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《传感器与检测技术》胡向东第4章热电式传感器选编.ppt

发布:2017-04-14约4.1千字共56页下载文档
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第4章 热电式传感器; 测温范围在-250——1800度,适用于远距离多点测量。 非接触式测温方法是应用物体的热辐射能量随温度的变化而变化的原理。物体辐射能量的大小与温度有关, 当选择合适的接收检测装置时, 便可测得被测对象发出的热辐射能量并且转换成可测量和显示的各种信号, 实现温度的测量。这类测温方法的温度传感器主要有光电高温传感器、红外辐射温度传感器、光纤高温传感器等。测量范围600—6000度。;4.1 热电偶传感器;2.温差电势;回路总的电势为;热电偶回路的几点结论:;二. 热电偶基本定律 1. 中间导体定律 利用热电偶进行测温, 必须在回路中引入连接导线和仪表, 接入导线和仪表后会不会影响回路中的热电势呢?中间导体定律说明, 在热电偶测温回路内, 接入第三种导体, 只要其两端温度相同, 则对回路的总热电势没有影响。 ;EABC(T,T0)=eAB(T)+eBC(T0)+eCA(T0) (1) 当T= T0 时, 有  EABC(T0)=eAB(T0 )+eBC(T0)+eCA(T0) =0 由此得eAB(T0 )=-eBC(T0)-eCA(T0) =0 代入(1)式 EABC(T, T0)=eAB(T)-eAB(T0)=eAB(T, T0) 同理, 加入第四、第五种导体后, 只要加入的导体两端温度相等, 同样不影响回路中的总热电势。 ;2.参考电极定律; 参考电极的实用价值在于:它可大大简化热电偶的选配工作。实际测温中,只要获得有关热电极与参考电极配对时的热电势值,那么任何两种热电极配对时的热电势均可按公式而无需再逐个去测定。;3.中间温度定律; 三、常用热电偶 理论上讲, 任何两种不同材料的导体都可以组成热电偶, 但为了准确可靠地测量温度, 对组成热电偶的材料必须经过严格的选择。工程上用于热电偶的材料应满足以下条件: 热电势变化尽量大, 热电势与温度关系尽量接近线性关系, 物理、 化学性能稳定, 易加工, 复现性好, 便于成批生产, 有良好的互换性。  实际上并非所有材料都能满足上述要求。 目前在国际上被公认比较好的热电材料只有几种。国际电工委员会(IEC)向世界各国推荐8种标准化热电偶, 所谓标准化热电偶, 它已列入工业标准化文件中, 具有统一的分度表。 我国从1988年开始采用IEC标准生产???电偶。表11-1 为我国采用的几种热电偶的主要性能和特点。 ;1.镍铬-考铜(E型) 2.镍铬-镍铝(K型) 3.铂铑30-铂铑6(B型) 4.铂铑10-铂(S型);四、 热电偶的结构形式 为了适应不同生产对象的测温要求和条件, 热电偶的结构形式有普通型热电偶、铠装型热电偶和薄膜热电偶等。  1.普通型热电偶 普通型结构热电偶工业上使用最多, 它一般由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒组成;2.铠装热电偶 铠装热电偶又称套管热电偶。它是由热电偶丝、 绝缘材料和金属套管三者经拉伸加工而成的坚实组合体, 它可以做得很细很长, 使用中随需要能任意弯曲。铠装热电偶的主要优点是测温端热容量小, 动态响应快, 机械强度高, 挠性好, 可安装在结构复杂的装置上, 因此被广泛用在许多工业部门中。;3.薄膜热电偶 薄膜热电偶是由两种薄膜热电极材料, 用真空蒸镀、 化学凃层等办法蒸镀到绝缘基板上面制成的一种特殊热电偶, 薄膜热电偶的热接点可以做得很小(可薄到0.01~0.1μm), 具有热容量小, 反应速度快等的特点, 热相应时间达到微秒级, 适用于微小面积上的表面温度以及快速变化的动态温度测量。; 五.热电偶温度补偿方法 从热电偶测温基本公式可以看到, 对某一种热电偶来说热电偶产生的热电势只与工作端温度t和自由端温度t0有关, 即: EAB(t, t0)=e AB(t)-eAB(t0)  热电偶的分度表是以t0=0℃作为基准进行分度的, 而在实际使用过程中, 参考端温度往往不为0℃, 那么工作端温度为t时, 分度表所对应的热电势EAB (t, 0)与热电偶实际产生的热电势EAB(t, t0)之间的关系可根据中间温度定律得到下式 EAB(t, 0)= EAB(t, t0)+ EAB(t0, 0) ;1.补偿导线法;在实际测温时, 需要把热电偶输出的电势信号传输到远离现场数十米的控制室里的显示仪表或控制仪表, 这样参考端温度t0也比较稳定。热电偶一般做得较短 需要用导线将热电偶的冷端延伸出来。工程中采用一种补偿导线, 它通常由两种不同性质的廉价金属导线制成, 而且在0~100℃
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