第7章+热电式传感器.ppt

1、本章主要内容 7.1热电阻传感器 7.1.1 热电阻 7.1.2 热敏电阻 （1）特点（2）特性（3）结构（4）应用 .2 热电偶传感器 7.2.1 热电效应和工作定律 （1）热电效应（2）工作定律 7.2.2 热电材料 7.2.3 冷端处理和温度补偿 （1）冰点槽法 （2）计算修正法 （3）补正系数法（4）冷端补偿法,目录,本章主要内容,了解热电阻工作的主要原理 掌握热电效应，热电偶工作原理 掌握热电偶工作定律 了解热电偶的测温材料及其特点 熟悉热电偶的应用,7.1.1 热电阻,1. 热电阻材料的特点：a 高温度系数，高电阻率b 化学和物理性能稳定c 良好的输出特性d 良好的工艺性 2. 铂

2、 铜热电阻的特性铂电阻阻值与温度变化之间的关系 0660 -1900式中： 、 分别为0和t的电阻值A 常数（ /）B 常数（ /)C 常数（ /）,工作原理：热电阻的阻值随温度的变化而变化。,7.1.2 热敏电阻,（1）热敏电阻的特点（1）负温度系数热敏电阻 a：电阻温度系数大，灵敏度高，约为热电阻的十倍。b：结构简单，体积小，可测量点温度。c：电阻率高，热惯性小，适宜动态测量。d：易于维护和进行远距离控制。e：制造简单，使用寿命长。（2）正温度系数热敏电阻（3）临界温度系数热敏电阻 (2） 负温度系数热敏电阻的特性电阻温度特性曲线经验公式： 式中： 温度为T（K）时的电阻值；A 与热敏电阻

3、的材料和几何尺寸有关 B 热敏电阻常数若已知 和 时的电阻为 和 ，则A= B=,(3) 热敏电阻的结构,电子体温计,水温感应塞,汽车发动机传感器,(4)热敏电阻的应用,7.2 热电偶传感器 7.2.1 热电效应及其工作定律,（1）热电效应（演示） 定义：将两种不同性质的导体A、B组成闭合回路，若节点处于不同的温度时，两者之间将产生一热电势，在回路中形成一定大小的电流，这种现象称为热点效应。 接触电势温差电势,结论： （1）如果热电偶两电极的材料相同，即 ， 虽然两端温度不同，但闭合回路的总电势为零。因此，热电偶必须用两种不同的材料作热电极。 （2）如果热电偶两极材料不同，而热电偶两端的温度相

4、同，即 闭合回路中也不产生热电势。,热电偶工作原理演示,结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。,热电极A,右端称为：自由端（参考端、冷端）,左端称为：测量端（工作端、热端）,热电极B,热电势,A,B,（2）工作定律 1）中间导体定律在热电偶回路中接入第三种材料的导体， 只要其两端的温度相等，该导体的接入就不会影 响热电偶回路的总热电动势。2）连接导体定律由一种均质导体组成的闭合回路，不论导 体的横截面积、长度以及温度分布如何均不产生 热电动势。 3）参考电极定律两种导体A,B分别与参考电极C组成热电偶，如果他们所产生的热电动势为已知，A和B两极配对后的热电动势可用下式求得：,A,C

5、,C,B,T,T,A,A,B,B,C,B,A,T,几种常用热电偶的测温范围及热电势,7.2.2 热电材料,普通装配型热电偶的外形,安装螺纹,安装法兰,普通装配型热电偶 结构放大图,接线盒,引出线套管,固定螺纹 （出厂时用塑料包裹）,热电偶工作端（热端）,不锈钢保护管,铠装型热电偶外形,法兰,铠装型热电偶可 长达上百米,薄壁金属 保护套管（铠体）,铠装型热电偶横截面,隔爆型热电偶外形,厚壁保护管,压铸的接线盒,电缆线,其他热电偶外形,小形K型热电偶,7.2.3 热电偶的冷端处理和温度补偿,1. 冰点槽法 把热电偶的参比端置于冰水混合物容器里，使T0=0。这种办法仅限于科学实验中使用。为了避免冰水

6、导电引起两个连接点短路，必须把连接点分别置于两个玻璃试管里，浸入同一冰点槽，使相互绝缘。,mV,A,B,A,B,T,C,C,仪表,铜导线,试管,补偿导线,热电偶,冰点槽,冰水溶液,T0,2. 计算修正法 用普通室温计算出参比端实际温度 ，利用公式计算,EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0),3. 补正系数法 把参比端实际温度TH乘上系数k，加到由EAB(T，TH)查分度表所得的温度上，成为被测温度T。用公式表达即,T T k T H,式中：T为未知的被测温度； T为参比端在室温下热电偶电势与分度表上对应的某个温度； TH室温； k为补正系数，其它参数见下表。,EAB(T,T0),+,T0,冷端补偿器的作用,注意：桥臂RCu必须和热电偶的冷端靠近，使处于同一温度之下。,mV,T0,T,A,B,+,-,a,b,U,RCu,R1,R2,R3,R,5. 冷端补偿器法,（1）利用不平衡电桥产生热电势补偿热电偶因冷端温度变化而引起热电势的变化值。,（2）电位补偿法,