peltier ）发现了它的反效应：两种不同的金属构成闭合回路，当回路中存在直流电流时，两个接头之间将产生温差，此所谓珀尔帖效应（Peltier Effect）。 1856年，爱尔兰物理学家汤姆逊（William Thomson ）利用他所创立的热力学原理对塞贝克效应和帕尔帖效应进行了全面分析，从理论上预言了一种新的温差电效应，当一根金属棒的两端温度不同时，金属棒两端会形成电势差。这一现象后叫汤姆孙效应（Thomson effect ） 热电偶 热电效应 接触电势 温差电势 热电偶 玻尔兹曼常数 Thomson系数－－ 温差为1°时的电势 C 热端 （工作端） 冷端 （自由端） 产生热电势的 条件究竟是？？？ ? ? ? ? ? 均质导体定律 中间导体定律 同种导体构成的回路不产生热电势。 回路中接入两端温度相同的第三种导体，不影响 的值。 中间温度定律 B B A TC T T0 A A B T0 T EAB(T,T0) A B T0 T EAC(T,T0) A C T0 T EBC(T,T0) B C 标准电极定律 如果已知两种导体分别对第三种导体的热电动势， 则前两种导体之间的热电动势可求。 例：已知在某特定条件下材料A与铂配对的热电动势为13.967mV，材料B与铂配对的热电动势为8.345mV，求出在此特定条件下材料A与材料B配对后的热电势。 解：根