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（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 冷端處理和溫度補償 （1）冰點槽法 （2）計算修正法 （3）補正系數(shù)法（4）冷端補償法,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 了解熱電偶的測溫材料及其特點 熟悉熱電偶的應(yīng)用,7.1.1 熱電阻,1. 熱電阻材料的特點： a 高溫度系數(shù)，高電阻率 b 化學和物理性能穩(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 （1）負溫度系數(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，可測量點溫度。 c：電阻率高，熱慣性小，適宜動態(tài)測量。 d：易于維護和進行遠距離控制。 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） 負溫度系數(shù)熱敏電阻的特性 電阻溫度特性曲線經(jīng)驗公式： 式中： 溫度為

3、T（K）時的電阻值； 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 時的電阻為 和 ，則 A= B=,(3) 熱敏電阻的結(jié)構(gòu),電子體溫計,水溫感應(yīng)塞,汽車發(fā)動機傳感器,(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)點處于不同的溫度時，兩者之間將產(chǎn)生一熱電勢，在回路中形成一定大小的電流，這種現(xiàn)象稱為熱點效應(yīng)。 接觸電勢 溫差電勢,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。,熱電偶工作原理演示,結(jié)論：當兩個結(jié)點溫度不相同時，回路中將產(chǎn)生電動勢。,熱電極A,右端稱為：自由端（參考端、冷端）,左端稱為：測量端（工作端、熱端）,熱電極B,熱電勢,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)體的接入就不會影 響熱電偶回路的總熱電動勢。 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 熱電動勢。 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)生的熱電動勢為已知，

5、A和B兩極配對后的熱電動勢可用下式求得：,A,C,C,B,T,T,A,A,B,B,C,B,A,T,幾種常用熱電偶的測溫范圍及熱電勢,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 （出廠時用塑料包裹）,熱電偶工作端（熱端）,不銹鋼保護管,鎧裝型熱電偶外形,法蘭,鎧裝型熱電偶可 長達上百米,薄壁金屬 保護套管（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償,1. 冰點槽法 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實驗中使用。為了避免冰水導(dǎo)電引起兩個連接點短路，必須把連接點分別置于兩個玻璃試管里，浸入同一冰點槽，使相互絕緣。,mV,A,B,A,B,T,C,C,儀表,銅導(dǎo)線,試管,補償導(dǎo)線,熱電偶,冰點槽,冰水溶液,T0,2. 計算修正法 用普通室溫計算出參比端實際溫度 ，利用公式計算,EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0),3. 補正系數(shù)法 把參比端實際溫度TH乘上系數(shù)k，加到由EAB(T，TH)查分度表所得的溫度上，成為被測溫度T。用公式表達即,T T k T H,式中：T為未知的被測溫度； T為參比端在室溫下熱電偶電勢與分度表上對應(yīng)的某個溫度； TH室溫； k為補正系數(shù)，其它參數(shù)見下表。,EAB(T,T0),+,T0,冷端補償器的作用,注意：橋臂RCu必須和熱電偶的冷端靠近，使處于同一溫度之