现代检测技术6温度检测技术.pptVIP

6.5热电式测温方法上一页下一页返回若两种不同导体A和B的两个连接点处于不同的温度时，回路中就会产生电动势（称为热电势）的现象称为热电效应。用EAB（T，T0）表示。这两种不同金属的组合称为热电偶，导体A和B称为热电极。温度高的接点称为热端（或称工作端），而温度低的接点称为冷端（或称自由端）。1、热电效应基于热电效应原理工作的传感器称为热电偶传感器，简称热电偶。6.5.1热电偶测温7、热电偶的结构上一页下一页返回与热电阻的结构相类似。热电偶是由热电极、绝缘材料、保护套管和接线盒等部分组成。2、热电偶的基本原理上一页下一页返回热电偶的特点是：结构简单；所选择的两根导线材质适当时可测高达1000℃以上的高温；尺寸小，可用来测量小空间的温度；动态响应快；电动势信号便于传送。热电效应产生的热电势是由接触电势和温差电势两部分组成。接触电势是当两种不同的金属A和B紧密连接，并处于温度为T的环境中，由于两种金属导体内自由电子密度不同，在连接点处就会发生电子扩散现象，其过程与PN结的形成过程一样，在A、B两金属接触面形成一个稳定的电位差。其表达式为e—电子电荷电量，e=1.6×10-19C；k—玻尔兹曼常数，k=1.38×10-23J/K；NA(T)、NB(T)—材料A、B在温度T时的自由电子密度。接触电势的数值取决于两种金属的性质和接触点的温度，而与金属的形状及尺寸无关。温差电势是当一种金属的两端温度不同时，导体内高温端自由电子的动能比低端自由电子的动能大。高温端自由电子的扩散速度比低温端自由电子的扩散速率大，使得高温端因失去一些电子而带正电、低温端因得到电子而带负电，从而两端形成一定的电位差。δA是汤姆逊系数，大小与金属材质有关。在由两种不同金属组成的闭合回路中，当两端点的温度不同时，回路中产生的热电势为1201020304如果其中一个温度（如T0）为常数时，对于确定的热电偶和确定的冷端温度，可通过测量得到的回路总的热电势，确定工作端的温度。热电偶A、B两连接点的温度相等，回路总电势为零。当热电偶回路的一个端点保持温度不变，则热电偶回路总的热电势只是另一端温度的单值函数。必须由两种不同材质构成热电偶。热电偶A、B的热电势只与连接点温度有关，与材料A、B的中间各处温度无关。0506热电偶基本定律01在由导体A、B组成的热电偶中接入第三导体C时，只要保持第三导体两端温度相等，接入导体后回路总电动势不变。（1）中间导体定律02（2）标准电极定律在回路中引入各种仪表和连接导线，只要保证两接点温度一致，就可以对热电动势进行测量，而不影响热电偶的输出。当温度为T、T0时，由导体A、B组成的热电偶的热电势等于由导体A、C组成的热电偶的热电势和由导体C、B组成的热电偶的热电势的代数和，即EAB(T,T0)=EAC(T,T0)+ECB(T,T0)导体C称为标准电极，一般为纯铂。只要知道一些材料与标准热电极相配的热电动势，就可以用此定律求出任何两种材料配成热电偶的热电动势。中间温度定律在热电偶回路中，两结点温度为T、T0时的热电势等于该热电偶在结点温度为T、T1和T1、T0时热电势的代数和，即EAB(T,T0)=EAB(T,T1)+EAB(T1,T0)EAB(t,t1)=EAB(t,0)+EAB(0,t1)根据这一定律，只要给出自由端为0℃时的热电势和温度的关系，就可以求出两结点在任意温度时的热电势，即热电偶测温原理和方法如果热电偶两个电极的材料确定后，热电偶的热电势就只与热电偶两端温度有关。EAB(T,T0)=f(T)如果使参考端温度T0恒定不变，则对给定材料的热电偶，其热电势就只与工作端温度T成单值函数关系，即010302热电偶参比端的处理把热电偶的参比端直接放在环境温度为0℃的容器中。一般是在一个大气压下，把纯净水和冰混合，其混合物温度即为0℃。（1）0℃恒温法1（2）计算修正法适合于实验室中使用，不适合于工业现场中使用。将参比端温度保持在某一恒定不变的温度tH，根据中间温度定律，将测到的热电势EAB(t，tH)换算到参比端t0=0℃时的热电势EAB(t，t0)，即EAB(t，t0)=EAB(t，tH)+EAB(tH，t0)2但应注意：（4）冷端的延伸上一页下一页返回STEP5STEP4STEP3STEP2STEP1工业测温时，被测点与指示仪表之间往往有很长的距离；为了避免冷端温度受被测点温度变化的影响，也需要使热电偶的冷端远离工作端。热电偶材料昂贵，热电偶尺寸不易过长。用一种专用导线（称为补偿导线）将热电偶的冷端延伸