第15章传感器在工程检测中的应用要点分析.ppt

第15章 传感器在工程检测中的应用 15.1 温度测量 一、热电偶测温原理 热电偶：由两种不同材质两根导体A和B互相焊接而成 热电效应：两种不同材质两根导体（或半导体）组成一 个闭合回路，当两接点温度T和T0不同时， 在此闭合回路中就产生了电势（称为热电 势）。这种现象就称为热电现象（热电效 应）。 ②温差电势： 温差电势：同一导体的两端因其温度不同而产生的一种 电动势。表示为e A（T，T0），e B（T，T0） 二、热电偶基本定律 1．均质导体定律 结论： a．如果热电偶两电极材料相同，则无论热电偶两端温度如何，回路内总热电势e A B (t，t0)为零。因此，必须要两种不同材料构成热电偶。 b．如果热电偶两端温度相同，则尽管两电极的材料不同，热电偶回路内总热电势e A B (t, t0)为零。 用与A、B同样材质的包有绝缘层的导线，把 冷端引到远处，这种导线叫做“延伸型补偿导线”。 用价格便宜的专用导线A’、B’接在A和B上， 把冷端延伸出来，这种专用导线A’、B’叫做“补偿 型补偿导线”。 注意： a）热电偶和补偿导线连接处的温度不应超出 100℃，否则会由于热电偶特性不同而带来新 的误差。 b）补偿导线的新冷端必须是温度较恒定的地方 （如室温）。 c）补偿导线与热电偶型号严格配套，并注意 正、负极不要接错。 2．冷端温度的补偿 冷端温度补偿的方法： 冰点槽法（0℃恒温法）、冷端温度修正法、补正系数法、校正仪表零点法 、补偿电桥法、软件处理法。 （1）冷端温度修正方法 e (t, 0) = e（t, t0) + e（t0,0) （15-14） 例 用镍铬-镍硅热电偶测量某加热炉的温度。测得的热电势e A B（t ，t0)=33.29mV，而自由端的温度t0=30℃，求被测的实际温度。 解：查表15-5得 e (30,0)=1.203mv ∵ e (t, 0) = e（t, t0) + e（t0,0) ∴ e A B (t,0)=33.29+1.203=34.493 mV 再查表15-5得t ? 829.5℃ 2．热电偶的串并联 （1）同级性串联： （2）反极性串联： （3）并联： 15.1.4热电阻传感器 金属导体→金属热电阻 电阻材料 半导体→热敏电阻 热电阻的材料应具有以下特性： (1)电阻温度系数要大而且稳定，电阻值与温度之间 应具有良好的线性关系。 (2)电阻率高，热容量小，反应速度快。 (3)材料的复现性和工 艺性好，价格低。 (4)在测温范围内化学 物理特性稳定。 一、常用热电阻 1．铂热电阻: 优点：精度高，稳定性好，性能可靠，易于提 纯、复制好，有较高的电阻率。测温范 围-200～850℃ 缺点：电阻温度系数较小，在还原介质中工作时 易被沾污变脆，价格较贵。 铂电阻的阻值与温度的关系： 在-200～0℃范围内: R t=R0[1+At+Bt2+Ct3(t-100)] (15-15) 在0～850℃范围内： R t= R0(1+At+Bt2) (15-16) 式中： R t—温度为t℃时的电阻值； R0—温度为0℃时的电阻值。 对于工业用铂电阻，A、B、C是常数 A=3.9083×l0-3/℃； B = -5.775×l0-7/℃2； C=-4.183×l0-12/℃4 铂的纯度通常用百度电阻比W(100）表示： 2．铜热电阻: 特点： ⑴ 电阻温度系数大，电阻率低。 ⑵ 电阻与温度呈线性关系。R t = R0（1+αt） ⑶ 容易加工和提纯，可拉成细丝，价格便宜。 ⑷ 易于氧化。 二、热电阻的结构 15.2 压力测量 2．压力的不同表示方法 绝对压力：从绝对真空起算的，作用在物体单位面积的 力。又称总压力或全压力, 符号：P 大气压力：指地球表面上的空气柱重量所产生的压力, 以