傳感器課件第七章 熱電式傳感器.ppt

1、本章主要內(nèi)容 7.1熱電阻傳感器 7.1.1 熱電阻 7.1.2 熱敏電阻 （1）特點(diǎn)（2）特性（3）結(jié)構(gòu)（4）應(yīng)用 .2 熱電偶傳感器 7.2.1 熱電效應(yīng)和工作定律 （1）熱電效應(yīng)（2）工作定律 7.2.2 熱電材料 7.2.3 冷端處理和溫度補(bǔ)償 （1）冰點(diǎn)槽法 （2）計(jì)算修正法 （3）補(bǔ)正系數(shù)法（4）冷端補(bǔ)償法,目錄,本章主要內(nèi)容,了解熱電阻工作的主要原理 掌握熱電效應(yīng)，熱電偶工作原理 掌握熱電偶工作定律 了解熱電偶的測(cè)溫材料及其特點(diǎn) 熟悉熱電偶的應(yīng)用,7.1.1 熱電阻,1. 熱電阻材料的特點(diǎn)： a 高溫度系數(shù)，高電阻率 b 化學(xué)和物理性能穩(wěn)定 c 良好的輸出特性 d 良好的工藝性

2、2. 鉑 銅熱電阻的特性 鉑電阻阻值與溫度變化之間的關(guān)系 0660 -1900 式中： 、 分別為0和t的電阻值 A 常數(shù)（ /） B 常數(shù)（ /) C 常數(shù)（ /）,工作原理：熱電阻的阻值隨溫度的變化而變化。,7.1.2 熱敏電阻,（1）熱敏電阻的特點(diǎn) （1）負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻 a：電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高，約為熱電阻的十倍。 b：結(jié)構(gòu)簡單，體積小，可測(cè)量點(diǎn)溫度。 c：電阻率高，熱慣性小，適宜動(dòng)態(tài)測(cè)量。 d：易于維護(hù)和進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。 e：制造簡單，使用壽命長。 （2）正溫度系數(shù)熱敏電阻 （3）臨界溫度系數(shù)熱敏電阻 (2） 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的特性 電阻溫度特性曲線經(jīng)驗(yàn)公式： 式中： 溫度為

3、T（K）時(shí)的電阻值； A 與熱敏電阻的材料和幾何尺寸有關(guān) B 熱敏電阻常數(shù) 若已知 和 時(shí)的電阻為 和 ，則 A= B=,(3) 熱敏電阻的結(jié)構(gòu),電子體溫計(jì),水溫感應(yīng)塞,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器,(4)熱敏電阻的應(yīng)用,7.2 熱電偶傳感器7.2.1 熱電效應(yīng)及其工作定律,（1）熱電效應(yīng)（演示） 定義：將兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體A、B組成閉合回路，若節(jié)點(diǎn)處于不同的溫度時(shí)，兩者之間將產(chǎn)生一熱電勢(shì)，在回路中形成一定大小的電流，這種現(xiàn)象稱為熱點(diǎn)效應(yīng)。 接觸電勢(shì) 溫差電勢(shì),結(jié)論： （1）如果熱電偶兩電極的材料相同，即 ， 雖然兩端溫度不同，但閉合回路的總電勢(shì)為零。因此，熱電偶必須用兩種不同的材料作熱電極。 （2）如果

4、熱電偶兩極材料不同，而熱電偶兩端的溫度相同，即 閉合回路中也不產(chǎn)生熱電勢(shì)。,熱電偶工作原理演示,結(jié)論：當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。,熱電極A,右端稱為：自由端（參考端、冷端）,左端稱為：測(cè)量端（工作端、熱端）,熱電極B,熱電勢(shì),A,B,（2）工作定律 1）中間導(dǎo)體定律 在熱電偶回路中接入第三種材料的導(dǎo)體， 只要其兩端的溫度相等，該導(dǎo)體的接入就不會(huì)影 響熱電偶回路的總熱電動(dòng)勢(shì)。 2）連接導(dǎo)體定律 由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論導(dǎo) 體的橫截面積、長度以及溫度分布如何均不產(chǎn)生 熱電動(dòng)勢(shì)。 3）參考電極定律 兩種導(dǎo)體A,B分別與參考電極C組成熱電偶，如果他們所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)為已知，

5、A和B兩極配對(duì)后的熱電動(dòng)勢(shì)可用下式求得：,A,C,C,B,T,T,A,A,B,B,C,B,A,T,幾種常用熱電偶的測(cè)溫范圍及熱電勢(shì),7.2.2 熱電材料,普通裝配型熱電偶的外形,安裝螺紋,安裝法蘭,普通裝配型熱電偶結(jié)構(gòu)放大圖,接線盒,引出線套管,固定螺紋 （出廠時(shí)用塑料包裹）,熱電偶工作端（熱端）,不銹鋼保護(hù)管,鎧裝型熱電偶外形,法蘭,鎧裝型熱電偶可 長達(dá)上百米,薄壁金屬 保護(hù)套管（鎧體）,鎧裝型熱電偶橫截面,隔爆型熱電偶外形,厚壁保護(hù)管,壓鑄的接線盒,電纜線,其他熱電偶外形,小形K型熱電偶,7.2.3 熱電偶的冷端處理和溫度補(bǔ)償,1. 冰點(diǎn)槽法 把熱電偶的參比端置于冰水混合物容器里，使T0=

6、0。這種辦法僅限于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用。為了避免冰水導(dǎo)電引起兩個(gè)連接點(diǎn)短路，必須把連接點(diǎn)分別置于兩個(gè)玻璃試管里，浸入同一冰點(diǎn)槽，使相互絕緣。,mV,A,B,A,B,T,C,C,儀表,銅導(dǎo)線,試管,補(bǔ)償導(dǎo)線,熱電偶,冰點(diǎn)槽,冰水溶液,T0,2. 計(jì)算修正法 用普通室溫計(jì)算出參比端實(shí)際溫度 ，利用公式計(jì)算,EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0),3. 補(bǔ)正系數(shù)法 把參比端實(shí)際溫度TH乘上系數(shù)k，加到由EAB(T，TH)查分度表所得的溫度上，成為被測(cè)溫度T。用公式表達(dá)即,T T k T H,式中：T為未知的被測(cè)溫度； T為參比端在室溫下熱電偶電勢(shì)與分度表上對(duì)應(yīng)的某個(gè)溫度； TH室溫； k為補(bǔ)正系數(shù)，其它參數(shù)見下表。,EAB(T,T0),+,T0,冷端補(bǔ)償器的作用,注意：橋臂RCu必須和熱電偶的冷端靠近，使處于同一溫度之