传感器课件--9热电偶传感器

时间: 2025-06-01 07:28:47 |   作者: 变频节能加热器

  设冷端为0C，根据以下电路中的毫伏表的示 值及K热电偶的分度表，查出热端的温度tx 。

  eA(T，T0)——导体A两头温度为T、T0时构成的温差电动势； T，T0——凹凸端的绝对温度； σA——汤姆逊系数，表明导体A两头的温度差为1℃时所发生的温 2012-8-2 18 差电动势，例如在0℃时，铜的σ =2μV/℃。

  两种不同的金属相互触摸时，因为不同金属内自 由电子的密度不同，在两金属A和B的触摸点处会发 生自在电子的分散现象。自在电子将从密度大的金属 A分散到密度小的金属B，使A失掉电子带正电，B得 到电子带负电，由此发生热电势。

  NAT、NAT0——导体A在结点温度为T和T0时的电子密度； NBT、NBT0——导体B在结点温度为T和T0时的电子密度；

  哪几种热电 偶的测温上限较 高？ 哪一种热电 偶的灵敏度较高？ 哪一种热电 偶的灵敏度较低？ 哪几种热电 偶的线

  2）假如恣意两种导体资料的热电势是已知的， 它们的冷端和热端的温度又别离持平，如图所 示，它们相互间热电势的联系为： EAB（T, T0）= EAC（T, T0） ECB（T, T0）

  假如不同的两种导体资料组成热电偶回路,其接点温度 别离为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

  eAB(T)——导体A、B结点在温度T 时构成的触摸电动势； e——单位电荷， e =1.6×10-19C； k——波尔兹曼常数， k =1.38×10-23 J/K ； NA、NB ——导体A、B在温度为T 时的电子密度。

  触摸电势的巨细与温度凹凸及导体中的电子密度有关。 2012-8-2 17 而与导体的形状及尺度无关。

  热力学温标是建 立在热力学第二规律 基础上的最科学的温 标，是由开尔文 （Kelvin）根据热力 学规律提出来的，因 此又称开氏温标。它 的符号是T，单位是 开尔文（K） 。

  温度传感器根据用处可分为基准温度计和 工业温度计；依照丈量方法又可分为触摸式和 非触摸式；按作业原理又可分为胀大式、电阻 式、热电式、辐射式等等；按输出方法分，有 自发电型、非电测型等。

  1、结构简略，它归于自发电型传感器，丈量时能够不 需外加电源，可直接驱动动圈式外表； 2、测温规模广：下限可达-270C ，上限可达1800C以 上； 3、准确度高、热惯性小，输出信号为电信号便于远传 或信号转化；

  根据上述原理，能够在热电偶回路中接入电位 计E，只需确保电位计与衔接热电偶处的接点温 度持平，就不或许影响回路中本来的热电势，接 入的方法见下图所示。

  热电偶两结点所发生的总的热电势等于热端热电势 与冷端热电势之差，是两个结点的温差Δ t 的函数：

   热电势高，导电率高，且电阻温度系数小；  便于制作；  复现性好，便于成批生产。

  由导体资料A、B组成的闭合回路，其接点温度别离为T、 T0,假如T＞T0 ，则必存在着两个触摸电势和两个温差电 势，回路总电势：

  1821年，德国物理学家赛贝克用两种不 同金属组成闭合回路，并用酒精灯加热其间 一个触摸点（称为结点），发现放在回路中 的指南针发生偏转（阐明什么？），假如用 两盏酒精灯对两个结点一起加热，指南针的 偏转角反而减小（又阐明什么？） 。

  明显，指南针的偏转阐明回路中有电 动势发生并有电流在回路中活动，电流的强 弱与两个结点的温差有关。

  1. 均质导体规律 由一种均质导体组成的闭合回路，不论其导体 是不是真的存在温度梯度，回路中没有电流(即不发生 电动势)；反之，假如有电流活动，此资料则一 定对错均质的，即热电偶一定要选用两种不同材 料作为电极。 2012-8-2 22

  假定热电偶的冷端温度 为0C，请根据本教材p317的 附录E——工业中常用的镍 铬-镍硅（K）热电偶的分度 表，查出-100C 、0C、 100C 时的热电势。

  只需用不同性质的导体(或半导体)才干组合成热 电偶；相同资料不会发生热电势。

  只需当热电偶两头温度不同,热电偶的两导体材 料不一起才干有热电势发生。两结点温差越大， 热电动势越大。 热电偶回路热电势只与组成热电偶的资料及两头 温度有关；与热电偶的长度、粗细无关。

  导体资料确认后，热电势的巨细只与热电偶两 端的温度有关，而且是T的单值函数，这便是利 用热电偶测温的原理。

  关于冷端温度不是零度时，热电偶怎么分度表的问题提 供了根据。如当T2=0℃时，则： EAB（T1,T3）=EAB（T1, 0）EA B（0, T3） =EAB（T1, 0）-EAB（T3, 0）=EAB（T1）-EAB（T3） 阐明：当在本来热电偶回路中别离引进与导体资料A、 B相同热电特性的资料A′、B′(如图)即引进所谓补偿导 线)，则回路总电动势为

  的基本概念 温度标志着物 质内部很多分子无 规矩运动的剧烈程 度。温度越高，表 示物体内部分子热 运动越剧烈。 模拟图：在一个密闭的空间里，气体分 子在高温时的运动速度比低温时快！

  各温区中的热电势均契合世界计量委员会的规范。 还能用来丈量流体的温度、丈量固体以及固体壁面 的温度。微型热电偶还可用于快速及动态温度的测 量。

  只需T1、T0不变，接入AˊBˊ后不论接点温度T2怎么变 化，都不影响总热电势。这便是引进补偿导线

  2. 中心导体规律 一个由几种不同导体资料衔接成的闭合回路， 只需它们互相衔接的接点温度相同，则此回路 各接点发生的热电势的代数和为零。

  两点定论： l）将第三种资料C接入由A、B组成的热电偶回路，如 图，则图a中的A、C接点2与C、A的接点3，均处于相 同温度T0之中，此回路的总电势不变，即 EAB(T1,T2)=EAB(T1)-EAB（T2） 同理，图b中C、A接点2与C、B的接点3，同处于温度T0 之中，此回路的电势也为：

  选用1990年世界温标，简称ITS-90。它定 义了一系列温度的固定点，丈量和重现这 些固定点的规范仪器以及计算公式，例如 水的三相点为273.16K（0.01C）等。

  我国从1991年开端选用世界计量委员会规 定的“1990年世界温标”（简称ITS-90）的新 规范。按此规范，拟定了相应的分度表，而且 有相应的线性化集成电路与之对应。 直接从热电偶的分度表查温度与热电势的 联系时的约束条件是：自在端（冷端）温度必 须为0C。 本教材的附录D列出了工业中常用的镍铬镍硅（K）热电偶的分度表。