6-2 热电偶式温度传感器课件讲解.pptx

项目六温度检测系统Temperaturedetectionsystem

二、热电偶式温度传感器01热电效应及热电偶两种不同材料的导体组成一个闭合回路,如图6-5所示,当闭合回路的两个接点分别置于不同的温度场中,回路中产生一个方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关的电动势,这种效应称为热电效应。两端的温差越大,产生的电动势也越大。两种导体组成的回路称为热电偶,这两种导体称为热电极,产生的电动势称为热电动势。热电偶的热电动势由两部分组成,一部分是两种导体的接触电动势,另一部分是单一导体的温差电动势。

教学视频——热电偶测温原理

知识拓展热电势定义:在两个不同成分的导体(或半导体)?A和B组成的闭合回路中，如果它们的两个接点温度不同，则回路中会产生一个电动势。热电势的大小:和两端的温度差有关。

知识拓展01定义:?A、B焊接成对后称之为热电偶。02特点:结构简单、热容量小、材料的互换性好、滞后效应小、信号能远距离传送、多点测量、便于检测和控制。03应用:作为感温元件在工业生产和科学研究中广泛应用。热电偶

知识拓展热电偶由温差产生的热电动势是随介质温度变化而变化的,其关系为：式中,EAB(t,t0)为热电偶的热电动势,V;eAB(t)为温度为t时工作端T的热电动势,V;eAB(t0)为温度为t0时自由端T0的热电动势,V。综上所述,热电动势的大小只与材料和接点温度有关,与热电偶的尺寸、形状及沿电极温度分布无关。如果冷端温度固定,则热电偶的热电动势就是被测温度的单值函数,即

知识拓展配对的热电偶应有较大的热电动势,并且热电动势与温度尽可能有良好的线性关系。能在较宽的温度范围内应用,并且在长时间工作后,不会发生明显的化学及物理性质的变化。温度系数小,电导率高。易于复制,工艺性与互换性好,便于制定统一的分度表。材料要有一定的韧性,焊接性能好,以利于制作。满足上述条件的金属材料不是很多,目前我国大量使用的是铜-康铜、镍铬-铜、镍铬-镍硅、镍铬-镍铝、铂铑10-铂、铂铑30-铂铑6二、热电偶式温度传感器02工业热电偶的结构形式热电偶的种类繁多,按结构形式可分为普通型热电偶、铠装热电偶、多点式热电偶和薄膜热电偶等,按材料可分为难熔金属热电偶、贵金属热电偶和廉价金属热电偶,按使用温度可分为高温热电偶、中温热电偶和低温热电偶。下面按照结构形式介绍热电偶。

二、热电偶式温度传感器02工业热电偶的结构形式1)普通型热电偶工业用普通热电偶一般由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒四部分组成,如图6-6所示。贵金属热电极直径一般为0.3~0.6mm,普通金属热电极直径一般为0.5~3.2mm。热电极的长短由使用条件、安装条件而定,特别是由工作端在被测介质中插入的深度来决定,一般为250~3000mm,通常的长度是350mm。

二、热电偶式温度传感器202120222023绝缘管是为防止两根热电极之间以及热电极与保护套之间短路而设置的,形状一般为圆形、椭圆形,中间开有单孔、双孔、四孔、六孔,材料视其使用的热电偶类型而定。保护套管的作用是保护热电偶的感温元件免受被测介质化学腐蚀、机械损伤,避免火焰和气流直接冲击及提高热电偶的强度。保护套管应具有耐高温、耐腐蚀的性能,要求其导热性能好,气密性好。其材料主要有不锈钢、碳钢、铜合金、铝、陶瓷和石英等。接线盒用来固定接线座和提供热电偶补偿导线连接用,它的出线孔和盖子都用垫圈加以密封,以防污物落入而影响接线的可靠性。根据被测温度的对象及现场环境条件,设计有普通式、防溅式、防水式和接插座式。

知识拓展测温原理热电阻闭合回路中产生热电动势的现象被认为是导体的接触电动势和温差电动势的综合结果。接触电动势的大小与温度高低及导体中的自由电子密度有关。温度↑接触电动势↑导体自由电子密度比↑接触电动势↑

知识拓展温差电动势是由于热电极两端的温度不同，存在着温度梯度而产生的电势。

温差电动势的大小取决于热电极两端的温差和热电极的自由电子密度。

温差↑温差电动势↑两端问相同温差为零，温差电动势为零电子密度和热电极材料成分有关。

知识拓展应用普通型热电偶主要用于检测气体、蒸气和流体等介质的温度。安装时可采用螺纹或法兰等方式,如图6-7所示。根据检测范围和环境气氛的不同,可选用不同的热电偶。目前,工程上常用的有铂铑10-铂热电偶、镍铬-镍硅热电偶、镍铬-康铜热电偶等,它们均已系列化和标准化。

知识拓展2）铠装热电偶铠装热电偶又称为缆式热电偶,是由热电极、绝缘材料(通常为电熔氧化镁)和金属保护管三者经拉伸结合而成的。铠装热电偶有单支(双芯)和双支(四芯)之分,其检测端有碰底型、不碰底型、露头型和帽型等几种形式,如图6-8所示。

知识拓展3）薄膜热电偶薄膜热电偶是用真空蒸镀的方法,把两种热电极材料分