热电势的测量二、热电偶的标定.ppt

第6章 温度传感器 目录 简 介 什么是温度传感器？ 分 类 热电偶 热电偶 热电偶的基本原理 热电效应 原 理 1．珀尔帖效应 什么是珀尔帖效应呢？ 通过上图你又能想到什么呢？ 珀尔帖效应 将同温度的两种不同的金属互相接触。由于不同金属内自由电子的密度不同，在两金属A和B的接触处会发生自由电子的扩散现象，自由电子将从密度大的金属A扩散到密度小的金属B，使A失去电子带正电．B得到电子带负电．直至在接点处建立了强度充分的电杨，能够阻止电子扩散达到平衡为止。两种不同金属的接点处产生的电动势称为电势，又称接触电势。此效应称为珀尔帖效应。 2．汤姆逊效应 假设在一匀质棒状导体的一端加热，则沿此棒状导体有温度梯度导体内自由电子将从温度高的一端向温度低的一端扩散，并在温度较低一端积累起来，使棒内建立起一电场。当这电场对电子的作用力与扩散力相平衡时，扩散作用即停止。电场产生的电势称为汤姆逊电势或温差电势。此效应称为汤姆逊效应。 重要结论： 三、热电偶冷端温度及其补偿 热电偶热电势的大小与热电极材料及两接点的温度有关。只有在热电极材料一定，其冷端温度T0保持不变的情况下，其热电势么EAB(T,T0)才是其工作端温度T的单值函数。热电偶的分度表是在热电偶冷端温度等于0℃的条件下测得的，所以使用时，只有满足T0=0℃的条件，才能直接应用分度表或分度曲线。 在工程测温中，冷端温度常随环境温度的变化而变化，将引入误差，所以要采取以下的修正或补偿措施。 补偿措施： 1．冷端温度修正法 1)热电势修正法 2)温度修正法 2．冷端温度自动补偿法 说 明 补偿原理 3．延引热电极法 说 明 ①不同的热电偶必须选用相应的补偿导线； ②延伸导线和热电极联接处两接点的温度必须相同，而且不可超过规定的温度范围(一般为0一100℃)； ③采用延伸导线只是移动了冷端点的位置，当该处温度不为0℃时，仍须进行冷端温度补偿。 热电偶的类型及结构 1．对热电极材料的基本要求 2．热电偶类型 标准化热电偶 测量范围和准确度 非标准化热电偶 3. 热电偶结构 热电势的测量及热电偶的标定 一、热电势的测量 1.伺服式温度表 工作原理 2.数字式温度表 二、热电偶的标定 双极法标定系统原理 图（b)不同型号的热电偶自动标定 图(a)工作原理 图( b )工作原理 热电偶的传热误差和动态误差 一、传热误差 二、动态误差 热电阻 金属热电阻 2．铜热电阻 铜丝可用来制造-50~150℃范围内的工业用电阻温度汁。在此温度范围内线性关系好，灵敏度比铂电阻高(a＝(4.25~4.28)×10-3／℃)．容易得到高纯度材料，复制性能好。 但铜易于氧化，一般只用于150℃以下的低温测量和没有水分及无侵蚀性介中的温度测量。 通常利用二项式计算测量的铜电阻值为: RT＝R0[1十a(T—T0)] 铁电阻和镍电阻 铁和镍这两种金属的电阻温度系数较高，电阻率较大，故可作成体积小、灵敏度高的的电阻温度计。 其特点是容易氧化、化学稳定性差、不易提纯，复制性差，而且电阻值与温度的线性关系差。 目前应用不多； 半导体热敏电阻 一般说来，半导体比金属具有更大的电阻温度系数。 半导体热敏电阻包括正温度系数(PTC)、负温度系数(NTC)、临界温度系数(CTR)热敏电阻等几类。 PTC热敏电阻主要采用BaTiO3系列的材料，当温度超过某一数值时，其电阻值朝正的方向快速变化。其用途主要是彩电消滋，各种电器设备的过热保护，发热源的定温控制，也可以作为限流元件使用。 一、热敏电阻的主要特性 1．温度特性 热敏电阻的基本特性是电阻与温度之间的关系,其曲线是一条指数曲线，可用下式表示： RT=AeB/T RT ——温度为T时的电阻值； A——与热敏电阻尺寸、形式、以及它的半导体物理性能有关的常数； B ——与半导体物理性能有关的常数； T——热敏电阻的绝对温度。 2．伏—安特性 在稳态情况下．通过热电阻的电流I与其两端之间的电压U的关系。称为热敏电阻的伏安持性。 两种情况： 1.小电流（遵从欧姆定律） 2.大电流 大电流 3．安—时特性 二、热敏电阻的主要参数 (1)标称电阻值RH，即环境温度(25 ±0.2℃)时测得的电阻值，又称冷电阻； (2)电阻温度系数α,即热敏电阻的温度变化1℃时电阻值的变化率，通常指温度为20℃时的温度系数，单位为％ ℃ ； (3)耗散系数H，指热敏电阻的温度与周围介质的温度相差1℃时所耗散的功率单位为W℃-1 热敏电阻的优缺点及改进措施 热敏电阻的优点是电阻温度系数大.灵敏度高．热容量小、响应速度快．而且分辨