热传感器讲义课件.ppt

第十一章热传感器11.1概述一.测温方法原理:温度引起物理特性(体积、电阻、电势等）的变化。1.接触式测温:膨胀式:液体、气体、金属材料的热胀冷缩原理。电阻式:金属或半导体材料电阻值随温度变化。热电偶:根据热电效应将温度转换成电势

2.非接触测温基于热辐射原理.二.温标1.摄氏温标标准大气压下冰的融点为零,水的沸点100℃,按此分为100等分.符号t，单位符号℃2.国际温标ITPS—1968,（ITS-1990）开尔文温度K,定义水的三相点温度（273.16k)的1/273.16为一开尔文。符号：T，单位符号：K

11.2电阻式温度传感器一.金属热电阻要求:稳定、电阻率大、线性好、价格便宜。常用金属热电阻:铂、铜、铁和镍1.P热电阻:t－190℃≤t≤0℃,0℃≤t≤630.74℃A,B,C分度系数

2.铜热电阻（－50℃～150℃）

二.热电阻测量电路一般范围在(－200～500℃)之间.

三.半导体热敏电阻半导体热敏电阻的材料是一种由锰、镍、铜、钴、铁等金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半导体1.电阻温度特性包括正温度系数PTC，负温度系数NTC，临界温度系数CTR三类热敏电阻PTC热敏电阻电阻与温度关系：NTC热敏电阻电阻与温度关系：

2.伏安特性3.应用:测量温度、温度补偿、控制、过热保护等。

产品

?双金属温度计一、工作原理n结构n双金属温度计是把两种膨胀系数不同的金属薄片焊接在一起制成的。它是一种固体膨胀温度计。n特点n其结构简单、牢固，可将温度变化转换成机械量变化，不仅用于测量温度，而且还用于温度控制装置（尤其是开关的“通断”控制），使用范围相当广泛。

n双金属温度计的工作原理如上图所示,将其一端固定,如果温度升高,下面的金属B（例如黄铜）因热膨胀而伸长，上面的金属A却几乎不变，致使双金属偏向上翘。温度越高则产生的线膨胀差越大，引起的弯曲越大。

二、双金属温度计n图为双金属温度计的结构。它的感温元件通常绕成螺旋型，一端固定，另一端连接指针轴。温度变化时，感温元件的弯曲率发生变化，并通过指针轴带动指针偏转，在刻度盘上显示出温度的变化。

11.3热电偶一、热电效应和热电偶n把两种不同材料的金属导体接成闭合回路(见图)，如果两端温度不同(设T＞T)，则在回路中就会产O生热电势。这种由于温度不同而产生电动势的现象，称为热电效应。若两端的温差越大，产生的热电势也越大。通常把上述两种不同导体的组合称为热电偶，称A、B两导体为热电极。两个接点中，一个为工作端(或称为热端)T，测温时将它置于被测温度场中；另一个叫自由端(或称为冷端)T0，一般要求冷端恒定在某一温度

n原理：在热电偶回路中，所产生的热电势是由两个不同材料导体的接触电势和同一导体的温差电势两部分组成的。n泊尔帖（玻尔兹曼）电势—不同材料的接触电势、汤母逊电势—同一材料的温差电势

n原理1接触电动势n不同导体材料的电子密度不同，相互接触时，接触点处发生电子扩散n设导体A、B的自由电子密度为nn，则导体AAB扩散到导体B的电子数大于导体B扩散到导体A的电子数n导体A失去电子，带正电，导体B得到电子，带负电，于是2个接触处形成接触电动势

n原理2单一导体的温差电势n一个导体，两端温度不等，高温端电子能量大于低温端电子n高温端电子向低温端扩散的电子数量大于低温端电子向高温端扩散的电子数量n高温端失去电子带正电，低温端带负电n从而形成温差电势

泊尔帖电势汤母逊电势总电势：

n对组成热电偶的要求：（1）不能是同种材料；（2）热电偶两端点的温度应不同；（3）热电势大小与材料的性质有关、与两个接点的温度差有关，与热电偶的尺寸及形状无关。二、热电偶基本定律1、均质导体定律n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。TT0

2、中间导体定律n在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。T0VT

3、中间温度定律n热电偶AB在接点温度分别为T和T时的热电势，0等于热电偶在接点温度为T和T、T和T时的热电nn0势的代数和。即E(T，T)＝E(T，T)十E(T，T)nAB0ABnABn0n若温度采用摄氏温度，则表示为E(t，to)＝E(t，tn)十E(tn，to)nABABAB

4、标准电极定律两种导体A,B分别与参考电极C组成热电偶，如果他们所产生的热电动势为已知，A和B两极配对后的热电动势可用下式求得：AAC—TTT0=TT0T0BCB由于铂的物理化学性质稳定、人们多采用铂作为参考电极

三、热电偶制作材料n适于制作热电偶的材料有300多种，其中广泛应用的有40~50种。国际