传感器温度的.pptVIP

11.1 热电耦传感器 11.2 热电阻传感器 11.3 半导体热敏电阻传感器 11.4 集成温度传感器;一、热电偶工作原理 1.热电效应 如右图所示，两种不同性质的导体或半导体材料A、B串接成一个闭合回路，如果两接合点处的温度不同，即T≠T0，则在两导体间产生热电势，也称热电动势，常用EAB(T，T0)表示。同时在回路中有一定大小的电流，这种现象称为热电效应。 几个概念： 热电极：闭合回路中的导体或半导体A、B，称为热电极； 热电偶：闭合回路中的导体或半导体A、B的组合，称为热电耦； 工作端：两个结点中温度高的一端，称为工作端； 参比端：两个结点中温度低的一端，称为参比端； 热电动势：两导体的接触电势 ＋ 单一导体的温差电势；  ;⑴接触电势： 产生接触电势的主要原因： ① 不同材料具有不同的自由电子密度；  ② 两种不同材料的导体接触时，接触面会发生电子扩散；  当扩散达到动态平衡时，在接触区形成一个稳定的电位，表示为：;⑵温差电势： ① 导体中自由电子在高温端具有较大的动能；  ② 电子从高温端向低温端扩散，因而高温端带正电，低温端带负电，形成静电场，并阻碍电子扩散；  当扩散达到动态平衡时，两端产生一个相应的电位差，称为温差电势，表示为：;⑶接触电势与温差电势的性质： 用公式可以证明： ;⑷回路总电势： 用小写e表示接触或温差电势，用大写E表示回路总电势，且 ，;讨论： ①热电偶的材料相同时 ， ;2.热电偶基本定律： ①中间导体定律： 在热电偶回路中接如第三种材料的导体（传感器引出）时，只要其两端温度相等，总回路电势不变。如下图所示：;②参考电极定律(标准电极定律)： 设结点温度为T、T0，则用导体A、B组成的热电偶产生的热电势等于导体A、C组成的热电偶和导体C、B组成的热电偶产生的热电势的代数和。如下图所示，有：;③中间温度定律： 结点温度为(T、T0)时的热电势等于该热电耦在结点温度为(T、Tn)和(Tn、T0)时相应热电势的代数和。即：;结论： 中间温度定律为制定热电偶得分度表奠定了理论基础。从分度表查出参考端为零度时得热电势，即可求得参考端温度不为零时得热电势。;二、常用热电偶 ： 铂铑-铂热电偶： S型热电偶。 特点：精度高，标准热电偶。但热电势小。（1300℃) 镍铬-镍硅热电偶： K型热电偶。 特点：线性好，价格低，最常用。但精度偏低。(-50～1300℃) 镍铬-考铜热电偶： E型热电偶。 特点：灵敏度高，价格低，常温测量，但非均匀线性。(-50～500℃) 铂铑30-铂铑6热电偶： B型热电偶。 特点：精度高，冷端热电势小，40℃下可不修正。但价格高，输出小。 铜-康铜热电偶： T型热电偶。 特点：低温稳定性好，但复制性差。;三、热电偶冷端温度补偿： 1.补偿原因： ①从前述分析可知，只有当热电偶冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度得单值函数； ②实际应用中，由于冷端暴露在空气中，往往和工作端又比较接近，故冷端温度易波动； 2.补偿方法： ⑴补偿导线法： 目的： 使冷端远离工作端，和测量仪表一起放到恒温或温度波动小的地方。 手段： ①延长热电偶的长度：安装不便，费用高； ②采用补偿导线，要求： a.在0～100℃范围内和所连接的热电偶有相同的热电性能； b.材料是廉价金属;注意： ①冷端需有自动补偿装置，补偿导线才有意义，且连接处100℃； ②补偿导线不能选错，如： 铂铑-铂热电偶：补偿线用铜-镍铜； 镍铬-镍硅热电偶：补偿线用铜-康铜； ⑵冷端温度计算校正法： ①热电势修正法： 冷端温度不为零时，运用热电偶分度表修正，修正方法如前例所述。 ②温度修正法： 设：T’为仪表指示温度；T0为冷端温度； 则：被测实际温度T为：T＝T’＋k T0 式中：k为热电偶修正系数，和热电偶的种类和测温范围相关，有表可查。;例：在前例中 解：指示温度：T’＝946℃；(当E(T,T0)=39.17mV时，查分度表可得) 冷端温度： T0 ＝30℃； 查表底：k＝1.00 则实际炉温：T＝T’＋k T0 ＝ 946℃＋ 1.00× 30℃＝976℃ 和热电势修正法所得炉温相差1℃，此方法在工程上应用广泛。 ⑶冰浴法： 冷端用冰水混合物保持在0℃。 特点： 可避免校正的麻烦，但使用不便，多在实验室使用。;⑶补偿电路法： UA补偿电路置于变化的温度环境(tn)中，调整R使;11.2 热电阻传感器;四、常用热电阻：(铂电阻、铜电阻) 1.铂电阻 ①特点： 在氧化性介质中，高温下的物理、化学性质稳定；而还原性介质中，电阻-温度特性会发生改变。 ②特性：;2.铜电阻