傳感與檢測(cè)技術(shù)主要內(nèi)容課件

主要內(nèi)容：

1.熱電偶

2.熱敏電阻

3.集成溫度傳感器

3.5熱電式傳感器主要內(nèi)容：3.5熱電式傳感器3.5熱電式傳感器我國(guó)目前實(shí)行的是1990年國(guó)際溫標(biāo)(ITS—90）定義國(guó)際開(kāi)爾文溫度（T90）國(guó)際攝氏溫度（t90）；

T90：?jiǎn)挝唬↘）開(kāi)爾文

t90：?jiǎn)挝唬–）攝氏兩者關(guān)系為：

t90/℃=T90/K–273.15或

t/℃

=T/K–273.15溫度單位：熱力學(xué)溫度是國(guó)際上公認(rèn)的最基本溫度3.5熱電式傳感器我國(guó)目前實(shí)行的是1990年國(guó)際溫標(biāo)(IT3.5熱電式傳感器

溫度是諸多物理現(xiàn)象中具有代表性的物理量，現(xiàn)代生活中準(zhǔn)確的溫度是不可缺少的信息內(nèi)容，如家用電器有：電飯煲、電冰箱、空調(diào)、微波爐這些家用電器中都少不了熱電式傳感器。概述3.5熱電式傳感器溫度是諸多物理現(xiàn)象中具有代表性的物3.5熱電式傳感器熱電式傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為電量的裝置。它是利用某些材料或元件的性能隨溫度變化的特性來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。例如將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻、熱電動(dòng)勢(shì)、熱膨脹、導(dǎo)磁率等的變化，再通過(guò)適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路達(dá)到檢測(cè)溫度的目的。概述3.5熱電式傳感器熱電式傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為電量的3.5熱電式傳感器概述各種熱電偶3.5熱電式傳感器概述各種熱電偶3.5熱電式傳感器概述各種熱電阻3.5熱電式傳感器概述各種熱電阻3.5熱電式傳感器

熱電式傳感器按工作原理主要有以下幾類(lèi)：熱電偶，利用金屬溫差電動(dòng)勢(shì)，有耐高溫、精度高的特點(diǎn)；熱電阻，利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化，測(cè)溫不高；熱敏電阻，利用半導(dǎo)體材料隨溫度變化測(cè)溫，體積小、靈敏度高、穩(wěn)定性差；集成溫度傳感器，利用晶體管PN結(jié)電流、電壓隨溫度變化，有專(zhuān)用集成電路，體積小、響應(yīng)快、價(jià)廉，測(cè)量150℃以下溫度。概述3.5熱電式傳感器熱電式傳感器按工作原理主要有以下幾類(lèi)：3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)兩種不同類(lèi)型的金屬導(dǎo)體兩端，分別接在一起構(gòu)成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不等（T＞T0）有溫差時(shí)，回路里會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，形成電流。這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。利用這種效應(yīng)，只要知道一端結(jié)點(diǎn)溫度，就可以測(cè)出另一端結(jié)點(diǎn)的溫度。3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)兩種不同類(lèi)型的金屬導(dǎo)體3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)

固定溫度的接點(diǎn)稱(chēng)基準(zhǔn)點(diǎn)（冷端）T0

，恒定在某一標(biāo)準(zhǔn)溫度；待測(cè)溫度的接點(diǎn)稱(chēng)測(cè)溫點(diǎn)（熱端）T

，置于被測(cè)溫度場(chǎng)中。這種將溫度轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)的傳感器稱(chēng)為熱電偶，金屬稱(chēng)熱電極。3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)固定溫度的接點(diǎn)稱(chēng)基準(zhǔn)3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)1、兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)（珀?duì)柼?yīng)）不同金屬自由電子密度不同，當(dāng)兩種金屬接觸在一起時(shí)，在結(jié)點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生電子擴(kuò)散，濃度大的向濃度小的金屬擴(kuò)散。濃度高的失去電子顯正電，濃度低的得到電子顯負(fù)電。當(dāng)擴(kuò)散達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，得到一個(gè)穩(wěn)定的接觸電勢(shì)。3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)1、兩種導(dǎo)體的接觸電3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)溫度T時(shí)熱端接觸電勢(shì)：冷端（T0）接觸電勢(shì)：

式中：

A、B代表不同材料；T，

T0

為兩端溫度；

k＿波爾茲曼常數(shù)；

e＿電子電荷量；

是A、B材料的電子濃度；3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)溫度T時(shí)熱端接觸電勢(shì)：3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)在閉合回路中，總的接觸電勢(shì)為：3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)在閉合回路中，總的接觸3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)2、單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）對(duì)單一金屬如果兩邊溫度不同，兩端也產(chǎn)生電勢(shì)。產(chǎn)生這個(gè)電勢(shì)是由于導(dǎo)體內(nèi)自由電子在高溫端具有較大的動(dòng)能，會(huì)向低溫端擴(kuò)散。由于高溫端失去電子帶正電，低溫端得到電子帶負(fù)電。＋－Ｔ＞Ｔ０3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)2、單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)A、B兩導(dǎo)體構(gòu)成閉合回路總的溫差電勢(shì)為：?jiǎn)我粚?dǎo)體的溫差電勢(shì)為：σ:湯姆遜系數(shù)3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)A、B兩導(dǎo)體構(gòu)成閉3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)根據(jù)兩導(dǎo)體的接觸電勢(shì)（珀?duì)柼妱?shì)）和單一導(dǎo)體溫差電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）。熱電偶總的熱電勢(shì)為：3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)根據(jù)兩導(dǎo)體的接觸電3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)結(jié)論：熱電偶兩電極材料相同，NA=NB時(shí)，無(wú)論兩端點(diǎn)溫度如何，總熱電勢(shì)為零；2.如果熱電偶兩接點(diǎn)溫度相同，T=T0時(shí)，A、B材料不同，回路總電勢(shì)為零；熱電偶產(chǎn)生熱電勢(shì)的必要條件:熱電偶必須用不同材料做電極；在T、T0兩端必須有溫差梯度.

3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)結(jié)論：3.5.1熱電偶

2熱電偶基本定律1、均質(zhì)導(dǎo)體定律兩種均質(zhì)導(dǎo)體，其電勢(shì)大小與熱電極直徑、長(zhǎng)度及沿?zé)犭姌O長(zhǎng)度上的溫度分布無(wú)關(guān)，只與熱電極材料和兩端溫度有關(guān)。材質(zhì)不均勻，則當(dāng)熱電極上各處溫度不同時(shí)，將產(chǎn)生附加熱電勢(shì)，造成無(wú)法估計(jì)的測(cè)量誤差。均質(zhì)導(dǎo)體定律解決什么問(wèn)題？3.5.1熱電偶

2熱電偶基本定律1、均質(zhì)導(dǎo)體定律3.5.1熱電偶

2熱電偶基本定律2、中間導(dǎo)體定律如果將熱電偶T0端斷開(kāi)，接入第三導(dǎo)體C，回路中電勢(shì)EAB（T，T0）應(yīng)寫(xiě)為：ＡＢＣＴＴ０Ｔ０中間導(dǎo)體定律解決什么問(wèn)題3.5.1熱電偶

2熱電偶基本定律2、中間導(dǎo)體定律3.5.1熱電偶

2熱電偶基本定律設(shè)

時(shí)，

將代入上式有：

ＡＢＣＴＴ０Ｔ０3.5.1熱電偶

2熱電偶基本定律設(shè)時(shí)，將代2熱電偶基本定律結(jié)論：當(dāng)引入第三導(dǎo)體C時(shí)，只要C導(dǎo)體兩端溫度相同，回路總電勢(shì)不變，根據(jù)這一定律，將導(dǎo)體C作為測(cè)量?jī)x器接入回路，就可以由總電勢(shì)求出工作端溫度，條件是：保證兩端溫度一致。2熱電偶基本定律結(jié)論：3.5.1熱電偶

2熱電偶基本定律3)參考電極定律（中間溫度定律）當(dāng)結(jié)點(diǎn)溫度為T(mén)、T0時(shí)的熱電勢(shì)EAB（

T,T0）等于結(jié)點(diǎn)溫度T、

Tc和Tc、

T0

時(shí)，熱電勢(shì)與

的代數(shù)和為：中間溫度定律解決什么問(wèn)題3.5.1熱電偶

2熱電偶基本定律3)參考電極定律3.5.1熱電偶

3熱電偶的溫度補(bǔ)償

熱電偶輸出的電熱是兩結(jié)點(diǎn)溫度差的函數(shù)。為了使輸出的電勢(shì)是被測(cè)溫度的單一函數(shù)，一般將T作為被測(cè)溫度端，T0作為固定冷端(參考溫度端)。通常要求T0保持為0℃(恒定)，但是在實(shí)際使用中要做到這一點(diǎn)比較困難，因而產(chǎn)生了熱電偶冷端溫度補(bǔ)償問(wèn)題。3.5.1熱電偶

3熱電偶的溫度補(bǔ)償熱電偶3.5.1熱電偶

3熱電偶的溫度補(bǔ)償(1)0℃恒溫法即在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將清潔的水和冰屑混合后放在保溫容器內(nèi)，可使T0保持0℃。近年來(lái)已研制出一種能使溫度恒定在0℃的半導(dǎo)體致冷器件。3.5.1熱電偶

3熱電偶的溫度補(bǔ)償(1)0℃恒(2)補(bǔ)正系數(shù)修正法利用中間溫度定律可以求出T0≠0時(shí)的電勢(shì)。該法較精確，但繁瑣。因此，工程上常用補(bǔ)正系數(shù)修正法實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。設(shè)冷端溫度為T(mén)n，此時(shí)測(cè)得溫度為T(mén)1

(儀表測(cè)得溫度)，其實(shí)際溫度應(yīng)為：

T=T1

+kTn

式中k——補(bǔ)正系數(shù)。K值確定的方法:K值就是0℃到100℃的電勢(shì)差作為1,其它高于100℃溫度范圍的數(shù)值就將兩相近的100℃的電勢(shì)差與0一100℃者相比便可知。例1,鉑銠一鉑熱電偶0℃一100℃的電勢(shì)差為0.645mV或K=1.0,100-200℃溫度范圍內(nèi)電勢(shì)差為0.795mv,k值應(yīng)為0.645/0.795=0.81，其余類(lèi)推。(2)補(bǔ)正系數(shù)修正法K值確定的方法:K值就是0℃到用一只分度號(hào)為S的鉑銠一鉑熱電偶與相應(yīng)分度的動(dòng)圈儀表測(cè)量爐溫,當(dāng)儀表指針指示溫度為1000℃,用水銀計(jì)測(cè)出熱電偶冷端溫度t’為30℃時(shí),則被測(cè)爐溫的真實(shí)溫度應(yīng)為多少？例2用K值法t=1000℃+0.56℃*30=1016.8℃若忽略了溫度補(bǔ)正系數(shù)K值,將儀表指示溫度直接加上冷端溫度就會(huì)帶來(lái)較大的誤差。.用一只分度號(hào)為S的鉑銠一鉑熱電偶與相應(yīng)分度的動(dòng)圈儀表測(cè)量爐3.5.1熱電偶

3熱電偶的溫度補(bǔ)償(3)延伸熱電極法(即補(bǔ)償導(dǎo)線法)

熱電偶長(zhǎng)度一般只有一米左右，在實(shí)際測(cè)量時(shí)，需要將熱電偶輸出的電勢(shì)傳輸?shù)綌?shù)十米外的顯示儀表或控制儀表，根據(jù)中間導(dǎo)體定律即可實(shí)現(xiàn)上述要求。一般選用直徑粗、導(dǎo)電系數(shù)大的材料制作延伸導(dǎo)線，以減小熱電偶回路的電阻，節(jié)省電極材料。3.5.1熱電偶

3熱電偶的溫度補(bǔ)償(3)延伸熱電3.5.1熱電偶

3熱電偶的溫度補(bǔ)償該法利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來(lái)補(bǔ)償熱電偶參考端溫度變化引起的電勢(shì)變化。電橋四個(gè)橋臂與冷端處于同一溫度，其中R1=R2=R3為錳銅線繞制的電阻，R4為銅導(dǎo)線繞制的補(bǔ)償電阻，E是電橋的電源，R為限流電阻，阻值取決于熱電偶材料。

(4)補(bǔ)償電橋法3.5.1熱電偶

3熱電偶的溫度補(bǔ)償該法使用時(shí)選擇R4的阻值使電橋保持平衡，電橋輸出Uab=0。當(dāng)冷端溫度升高時(shí)，R4阻值隨之增大，電橋失去圖示補(bǔ)償電橋法示意圖平衡，Uab相應(yīng)增大，此時(shí)熱電偶電勢(shì)Ex由于冷端溫度升高而減小。若Uab的增量等于熱電偶電勢(shì)Ex的減小量，回路總的電勢(shì)Uab的值就不會(huì)隨熱電偶冷端溫度變化而變化，即：

UAB=EX+Uab

使用時(shí)選擇R4的阻值使電橋保持平衡，電橋輸出Uab=0。當(dāng)3.5.1熱電偶

4熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類(lèi)結(jié)構(gòu)：普通熱電偶，測(cè)量氣體、蒸汽、液體等，棒形結(jié)構(gòu)；薄膜熱電偶，用于火箭、飛機(jī)噴嘴溫度測(cè)量，結(jié)構(gòu)較?。绘z裝熱電偶，用以測(cè)量狹小對(duì)象，結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng)、可彎曲；表面熱電偶，用于弧形表面物體測(cè)溫；消耗式熱電偶，主要用于鋼水溫度測(cè)量。a)普通熱電偶b)薄膜熱電偶c)鎧裝熱電偶3.5.1熱電偶

4熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類(lèi)結(jié)構(gòu)：a)普——熱電偶的結(jié)構(gòu)形式熱電偶廣泛應(yīng)用于各種條件下的溫度測(cè)量，尤其適用于500℃以上較高溫度的測(cè)量，普通型熱電偶和鎧裝型熱電偶是實(shí)際應(yīng)用最廣泛的兩種結(jié)構(gòu)。接線盒保護(hù)套管絕緣管熱電偶安裝法蘭引線口普通型熱電偶普通型熱電偶主要由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管和接線盒等主要部分組成。貴重金屬熱電極的直徑一般為0.3～0.65mm，普通金屬熱電極的直徑一般為0.5～3.2mm；熱電極的長(zhǎng)度由安裝條件和插入深入而定，一般為350～2000mm。絕緣管用于防止兩根電極短路保護(hù)套管用于保護(hù)熱電極不受化學(xué)腐蝕和機(jī)械損傷材料的選擇因工作條件而定普通型熱電偶主要有法蘭式和螺紋式兩種安裝方式——熱電偶的結(jié)構(gòu)形式熱電偶廣泛應(yīng)用于各種條件下的溫度測(cè)量，尤鎧裝型熱電偶熱電極絕緣材料金屬套管熱電極絕緣材料鎧裝型熱電偶斷面結(jié)構(gòu)鎧裝型熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)過(guò)拉伸加工成型的金屬套管一般為銅、不銹鋼、鎳基高溫合金等保護(hù)套管和熱電極之間填充絕緣材料粉末，常用的絕緣材料有氧化鎂、氧化鋁等。鎧裝型熱電偶可以做得很細(xì)，一般為2～8mm，在使用中可以隨測(cè)量需要任意彎曲。鎧裝熱電偶具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、機(jī)械強(qiáng)度高、抗震性好、可彎曲等優(yōu)點(diǎn)，可安裝在結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的裝置上，應(yīng)用十分廣泛。鎧裝型熱電偶熱電極絕緣材料金屬套管熱電極絕緣材料3.5.1熱電偶

4熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類(lèi)熱電偶種類(lèi)：貴金屬熱電偶鉑銠——鉑銠（600～1700）℃鉑銠——鉑（0～1600）℃普通金屬熱電偶鎳鉻——鎳硅（-200～1200）℃鎳鉻——鎳銅（-40～750）℃鐵——康銅（0～400）℃熱電偶可以測(cè)量上千度高溫，并且精度高、性能好，這是其它熱電式傳感器無(wú)法替代的。3.5.1熱電偶

4熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類(lèi)熱電偶種類(lèi)：3.5.1熱電偶

5熱電偶測(cè)量電路通過(guò)查熱電偶分度表可知熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)；例如K型：0℃時(shí)0mV，600℃時(shí)E=24.902mv；分度表以t=0℃作基準(zhǔn)，而實(shí)際應(yīng)用中t≠0℃；若參考端溫度不為0℃，工作端溫度為t時(shí)，由分度表可查出EA（t,0），與實(shí)際熱電勢(shì)EAB（t,t0）之間的關(guān)系可通過(guò)參考電極定律得出：3.5.1熱電偶

5熱電偶測(cè)量電路通過(guò)查熱電偶分度3.5.1熱電偶

5熱電偶測(cè)量電路電路調(diào)試步驟：調(diào)零：T=0℃時(shí)調(diào)整調(diào)零電位器RP2使運(yùn)放輸出為零；調(diào)增益：溫度600℃時(shí)調(diào)節(jié)負(fù)反饋電阻，使運(yùn)放輸出在6V。放大器增益為240.94，得到滿(mǎn)量程輸出6V（600℃）。3.5.1熱電偶

5熱電偶測(cè)量電路電路調(diào)試步驟：MAX6675MAX6675傳感與檢測(cè)技術(shù)主要內(nèi)容課件傳感與檢測(cè)技術(shù)主要內(nèi)容課件傳感與檢測(cè)技術(shù)主要內(nèi)容課件傳感與檢測(cè)技術(shù)主要內(nèi)容課件傳感與檢測(cè)技術(shù)主要內(nèi)容課件傳感與檢測(cè)技術(shù)主要內(nèi)容課件例例傳感與檢測(cè)技術(shù)主要內(nèi)容課件傳感與檢測(cè)技術(shù)主要內(nèi)容課件主要內(nèi)容：

1.熱電偶

2.熱敏電阻

3.集成溫度傳感器

3.5熱電式傳感器主要內(nèi)容：3.5熱電式傳感器3.5熱電式傳感器我國(guó)目前實(shí)行的是1990年國(guó)際溫標(biāo)(ITS—90）定義國(guó)際開(kāi)爾文溫度（T90）國(guó)際攝氏溫度（t90）；

T90：?jiǎn)挝唬↘）開(kāi)爾文

t90：?jiǎn)挝唬–）攝氏兩者關(guān)系為：

t90/℃=T90/K–273.15或

t/℃

=T/K–273.15溫度單位：熱力學(xué)溫度是國(guó)際上公認(rèn)的最基本溫度3.5熱電式傳感器我國(guó)目前實(shí)行的是1990年國(guó)際溫標(biāo)(IT3.5熱電式傳感器

溫度是諸多物理現(xiàn)象中具有代表性的物理量，現(xiàn)代生活中準(zhǔn)確的溫度是不可缺少的信息內(nèi)容，如家用電器有：電飯煲、電冰箱、空調(diào)、微波爐這些家用電器中都少不了熱電式傳感器。概述3.5熱電式傳感器溫度是諸多物理現(xiàn)象中具有代表性的物3.5熱電式傳感器熱電式傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為電量的裝置。它是利用某些材料或元件的性能隨溫度變化的特性來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。例如將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻、熱電動(dòng)勢(shì)、熱膨脹、導(dǎo)磁率等的變化，再通過(guò)適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路達(dá)到檢測(cè)溫度的目的。概述3.5熱電式傳感器熱電式傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為電量的3.5熱電式傳感器概述各種熱電偶3.5熱電式傳感器概述各種熱電偶3.5熱電式傳感器概述各種熱電阻3.5熱電式傳感器概述各種熱電阻3.5熱電式傳感器

熱電式傳感器按工作原理主要有以下幾類(lèi)：熱電偶，利用金屬溫差電動(dòng)勢(shì)，有耐高溫、精度高的特點(diǎn)；熱電阻，利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化，測(cè)溫不高；熱敏電阻，利用半導(dǎo)體材料隨溫度變化測(cè)溫，體積小、靈敏度高、穩(wěn)定性差；集成溫度傳感器，利用晶體管PN結(jié)電流、電壓隨溫度變化，有專(zhuān)用集成電路，體積小、響應(yīng)快、價(jià)廉，測(cè)量150℃以下溫度。概述3.5熱電式傳感器熱電式傳感器按工作原理主要有以下幾類(lèi)：3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)兩種不同類(lèi)型的金屬導(dǎo)體兩端，分別接在一起構(gòu)成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不等（T＞T0）有溫差時(shí)，回路里會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，形成電流。這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。利用這種效應(yīng)，只要知道一端結(jié)點(diǎn)溫度，就可以測(cè)出另一端結(jié)點(diǎn)的溫度。3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)兩種不同類(lèi)型的金屬導(dǎo)體3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)

固定溫度的接點(diǎn)稱(chēng)基準(zhǔn)點(diǎn)（冷端）T0

，恒定在某一標(biāo)準(zhǔn)溫度；待測(cè)溫度的接點(diǎn)稱(chēng)測(cè)溫點(diǎn)（熱端）T

，置于被測(cè)溫度場(chǎng)中。這種將溫度轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)的傳感器稱(chēng)為熱電偶，金屬稱(chēng)熱電極。3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)固定溫度的接點(diǎn)稱(chēng)基準(zhǔn)3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)1、兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)（珀?duì)柼?yīng)）不同金屬自由電子密度不同，當(dāng)兩種金屬接觸在一起時(shí)，在結(jié)點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生電子擴(kuò)散，濃度大的向濃度小的金屬擴(kuò)散。濃度高的失去電子顯正電，濃度低的得到電子顯負(fù)電。當(dāng)擴(kuò)散達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，得到一個(gè)穩(wěn)定的接觸電勢(shì)。3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)1、兩種導(dǎo)體的接觸電3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)溫度T時(shí)熱端接觸電勢(shì)：冷端（T0）接觸電勢(shì)：

式中：

A、B代表不同材料；T，

T0

為兩端溫度；

k＿波爾茲曼常數(shù)；

e＿電子電荷量；

是A、B材料的電子濃度；3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)溫度T時(shí)熱端接觸電勢(shì)：3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)在閉合回路中，總的接觸電勢(shì)為：3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)在閉合回路中，總的接觸3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)2、單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）對(duì)單一金屬如果兩邊溫度不同，兩端也產(chǎn)生電勢(shì)。產(chǎn)生這個(gè)電勢(shì)是由于導(dǎo)體內(nèi)自由電子在高溫端具有較大的動(dòng)能，會(huì)向低溫端擴(kuò)散。由于高溫端失去電子帶正電，低溫端得到電子帶負(fù)電。＋－Ｔ＞Ｔ０3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)2、單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)A、B兩導(dǎo)體構(gòu)成閉合回路總的溫差電勢(shì)為：?jiǎn)我粚?dǎo)體的溫差電勢(shì)為：σ:湯姆遜系數(shù)3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)A、B兩導(dǎo)體構(gòu)成閉3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)根據(jù)兩導(dǎo)體的接觸電勢(shì)（珀?duì)柼妱?shì)）和單一導(dǎo)體溫差電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）。熱電偶總的熱電勢(shì)為：3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)根據(jù)兩導(dǎo)體的接觸電3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)結(jié)論：熱電偶兩電極材料相同，NA=NB時(shí)，無(wú)論兩端點(diǎn)溫度如何，總熱電勢(shì)為零；2.如果熱電偶兩接點(diǎn)溫度相同，T=T0時(shí)，A、B材料不同，回路總電勢(shì)為零；熱電偶產(chǎn)生熱電勢(shì)的必要條件:熱電偶必須用不同材料做電極；在T、T0兩端必須有溫差梯度.

3.5.1熱電偶

1熱電效應(yīng)結(jié)論：3.5.1熱電偶

2熱電偶基本定律1、均質(zhì)導(dǎo)體定律兩種均質(zhì)導(dǎo)體，其電勢(shì)大小與熱電極直徑、長(zhǎng)度及沿?zé)犭姌O長(zhǎng)度上的溫度分布無(wú)關(guān)，只與熱電極材料和兩端溫度有關(guān)。材質(zhì)不均勻，則當(dāng)熱電極上各處溫度不同時(shí)，將產(chǎn)生附加熱電勢(shì)，造成無(wú)法估計(jì)的測(cè)量誤差。均質(zhì)導(dǎo)體定律解決什么問(wèn)題？3.5.1熱電偶

2熱電偶基本定律1、均質(zhì)導(dǎo)體定律3.5.1熱電偶

2熱電偶基本定律2、中間導(dǎo)體定律如果將熱電偶T0端斷開(kāi)，接入第三導(dǎo)體C，回路中電勢(shì)EAB（T，T0）應(yīng)寫(xiě)為：ＡＢＣＴＴ０Ｔ０中間導(dǎo)體定律解決什么問(wèn)題3.5.1熱電偶

2熱電偶基本定律2、中間導(dǎo)體定律3.5.1熱電偶

2熱電偶基本定律設(shè)

時(shí)，

將代入上式有：

ＡＢＣＴＴ０Ｔ０3.5.1熱電偶

2熱電偶基本定律設(shè)時(shí)，將代2熱電偶基本定律結(jié)論：當(dāng)引入第三導(dǎo)體C時(shí)，只要C導(dǎo)體兩端溫度相同，回路總電勢(shì)不變，根據(jù)這一定律，將導(dǎo)體C作為測(cè)量?jī)x器接入回路，就可以由總電勢(shì)求出工作端溫度，條件是：保證兩端溫度一致。2熱電偶基本定律結(jié)論：3.5.1熱電偶

2熱電偶基本定律3)參考電極定律（中間溫度定律）當(dāng)結(jié)點(diǎn)溫度為T(mén)、T0時(shí)的熱電勢(shì)EAB（

T,T0）等于結(jié)點(diǎn)溫度T、

Tc和Tc、

T0

時(shí)，熱電勢(shì)與

的代數(shù)和為：中間溫度定律解決什么問(wèn)題3.5.1熱電偶

2熱電偶基本定律3)參考電極定律3.5.1熱電偶

3熱電偶的溫度補(bǔ)償

熱電偶輸出的電熱是兩結(jié)點(diǎn)溫度差的函數(shù)。為了使輸出的電勢(shì)是被測(cè)溫度的單一函數(shù)，一般將T作為被測(cè)溫度端，T0作為固定冷端(參考溫度端)。通常要求T0保持為0℃(恒定)，但是在實(shí)際使用中要做到這一點(diǎn)比較困難，因而產(chǎn)生了熱電偶冷端溫度補(bǔ)償問(wèn)題。3.5.1熱電偶

3熱電偶的溫度補(bǔ)償熱電偶3.5.1熱電偶

3熱電偶的溫度補(bǔ)償(1)0℃恒溫法即在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將清潔的水和冰屑混合后放在保溫容器內(nèi)，可使T0保持0℃。近年來(lái)已研制出一種能使溫度恒定在0℃的半導(dǎo)體致冷器件。3.5.1熱電偶

3熱電偶的溫度補(bǔ)償(1)0℃恒(2)補(bǔ)正系數(shù)修正法利用中間溫度定律可以求出T0≠0時(shí)的電勢(shì)。該法較精確，但繁瑣。因此，工程上常用補(bǔ)正系數(shù)修正法實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。設(shè)冷端溫度為T(mén)n，此時(shí)測(cè)得溫度為T(mén)1

(儀表測(cè)得溫度)，其實(shí)際溫度應(yīng)為：

T=T1

+kTn

式中k——補(bǔ)正系數(shù)。K值確定的方法:K值就是0℃到100℃的電勢(shì)差作為1,其它高于100℃溫度范圍的數(shù)值就將兩相近的100℃的電勢(shì)差與0一100℃者相比便可知。例1,鉑銠一鉑熱電偶0℃一100℃的電勢(shì)差為0.645mV或K=1.0,100-200℃溫度范圍內(nèi)電勢(shì)差為0.795mv,k值應(yīng)為0.645/0.795=0.81，其余類(lèi)推。(2)補(bǔ)正系數(shù)修正法K值確定的方法:K值就是0℃到用一只分度號(hào)為S的鉑銠一鉑熱電偶與相應(yīng)分度的動(dòng)圈儀表測(cè)量爐溫,當(dāng)儀表指針指示溫度為1000℃,用水銀計(jì)測(cè)出熱電偶冷端溫度t’為30℃時(shí),則被測(cè)爐溫的真實(shí)溫度應(yīng)為多少？例2用K值法t=1000℃+0.56℃*30=1016.8℃若忽略了溫度補(bǔ)正系數(shù)K值,將儀表指示溫度直接加上冷端溫度就會(huì)帶來(lái)較大的誤差。.用一只分度號(hào)為S的鉑銠一鉑熱電偶與相應(yīng)分度的動(dòng)圈儀表測(cè)量爐3.5.1熱電偶

3熱電偶的溫度補(bǔ)償(3)延伸熱電極法(即補(bǔ)償導(dǎo)線法)

熱電偶長(zhǎng)度一般只有一米左右，在實(shí)際測(cè)量時(shí)，需要將熱電偶輸出的電勢(shì)傳輸?shù)綌?shù)十米外的顯示儀表或控制儀表，根據(jù)中間導(dǎo)體定律即可實(shí)現(xiàn)上述要求。一般選用直徑粗、導(dǎo)電系數(shù)大的材料制作延伸導(dǎo)線，以減小熱電偶回路的電阻，節(jié)省電極材料。3.5.1熱電偶

3熱電偶的溫度補(bǔ)償(3)延伸熱電3.5.1熱電偶

3熱電偶的溫度補(bǔ)償該法利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來(lái)補(bǔ)償熱電偶參考端溫度變化引起的電勢(shì)變化。電橋四個(gè)橋臂與冷端處于同一溫度，其中R1=R2=R3為錳銅線繞制的電阻，R4為銅導(dǎo)線繞制的補(bǔ)償電阻，E是電橋的電源，R為限流電阻，阻值取決于熱電偶材料。

(4)補(bǔ)償電橋法3.5.1熱電偶

3熱電偶的溫度補(bǔ)償該法使用時(shí)選擇R4的阻值使電橋保持平衡，電橋輸出Uab=0。當(dāng)冷端溫度升高時(shí)，R4阻值隨之增大，電橋失去圖示補(bǔ)償電橋法示意圖平衡，Uab相應(yīng)增大，此時(shí)熱電偶電勢(shì)Ex由于冷端溫度升高而減小。若Uab的增量等于熱電偶電勢(shì)Ex的減小量，回路總的電勢(shì)Uab的值就不會(huì)隨熱電偶冷端溫度變化而變化，即：

UAB=EX+Uab

使用時(shí)選擇R4的阻值使電橋保持平衡，電橋輸出Uab=0。當(dāng)3.5.1熱電偶

4熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類(lèi)結(jié)構(gòu)：普通熱電偶，測(cè)量氣體、蒸汽、液體等，棒形結(jié)構(gòu)；薄膜熱電偶，用于火箭、飛機(jī)噴嘴溫度測(cè)量，結(jié)構(gòu)較?。绘z裝熱電偶，用以測(cè)量狹小對(duì)象，結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng)、可彎曲；表面熱電偶，用于弧形表面物體測(cè)溫；消耗式熱電偶，主要用于鋼水溫度測(cè)量。a)普通熱電偶b)薄膜熱電偶c)鎧裝熱電偶3.5.1熱電偶

4熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類(lèi)結(jié)構(gòu)：a)普——熱電偶的結(jié)構(gòu)形式熱電偶廣泛應(yīng)用于各種條件下的溫度測(cè)量，尤其適用于500℃以上較高溫度的測(cè)量，普通型熱電偶和鎧裝型熱電偶是實(shí)際應(yīng)用最廣泛的兩種結(jié)構(gòu)。接線盒保護(hù)套管絕緣管熱電偶安裝法蘭引線口普通型熱電偶普通型熱電偶主要由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管和接線盒等主要部分組成。貴