热电偶传感器及其应用PPT课件.pptx

第5章热电偶传感器及其应用;热电偶是工程上应用最广泛的温度传感器。它构造简单,使用方便,具有较高的准确度、稳定性及复现性,温度测量范围宽,在温度测量中占有重要的地位。

热电偶传感器是一种能将温度转换为电动势的装置。;先看一个实验——热电偶工作原理演示：;从实验到理论：热电效应;2021/3/15;2021/3/15;理论分析表明：

热电偶产生的热电动势是由两种导体的接触电动势和单一导体温差电动势两部分组成。;2021/3/15;2021/3/15;2021/3/15;上述运动就形成一个静电场，该静电场阻止电子继续向低温端迁移，最后达到动态平衡。因此,在导体两端便形成温差电动势,其大小由下面公式给出：;2021/3/15;2021/3/15;2021/3/15;热电偶测温的主要优点;2021/3/15;EABC(T,T0)=eAB(T)+eBC(T0)+eCA(T0)

=eAB(T)-eAB(T0)

=EAB(T,T0);2021/3/15;2021/3/15;参考电极的实用价值：

它可大大简化热电偶的选配工作。

实际测温中，只要获得有关热电极与参考电极配对时的热电势值，那么任何两种热电极配对时的热电势均可按公式而无需再逐个去测定。;例：已知铂铑30—铂的E(1084.5℃,0℃)=13.937mV，

铂铑6—铂的E(1084.5℃,0℃)=8.354mV,

求:铂铑30—铂铑6在同样温度条件下的热电动势。

解：设A为铂铑30电极，B为铂铑6电极，C为铂电极。

已知:t=1084.5℃,t0=0℃

根据参考电极定律：;3．中间温度定律;2021/3/15;2021/3/15;2021/3/15;1.铂铑10－铂热电偶（S）

可在1300℃以下的范围内长期使用，短期可测量1600℃的高温。

优点：复制精度和测量的准确性高，可用于精密温度测量或作为基准热电偶。

缺点：热电动势较弱，在高温时易受还原性气体腐蚀。而且铂铑10－铂热电偶的材料属于贵金属，成本较高。;2.镍铬－镍硅（镍铝）热电偶（K）

可在氧化性或中性介质中长时间地测量900℃以下的温度，短期测量可达1200℃。

优点：复制性好，热电势较大，价格便宜。

缺点：在还原性介质中易受腐蚀，测量精度偏低。

;3.镍铬－考铜热电偶（E）;4.铂铑30－铂铑6热电偶（B）;2021/3/15;八种国际通用热电偶：

B:铂铑30—铂铑6、R:铂铑13—铂、

S:铂铑10—铂；

K:镍铬—镍硅、N:镍铬硅—镍硅；

E:镍铬—铜??、J:铁—铜镍；

T:铜—铜镍。;几种常用热电偶的测温范围及热电势;几种常用热电偶的热电势与温度的关系曲线分析;2021/3/15;１、热电极

热电偶常以热电极材料种类来命名。

２、绝缘套管

用来防止两根热电极短路。常用陶瓷、石英等作绝缘材料。

３、保护管

使热电极与被测介质隔离，使之免受化学侵蚀或机械损伤。要求经久耐用与传热良好。

４、接线盒

供连接热电偶和测量仪表之用。;2021/3/15;１、普通型热电偶

普通型结构热电偶工业上使用最多,它一般由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒组成。;普通装配型热电偶的外形;普通装配型热电偶的结构图;2021/3/15;铠装型热电偶外形;铠装热电偶的制造工艺：

把热电极材料与高温绝缘材料预置在金属保护管中、运用同比例压缩延伸工艺、将这三者合为一体，制成各种直径、规格的铠装偶体，再截取适当长度、将工作端焊接密封、配置接线盒即成为柔软、细长的铠装热电偶。

;铠装热电偶特点：

内部的热电偶丝与外界空气隔绝，有着良好的抗高温氧化、抗低温水蒸气冷凝、抗机械外力冲击的特性；

测温端热容量小，动态响应快。

铠装热电偶可以制作得很细，能解决微小、狭窄场合的测温问题，且具有抗震、可弯曲、超长等优点。;2021/3/15;2021/3/15;4、表面热电偶;;;5、防爆热电偶;使用场合：

工业用的隔爆型热电偶多用于化学工业自控系统中（由于在化工生产厂、生产现场常伴有各种易燃、易爆等化学气体或蒸汽，如果用普通热电偶则非常不安全、很容易引起环境气体爆炸）。

;;隔爆型热电偶外形;其他热电偶外形;§5.3热电偶的冷端补偿和测温电路;热电偶的冷端补偿的方法;冰浴法;2021/3/15;2、补偿导线法

补偿导线：

是指在一定的温度范围内（0～100?C），其热电性能与相应热电偶的热电性能相同的廉价导线。

其作用是把热电偶参考端移至离热源较远及环境温度较恒定的地方。

;2