热电式传感器 (2).ppt

(1)铂热电阻热电特性铂热电阻的特点是精度高、稳定性好、性能可靠,所以在温度传感器中得到了广泛应用。按IEC标准,铂热电阻的使用温度范围为-200~+850℃。铂热电阻的特性方程为在-200~0℃的温度范围内:第31页，共47页，星期日，2025年，2月5日在0~850℃的温度范围内:式中Rt和R0分别为t℃和0℃时铂电阻值;A、B和C为常数。热电阻在温度t时的电阻值与R0有关。目前我国规定工业用铂热电阻有R0=10Ω和R0=100Ω两种,它们的分度号分别为Pt10和Pt100,其中以Pt100为常用。铂热电阻不同分度号亦有相应分度表,即Rt-t的关系表,这样在实际测量中,只要测得热电阻的阻值Rt,便可从分度表上查出对应的温度值。第32页，共47页，星期日，2025年，2月5日第33页，共47页，星期日，2025年，2月5日关于热电式传感器(2)第1页，共47页，星期日，2025年，2月5日测温范围在-250——1800度，适用于远距离多点测量。非接触式测温方法是应用物体的热辐射能量随温度的变化而变化的原理。物体辐射能量的大小与温度有关,当选择合适的接收检测装置时,便可测得被测对象发出的热辐射能量并且转换成可测量和显示的各种信号,实现温度的测量。这类测温方法的温度传感器主要有光电高温传感器、红外辐射温度传感器、光纤高温传感器等。测量范围600—6000度。第2页，共47页，星期日，2025年，2月5日第一节热电偶传感器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。一、热电偶工作原理1.热电效应两种不同材料的导体或半导体连成闭合回路，两个接点分别置于温度为T和T0的热源中，该回路内会产生热电势。热电势的大小反映两个接点温度差，保持T0不变，热电势随着温度T变化而变化。测得热电势的值，即可知道温度T的大小。第3页，共47页，星期日，2025年，2月5日两种不同的导体（或半导体）组成一个闭合回路,在闭合回路中，A、B导体称为热电极。T端结点称为工作端或热端；T0端结点称为冷端或自由端。产生的热电势由两部分组成:温差电势和接触电势第4页，共47页，星期日，2025年，2月5日(1)接触电势产生原因：由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势。两种导体接触时,自由电子由密度大的导体向密度小的导体扩散,（NANB,A到B）在接触处失去电子的一侧带正电,得到电子的一侧带负电,形成稳定的接触电势。接触电势的数值取决于两种不同导体的性质和接触点的温度。第5页，共47页，星期日，2025年，2月5日式中:K——波尔兹曼常数;e——单位电荷电量;NAT、NBT和NAT0、NBT0——分别在温度为T和T0时,导体A、B的自由电子密度。两接点的接触电势和可表示为第6页，共47页，星期日，2025年，2月5日（2）同一导体温差电势同一导体的两端因其温度不同而产生的一种热电势。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,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势,其大小由下面公式给出:第7页，共47页，星期日，2025年，2月5日温差电动势：热电偶回路中总的热电势应是接触电势与温差电势之和ＥAB(T,T0)=eAB(T)-eAB(T0)+eB(T,T0)-eA(T,T0)：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。第8页，共47页，星期日，2025年，2月5日在总热电势中,温差电势比接触电势小很多,在精度要求不高的情况下,热电偶的热电势可近似表示为：ＥAB(T,T0)≈eAB(T)-eAB(T0)对于已选定的热电偶,当参考端温度T0恒定时,eAB(T0)为常数,则总的热电动势就只与温度T成单值函数关系,即