第六章-熱電式傳感器

第六章

熱電式傳感器熱電式傳感器溫度變化電量變化的裝置

分類熱電偶傳感器：溫度變化熱電勢的變化（有源傳感器）熱電阻：溫度變化電阻的變化金屬材料熱電阻半導(dǎo)體材料熱敏電阻

6.1熱電偶傳感器一.熱電偶測溫原理1、熱電效應(yīng)：兩種不同材料的金屬導(dǎo)體A、B組成一個閉合回路，當兩接點溫度T和T0不同時，則在該回路中就會產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象。ABT熱端T0冷端

熱電偶回路熱電極EAB(T,T0)（熱電勢）熱電偶測溫系統(tǒng)示意圖T0T0ABTEAB(T,T0)（熱電勢）兩熱電極相同時，總電動勢為0結(jié)論：問題：需要滿足什么條件，才能產(chǎn)生熱電勢？影響因素取決于材料和接點溫度，與形狀、尺寸等無關(guān)兩接點溫度相同時，總電動勢為0二.熱電偶的種類與結(jié)構(gòu)(1)鉑銠10-鉑熱電偶

這種熱電偶分度號為“S”。其特點是熱電性能穩(wěn)定，精度高。常用作標準熱電偶或用于高溫測量。（2）鎳鉻-鎳硅熱電偶

這種熱電偶分度號為“K”。其特點是測溫范圍很寬、熱電動勢與溫度關(guān)系近似線性、熱電動勢大及價格低。（3）鎳鉻-康銅熱電偶

這種熱電偶分度號為“E”。其特點是熱電動勢較其他常用熱電偶大。1、常用熱電偶2、結(jié)構(gòu)型式普通型熱電偶

優(yōu)點：測溫端熱容量小，動態(tài)響應(yīng)快；機械強度高，撓性好，可安裝在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的裝置上。鎧裝型熱電偶薄膜熱電偶

特點：熱接點可以做得很小（μm），具有熱容量小、反應(yīng)速度快（μs）等特點，適用于微小面積上的表面溫度以及快速變化的動態(tài)溫度測量。三.熱電偶冷端溫度補償冷端溫度補償?shù)哪康南涠藴囟茸兓挠绊懴粸?°C的影響補償方法補償導(dǎo)線：冷端溫度校正法：冰浴法：補償電橋法：延伸熱電極，將冷端移動到新的位置（恒溫儀表室）。利用中間溫度定律進行修正。冷端0°C恒溫法工業(yè)上常用的一種冷端自動補償法mVABT銅導(dǎo)線銅導(dǎo)線試管補償導(dǎo)線熱電偶冰點槽冰水溶液T0儀表補償導(dǎo)線冰浴法工作原理：利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化。

熱電阻熱敏電阻。熱電阻的溫度特性：電阻隨溫度升高而增大。

6.2電阻式溫度傳感器一、熱電阻電阻溫度系數(shù)要大，以提高熱電阻的靈敏度；作為熱電阻的材料要求：電阻率盡可能大，以便減小電阻體尺寸；應(yīng)有良好的可加工性，且價格便宜。使用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅熱容量要小，以便提高熱電阻的響應(yīng)速度；在測量范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能；電阻與溫度的關(guān)系最好接近于線性；常用熱電阻

鉑熱電阻

其物理、化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，且易提純。線性度好，復(fù)現(xiàn)性好，主要作為標準電阻溫度計，廣泛應(yīng)用于溫度基準、標準的傳遞。

鉑電阻的精度與鉑的提純程度有關(guān)。

國內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計的工業(yè)用標準鉑電阻，R0分為50Ω和100Ω兩種，分度號分別為Pt50和Pt100。銅熱電阻應(yīng)用：測量精度要求不高且溫度較低的場合 測量范圍：―50～150℃優(yōu)點：溫度范圍內(nèi)線性關(guān)系好，靈敏度比鉑電阻高，容易提純、加工，價格便宜。缺點：易于氧化，一般只用于150℃以下的低溫測量和沒有水分及無侵蝕性介質(zhì)的溫度測量。與鉑相比，銅的電阻率低，所以銅電阻的體積較大。工業(yè)上使用的標準化銅熱電阻的R0按國內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計取50Ω和100Ω兩種，分度號分別為Cu50和Cu100。普通工業(yè)用熱電阻式溫度傳感器銅熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖鉑熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖二、熱敏電阻利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化的特性制成,由金屬氧化物和化合物按不同的配方比例燒結(jié)。優(yōu)點：

(1)熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬大（4～9倍