传感器原理与应用4温度传感器1热电偶.ppt

定律的应用： 通常都是选用高纯铂丝作为标准电极。 只要测得它与各种金属组成的热电偶的分度表，则各种金属之间相互组合成热电偶的热电动势就可根据标准电极定律计算出来。 3. 连接导体定律与中间温度定律 在热电偶回路中，若导体A、B分别与连接导线A、B相连接，接点温度分别为T、Tn、T0，则回路的总热电势为： 上式为连接导线定律的数学表达式，即回路总热电势等于热电偶电势EAB(T,Tn)与连接导线电势EAB‘(Tn,T0)的代数和。 连接导线定律是工业上运用补偿导线进行温度测量的理论基础。 如果导体A与A‘，B与B’材料分别相同时，上式可变形为： 上式为中间温度定律的数学表达式，即回路总热电势等于EAB(T,Tn)与EAB(Tn,T0)的代数和。其中Tn称为中间温度。 中间温度定律为指定热电势分度表奠定了理论基础，只要求得参考温度0℃时的热电势与温度关系，就可求出参考电压不等于0℃时的热电势。 4.1 热电偶 part 2. 基本应用电路 非线性校正 热电偶的输出电势与温度的关系是 非线性的 E J K N R S B N K J E 10 20 30 40 50 -2 -4 -6 -8 -10 非线性校正 热电偶 测量电路 温度 Ti 热电势 E(Ti,0) 电压 Vout 线性目标 f1()非线性 f2()非线性 非线性校正--测量电路特性曲线 实验测得 热电偶的分度表 （一系列离散点） 转换得到 f2()的样本点 得到一条 拟合曲线 对于K型热电偶，采用最佳一致逼近原则得到的非线性校正方程为： 非线性校正--最佳一致逼近 E J K N R S B N K J E 10 20 30 40 50 -2 -4 -6 -8 -10 测量电路的数学模型得到了，为： 非线性校正--电路实现 【思考】 如何用电路实现上述的系统函数？？ ？ 非线性校正--电路实现 ？？？？ 【复习】同相放大器 Port+与Port-虚短，则有： Port+与Port-虚断，反向输入端没有电流，则通过R1和R2的电流相等，设此电流为I，根据欧姆定律得： 由于V（-）等于R2上的分压： 又因为： 非线性校正--电路分析 同向放大器 【背景知识】AD538 AD538是美国ADI公司出品的实时模拟计算器件,能提供精确的模拟乘、除和幂运算功能。 最基本的计算功能， 其他计算功能详见DataSheet 【背景知识】AD538 根据AD538的芯片手册（DataSheet） 非线性校正--电路分析 幂运算 热释电红外传感器利用的材料是BaTiO3钛酸钡 当物体不是绝对零度的时候，就会对外辐射红外线，BaTiO3能够吸收红外线，从而使得自身温度升高，温度升高后，会使得其表面带电荷。 通过测量表面电荷量，可以推导出对应的温度。 1. 利用这种效应，只要知道一端节点的温度，就可以测出另一端节点的温度。 2. 把两种不同金属的组合称为热点偶，A和B称为热电极。温度高的接点称为测量端（也称为工作端、热端），而温度低的接点称为参考端（也称为自由端、冷端）。 3. 工作时，将参考端置于恒定的某一标准温度中，测量端置于被测环境场中。利用热电偶把被测温度信号转变成热电势信号，用电测仪表测出电势的大小，就可间接求得被测温度值。当T与T0的温差越大，热电偶的输出电动势就越大；当温差为0时，热电偶的输出电动势为0。因此。可以用测热电动势大小图方法来衡量温度的大小。 类似于pn节，最后达到浓度和电势的平衡 f2()函数需要是f1()函数的逆函数 逆函数的图形就是将原函数的曲线的x轴和y轴互换一下即可。 进行曲线拟合的方法有很多，比如： 最小二乘法：使得整个系统的平均误差最小，但是在样本点处可能存在误差 多项式插值法：在样本点处误差为零 巴特沃斯多项式，切比雪夫多项式---类比数字滤波器设计中的两种不同的方法，它们都是在逼近理想低通滤波器的矩形曲线。 其中切比雪夫多项式用到的是“最佳一致逼近”原则。 曲线拟合一般是在《计算方法与数值计算》课程中系统讲授的内容。 度量拟合曲线与目标曲线是否一致的标准主要有两个： 一：一致逼近或均匀逼近 它的判断标准是：以函数f (x)和p (x)的最大误差max|f (x)-p (x)|,其中x∈[a,b],作为度量误差 f (x) － p (x) 的“大小”的标准 二：均方逼近或平方逼近 它的判断标准是：以函数∫ab[f(x)-p(x)]2dx作为度量误差的“大小”的标准的函数逼近称为平方逼近或均方逼近。 * 叠加定理：在线性电路中，任一支路的电流或电压可以看成是电路中每一个独立电源单独作用于电路时，在该支路上产生的电流或电压的代数和。 几点说明： 1.叠加定理只适用于线性电路 2.一个电源作用，其余电源为零。电压源为零--短路；电流源为零