传感器与检测技术第二版胡向东著第八章热电式传感器剖析.pptVIP

2002/12总结 第8章 热电式传感器 8.1 热电偶 8.2 热电阻 8.3 热敏电阻 本章要点 几种温标间的换算关系 摄氏度=5(华氏度-32)/9 摄氏度=开氏度-273.15 摄氏度=5兰氏度/9-273.15 摄氏度=1.25列氏度 ==================== 华氏度= 1.8摄氏度+32 华氏度= 1.8开氏度-459.67 华氏度=兰氏度-459.67 华氏度=2.25列氏度+32 ==================== 开氏度=摄氏度+273.15 开氏度= 1.25列氏度+273.15 开氏度= 5(华氏度-32)/9 +273.15 开氏度= 5兰氏度/9 8.1 热电偶 8.1.1 热电效应 热电偶产生的热电势称为温差电势或塞贝克电势，通称热电势。回路中产生的电流称为热电流，导体A、B称为热电极。测温时结点1置于被测的温度场中，称为测量端(工作端、热端)；结点2一般处在某一恒定温度，称为参考端(自由端、冷端)。 式中 k — 波尔兹曼常数，为1.38×10-23 J/K； t — 接触处的绝对温度； e — 电子电荷数； NA、NB — 金属A、 B在温度为T时的自由电子密度。 同理可以计算出A、B两种金属构成回路在温度t0端的 接触电势为： 但 与 方向相反，所以回路的总接触电势 由上式可见，当两结点的温度相同，即t=t0 ，回路中总电势将为零。 补偿导线类型 (1)按结构可分为普通型和带屏蔽层型； (2)按补偿原理分为补偿型及延伸型两种； (3)按使用温度可分为一般用(0～100℃)和耐热用(0～150℃)； (4)按精度可分为普通级与精密级。 本章要点 (1) 热电偶补偿导线 下页 上页 返回 补偿导线是在一定温度范围内(包括常温)具有与所匹配的热电偶的热电动势的标称值相同的一对带有绝缘层的导线。用它们连接热电偶与测量装置，从而可将热电偶的参考端移到离被测介质较远且温度比较稳定的场合，以免参比端温度受到被测介质的热干扰。 t0’变化频繁 t0较为稳定 补偿导线作用 (1)用廉价的补偿导线作为贵金属热电偶的延长导线，以节约贵金属热电偶； (2)将热电偶的参比端迁移至离被侧对象较远且环境温度较恒定的地方，有利于参考端温度的修正和测量误差的减少； (3)用粗直径和导电系数大的补偿导线作为热电偶的延长线，可减小热电偶回路电阻，以利于动圈式仪表的正常工作。 下页 上页 返回 常用补偿导线 热电偶类型 补偿导线类型 补偿导线 正极 负极 铂铑10－铂 铜－铜镍合金 铜 铜镍合金 （镍的质量分数为0.6%） 镍铬－镍硅 I型：镍铬－镍硅 镍铬 镍硅 镍铬－镍硅 II型：铜－康铜 铜 康铜 镍铬－康铜 镍铬－康铜 镍铬 康铜 铁－康铜 铁－康铜 铁 康铜 铜－康铜 铜－康铜 铜 康铜 补偿导线的使用 (1)各种补偿导线只能与相应型号的热电偶用； (2)使用时必须注意极性，切勿将其极性接反； (3)热电偶和补偿导线连接点的温度不能超过规定的使用温度范围，规定为0～100℃及 0～150℃两种。 下页 上页 返回 在实验室及精密测量中，通常把冷端放入0℃恒温器或装满冰水混合物的容器中，以便冷端温度保持0℃。 这是一种理想的补偿方法，但工业中使用不便。 (2) 冷端0℃恒温法 下页 上页 返回 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 下页 上页 返回 【例】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