铁道车辆传感器技术—热电式传感器.pptx

项目一传感器技术;一、热电式传感器概述;简介：

TMS热电偶、热电阻作为工业用温度测量的传感器，通常和显示及指针仪表、记录仪表，工业智能调节器配套使用。它可以直接测量各种生产过程中-200℃-1800℃(钨铼偶可测温到2300℃)范围内的液体、气体、蒸汽介质，以及固体表面温度.它广泛用于石油、化工、机械、制药、冶金、陶瓷、环保等行业。

热电偶、热电阻的测量特点：

*结构简单、安装、使用、维修等方便

*测量精度高(因为热电偶与被测介质直接接触)

*测温范围广(-40℃-2300℃)

*热惰性小，动态响应速度快，环境适应性强

;简介：

型号：WREX-41/WRKX-41

分度号：E镍铬-康铜/K镍铬-康铜

规格:直径3542

测量范围：0-400°C;简介：

热电阻是利用物质在温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的。当被测介体中有温度梯度存在时，所测的温度是感温元件所在范围介质中的平均温度。

工业用装配式热电阻作为温度测量传感器,通常与温度变送器,调节器以及显示仪表等配套使用,组成过程控制系统,用以直接测量或控制各种生产过程中-200℃～300℃范围内的液体,蒸汽和气体介质以及固体表面的温度.广泛用于石油、化工、机械、冶金、电力、轻纺、食品等工业部门和科技领域。

工业用装配式热电阻主要由接线盒、保护管、接线端子、绝缘瓷柱和感温元件组成基本结构，并配以各种安装固定装置组成。;二、热电偶传感器结构和工作原理

;（二）热电偶工作原理;;热电势EAB包括两种导体的接触电势(珀尔帖电势)和单一导体的温差电势(汤姆逊电势)两部分。

;结论：接触电动势的大小与两种金属的材料、接点的温度有关，与导体的直径、长度及几何形状无关。对于温度为T的接点，有下列接触电动势公式：

;（2）温差电动势

对于任何一种金属，当其两端温度不同时，两端的自由电子浓度也不同，温度高的一端浓度大，具有较大的动能；温度低的一端浓度小，动能也小。因此高温端的自由电子要向低温端扩散，高温端因失去电子而带正电，低温端得到电子而带负电，形成温差电动???，又称汤姆逊电动势。温差电动势的大小取决于导体的材料及两端的温度。导体A两端的温差电动势可用下式表示：;其中：

EA（T，T0）——导体A两端温度分别为T、T0时形成的温差电动势；

T、T0——高、低温端的绝对温度；

σA——汤姆逊系数，表示导体A两端的温度差为1℃时所产生的温差电动势。;（3）回路总电动势

;由于在金属中自由电子数目很多，温度对自由电子密度的影响很小，故温差电动势可以忽略不计，在热电偶回路中起主要作用的是接触电动势。NAT和NAT0可记做NA，NBT和NBT0可记做NB，则有;三、热电偶传感器性质和定律;4.导体材料确定后，热电动势的大小只与热电偶两端的温度有关。如果使EAB（T0）=常数，则回路热电动势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基本原理。

;（二）热电偶基本定律;（二）热电偶基本定律;如果回路中三个接点的温度都相同，即T＝T0，则回路总电动势必为零，即：;如果按下图接入第三种导体C，则回路中的总电动势为：;（二）热电偶基本定律;两式相减得：;若一个热电偶由A、B、C三种导体组成，且回路中三个接点的温度都相同，则回路总电动势必为零，即：;即导体A与B组成的热电偶的热电动势也可知。（代数和）;（二）热电偶基本定律;证明：;当Tn=0℃时，则：;中间温度定律表明：当在原来热电偶回路中分别引入与导体材料A、B相同热电特性的材料C、D即引入所谓补偿导线时，只要它们之间连接的两点温度相同，则总回路的热电动势与两连接点温度无关，只与热电偶两端的温度有关。;（三）热电偶类型和结构;实际上并非所有材料都能满足上述要求。目前在国际上被公认比较好的热电材料只有几种。国际电工委员会（IEC）向世界各国推荐8种标准化热电偶,所谓标准化热电偶,它已列入工业标准化文件中,具有统一的分度表。我国从1988年开始采用IEC标准生产热电偶。

另外,目前还生产一些特殊用途的热电偶,以满足特殊测温的需要。如用于测量3800℃超高温的钨镍系列热电偶,用于测量2~273K的超低温的镍铬-金铁热电偶等。;（三）热电偶类型和结构;普通热电偶结构;（2）铠装热电偶

铠装热电偶又称套管热电偶。它是由热电偶丝、绝缘材料和金属套管三者经拉伸加工而成的