第九章热电式传感器.ppt

Academic Seminar 1 极板间距式电容式传感器，极板半径r=4mm，间隙δ=0.5mm，极板介质为空气，试求其静态灵敏度。若极板移动，求其电容变化。 2 应变片的灵敏系数与电阻丝（敏感栅）的灵敏系数有何不同？为什么？ 3 为什么电容式传感器易受干扰？如何减小干扰？ 4? 用压电式传感器能测量静态或变化很缓慢的信号吗？为什么？ 5 什么是外光电效应？内光电效应？光生伏特效应？光电导效应？ 6光电器件中的光照特性、光谱特性分别描述的是光电器件的什么性能？ E T0 T0 T E T0 T1 T1 T 电位计接入 热电偶回路 根据上述原理，可以在热电偶回路中接入电位计E，只要保证电位计与连接热电偶处的接点温度相等，就不会影响回路中原来的热电势，接入的方式见下图所示。 3. 中间温度定律 如果不同的两种导体材料组成热电偶回路,其接点温度分别为T1、T2(如图所示)时,则其热电势为EAB(T1, T2)；当接点温度为T2、T3时，其热电势为EAB(T2, T3)；当接点温度为T1、T3时，其热电势为EAB(T1, T3)，则 B B A T2 T1 T3 A A B EAB（T1, T3）=EAB（T1, T2）+EAB（T2, T3） EAB（T1,T3）=EAB（T1, 0）+EA B（0, T3） =EAB（T1, 0）-EAB（T3, 0）=EAB（T1）-EAB（T3）  A B T1 T2 T2 A’ B’ T0 T0 热电偶补偿导线接线图 E 对于冷端温度不是零度时，热电偶如何分度表的问题提供了依据。如当T2=0℃时，则： 只要T1、T0不变，接入AˊBˊ后不管接点温度T2如何变化，都不影响总热电势。这便是引入补偿导线原理。 EAB=EAB(T1)–EAB(T0) 说明：当在原来热电偶回路中分别引入与导体材料A、B同样热电特性的材料A′、B′(如图)即引入所谓补偿导线时，当EAA?(T2)=EBB?(T2)时，则回路总电动势为 热电偶材料应满足： 物理性能稳定，热电特性不随时间改变； 化学性能稳定，以保证在不同介质中测量时不被腐蚀； 热电势高，导电率高，且电阻温度系数小； 便于制造； 复现性好，便于成批生产。 三、热电偶的常用材料与结构 1．铂—铂铑热电偶(S型) 分度号LB—3 测量温度：长期：1300℃、短期：1600℃。 （一）热电偶常用材料 2．镍铬—镍硅(镍铝)热电偶(K型) 分度号EU—2 测量温度：长期1000℃，短期1300℃。 3．镍铬—考铜热电偶(E型) 分度号EA—2 测量温度：长期600℃，短期800℃。 4．铂铑30—铂铑6热电偶(B型) 分度号LL—2 测量温度：长期可到1600℃，短期可达1800℃。 几种持殊用途的热电偶 （1）铱和铱合金热电偶 如铱50铑—铱10钌热电偶它能在氧化气氛中测量高达2100℃的高温。 （2）钨铼热电偶 可使用在真空惰性气体介质或氢气介质中，使用温度范围300～2000℃分度精度为1％。 （3）金铁—镍铬热电偶 主要用在低温测量，可在2～273K范围内使用，灵敏度约为10μV／℃。 （4）钯—铂铱15热电偶 输出性能高，在1398℃时的热电势为47.255mV。 （6）铜—康铜热电偶，分度号MK 热电势略高于镍铬-镍硅热电偶，约为43μV/℃。复现性好，稳定性好，精度高，广泛用于20K～473K的低温实验室测量中。 （5）铁—康铜热电偶，分度号TK 灵敏度高，线性度好，可在800℃以下的还原介质中使用。 （二）常用热电偶的结构类型 1．工业用热电偶 2．铠装式热电偶（又称套管式热电偶） 3．快速反应薄膜热电偶 4．快速消耗微型热电偶 方法 冰点槽法 计算修正法 补正系数法 零点迁移法 冷端补偿器法 软件处理法 四、冷端处理及补偿 原因 热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，为保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷端温度保持恒定； 热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0℃为依据，否则会产生误差。 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 四、冷端处理及补偿 T0 2. 计算修正法 用普通室温计算出参比端实际温度TH，利用公式计算 例 用铜-康铜热电偶测某一温度T，参比端在室温环境TH中，测得热电动势EAB(T，TH)=1.979