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第2章热电偶传感器

一、教学目标（1）了解热电偶的材料、结构和种类。（2）掌握热电偶传感器的工作原理。（3）掌握热电偶的冷端补偿方法。二、教学重点和难点1、重点：热电效应和热电偶的基本定律。2、难点：热电偶冷端补偿的常用方法。三、教学学时6学时2023/9/12星期二2

怎燃气水器火？

温度概述?温度：表征物体冷热程度的物理量。?温度标准：热力学温度：Tk（开尔文）摄氏温度：t（摄氏度）关系式：

温度感器种类：u热电偶传感器u热电阻传感器u半导体温度传感器考虑因素：温度测量范围，精度，响应时间，稳定性/，线性度，灵敏度等

热电偶测温的主要优点1、它属于自发电型传感器：测量时可以不需外加电源，可直接驱动动圈式仪表；2、测温范围广：下限可达-270?C，上限可达1800?C以上；3、各温区中的热电势均符合国际计量委员会的标准。2023/9/12星期二

从到理：效1821年，德国物理学家赛贝克用两种不同金属组成闭合回路，并用酒精灯加热其中一个接触点（称为结点），发现放在回路中的指南针发生偏转（说明什么？），如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热，指南针的偏转角反而减小（又说明什么？）。显然，指南针的偏转说明回路中有电动势产生并有电流在回路中流动，电流的强弱与两个结点的温差有关。

2.1热电偶传感器的工作原理先看一个实验——热电偶工作原理演示热电势热电极B热电极A右端称为：左端称为：测量端（工作端、热端）自由端（参考端、冷端）结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。2023/9/12星期二

2.1.1效偶的工作原理是基于物体的。由两种不同材料的体A和B成合回路，如2—1所示。当两个点温度不同，回路中将生。种象即称效或塞克效。两种不同材料的体所成的回路称“偶”。成偶的体称“极”。偶所生的称。偶的两个点中，置于温度T的被象中的点称之量端，又称工作端或端，而置于参考温度T0的另一点称之参考端，又称自由端或冷端。

主要由温差和接触成。1.温差?温差是由于同一种极两端温度不同而生的一种。如果两端温度tt0极内的自由子就会从温度高的一端向温度低的一端移，就会有生。图2-2温差电势的产生原理

2.接触偶回路的主要是由接触引起。图2-3接触电势的产生原理两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自由电子的密度不同，在两金属A和B的接触点处会发生自由电子的扩散现象。

?偶两点所生的的等于端与冷端之差，是两个点的温差Δt的函数：E（t，t）=E（t）-E（t）AB0ABAB0热电势大致与两个结点的温差Δt成正比

?热电偶产生的热电动势由上式可以得出下列结论：①如果热电偶两电极材料相同，即使两端温度不同(t≠t），但总输出电动势仍为零。因0此必需由两种不同材料才能构成热电偶；②如果热电偶两结点温度相同,则回路总的热电动势必然等于零.③热电动势的大小只与材料和结点温度有关，与热电偶的尺寸形状无关,温差越大，热电动势越大。2023/9/12星期二

2.1.2偶的基本定律1.均体定律?由两种均成的偶，其的大小只与两材料及两接点温度有关，与偶的大小尺寸、形状、极各的温度分布无关。?如果偶回路中的两个极的材料相同，不管其是否存在温差，偶回路中的(什么？）；如果偶回路中的两个极的材料不均匀，当极各在不同温度，偶回路中将生(什么？）；，造成量差。

2.中体定律若在偶回路中插入中体，只要中体两端温度相同，偶回路的无影响。就是中体定律。利用热电偶来实际测温时，连接导线、显示仪表和接插件等均可看成是中间导体，只要保证中间导体两端的温度相同，则对热电偶的热电动势没有影响。因此中间导体定律对热电偶的实际应用是非常重要的。图2-5接入中间导体的热电偶回路

?根据中体定律，可以在偶回路中接入一个位E，只要保与接点的温度相等，就不会影响到偶回路的。（a）冷端接入电位计（b）热端与冷端之间接入电位计图2-6电位计接入热电偶回路

3.中温度定律?在两种不同极材料成的偶回路中，如果端温度t，冷端温度t，中温度t，偶回路的等于t与t0nn和t与t的代数和，即n0

4.参考极定律?如7-7所示，当偶的端温度t，冷端温度t，用A和极B0成的偶回路的等于AC的和CB的的代数和，即图2-7接入标准电极的热电偶回路

2.2热电偶的材料、结构及种类2.2.1偶的构及种1.装配式图2-8装配式热电偶的结构示意图1—接线柱；2—接线座；3—绝缘套管；4—热电极

普通装配型偶的形安装螺纹安装法兰2

接线盒引出线套管不锈钢保护管固定螺纹（出厂时用塑料包裹）热电偶工作端（热端）普通装配型偶的构大

2.装式(a)碰底型(b)不碰底型(c)露型(d)帽型2-9