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第七热电式传感器演示文稿 当前第1页\共有27页\编于星期六\14点 优选第七热电式传感器 当前第2页\共有27页\编于星期六\14点 温差热电偶（简称热电偶）是目前温度测量中使用最普遍的传感元件之一。 它除具有结构简单，测量范围宽、准确度高、热惯性小，输出信号为电信号便于远传或信号转换等优点外，还能用来测量流体的温度、测量固体以及固体壁面的温度。 微型热电偶还可用于快速及动态温度的测量。 当前第3页\共有27页\编于星期六\14点 一、热电效应与热电偶测温原理 两种不同的导体或半导体闭合回路，若连接处温度不同（设T＞T0），则在此闭合回路中就有电流产生，也就是说回路中有电动势存在，这种现象叫做热电效应。 回路中所产生的电动势，叫热电势。 热电势由两部分组成，即温差电势和接触电势。 当前第4页\共有27页\编于星期六\14点 1．热电效应 （1）两种导体的接触热电势 （2）温差电动势 接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。即，取决于A、B的性质及接触点的温度，而与其形状尺寸无关。 温差电动势是在同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电动势。高温侧电子受热能运动加剧，高温侧失去电子而带正电，低温侧得到电子带负电即形成一个静电场，使两端出现电位差，此电位差叫温差电动势。 当前第5页\共有27页\编于星期六\14点 （3）回路总电势 热电偶的热电势可表示为： 热电势与温度之间的关系是通过热电偶分度表来确定。 （4）结论 ①热电偶回路热电势只与组成热电偶的材料及两端温度有关，与热电偶的长度、粗细无关。 ②只有用不同性质的导体（或半导体）才能组合成热电偶；相同材料不会产生热电势。 ③只有当热电偶两端温度不同，热电偶的两导体材料不同时才能有热电势产生。 ④导体材料确定后，热电势的大小只与热电偶两端的温度有关。如果使EAB(T0)=常数，则回路热电势EAB(T，T0)就只与温度T有关，而且是T的单值函数，这就是利用热电偶测温的原理。 当前第6页\共有27页\编于星期六\14点 2．热电偶的基本定律 （1）中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种导体，只要该导体两端温度相等，则热电偶产生的总热电势不变。 可以在热电偶回路中接入电位计E，只要保证电位计与连接热电偶处的接点温度相等，就不会影响回路中原来的热电势。 （2）中间温度定律 定律描述： 该定律为使用热电偶如何分度表提供了依据。同时，可使用补偿导线使测量距离加长，也可用于消除热电偶自由端温度变化影响。 当前第7页\共有27页\编于星期六\14点 （3）参考电极定律 定律描述：当结点温度为T、T0时，用导体A、B组成的热电偶的热电势等于AC热电偶和CB热电偶的热电势的代数和。此为参考电极定律，也称组成定律 [例]当T为100℃，T0为0℃时，鉻合金—铂热电偶的E（100℃，0℃）为+3.13mV，铝合金—铂热电偶E（100℃，0℃）为-1.02mV，求鉻合金—铝合金组成热电偶的热电势E（100℃，0℃）。 解：设鉻合金为A，铝合金为B，铂为C。 即EAC（100℃，0℃）=+3.13mV EBC（100℃，0℃）=-1.02mV 根据式（7-8），有 EAB（100℃，0℃）=EAC（100℃，0℃）-EBC（100℃，0℃）=3.13mV-1.02mV=4.15mV 当前第8页\共有27页\编于星期六\14点 （4）均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路，不论其导体是否存在温度梯度，回路中没有电流（即不产生电动势）；反之，如果有电流流动，此材料则一定是非均质的。此为均质导体定律。 ①热电偶必须采用两种不同材料作为电极。 ②对于有几种不同材料串联组成的闭合回路，接点温度分别为T1、T2、…、Tn，冷端温度为零度的热电势。其热电势为： 当前第9页\共有27页\编于星期六\14点 二、热电偶及其分度表 1．热电偶材料 热电极材料所满足的要求： ①热电偶材料受温度作用后能产生较高的热电势，热电势和温度之间的关系最好呈线性或近似线性的单值函数关系；材料的电阻温度系数要小，电阻率高，资源丰富，价格便宜。 ②能测量较高的温度，并在较宽的温度范国内应用； ③物理性能稳定，导电性能好，热容量要小； ④化学性能稳定，以保证在不同介质中测量时不被腐蚀； ⑤热电性能稳定，热电特性不随时间改变； ⑥机械性能好，材质均匀； ⑦复现性要好，便于大批生产和互换，便于制定统一的分度表 当前第10页\共有27页\编于星期六\14点 2．热电偶的种类 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。 当前第11页\共有27页\编于星期六\14点 3．热电偶的分度表 当前第12页\共有27页\编于星期六\14点 4．热电偶的结构形式