第14章+热电式传感器+58页.pptVIP

教学基本要求和重点 掌握有关热电偶、热电阻和热敏电阻的基本概念 掌握三类热电式传感器的基本工作原理 掌握热电偶的基本定律、基本类型、温度补偿方法、使用热电偶的测温方法 掌握热电阻的内部引线方式及其适用场合 掌握热敏电阻的电阻－温度特性 会使用分度表 热电偶的分度表 不同金属组成的热电偶，温度与热电动势之间有不同的函数关系，一般通过实验的方法来确定，并将不同温度下测得的结果列成表格，编制出热电势与温度的对照表，即分度表。 供查阅使用，每10℃分档 。中间值按内插法计算。 中间温度定律的应用 标准导体（电极）定律 标准导体定律的意义 通常选用高纯铂丝作标准电极 只要测得它与各种金属组成的热电偶的热电动势，则各种金属间相互组合成热电偶的热电动势就可根据标准电极定律计算出来。 测量两点间温度差（反向串联） 测量平均温度（并联或正向串联） 铜热电阻的特点 铜热电阻的电阻温度系数较大、线性性好、价格便宜。 缺点：电阻率较低，电阻体的体积较大，热惯性较大，稳定性较差，在100 ℃以上时容易氧化，因此只能用于低温及没有浸蚀性的介质中。 两线制 这种引线方式简单、费用低，但是引线电阻以及引线电阻的变化会带来附加误差。 两线制适于引线不长、测温精度要求较低的场合。 三线制 四线制 §8.3 热敏电阻 热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度显著变化这一特性制成的一种热敏元件，其特点是电阻率随温度而显著变化。 8.3.1 热敏电阻的电阻－温度特性 大多数：负温度系数。热敏电阻在不同值时的电阻－温度特性，温度越高，阻值越小，且有明显的非线性。NTC热敏电阻具有很高的负电阻温度系数，特别适用于：－100～＋300℃之间测温。 PTC热敏电阻的阻值随温度升高而增大，且有斜率最大的区域，当温度超过某一数值时，其电阻值朝正的方向快速变化。其用途主要是彩电消磁、各种电器设备的过热保护等。 CTR也具有负温度系数，但在某个温度范围内电阻值急剧下降，曲线斜率在此区段特别陡，灵敏度极高。主要用作温度开关。 各种热敏电阻的阻值在常温下很大，不必采用三线制或四线制接法，给使用带来方便。 热敏电阻的电阻－温度特性曲线 8.3.2 热敏电阻的应用 温度控制 管道流量测量 当冷端温度t0不等于0℃，需要对热电偶回路的测量电势值eAB（t，t0）加以修正。当工作端温度为t时，分度表可查eAB(t,0)与eAB(t0,0)。 根据中间温度定律得到： eAB(t,0)= eAB(t,t0)+eAB(t0，0) (3) 冷端温度修正法 例子 用镍铬-镍硅热电偶测量加热炉温度。已知冷端温度t0=30℃，测得热电势eAB（t，t0）为33.29mV, 求加热炉温度。 解：查镍铬-镍硅热电偶分度表得eAB（30，0）1.203 mV。 可得 eAB（t，0）= eAB(t,t0)+eAB(t0,0)=33.29+1.203=34.493mV 由镍铬-镍硅热电偶分度表得t=829.8℃。 (4) 冷端温度自动补偿法（电桥补偿法） 热电偶典型测温线路 普通测温线路； (b) 带有补偿器的测温线路； (c) 具有温度变送器的测温线路； (d) 具有一体化温度变送器的测温线路 6. 热电偶测温线路 测量某一点的温度 特殊情况下，热电偶可以串联或并联使用，但只能是同一分度号的热电偶，且冷端应在同一温度下。如热电偶正向串联， 可获得较大的热电势输出和提高灵敏度；在测量两点温差时，可采用热电偶反向串联；利用热电偶并联可以测量平均温度。 特点：当有一只热电偶烧断时，难以觉察出来。当然，它也不会中断整个测温系统的工作。 优点：热电动势大，仪表的灵敏度大大增加，且避免了热电偶并联线路存在的缺点，可立即可以发现有断路。缺点：只要有一支热电偶断路，整个测温系统将停止工作。 8.2 热电阻传感器 热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的。 热电阻、热敏电阻。 热电阻广泛用来测量－200～850℃范围内的温度，少数情况下，低温可测量至1K，高温达1000℃。标准铂电阻温度计的精确度高，作为复现国际温标的标准仪器。 热电阻的结构 电阻丝采用双线并绕法绕制在具有一定形状的云母、石英或陶瓷塑料支架上，支架起支撑和绝缘作用。 热电阻传感器 热电阻传感器的组成 由热电阻、连接导线及显示仪表组成 1. 常用热电阻 对用于制造热电阻材料的要求： 具有尽可能大和稳定的电阻温度系数和电阻率 R-t关系最好成线性 物理化学性