第三章 常用传感器与敏感元件.ppt

1）若组成热电偶的回路的两种导体相同，则无论两接点温度如何，热电偶回路中的总热电动势为零； 3）热电偶产生的热电动势只与材料、接点处的温度有关，而与材料的尺寸、几何形状无关； 2）若热电偶两接点温度相同，则尽管导体A、B的材料不同，热电偶回路中的总热电动势也为零； 4）若A、B材料确定，热电偶的总热电动势EAB(T,T0)成为温度T和T0的函数差； 如果使冷端温度T0固定，f(T0)=C（常数），则热电动势就只是工作端温度T的单值函数 结论： ▲热电偶基本定理 中间导体定律：在由A、B两种导体组成的热电偶回路中，将冷端断开，接入第三种或更多种导体，只要保证接入端的温度相同，则回路总电势不变。 证明： 中间温度定理 中间温度定理为制定热电偶分度表奠定了基础。根据中间温度定理，只需列出冷端为0℃时各工作端温度与热电势的关系表。若冷端不为0℃时，此时所产生的热电势就可按上式计算。 标准电极定理 有时热电偶的两个极AB的分度表不知，但知道AC、BC的分度表，根据标准电极定理就可以获得A、B的分度表。 导体C称作参考电极 （2）热电偶分类 我国广泛使用的热电偶有以下几种： 1）铂铑-铂热电偶(WRLB) 由Ф0．5mm的纯铂丝和同直径的铂铑丝制成，用符号LB表示。铂铑丝为正极，纯铂丝为负极。此种热电偶在1300℃以下范围可长时间使用。由于容易得到高纯度的铂和铂铑，故LB热电偶的复制精度和测量精度较高，可用于精密温度测量和作基准热电偶。 2）镍铬-镍硅（镍铬-镍铝）热电偶(WREU) 由镍铬与镍硅制成，用符号EU表示。热电偶丝直径约Ф1．2～2．5mm。镍铬为正极，镍硅为负极。EU热电偶化学稳定性较高，可在氧化性或中性介质中长时间地测量900℃以下的温度。EU热电偶具有复制性好，产生热电动势大，线性好，价格便宜等优点。虽然测量精度偏低，但能满足大多数工业测量的要求，是工业测量中最常用的热电偶之一。 3）镍铬-考铜热电偶(WREA) 由镍铬材料与镍、铜合金材料组成，用符号EA表示。热偶丝直径一般为Ф1．2～2．0mm。镍铬为正极，考铜为负极。适宜于还原性或中性介质，长期使用温度在600℃以下，短期测量可达800℃。EA热电偶的特点是热电灵敏度高、价格便宜，但测温范围低且窄，考铜合金易受氧化而变质。 4）铂铑30-铂铑6(WRLL)热电偶 这种热电偶以铂铑30丝为正极，铂铑6丝为负极，用符号LL表示 。可长期测量1600℃的高温。LL热电偶性能稳定、精度高，适于在氧化性或中性介质中使用。但它产生的热电动势小，且价格昂贵。LL热电偶由于在低温时热电动势极小，因此冷端在40℃以下时，对热电动势可不必修正。 在测量时，为使热电偶与被测温度间呈单值函数关系，需要一些特定的处理手段或补偿使热电偶冷端的温度保持恒定。 2．热电阻传感器 几乎所有物质的电阻率都随本身温度的变化而变化，这种现象称为热电阻效应。利用热电阻效应制成的传感器叫热电阻传感器，它主要用于对温度和与温度有关的参数测定。按热电阻的性质来分，可分为金属热电阻和半导体热电阻两大类，前者通常简称为热电阻，后者称为热敏电阻。 热电阻是由电阻体、绝缘套管和接线盒等主要部件组成，其中，电阻体是热电阻的最主要部分。 （1）铂电阻 电阻与温度之间的关系（经验公式 ） 特点：是精度高、稳定性好、性能可靠。 Rt、R0——温度为t℃和0℃时的电阻值（Ω）； A——常数，A=3.96847×10-3/ ℃ ； B——常数，B=-5.847×10-7/℃2； C——常数，C=-4.22×10-12/ ℃4。 铂电阻体是用很细的铂丝绕在云母、石英或陶瓷支架上做成的。常用的WZB型铂电阻体是由直径为0．03～0．07mm的铂丝绕在云母片制成的平板型支架上，铂丝绕组的出线端与银丝引出线相焊，并穿上瓷套管加以绝缘和保护。 1—铂丝 2—铆钉 3—银导线 4—绝缘片 5—夹持件 6—骨架 我国标准化铂热电阻分度号有BA1、BA2和BA3，相应的记为Pt50、Pt100和Pt300。 （2）铜电阻 电阻与温度之间的关系（经验公式 ） α——电阻温度系数，取值范围(4．25～4．28)×10-3/℃ 我国生产的铜热电阻的代号为WZC，按其初始电阻R0的不同，有50Ω和100Ω两种，分度号为Cu50和Cu100。 优点：线性度好、电阻温度系数高以及价格便宜等。 缺点：是电阻率小，当温度超过100℃时，铜容易氧化，因此它只能在低温和没有浸蚀性介质中工作。 铜电阻体是一个铜丝绕组(包括锰铜补偿部分)，它是由直径约为0．1mm的绝缘铜丝双绕在圆形塑料支架上，如下图所示。 1—线圈骨架 2—铜热电阻丝 3—补偿绕组 4—铜引出线 第五节 光电传感器 光电传感器是将光信号