2.2.1热电偶传感器.ppt

第二章温度传感器本章要点：1、温度测量概述2、热电偶传感器3、热电阻传感器4、热敏电阻主要优点：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。2、热电偶传感器结论：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T0（参考端、冷端）左端称为：测量端T（工作端、热端）热电极B热电势AB2、热电偶传感器热电偶的工作原理：热电效应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。自由电子将从密度大的金属A扩散到密度小的金属B，使A失去电子带正电，B得到电子带负电，从而产生热电势。TT0+++－+－－－电子密度小电子密度大EAB（T0）EAB（T）电子转移后AB2、热电偶传感器两种导体的接触电动势：对于单一导体，如果两端温度分别为T、T0，且TT0，则导体中的自由电子在高温端具有较大的动能，因而向低温端扩散；高温端因失去了自由电子带正电，低温端获得电子带负电，即在导体两端产生了电动势，这个电动势称为单一导体的温差电动势。2、热电偶传感器单一导体的温差电动势：热电偶电路中产生的总热电动势：EAB(T,T0)=EAB(T)+EB(T，T0)-EAB(T0)-EA(T，T0)EA（T，T0）EB（T，T0）1)均质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。即只有用不同性质的导体（或半导体）才能组合成热电偶。2、热电偶传感器2)中间导体定律在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要该导体两端的温度相等，热电偶回路的总热电动势就不变。同理，在加入第三、第四种导体后，只要其两端温度相等，就同样不会影响电路中的总热电动势。根据此定律，将电动势通过导线接至测量仪表，不会影响测量精度。TT0T0mV+-ABC2、热电偶传感器3)中间温度定律热电偶在两接点温度t、t0时的热电动势等于该热电偶在接点温度为t、tn和tn、t0时的相应热电动势的代数和。中间温度定律可以用下式表示：中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据。2、热电偶传感器2、热电偶传感器4)参考电极定律已知热电极A、B与参考电极C组成的热电偶在接点温度为(T,T0）时的热电动势分别为EAC(T,T0）和EBC(T,T0），则在相同温度下，由A、B两种热电极配对后的热电动势EAB(T,T0）可以用下式计算为：EAB(T,T0)=EAC(T,T0)-EBC(T，T0)例:当T为100℃，T0为0℃时，鉻合金—铂热电偶的E（100℃，0℃）=+3.13mV，铝合金—铂热电偶E（100℃，0℃）为-1.02mV，求鉻合金—铝合金组成热电偶的热电势E（100℃，0℃）。解：设鉻合金为A，铝合金为B，铂为C。即EAC（100℃，0℃）=+3.13mVEBC（100℃，0℃）=-1.02mV则EAB（100℃，0℃）=+4.15mV2、热电偶传感器工业常用热电偶技术指标分度号名称测量温度范围1000?C热电势/mVB铂铑30－铂铑650～1820?C4.833R铂铑13—铂-50～1768?C10.506S铂铑10—铂-50～1768?C9.587K镍铬－镍硅(铝)-270～1370?C41.276E镍铬－铜镍(康铜)－270～800?C——?2、热电偶传感器电极（热端）绝缘子保护管接线盒冷端普通热电偶的结构2、热电偶传感器常用的热电偶测温电路示意图2、热电偶传感器冷端温度补偿补偿导线法：利用补偿导线，将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所(如仪表室)，其实质是相当于将热电极延长。使用补偿导线时要注意：1.不同材料的补偿导线只能与对应型号的热电偶配用。2.极性不能接反，否则误差很大。3.两个接点处的温度必须相同，而且不能超过规定范围。补偿导线在0～100?C范围内的热电势与配套的热电偶的热电势相等，所以不影响测量精度。2、热电偶传感器冷端温度补偿冷端温度校正法（1）计算修正法：EAB(t,0)=EAB(t，t0)+EAB(t0，0