PPT《第五章 温度传感器概述：1.概念：将温度量值大小转换为有关...》

第五章 温度传感器概述:1.

概念:将温度量值大小转换为有关(电)参量大小的元件或装置.2.意义:人们生活在热冷(温度)变化的环境之中,温度与人们生活息息相关;

从事任何科学技术与研究,都离不开温度因素对其影响的分析与考虑,因为在不同的温度条件下,所研究的对象会表现出不同的特性;

在工业、现代农业等领域,一些产品的生产需要保持在一定的温度条件下,否则会影响产品质量,甚至出现安全事故.在当今世界的各技术领域,所涉及到的信息量提取中,温度信息量是最多的.所以提取温度信息,确切掌握有关温度量值大小具有重要意义. 3.类型热电式温度传感器:热电偶式;

热电阻式;

基于PN结的热电压式;

热磁式等.间接热电式:热→位移/光强→电非热电式温度传感器:利用一些材料的物理或化学特性受温度影响而发生变化.膨胀式温度传感器: 液体膨胀: 固体膨胀:右图 温度自动控制 压力式温度传感器:蜜封系统中的液体、气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀从而产生压力变化例:弹簧管式压力温度传感器温度范围的划分及相应温度传感器:工业温度范围: -200 ~ +

2000 低温区域←500 →高温区域 5.1 热电偶温度传感器

一、热电偶基本结构

二、热电偶工作原理

三、热电偶材料、结构及种类

四、热电偶使用中的几个技术性问题

五、热电偶测量电路

一、热电偶基本结构 热电偶:由A、B热电极组成的闭合回路 热电极:A、B热电极 热端(t)―工作端(测量端)冷端(t0)―参考端(自由端)

二、热电偶工作原理1.热电效应:将两种不同的导体材料A和B组成一闭合回路,若将闭合回路的两个接触点分别置于不同的温度环境t和t0之中,则回路产生相应的电动势,该电动势的大小和方向与两个导体材料的性能及两接触点的温度有关,这种效应称热电效应. 2.测量原理及热电势测量原理:当A、B两种材料确定后,若固定冷端温度t0,则回路热电势只与热端温度t有关,即热电势的大小反映了热端温度t的大小.热电势类型及原理分析:热电势类型:一种为两种导体的接触热电势eAB(t)、eAB(t0);

另一种为单一导体的温差热电势eA(t,t0)、eB(t,t0).接触热电势形成原理:以热端接触热电势eAB(t)、且以nA>

nB为例:如图 温差热电势形成原理:以A材料且以t>

t0的温差热电势eA(t,t0)为例:eA(t,t0)=∫eA(x)dx,且 总热电势:EAB(t,t0)=eAB(t)-eA(t,t0)-eAB(t0)+eB(t,t0)≈eAB(t)-eAB(t0)=f(t)+f(t0), 若t0固定,则EAB(t,t0)=f(t)+C―为t的单值函数EAB(t,0)―标准热电势EAB(t,0)~ t―热电特性/分度表(70页~78页)例题:S分度号热电偶热电特性查阅(书71页表格)

三、热电偶材料、结构及种类

1、材料选择:(1)热电势大、温度响应范围宽,线性好. (2)物理、化学性能稳定.(3)材料组织均匀,有韧性,便于加工成丝.(4)复现性好,便于批量生产,具有良好的互换性.

2、结构:(1)普通性结构:热电极、绝缘材料、保护外壳及接线盒等.(2)铠装型结构:热电极、绝缘材料和保护套管一起拉制而成的缆状组合体.

3、种类:工业常用四种热电偶铂铑30―铂铑6:分度号:LL-2(旧),B(新)铂铑10―铂: 分度号:LB-3(旧),S(新) 镍铬―镍硅: 分度号:EU-2(旧),K(新)镍铬―铜镍: 分度号:EA-2(旧),E(新)

四、热电偶使用中的几个技术性问题1.热电偶回路接入第三种导体问题中间导体定律:在热电偶回路中接入第三种导体C,只要第三种导体两端(接触)点的温度相同,则回路总的热电势不变.接入形式:右图 接入第三种导体及打开热电偶意义:为热电偶用于实际温度测量及采取温度补偿措施打开了通路. 2.热电偶冷端温度补偿问题(1)冷端温度补偿概念采取一定的技术措施,使得热电偶回路在t0≠0 情况下工作时,也能输出对应的标准热电势EAB(t,0),将这种措施称热电偶冷端温度补偿.(2)为什么进行冷端温度补偿? ①只有在冷端恒定时,热电势才是热端温度t的单值函数.②不同分度号的热电特性(分度表)是以冷端t0=0 的条件下做出的,所以,只有保持冷端t0=0 ,才能以测得的热电势,通过相应分度号的热电特性,查得对应温度t的数值.③与各分度号配套的温度仪表是根据t0=0 时的热电特性EAB(t,0)~ t标定(刻度)的,所以在使用时,只有保持t0=0 则从仪表指示数值所读出的温度t值才是正确的,否则读数值不准确,需要计算修正.(3)怎样冷端温度补偿?―冷端温度补偿方法①冷端温度恒温法:一般保持t0=0 ,②计算修正法:在t0≠0 时,根据有关条件、信息等,通过计算获得标准热电势EAB(t,0). 所需条件―已知条件:Ⅰ、相关热电偶的技术资料信息―分度表.Ⅱ、电压表:用于测量实际的EAB(t,t0)值.Ⅲ、冷端温度t0值修正方法:首先,利用中间温度定律及已知条件获得标准热电势EAB(t,0)EAB(t,0)=EAB(t,t0)+EAB(t0,0)―中间温度定律其中:EAB(t,t0)―测量值;