热电偶测温原理及应用.ppt

* * 工程测试技术基础 湖北工业大学机械学院 Welcome to My Class 科学引领工程，工程引入课堂 设计和制作：何涛教授及工程测试技术基础课程教学团队 * * 温度是物理现象中具有代表性的物理量 是十大计量单位之一 现代生活中温度测量和控制是不可缺少的，如家用电器：电饭煲、电冰箱、空调、微波炉这些家用电器中都少不了温度传感器。 概述 * * 红外人体探测器 现代楼宇自动化(电源管理、安全监测、照明控制、空调控制、停车管理、水/废水管理和电梯监控)中温度是不可缺少的， 概述 * * 现代工业中温度测量和控制是不可缺少的， 概述 精确的烟草烘干 木材烘干 * * 温度传感器的种类很多： 热膨胀温度传感器：有液体、气体的玻璃式温 度计、体温计，结构简单，应用广泛； 半导体热敏电阻传感器：家电、汽车上使用，价格便宜、用量大、成本低、性能差别不大； 金属电阻、热电偶、红外温度传感器：工业上常用，性能价格差别比较大，精度高的通常价格比较昂贵。 集成温度传感器，利用晶体管PN结电流、电压随温度变化，有专用集成电路，体积小、响应快、价廉，测量150℃以下温度。 概述 * * 第9讲 温度传感器原理与应用-热电偶Thermoelectric Couple Sensors 一、热电偶的工作原理； 二、热电偶测温实验 三、热电偶测温基本定律 四、热电偶的冷端补偿及补偿导线 * * YC-811 报警温度计 分辨率: 0.1°C/0.1°F K Type:镍铬-镍硅热电偶 可测温度范围-200°C ~1372°C 可设定上下限蜂鸣报警 实验：测冰水温度、测沸水温度（观察准确度和响应时间） * * 结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。 热电极A 自由端（冷端、参考端） 测量端（热端、工作端） 热电极B 热电势 A B nAnB 结点1 结点2 一、 热电偶的工作原理  * * 结论： 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 ） 热电势与两个结点的温差Δt 成函数关系 * * 1、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结点，发现放在回路中的指南针发生偏转，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。 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。 将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合回路，当两个接点温度不同时，在回路中就会产生热电势，形成电流，此现象称为热电效应。 ！两端温度不同的导体会产生电动势 ！两种不同的导体接在一起会产生电动势 ？能用来制作传感器吗 A B T T0 * * 2、热电势的组成： 接触电势 当相互接触的两金属密度不同时产生接触电势。 温差电势 同一金属，若两端的温度不同则产生温差电势。 * * 两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自由电子的密度不同，在两金属A和B的接触点处会发生自由电子的扩散现象。自由电子将从密度大的金属A扩散到密度小的金属B，使A失去电子带正电，B得到电子带负电，从而产生接触电势。 自由电子 ＋ A B EAB（ T ） T 接触电势的大小与温度有关 式中: K——波尔兹曼常数;  e——单位电荷电量;  NAT、NBT——温度为T导体A、B的电子密度。 方向：从密度小指向密度大的 接触电势 * * A B T T0 两个结点处分别有两个接触电势，且方向相反。 整个回路中总的接触电动势为： 如果两个结点的温度相同，T=T0，则总接触电动势为0 图中：NANB，TT0 以顺时针为正 EAB(T) EAB(T0) * * 同一导体的两端温度不同时, 高温端的电子能量要比低温端的电子能量大, 因而从高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高温端的要多, 结果高温端因失去电子而带正电, 低温端因获得多余的电子而带负电, 因此, 在导体两端便形成温差电势。 自由电子 T T0 接触电势的大小与密度有关 式中: K——波尔兹曼常数;  e——单位电荷电量;  NAT——温度为T导体A的电子密度。 ＋ A EA(T,T0) 方向：从低温指向高温 温差电势 * * A B T T0 整个回路中总的温差电动势为： 如果AB两金属的密度相同，则总温差电动势为0 以顺时针为正 EB(T,T0) EA(T,T0) * * 接触电势 当相互接触的两金属的密度不同时产生接触电势，其大小与结点的温度相关。 温差电势 同一金属，若两端的温度不同则产生温差电势，其