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热电偶温度传感器 (2).ppt

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第1页,共35页,星期日,2025年,2月5日6.3.1热电偶测温原理热电偶:两种不同的金属A和B构成闭合回路 当两个接触端T﹥T0时,回路中会产生热电势热电势由两种材料的接触电势和单一材料的温差电势决定上一页下一页返回第2页,共35页,星期日,2025年,2月5日1.接触电势k——玻耳兹曼常数;T——接触面的绝对温度;e——单位电荷量;NA——金属电极A的自由电子密度NA——金属电极B的自由电子密度接触电势上一页下一页返回第3页,共35页,星期日,2025年,2月5日2.温差电势δ——汤姆逊系数,它表示温度为1℃时所产生的电动势值,它与材料的性质有关。温差电势(汤姆逊电势)上一页下一页返回第4页,共35页,星期日,2025年,2月5日3.热电偶回路的总热电势上一页下一页返回第5页,共35页,星期日,2025年,2月5日热电极A和B为同一种材料时,NA=NB,δA=δB, 则EAB(T,T0)=0。若热电偶两端处于同一温度下,T=T0, 则EAB(T,T0)=0。热电势存在必须具备两个条件: 一、两种不同的金属材料组成热电偶, 二、它的两端存在温差。上一页下一页返回第6页,共35页,星期日,2025年,2月5日热电势是T和T0的温度函数的差,而不是温度的函数。当T0=0℃时,f(T0)=0则有:E与T之间有唯一对应的单值函数关系,因此就可以用测量到的热电势E来得到对应的温度值T,热电偶热电势的大小,只是与导体A和B的材料有关,与冷热端的温度有关,与导体的粗细长短及两导体接触面积无关。上一页下一页返回第7页,共35页,星期日,2025年,2月5日6.3.2热电偶的基本定律1.匀质导体定律2.中间导体定律3.连接导体定律上一页下一页返回第8页,共35页,星期日,2025年,2月5日1.匀质导体定律由一种匀质导体所组成的闭合回路,不论导体的截面积如何及导体的各处温度分布如何,都不能产生热电势。热电偶必须采用两种不用材料的导体组成,热电偶的热电势仅与两接点的温度有关,而与沿热电极的温度分布无关。如果热电偶的热电极是非匀质导体,在不均匀温度场中测温时将造成测量误差。所以热电极材料的均匀性是衡量热电偶质量的重要技术指标之一。上一页下一页返回第9页,共35页,星期日,2025年,2月5日2.中间导体定律 在热电偶回路中接入与另一种导体称中间导体C,只要中间导体的两端温度相同,热电偶回路总电动势不受中间导体接入的影响。上一页下一页返回第10页,共35页,星期日,2025年,2月5日3.连接导体定律为在工业测量温度中使用补偿导线提供了理论基础。上一页下一页返回第11页,共35页,星期日,2025年,2月5日例6.3.1用(S型)热电偶测量某一温度,若参比端温度T0=30℃,测得的热电势E(T,Tn)=7.5mV,求测量端实际温度T。查分度表有E(30,0)=0.173mV反查分度表有T=830℃,测量端实际温度为830℃上一页下一页返回第12页,共35页,星期日,2025年,2月5日6.3.3热电偶的冷端处理和补偿 热电偶的热电势大小不仅与热端温度的有关,而且也与冷端温度有关,只有当冷端温度恒定,通过测量热电势的大小得到热端的温度。 热电偶的冷端处理和补偿: 当热电偶冷端处在温度波动较大的地方时,必须首先使用补偿导线将冷端延长到一个温度稳定的地方,再考虑将冷端处理为0℃。上一页下一页返回第13页,共35页,星期日,2025年,2月5日几种冷端处理方法:1.补偿导线法2.热电偶冷端温度恒温法3.计算修正法4.冷端补偿电桥法上一页下一页返回第14页,共35页,星期日,2025年,2月5日1.补偿导线法组成:补偿导线合金丝、绝缘层、护套和屏蔽层。热电偶补偿导线功能:其一实现了冷端迁移;其二是降低了电路成本。补偿导线又分为延长型和补偿型两种延长形:补偿导线合金丝的名义化学成分及热电势标称值与配用的热电偶相同,用字母“X”附在热电偶分度号后表示,补偿型:其合金丝的名称化学成分与配用的热电偶不同,但其热电势值在100℃以下时与配用的热电偶的热电势标称值相同,有字母“C”附在热电偶分度号后表示,上一页下一页返

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