8热电式传感器[精].ppt

属于自发电型传感器：测量时可不加外电源，其输出可直接驱动动圈式仪表； 测温范围广：下限可达-270?C ，上限可达1800?C以上； 各温区中的热电势均符合国际计量委员会的标准。 先看一个实验——热电偶工作原理演示 二、热电偶的几个基本定律-重点呀！ 普通装配型热电偶的外形 b.铠装型热电偶外形 2.热电偶的材料 八种国际通用热电偶： B:铂铑30—铂铑6 、R:铂铑13—铂 、S:铂铑10—铂 、 K:镍铬—镍硅 、N:镍铬硅—镍硅 、E:镍铬—铜镍、 J:铁—铜镍 、T:铜—铜镍 b.几种常用热电偶的测温范围及热电势 3.热电偶的分度表 –重点呀！ K热电偶的分度表 四、热电偶冷端的延长 作用：可延长热电偶的冷端，使之远离高温区；节约大量贵金属；易弯曲，便于敷设。 补偿导线型号 补偿导线外形 五、热电偶的冷端温度补偿--重点呀！ 1.冷端温度补偿的必要性 用热电偶的分度表查毫伏-温度时，必须满足t0=0?C的条件。在实际测温中，冷端温度常随环境温度而变化，这样t0不但不是0?C，而且也不恒定，因此将产生误差。 一般情况下，冷端温度均高于0?C，热电势总是偏小。应想办法消除或补偿热电偶的冷端损失 。 计算修正法举例： 第二节 热电阻传感器 一 概述 金属热电阻传感器（简称热电阻传感器）是利用导体的电阻随温度变化的特性，对温度和与温度有关的参数进行检测的装置。 主要优点是：①测量精度高；②有较大的测量范围，尤其在低温方面；③易于使用在自动测量和远距离测量中；④与热电偶相比，它没有参比端误差问题。热电阻传感器之所以有较高的测量精度，主要是一些材料的电阻温度特性稳定，复现性好。 二、热电阻材料和常用热电阻 热电阻材料必须具有以下特点： ①高且稳定的温度系数和大的电阻率，以便提高灵敏度和保证测量精度； ②良好的输出特性，即电阻温度的变化接近于线性关系； ③在使用范围内，其化学、物理性能应保持稳定； ④良好的工艺性，以便于批量生产，降低成本。 材料的电阻率与温度的关系一般都可近似用一个二次方程描述 ρ——电阻率； T——温度； a、b、c ——由实验确定的常量。 第三节 热敏电阻传感器 一、热敏电阻的工作原理 半导体热敏电阻（简称热敏电阻）工作原理同金属热电阻一样，也是利用电阻随温度变化的特性测量温度。 不同的热敏电阻材料，具有不同的电阻－温度特性，按温度系数的正负，将其分为正温度系数热敏电阻，负温度系数热敏电阻和临界温度系数热敏电阻。 各热电阻的温度特性曲线如图所示 负温度系数热敏电阻（NTC）其电阻随温度升高而降低，具有负的温度系数，通常将NTC称为热敏电阻 正温度系数的热敏电阻器（PTC）其电阻随温度增加而增加 临界温度系数热敏电阻（CTR）其特点是在某一温度时，电阻急剧降低，因此可作为温度开关。 二、热敏电阻的结构 热敏电阻主要由热敏探头1、引线2、壳体3构成。电阻一般做成二端器件，但也有构成三端或四端的。根据不同的要求，可以把热电阻做成不同的形状结构 ，如图 * * 第八章 热电式传感器 §8-1 热电偶传感器 （ thermocouple sensor ） 结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。 一、热电偶的工作原理 热电效应：两种不同的金属材料组成一个闭合电路，如果两个接点的温度不同，则在回路中有电势存在，这种现象叫。。。 产生的电势叫热电势，表示为： 。 构成的结构称为：热电偶。 热电极A 测量端（工作端、热端） 自由端（参考端、冷端） 热电极B 1. 接触电势 接触电势原理图 + A B T eAB(T) - eAB(T)——导体A、B结点在温度T 时形成的接触电动势； 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。 接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。 A eA(T,To) To T eA(T，T0)——导体A两端温度为T、T0时形成的温差电动势； T，T0——高低端的绝对温度； σA——汤姆逊系数，表示导体A两端的温度差为1℃时所产生的温差电动势，例如在0℃时，铜的σ =2μV/℃。 2. 温差电势 温差电势原理图 由导体材料A、B组成的闭合回路，其接点温度分别为T、T0,如果T＞T0，则必存在着两个接触电势和两个温差电势，回路总电势： T0 T eAB(T) eAB(T0) eA(T,T0) eB(T,T0) A B 3. 回路总电势 NAT、NAT0——导体