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热电传感器第1页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第1212章章 温度传感器温度传感器主要内容：主要内容：热电偶热电偶 第2页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器 温度是诸多物理现象中具有温度是诸多物理现象中具有温度是诸多物理现象中具有温度是诸多物理现象中具有代表性的物理量代表性的物理量代表性的物理量代表性的物理量，是现代生活中不可缺少的，是现代生活中不可缺少的，是现代生活中不可缺少的，是现代生活中不可缺少的信息内容，更是信息内容，更是信息内容，更是信息内容，更是科学实验科学实验科学实验科学实验与与与与工业过程控制工业过程控制工业过程控制工业过程控制中检测的重要参数。中检测的重要参数。中检测的重要参数。中检测的重要参数。许多生产过程和日常生活都是在一定温度范围内进行的，需要温度参数和温度控许多生产过程和日常生活都是在一定温度范围内进行的，需要温度参数和温度控许多生产过程和日常生活都是在一定温度范围内进行的，需要温度参数和温度控许多生产过程和日常生活都是在一定温度范围内进行的，需要温度参数和温度控制。如家用电器有：电饭煲、电冰箱、空调、微波炉这些家用电器中都少不了温度制。如家用电器有：电饭煲、电冰箱、空调、微波炉这些家用电器中都少不了温度制。如家用电器有：电饭煲、电冰箱、空调、微波炉这些家用电器中都少不了温度制。如家用电器有：电饭煲、电冰箱、空调、微波炉这些家用电器中都少不了温度传感器。传感器。传感器。传感器。随着测温技术的发展，测温随着测温技术的发展，测温随着测温技术的发展，测温随着测温技术的发展，测温范围范围范围范围和和和和精度精度精度精度都有很大的提高，都有很大的提高，都有很大的提高，都有很大的提高，新型新型新型新型温度传感器不断温度传感器不断温度传感器不断温度传感器不断出现，如光纤、微波、超声波、核磁共振出现，如光纤、微波、超声波、核磁共振出现，如光纤、微波、超声波、核磁共振出现，如光纤、微波、超声波、核磁共振（NQRNQR）等都获得广泛应用。等都获得广泛应用。等都获得广泛应用。等都获得广泛应用。测温系统主要由两部分组成：传感器及转换电路。测温系统主要由两部分组成：传感器及转换电路。测温系统主要由两部分组成：传感器及转换电路。测温系统主要由两部分组成：传感器及转换电路。12.0 12.0 概述概述现场现场现场现场 控制室控制室控制室控制室感温元件感温元件转换转换显示显示E E E Et t t tR R R Rt t t tT T第3页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器 热力学温度是国际上公认的最基本温度，我国目前实行的是热力学温度是国际上公认的最基本温度，我国目前实行的是热力学温度是国际上公认的最基本温度，我国目前实行的是热力学温度是国际上公认的最基本温度，我国目前实行的是1990199019901990年国际温标年国际温标年国际温标年国际温标(ITS 90(ITS 90(ITS 90(ITS 90）(ITS90(ITS90(ITS90(ITS90）定义）定义）定义）定义:国际开尔文温度（国际开尔文温度（国际开尔文温度（国际开尔文温度（T T T T90909090）：）：）：）：单位，开尔文（符号单位，开尔文（符号单位，开尔文（符号单位，开尔文（符号K K K K）国际摄氏温度（国际摄氏温度（国际摄氏温度（国际摄氏温度（t t t t90909090）：）：）：）：单位，摄氏（符号单位，摄氏（符号单位，摄氏（符号单位，摄氏（符号C C C C）两者关系为：两者关系为：两者关系为：两者关系为：t t9090/=T=T90 90/K 273.15 /K 273.15 或表示为或表示为或表示为或表示为 t/t/=T/K 273.15=T/K 273.15 为定量描述温度的高低，必须建立温度标尺（温标），各种温度为定量描述温度的高低，必须建立温度标尺（温标），各种温度为定量描述温度的高低，必须建立温度标尺（温标），各种温度为定量描述温度的高低，必须建立温度标尺（温标），各种温度计和温度传感器的温度数值均由计和温度传感器的温度数值均由计和温度传感器的温度数值均由计和温度传感器的温度数值均由温标温标温标温标确定。确定。确定。确定。1.1.温度单位温度单位温度单位温度单位第4页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器 温度传感器按温度传感器按价格和性能价格和性能可分为：可分为：热膨胀热膨胀温度传感器温度传感器:有液体、气体的玻璃式温度计有液体、气体的玻璃式温度计体温体温 计，结构简单，应用较广泛；计，结构简单，应用较广泛；家电、汽车家电、汽车上使用的温度传感器测温范围小（环境温度）、上使用的温度传感器测温范围小（环境温度）、成本低、价格便宜、用量大、性能差别不大；成本低、价格便宜、用量大、性能差别不大；工业上使用工业上使用的温度传感器，性能价格差别比较大，因为传的温度传感器，性能价格差别比较大，因为传 感器的精度直接关系到产品质量和控制过程，通常感器的精度直接关系到产品质量和控制过程，通常 价格比较价格比较昂贵昂贵。2.2.温度传感器分类方法温度传感器分类方法 根据所用测温物质的不同和测温范围不同有煤油温度计、酒精温度根据所用测温物质的不同和测温范围不同有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差温度计、辐射温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差温度计、辐射温度计、光测温度计等等。温度传感器的种类很多：计、光测温度计等等。温度传感器的种类很多：第5页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器 温度传感器按温度传感器按温度传感器按温度传感器按工作原理工作原理工作原理工作原理主要有以下几类：主要有以下几类：主要有以下几类：主要有以下几类：热电偶，热电偶，热电偶，热电偶，利用利用利用利用金属的温差电动势金属的温差电动势金属的温差电动势金属的温差电动势测温，测温，测温，测温，特点：耐高温、精度高，可测量上千度；特点：耐高温、精度高，可测量上千度；特点：耐高温、精度高，可测量上千度；特点：耐高温、精度高，可测量上千度；热电阻热电阻热电阻热电阻，利用金属，利用金属，利用金属，利用金属导体电阻导体电阻导体电阻导体电阻随温度变化，可测温几百度；随温度变化，可测温几百度；随温度变化，可测温几百度；随温度变化，可测温几百度；热敏电阻热敏电阻热敏电阻热敏电阻，利用，利用，利用，利用半导体材料半导体材料半导体材料半导体材料电阻随温度变化测温，电阻随温度变化测温，电阻随温度变化测温，电阻随温度变化测温，特点：体积小、灵敏度高、使用方便，稳定性差；特点：体积小、灵敏度高、使用方便，稳定性差；特点：体积小、灵敏度高、使用方便，稳定性差；特点：体积小、灵敏度高、使用方便，稳定性差；集成温度传感器集成温度传感器集成温度传感器集成温度传感器，利用，利用，利用，利用晶体管晶体管晶体管晶体管P-NP-NP-NP-N结结结结的电流、电压随温度的电流、电压随温度的电流、电压随温度的电流、电压随温度 变化，有专用集成电路，特点：体积小、响应快、价廉，变化，有专用集成电路，特点：体积小、响应快、价廉，变化，有专用集成电路，特点：体积小、响应快、价廉，变化，有专用集成电路，特点：体积小、响应快、价廉，测量测量测量测量150150150150以下温度。以下温度。以下温度。以下温度。其它温度传感器其它温度传感器其它温度传感器其它温度传感器2.2.温度传感器分类方法温度传感器分类方法第6页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器3.3.各种热电式传感器各种热电式传感器液体膨胀液体膨胀第7页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器3.3.各种热电式传感器各种热电式传感器固体膨胀温度计固体膨胀温度计气体膨胀温度计气体膨胀温度计第8页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器热电偶热电偶热电偶是工业上应用最热电偶是工业上应用最广泛的温度传感器广泛的温度传感器第9页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器热电阻和热敏电阻热电阻和热敏电阻热敏电阻是家用电器应用热敏电阻是家用电器应用最广泛的温度传感器最广泛的温度传感器第10页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器12.112.112.112.1 热电偶热电偶热电偶热电偶12.1.1 12.1.1 12.1.1 12.1.1 热电效应热电效应热电效应热电效应 热电偶热电偶热电偶热电偶是利用是利用是利用是利用金属的温差电动势金属的温差电动势金属的温差电动势金属的温差电动势测温测温测温测温 特点：耐高温、精度高，可测量上千度；特点：耐高温、精度高，可测量上千度；特点：耐高温、精度高，可测量上千度；特点：耐高温、精度高，可测量上千度；结构：结构：结构：结构：为两种不同类型的金属导体，导体两端分别接在一起构成闭为两种不同类型的金属导体，导体两端分别接在一起构成闭为两种不同类型的金属导体，导体两端分别接在一起构成闭为两种不同类型的金属导体，导体两端分别接在一起构成闭合回路，当两个结点温度不等有温差时（合回路，当两个结点温度不等有温差时（合回路，当两个结点温度不等有温差时（合回路，当两个结点温度不等有温差时（T T T TT T T T0 0 0 0），回路里会产生），回路里会产生），回路里会产生），回路里会产生热电势，形成电流，这种现象称为热电势，形成电流，这种现象称为热电势，形成电流，这种现象称为热电势，形成电流，这种现象称为热电效应热电效应热电效应热电效应。利用这种效应，只要知道一端结点温度，通过热电势就可以利用这种效应，只要知道一端结点温度，通过热电势就可以利用这种效应，只要知道一端结点温度，通过热电势就可以利用这种效应，只要知道一端结点温度，通过热电势就可以测出另一端结点的温度。测出另一端结点的温度。测出另一端结点的温度。测出另一端结点的温度。第11页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器12.112.112.112.1 热电偶热电偶热电偶热电偶12.1.1 12.1.1 12.1.1 12.1.1 热电效应热电效应热电效应热电效应 基准点基准点基准点基准点或称或称或称或称（冷端）（冷端）（冷端）（冷端）T T T T0 0 0 0，固定温度，固定温度，固定温度，固定温度的接点的接点的接点的接点，恒定在某一标准温度；冷端恒定在某一标准温度；冷端恒定在某一标准温度；冷端恒定在某一标准温度；冷端标准温度为冰点（标准温度为冰点（标准温度为冰点（标准温度为冰点（0000）。）。）。）。测温点测温点测温点测温点或称或称或称或称（热端）（热端）（热端）（热端）T T T T，待测温度的，待测温度的，待测温度的，待测温度的接点接点接点接点，置于被测温度场中。置于被测温度场中。置于被测温度场中。置于被测温度场中。热电偶冷端冰点测温方法热电偶冷端冰点测温方法热电偶冷端冰点测温方法热电偶冷端冰点测温方法真空瓶真空瓶真空瓶真空瓶冰和水共存冰和水共存冰和水共存冰和水共存冰点冰点冰点冰点+脚脚脚脚-脚脚脚脚T T0 0T T 这种将这种将这种将这种将温度温度温度温度转换成转换成转换成转换成热电动势热电动势热电动势热电动势的传的传的传的传感器称感器称感器称感器称热电偶热电偶热电偶热电偶，金属电极称，金属电极称，金属电极称，金属电极称热电极热电极热电极热电极;金属的金属的金属的金属的热电势热电势热电势热电势由两部分组成：由两部分组成：由两部分组成：由两部分组成：接接接接触电势、触电势、触电势、触电势、温差电势温差电势温差电势温差电势第12页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器12.112.112.112.1 热电偶热电偶热电偶热电偶12.1.1 12.1.1 12.1.1 12.1.1 热电效应热电效应热电效应热电效应 不同金属不同金属不同金属不同金属自由电子密度自由电子密度自由电子密度自由电子密度不同，当两种金属接触在一起时，在结不同，当两种金属接触在一起时，在结不同，当两种金属接触在一起时，在结不同，当两种金属接触在一起时，在结点处会产生电子扩散，浓度大的向浓度小的金属扩散。点处会产生电子扩散，浓度大的向浓度小的金属扩散。点处会产生电子扩散，浓度大的向浓度小的金属扩散。点处会产生电子扩散，浓度大的向浓度小的金属扩散。浓度高的失去电子显正电，浓度低的得到电子显负电。当扩散浓度高的失去电子显正电，浓度低的得到电子显负电。当扩散浓度高的失去电子显正电，浓度低的得到电子显负电。当扩散浓度高的失去电子显正电，浓度低的得到电子显负电。当扩散达到动态平衡时，得到稳定的达到动态平衡时，得到稳定的达到动态平衡时，得到稳定的达到动态平衡时，得到稳定的接触电势接触电势接触电势接触电势。浓度大的向浓度小的金属扩散浓度大的向浓度小的金属扩散浓度大的向浓度小的金属扩散浓度大的向浓度小的金属扩散(1)(1)(1)(1)两种导体的接触电势两种导体的接触电势两种导体的接触电势两种导体的接触电势第13页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器12.112.112.112.1 热电偶热电偶热电偶热电偶12.1.1 12.1.1 12.1.1 12.1.1 热电效应热电效应热电效应热电效应热端热端热端热端接触电势为：接触电势为：接触电势为：接触电势为：冷端冷端接触电势为接触电势为：、式中：式中：A A、B B 代表不同材料；代表不同材料；T T，T T0 0 为两端温度；为两端温度；波尔兹曼常数；波尔兹曼常数；电子电荷量；电子电荷量；是是A A、B B 材料的电子浓度。材料的电子浓度。在闭合回路中，总的接触电势为在闭合回路中，总的接触电势为在闭合回路中，总的接触电势为在闭合回路中，总的接触电势为 热电偶热端温度为热电偶热端温度为热电偶热端温度为热电偶热端温度为T T T T时，两个接点的接触电势分别为时，两个接点的接触电势分别为时，两个接点的接触电势分别为时，两个接点的接触电势分别为第14页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器12.1 12.1 12.1 12.1 热电偶热电偶热电偶热电偶12.1.1 12.1.1 12.1.1 12.1.1 热电效应热电效应热电效应热电效应 对对单一金属单一金属如果两边温度不同，两端有温度梯度也产生温差如果两边温度不同，两端有温度梯度也产生温差电动势；电动势；产生这个电势是由于导体内自由电子在高温端具有较大的动能，产生这个电势是由于导体内自由电子在高温端具有较大的动能，会向低温端扩散，由于高温端失去电子带正电，低温端得到电会向低温端扩散，由于高温端失去电子带正电，低温端得到电子带负电。子带负电。(2)单一导体的温差电势（汤姆逊电势）单一导体的温差电势（汤姆逊电势）第15页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器12.112.112.112.1 热电偶热电偶热电偶热电偶12.1.1 12.1.1 12.1.1 12.1.1 热电效应热电效应热电效应热电效应 A A、B B 两导体构成闭合回路总的温差电势为两导体构成闭合回路总的温差电势为：、两个导体的单一导体的温差电势分别为、两个导体的单一导体的温差电势分别为式中：式中：是泽贝克系数，是温度和位置的函数。是泽贝克系数，是温度和位置的函数。第16页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器12.112.112.112.1 热电偶热电偶热电偶热电偶12.1.1 12.1.1 12.1.1 12.1.1 热电效应热电效应热电效应热电效应结论：结论：1.1.若热电偶两电极材料相同（若热电偶两电极材料相同（N NA A=N=NB B、A A=B B），无论两端点），无论两端点温度如何，总热电势为零；温度如何，总热电势为零；2.2.如果热电偶两接点温度相同（如果热电偶两接点温度相同（T=TT=T0 0）时，）时，A A、B B 材料不同，材料不同，回路总电势为零；回路总电势为零；3.3.因此，热电偶必须用不同材料做电极，在因此，热电偶必须用不同材料做电极，在T T、T T0 0 两端必须有温两端必须有温差梯度，这是热电偶产生热电势的必要条件。差梯度，这是热电偶产生热电势的必要条件。根据根据两导体的接触电势两导体的接触电势和和单一导体温差电势单一导体温差电势，热电偶，热电偶总的热总的热电势电势为为接触电势、温差电势之和接触电势、温差电势之和接触电势、温差电势之和接触电势、温差电势之和：第17页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器12.1 12.1 12.1 12.1 热电偶热电偶热电偶热电偶12.1.2 12.1.2 12.1.2 12.1.2 热电偶基本定律热电偶基本定律热电偶基本定律热电偶基本定律 如果将热电偶如果将热电偶如果将热电偶如果将热电偶T T T T0 0 0 0端断开，接入第三导体端断开，接入第三导体端断开，接入第三导体端断开，接入第三导体C C C C，回路中，回路中，回路中，回路中电势由电势由电势由电势由E E E EABABABAB（T T T T，T T T T0 0 0 0）应写为）应写为）应写为）应写为：设设 则有：则有：(1)(1)(1)(1)三种导体的热电回路（中间导体定律）三种导体的热电回路（中间导体定律）三种导体的热电回路（中间导体定律）三种导体的热电回路（中间导体定律）第18页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器12.112.112.112.1 热电偶热电偶热电偶热电偶12.1.2 12.1.2 12.1.2 12.1.2 热电偶基本定律热电偶基本定律热电偶基本定律热电偶基本定律T测量仪器测量仪器 结论：结论：结论：结论：当热电偶引入当热电偶引入当热电偶引入当热电偶引入第三导体第三导体第三导体第三导体C C C C 时，只要时，只要时，只要时，只要C C C C导体导体导体导体两端温度相同，回路总电势不变。两端温度相同，回路总电势不变。两端温度相同，回路总电势不变。两端温度相同，回路总电势不变。中间导体定律说明，回路中中间导体定律说明，回路中中间导体定律说明，回路中中间导体定律说明，回路中接入导体接入导体接入导体接入导体和仪和仪和仪和仪表后不会影响热电势。表后不会影响热电势。表后不会影响热电势。表后不会影响热电势。根据这一定律，将导体根据这一定律，将导体根据这一定律，将导体根据这一定律，将导体 C C C C 作为测量仪器作为测量仪器作为测量仪器作为测量仪器接入回路，就可以由总电势求出工作端温接入回路，就可以由总电势求出工作端温接入回路，就可以由总电势求出工作端温接入回路，就可以由总电势求出工作端温度，条件是：度，条件是：度，条件是：度，条件是：保证两端温度一致保证两端温度一致保证两端温度一致保证两端温度一致。第19页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器12.112.112.112.1 热电偶热电偶热电偶热电偶12.1.2 12.1.2 12.1.2 12.1.2 热电偶基本定律热电偶基本定律热电偶基本定律热电偶基本定律 在热电偶测温回路中在热电偶测温回路中在热电偶测温回路中在热电偶测温回路中T T T TC C C C为热电极上某点温度，热电偶为热电极上某点温度，热电偶为热电极上某点温度，热电偶为热电极上某点温度，热电偶A A A A、B B B B 在在在在接点温度为接点温度为接点温度为接点温度为T T T T、T T T T0 0 0 0 时的热电势时的热电势时的热电势时的热电势E E E EABABABAB（T T T T，T T T T0 0 0 0），等于接点温度），等于接点温度），等于接点温度），等于接点温度 在在在在T T T T、T T T TC C C C 和和和和 T T T TC C C C、T T T T0 0 0 0 时的热电势时的热电势时的热电势时的热电势的代数和，即的代数和，即：实际测量时，利用这一性实际测量时，利用这一性 质，质，对对参考端温度参考端温度不为零度时的热电不为零度时的热电势以及冷端延伸引线进行修正势以及冷端延伸引线进行修正和补偿。和补偿。(2)参参考电极定律（中间温度定律）考电极定律（中间温度定律）考电极定律（中间温度定律）考电极定律（中间温度定律）第20页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器12.112.112.112.1 热电偶热电偶热电偶热电偶12.1.3 12.1.3 12.1.3 12.1.3 热电偶的结构和种类热电偶的结构和种类热电偶的结构和种类热电偶的结构和种类 贵金属贵金属贵金属贵金属热电偶热电偶热电偶热电偶 铂铑铂铑铂铑铂铑铂铑（铂铑（铂铑（铂铑（6006006006001700170017001700）铂铑铂铑铂铑铂铑铂铂铂铂 （0 0 0 01600160016001600）普通金属普通金属普通金属普通金属热电偶热电偶热电偶热电偶 镍铬镍铬镍铬镍铬镍硅（镍硅（镍硅（镍硅（-200-200-200-2001200120012001200）镍铬镍铬镍铬镍铬镍铜（镍铜（镍铜（镍铜（-40-40-40-40750750750750），铁，铁，铁，铁 康铜康铜康铜康铜 （0 0 0 0400400400400）热电偶可以测量上千度高温，并且精度高、性能好，这热电偶可以测量上千度高温，并且精度高、性能好，这是其它温度传感器无法替代的。是其它温度传感器无法替代的。1.1.热电偶种类热电偶种类热电偶种类热电偶种类 国际电工委员会国际电工委员会IEC IEC (International Electro Technical Commission)(International Electro Technical Commission)推荐种标准化热电偶，已列入工业标准化文件，具有推荐种标准化热电偶，已列入工业标准化文件，具有 统一的分度表。统一的分度表。第21页，共29页，编辑于2022年，星期日温度0102030405060708090热 电 动 势 mV00.0000.3970.7981.2031.6112.0222.4362.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.3387.7372008.1378.5378.9389.3419.74510.15110.56010.96911.38111.79330012.20712.62313.03913.45613.87414.29214.71215.13215.55215.97440016.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91922.34622.77223.19823.62424.05024.47660024.90225.32725.75126.17626.59927.02227.44527.86728.28828.70970029.12829.54729.96530.38330.79931.21431.62932.02432.45532.86680033.27733.68634.09534.50234.90935.31435.71836.12136.52436.92590037.32537.72438.12238.51938.91539.31039.70340.09640.48840.879100041.26941.65742.04542.43242.81743.20243.58543.96844.34944.729110045.10845.48645.86346.23846.61246.98547.35647.72648.09548.462120048.82649.19249.55549.91650.27650.63350.99051.34451.69752.049130052.39852.74753.09353.43953.78254.12554.46654.807镍铬镍铬镍硅热电偶镍硅热电偶(K型型)分度表分度表 （参考端温度为（参考端温度为0）第22页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器12.1 12.1 12.1 12.1 热电偶热电偶热电偶热电偶12.1.3 12.1.3 12.1.3 12.1.3 热电偶的结构和种类热电偶的结构和种类热电偶的结构和种类热电偶的结构和种类普通热电偶，测量气体、蒸汽、液体等，棒形结构；普通热电偶，测量气体、蒸汽、液体等，棒形结构；薄膜热电偶，用于火箭、飞机喷嘴温度测量，结构较薄；薄膜热电偶，用于火箭、飞机喷嘴温度测量，结构较薄；铠装热电偶，用以测量狭小对象，结构细长、可弯曲；铠装热电偶，用以测量狭小对象，结构细长、可弯曲；表面热电偶，用于弧形表面物体测温；表面热电偶，用于弧形表面物体测温；消耗式热电偶，主要用于钢水温度测量。消耗式热电偶，主要用于钢水温度测量。a)a)普通热电偶普通热电偶 b)b)薄膜热电偶薄膜热电偶 c)c)铠装热电偶铠装热电偶2.2.热电偶结构热电偶结构热电偶结构热电偶结构第23页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器12.1 12.1 12.1 12.1 热电偶热电偶热电偶热电偶12.1.4 12.1.4 12.1.4 12.1.4 热电偶测量电路及应用热电偶测量电路及应用热电偶测量电路及应用热电偶测量电路及应用 通过查分度表可知热电偶通过查分度表可知热电偶通过查分度表可知热电偶通过查分度表可知热电偶产生的热电势，如产生的热电势，如产生的热电势，如产生的热电势，如K K K K型热型热型热型热电偶电偶电偶电偶：0 0 0 0 时时时时 E=0mVE=0mVE=0mVE=0mV，600 600 600 600 时时时时 E=24.902mvE=24.902mvE=24.902mvE=24.902mv；分度表以分度表以分度表以分度表以 t=0 t=0 t=0 t=0 作基准作基准作基准作基准.电路调试步骤：电路调试步骤：电路调试步骤：电路调试步骤：1.1.1.1.调零：调零：调零：调零：T=0 T=0 T=0 T=0 时调整调零电位器时调整调零电位器时调整调零电位器时调整调零电位器RPRPRPRP2 2 2 2使运放输出为零；使运放输出为零；使运放输出为零；使运放输出为零；2.2.2.2.调增益：温度调增益：温度调增益：温度调增益：温度 600 600 600 600 时调节反馈电阻时调节反馈电阻时调节反馈电阻时调节反馈电阻RPRPRPRP1 1 1 1 使运放输出在使运放输出在使运放输出在使运放输出在6V6V6V6V。3.3.3.3.600 600 600 600 时时时时K K K K型热电偶热电势型热电偶热电势型热电偶热电势型热电偶热电势E=24.902mvE=24.902mvE=24.902mvE=24.902mv，放大器增益为放大器增益为放大器增益为放大器增益为 6V/24.902mv=240.9456V/24.902mv=240.9456V/24.902mv=240.9456V/24.902mv=240.945 ，可得到，可得到，可得到，可得到6V6V6V6V满量程输出。满量程输出。满量程输出。满量程输出。第24页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器12.112.112.112.1 热电偶热电偶热电偶热电偶12.1.4 12.1.4 12.1.4 12.1.4 热电偶测量电路及应用热电偶测量电路及应用热电偶测量电路及应用热电偶测量电路及应用 实际应用若参考端温度实际应用若参考端温度实际应用若参考端温度实际应用若参考端温度不为不为不为不为0000，工作端温度为，工作端温度为，工作端温度为，工作端温度为t t t t时，由分度表可查出时，由分度表可查出时，由分度表可查出时，由分度表可查出E E E EA A A A（t t t t，0 0 0 0），与实际热电势），与实际热电势），与实际热电势），与实际热电势E E E EABABABAB（t,tt,tt,tt,t0 0 0 0）之间的关系可通）之间的关系可通）之间的关系可通）之间的关系可通过过过过中间温度定律中间温度定律中间温度定律中间温度定律得出：得出：得出：得出：第25页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器12.112.112.112.1 热电偶热电偶热电偶热电偶12.1.4 12.1.4 12.1.4 12.1.4 热电偶测量电路及应用热电偶测量电路及应用热电偶测量电路及应用热电偶测量电路及应用例：使用例：使用例：使用例：使用k k k k型热电偶测温，当基准接点为型热电偶测温，当基准接点为型热电偶测温，当基准接点为型热电偶测温，当基准接点为0000、测量接点为、测量接点为、测量接点为、测量接点为30303030和和和和900900900900时，时，时，时，温差电动势温差电动势温差电动势温差电动势分别为分别为分别为分别为1.203mV1.203mV1.203mV1.203mV和和和和37.325mV37.325mV37.325mV37.325mV。若若若若当基准接点为当基准接点为当基准接点为当基准接点为30303030，测温接点为，测温接点为，测温接点为，测温接点为900900900900时的温差电动势为多少时的温差电动势为多少时的温差电动势为多少时的温差电动势为多少？解：解：解：解：t=900t=900t=900t=900（测温点）（测温点）（测温点）（测温点）t t t t0 0 0 0=30=30=30=30（基准点）（基准点）（基准点）（基准点）KK型热电偶型热电偶型热电偶型热电偶900900900900时总的时总的时总的时总的 温差电势为温差电势为温差电势为温差电势为 37.325mV=E+1.20337.325mV=E+1.20337.325mV=E+1.20337.325mV=E+1.203 测温点温差电势为测温点温差电势为测温点温差电势为测温点温差电势为 E=36.122mVE=36.122mVE=36.122mVE=36.122mV第26页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器炉温的自动调节炉温的自动调节炉温的自动调节炉温的自动调节 12.1 12.1 12.1 12.1 热电偶热电偶热电偶热电偶12.1.4 12.1.4 12.1.4 12.1.4 热电偶测量电路及应用热电偶测量电路及应用热电偶测量电路及应用热电偶测量电路及应用炉温的自动记录炉温的自动记录炉温的自动记录炉温的自动记录 第27页，共29页，编辑于2022年，星期日传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第12121212章章章章 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器作业作业:1.什什么么是是热热电电效效应应？热热电电偶偶测测温温回回路路的的热热电电动动势势由由哪哪两两部部分分组组成成？由由同同一一种种导导体组成的闭合回路能产生热电势吗？体组成的闭合回路能产生热电势吗？2.解释下列有关热电偶的解释下列有关热电偶的名词名词：热电效应、热热电效应、热电势电势、接触电势、温差电势、分度表。、接触电势、温差电势、分度表。3.某热电偶灵敏度为某热电偶灵敏度为0.04mV/，把它放在温度为，把它放在温度为1200处的温度处的温度 场，若场，若指示表（冷端）处温度为指示表（冷端）处温度为50，试求热电势的大小？，试求热电势的大小？4.某热电偶的热电势在某热电偶的热电势在E(600,0)时，输出时，输出E=5.257 mV，若冷端温度为，若冷端温度为0时，测某炉温输出热电势时，测某炉温输出热电势E=5.267 mV。试求该加热炉实际温度是多少？。试求该加热炉实际温度是多少？第28页，共29页，编辑于2022年，星期日作业:8.1什么是内光电效应？什么是外光电效应？说明其工作原理并指出相应的典型光电器件。8.2普通光电器件有哪几种类型？各有何特点？利用光电导效应制成的光电器件有哪些？用光生伏特效应制成的光电器件有哪些？8.3什么是光敏电阻的亮电阻和暗电阻？8.4试述光敏电阻、光敏二极管、和光电池的工作原理。8.5光敏二极管由哪几部分组成，它与普通二极管在使用时有什么不同？请说明原理。8.6光电池的结构特征是什么？它如何工作的？第29页，共29页，编辑于2022年，星期日