西安交通大學(xué)非電量電測(cè)-第7章熱電傳感器課件

第七章熱電傳感器熱電傳感器是一類能將溫度變化轉(zhuǎn)換為電量變化的元件。7.1熱電偶一．熱電偶測(cè)溫原理1.熱電效應(yīng)兩種不同的導(dǎo)體兩端相互緊密地連接在一起，組成一個(gè)閉合回路。當(dāng)兩接點(diǎn)溫度不等時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，從而形成電流，這一現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，該電動(dòng)勢(shì)稱為熱電動(dòng)勢(shì)。熱電動(dòng)勢(shì)主要是由接觸電勢(shì)構(gòu)成的T端的接觸電動(dòng)勢(shì)：同理，T0端的接觸電動(dòng)勢(shì)：回路總電動(dòng)勢(shì)(1)如果熱電熱偶兩電極材料相同，無(wú)論兩接點(diǎn)溫度如何，總電動(dòng)勢(shì)為零。(2)如果熱電偶兩接點(diǎn)溫度相同，盡管、材料不同，回路總電動(dòng)勢(shì)為零。第一種情況：總電動(dòng)勢(shì)為第二種情況：總電動(dòng)勢(shì)為（2）標(biāo)準(zhǔn)電極定律如果兩種導(dǎo)體（A和B）分別與第三種導(dǎo)體（C）組成熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)已知，則由這兩個(gè)導(dǎo)體（A、B）組成的熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)可由下述標(biāo)準(zhǔn)電極定律來(lái)確定：二．熱電偶的結(jié)構(gòu)與種類1．結(jié)構(gòu)2．種類名稱分度標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)成分t=100oCt0=0oC熱電動(dòng)勢(shì)/mV最高使用溫度國(guó)際我國(guó)(舊)正極負(fù)極長(zhǎng)期短期

鉑銠10-鉑SLB-3Pt90﹪Rh10﹪Pt100﹪0.6431300oC1600oC鉑銠30-鉑銠6BLL-2Pt70﹪Rh30﹪Pt94﹪Rh6﹪0.0341600oC1800oC鎳鉻-鎳硅KEU-2Ni90﹪Cr10﹪Ni97﹪Si2.5﹪Mn0.5﹪4.0951000oC1200oC銅-康銅TCKCu100﹪Cu55﹪Ni10﹪4.277200oC300oC（1）常用熱電偶②快速反應(yīng)薄膜熱電偶③鎢錸熱電偶（超高溫?zé)犭娕迹芙痂F-鎳鉻熱電偶（低溫?zé)犭娕迹莘墙饘贌犭娕迹?）特殊熱電偶鎧裝熱電偶2．冷端恒溫法3．補(bǔ)償導(dǎo)線法要求兩種情況下的熱電勢(shì)相同整理可得即4．自動(dòng)補(bǔ)償法（1）熱電偶補(bǔ)償2．補(bǔ)償電橋四．熱電偶實(shí)用測(cè)溫電路1．測(cè)量某點(diǎn)溫度的基本電路2．測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間溫度差3．測(cè)量平均溫度7.2熱電阻熱電阻也是一種測(cè)溫元件，它是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性來(lái)測(cè)量溫度的。工業(yè)上被廣泛地應(yīng)用來(lái)測(cè)量中低溫區(qū)（-200~500oC）的溫度。一．常用熱電阻1.鉑電阻鉑電阻與溫度的關(guān)系二．熱電阻的測(cè)量電路與應(yīng)用舉例1.測(cè)量電路（1）三線制接法（2）四線制接法7.3熱敏電阻熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化這一特性制成的一種熱敏元件。半導(dǎo)體熱敏電阻與金屬熱電阻相比較，具有靈敏度高、體積小、熱慣性小、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，但目前它存在的主要缺點(diǎn)是互換性和穩(wěn)定性較差，非線性嚴(yán)重，且不能在高溫下使用，所以限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。三．熱敏電阻的應(yīng)用舉例1．串聯(lián)補(bǔ)償電阻2．并聯(lián)補(bǔ)償電阻3．溫度-頻率轉(zhuǎn)換電路時(shí)令調(diào)節(jié)td1使4.溫度控制

5.溫度補(bǔ)償

6.測(cè)量管道流量

7.4PN結(jié)型和集成溫度傳感器

在一定電流條件下，PN結(jié)的正向電壓與溫度有關(guān)，利用這一特性制成的溫度傳感器稱為PN結(jié)型溫度傳感器。其體積小，反應(yīng)快，而且線性比熱敏電阻好得多。

一．分立元件PN結(jié)型溫度傳感器

1.二極管溫度傳感器當(dāng)時(shí)而2.晶體管溫度傳感器

二．集成溫度傳感器

兩個(gè)特性完全相同的晶體管，在不同的IC下工作，則兩管的Ube之差為

T3和T4構(gòu)成電流鏡使

I1=I2