第一节 热电阻传感器.pptVIP

2.2热电式传感器 2.2 热电式传感器 温度测量的应用：铸造合金熔炼、焊接熔池温度控制、锻造工艺中的始锻温度、终锻温度等。 热电式传感器：是一种将温度变化转换为电量（电阻、磁导、电势）变化的装置。 热电式传感器的分类 1.热电偶 2.热电阻 3热敏电阻 2.2.1热电偶传感器 热电偶传感器在温度测量中应用极为广泛，因为它结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传。 一.热电效应及其工作定律 1.热电效应 将两种不同性质的导体A、B组成闭合回路，如图所示。若节点(1)、(2)处于不同的温度(T≠T0)时，两者之间将产生一热电势，在回路中形成一定大小的电流，这种现象称为热电效应。其电势由接触电势(珀尔帖电势)和温差电势(汤姆逊电势)两部分组成。?????????????????????? Ⅰ接触电势 当两种金属接触在一起时，由于不同导体的自由电子密度不同，在结点处就会发生电子迁移扩散。失去自由电子的金属呈正电位，得到自由电子的金属呈负电位。当扩散达到平衡时，在两种金属的接触处形成电势，称为接触电势。其大小除与两种金属的性质有关外，还与结点温度有关。 在温度为T时的接触电势： ????? ???????????????????????????????  eAB（T）——A、B两种金属在温度T时的接触电势； k——波尔兹曼常数，k=1.38×10-23(J/K)； e——电子电荷，e=1.6×10-19(C)； NA、NB——金属A、B的自由电子密度； T——结点处的绝对温度。 Ⅱ温差电势 对于单一金属，如果两端的温度不同，则温度高端的自由电子向低端迁移，使单一金属两端产生不同的电位，形成电势，称为温差电势。其大小与金属材料的性质和两端的温差有关，可表示为 ?????????? ?????????????????????????????  eA(T,T0)——金属A两端温度分别为T与T0时的温差电势； σA——温差系数； T、T0——高、低温端的绝对温度。 A、B两种导体构成的闭合回路，总的温差电势为 ????????? ??????????????? 于是，回路的总热电势为 ????????? ??????? 热偶基本定律 ： 1）只有化学成分不同的两种金属材料组成的热电偶，且两端点间的温度不同时，热电势才会产生。热电势的大小与材料的性质及其两端点的温度有关，而与形状，大小无关。 2）化学成分相同的材料组成的热电偶，即使两个接点的温度不同，回路的总热电势也等于零。应用这一定率可以判断两种金属是否相同。 3）化学成分不相同的两种材料组成的热电偶，若两个接点的温度相同，回路中的总热电势也等于零。4）在热电偶中插入第三种材料，只要插人材料两端点的温度相同，对热电偶的总热电势没有影响。 5）如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电势已知，则此两种导体组成热电偶的热电势也已知。 热电偶实用测量电路 1）单点温度的测温线路 2）测量两点之间温差的测温线路 3）测量平均温度的测温线路 4）测量几点温度之和的测温线路 5）若干只热电偶共用一台仪表的测量线路 2.2.2 热电阻 1.热电阻材料的特点 热电阻材料必须具有以下特点： (1).高温度系数、高电阻率。这样在同样条件下可加快反应速度，提高灵敏度，减小体积和重量。 (2).化学、物理性能稳定。以保证在使用温度范围内热电阻的测量准确性。 (3).良好的输出特性。即必须有线性的或者接近线性的输出。 (4).良好的工艺性，以便于批量生产、降低成本。 适宜制作热电阻的材料有铂、铜、镍、铁等。 2.铂、铜热电阻的特性 铂、铜为应用最广的热电阻材料。虽然铁、镍的温度系数和电阻率均比铂、铜要高，但由于存在着不易提纯和非线性严重的缺点，因而用得不多。 铂容易提纯，在高温和氧化性介质中化学、物理性能稳定，制成的铂电阻输出－输入特性接近线性，测量精度高。 铂电阻阻值与温度变化之间的关系可以近似用下式表示： 在0～660℃温度范围内 ????????? ?? ??????????????????????????