热电式传感器河南理工大学学习教案.pptx

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1、会计学1热电式传感器河南热电式传感器河南(h nn)理工大学理工大学第一页，共41页。2先看一个实验先看一个实验先看一个实验先看一个实验热电偶工作热电偶工作热电偶工作热电偶工作(gngzu)(gngzu)(gngzu)(gngzu)原理演示原理演示原理演示原理演示 结论：当两个结论：当两个(lin)结点温度不相同时，回路中将结点温度不相同时，回路中将产生电动势。产生电动势。热电极热电极(dinj)(dinj)A A右端称为：右端称为：自由端自由端（参考端、（参考端、冷端冷端）一、一、热电偶的工作原理热电偶的工作原理 左端称为：左端称为：测量端测量端（工作端、（工作端、热端热端）热电极热电极B

2、B热电势热电势AB第1页/共41页第二页，共41页。3从实验到理论从实验到理论从实验到理论从实验到理论(l(l ln)ln)：热电效应：热电效应：热电效应：热电效应 1821年，德国物理学家赛贝年，德国物理学家赛贝克用两种不同金属组成闭合回路，克用两种不同金属组成闭合回路，并用酒精灯加热其中一个接触点并用酒精灯加热其中一个接触点（称为结点），发现放在回路中（称为结点），发现放在回路中的指南针发生偏转（说明什么的指南针发生偏转（说明什么(shn me)？），如果用两盏酒？），如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热，指南精灯对两个结点同时加热，指南针的偏转角反而减小（又说明什针的偏转角反而减小（又说明

3、什么么(shn me)？）？）。显然，指南针的偏转说明显然，指南针的偏转说明回路中有电动势产生并有电流在回路中有电动势产生并有电流在回路中流动，电流的强弱与两个回路中流动，电流的强弱与两个结点的温差有关。结点的温差有关。第2页/共41页第三页，共41页。4两种不同金属导体两端分别接在一起构两种不同金属导体两端分别接在一起构两种不同金属导体两端分别接在一起构两种不同金属导体两端分别接在一起构成成成成(guchng)(guchng)(guchng)(guchng)闭合回路，当两个结点温闭合回路，当两个结点温闭合回路，当两个结点温闭合回路，当两个结点温度不等时，回路里会产生热电势，形成度不等时，回路

4、里会产生热电势，形成度不等时，回路里会产生热电势，形成度不等时，回路里会产生热电势，形成电流，这种现象称为热电效应。电流，这种现象称为热电效应。电流，这种现象称为热电效应。电流，这种现象称为热电效应。利用这种效应，就可实现对温度的测量。利用这种效应，就可实现对温度的测量。利用这种效应，就可实现对温度的测量。利用这种效应，就可实现对温度的测量。热电效应热电效应(r din xio yng)第3页/共41页第四页，共41页。5 两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自由电子的两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自由电子的两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自由电子的两种不同的金属互相接触

5、时，由于不同金属内自由电子的密度不同，在金属密度不同，在金属密度不同，在金属密度不同，在金属A A A A和和和和B B B B的接触点处会发生自由电子的扩散现的接触点处会发生自由电子的扩散现的接触点处会发生自由电子的扩散现的接触点处会发生自由电子的扩散现象。设象。设象。设象。设nAnAnAnAnBnBnBnB，自由电子将从密度大的金属，自由电子将从密度大的金属，自由电子将从密度大的金属，自由电子将从密度大的金属A A A A扩散到密度小的扩散到密度小的扩散到密度小的扩散到密度小的金属金属金属金属B B B B，使，使，使，使A A A A失去电子带正电，失去电子带正电，失去电子带正电，失去电

6、子带正电，B B B B得到电子带负电，从而产生热得到电子带负电，从而产生热得到电子带负电，从而产生热得到电子带负电，从而产生热电势电势电势电势(dinsh)(dinsh)(dinsh)(dinsh)（称为接触电势（称为接触电势（称为接触电势（称为接触电势(dinsh)(dinsh)(dinsh)(dinsh)）。）。）。）。自由自由电子电子(z yu din z)ABeAB（T T）T T1.接触电势第4页/共41页第五页，共41页。6eAB(T)导体导体A、B结点在温度结点在温度T 时形成时形成(xngchng)的的接触电动势；接触电动势；e电子电荷，电子电荷，e=1.610-19C；k波

7、尔兹曼常数，波尔兹曼常数，k=1.3810-23 J/K；NA、NB 导体导体A、B的电子密度。的电子密度。接触电势的大小与温度接触电势的大小与温度T及导体及导体(dot)中的电子密度有关。中的电子密度有关。第5页/共41页第六页，共41页。7对于任何一种金属，当其两端温度不同时，两端对于任何一种金属，当其两端温度不同时，两端对于任何一种金属，当其两端温度不同时，两端对于任何一种金属，当其两端温度不同时，两端的自由电子浓度也不同，温度高的一端浓度大，的自由电子浓度也不同，温度高的一端浓度大，的自由电子浓度也不同，温度高的一端浓度大，的自由电子浓度也不同，温度高的一端浓度大，具有较大的动能；温度

8、低的一端浓度小，动能也具有较大的动能；温度低的一端浓度小，动能也具有较大的动能；温度低的一端浓度小，动能也具有较大的动能；温度低的一端浓度小，动能也小。因此高温端的自由电子要向低温端扩散，高小。因此高温端的自由电子要向低温端扩散，高小。因此高温端的自由电子要向低温端扩散，高小。因此高温端的自由电子要向低温端扩散，高温端因失去电子而带正电，低温端得到电子而带温端因失去电子而带正电，低温端得到电子而带温端因失去电子而带正电，低温端得到电子而带温端因失去电子而带正电，低温端得到电子而带负电负电负电负电(fdin)(fdin)，形成温差电动势，又称汤姆森电，形成温差电动势，又称汤姆森电，形成温差电动势

9、，又称汤姆森电，形成温差电动势，又称汤姆森电动势。动势。动势。动势。2.2.温差温差(wnch)(wnch)电势电势第6页/共41页第七页，共41页。8AeA(T,To)ToTeA(T，T0)导体导体A两端温度为两端温度为T、T0时形成的温差电时形成的温差电动势；动势；T，T0高、低端的绝对温度高、低端的绝对温度(juduwnd)；A汤姆逊系数，与材料有关。汤姆逊系数，与材料有关。温差温差(wnch)电势原理图电势原理图第7页/共41页第八页，共41页。9 由由导导体体材材料料A、B组组成成的的闭闭合合回回路路，其其接接点点温温度度分分别别为为T、T0,如如果果TT0，则则必必存存在在着着两两

10、个个(lin)接接触触电电势势和两个和两个(lin)温差电势，回路总电势：温差电势，回路总电势：T0TeAB(T)eAB(T0)eA(T,T0)eB(T,T0)AB3.3.回路回路(hul)(hul)总电势总电势第8页/共41页第九页，共41页。10 一般情况：温差一般情况：温差一般情况：温差一般情况：温差(wnch)(wnch)(wnch)(wnch)电势远小于接触电势，通常可把电势远小于接触电势，通常可把电势远小于接触电势，通常可把电势远小于接触电势，通常可把温差温差温差温差(wnch)(wnch)(wnch)(wnch)电势忽略不计。则有电势忽略不计。则有电势忽略不计。则有电势忽略不计。

11、则有在标定热电偶时，一般使在标定热电偶时，一般使在标定热电偶时，一般使在标定热电偶时，一般使T0T0T0T0为常数为常数为常数为常数(chngsh),(chngsh),(chngsh),(chngsh),所以所以所以所以 E EABAB(T,T(T,T0 0)=)=f f(T)+C(T)+C第9页/共41页第十页，共41页。111 1 1 1、热电偶回路的热电动势只与组成、热电偶回路的热电动势只与组成、热电偶回路的热电动势只与组成、热电偶回路的热电动势只与组成(z chn)(z chn)(z chn)(z chn)热电偶的材料热电偶的材料热电偶的材料热电偶的材料及两端接点的温度有关；与热电偶的

12、长度、粗细、形状无关。及两端接点的温度有关；与热电偶的长度、粗细、形状无关。及两端接点的温度有关；与热电偶的长度、粗细、形状无关。及两端接点的温度有关；与热电偶的长度、粗细、形状无关。二二二二.热电偶基本热电偶基本热电偶基本热电偶基本(jbn)(jbn)(jbn)(jbn)性质性质性质性质2 2 2 2、只有用不同性质、只有用不同性质、只有用不同性质、只有用不同性质(xngzh)(xngzh)(xngzh)(xngzh)的材料才能组合成热电偶，的材料才能组合成热电偶，的材料才能组合成热电偶，的材料才能组合成热电偶，相同材料不会产生热电动势。因为当相同材料不会产生热电动势。因为当相同材料不会产生

13、热电动势。因为当相同材料不会产生热电动势。因为当A A A A、B B B B两种导体是同一两种导体是同一两种导体是同一两种导体是同一种材料时，种材料时，种材料时，种材料时，lnlnlnln（NA/NBNA/NBNA/NBNA/NB）=0=0=0=0，所以，所以，所以，所以EABEABEABEAB（T T T T，T0T0T0T0）=0=0=0=0。3 3 3 3、只有当热电偶两端温度不同时，不同材料组成的热电偶才能有、只有当热电偶两端温度不同时，不同材料组成的热电偶才能有、只有当热电偶两端温度不同时，不同材料组成的热电偶才能有、只有当热电偶两端温度不同时，不同材料组成的热电偶才能有热电动势产

14、生；当热电偶两端温度相同时，不同材料组成的热电热电动势产生；当热电偶两端温度相同时，不同材料组成的热电热电动势产生；当热电偶两端温度相同时，不同材料组成的热电热电动势产生；当热电偶两端温度相同时，不同材料组成的热电偶也不产生热电动势，即偶也不产生热电动势，即偶也不产生热电动势，即偶也不产生热电动势，即E E E EABABABAB（T T T T，T T T T）=0=0=0=0。第10页/共41页第十一页，共41页。124 4、导体材料确定、导体材料确定(qudng)(qudng)后，热电动势后，热电动势的大小只与热电偶两端的温度有关。如果使的大小只与热电偶两端的温度有关。如果使eABeAB

15、（T0T0）=常数，则回路热电动势常数，则回路热电动势EABEAB（T T，T0 T0）就只与温度）就只与温度T T有关，而且是有关，而且是T T的单值的单值函数，这就是利用热电偶测温的基本原理。函数，这就是利用热电偶测温的基本原理。即：即：即：即：第11页/共41页第十二页，共41页。131 1 1 1、中间导体定律中间导体定律中间导体定律中间导体定律在热电偶回路中接入第三在热电偶回路中接入第三在热电偶回路中接入第三在热电偶回路中接入第三种导体种导体种导体种导体C C C C，只要第三种导体，只要第三种导体，只要第三种导体，只要第三种导体的两接点的两接点的两接点的两接点(ji din)(ji

16、 din)(ji din)(ji din)温度温度温度温度相同，则回路中总的热电相同，则回路中总的热电相同，则回路中总的热电相同，则回路中总的热电动势不变。动势不变。动势不变。动势不变。T0T0BTAC右图回路右图回路右图回路右图回路(hul)(hul)(hul)(hul)中的总电动势为：中的总电动势为：中的总电动势为：中的总电动势为：三、热电偶基本定律三、热电偶基本定律三、热电偶基本定律三、热电偶基本定律 即：即：即：即：E EABCABC(T T,T T0 0)=)=E EABAB(T T,T T0 0)第12页/共41页第十三页，共41页。14如果回路如果回路如果回路如果回路(hul)(

17、hul)(hul)(hul)中三个接点的温度都相同，即中三个接点的温度都相同，即中三个接点的温度都相同，即中三个接点的温度都相同，即T T T TT0T0T0T0，则回路则回路则回路则回路(hul)(hul)(hul)(hul)总电动势必为零，即：总电动势必为零，即：总电动势必为零，即：总电动势必为零，即：即即即即则则则则第13页/共41页第十四页，共41页。15T1CT0T1TBA如果按右图接入第三种导体如果按右图接入第三种导体如果按右图接入第三种导体如果按右图接入第三种导体(dot)C(dot)C(dot)C(dot)C，则回路中的总电动，则回路中的总电动，则回路中的总电动，则回路中的总电

18、动势为：势为：势为：势为：而而而而所以所以所以所以(suy)(suy)意义意义意义意义(yy)(yy)：可用测量仪表直接测量热电可用测量仪表直接测量热电可用测量仪表直接测量热电可用测量仪表直接测量热电势势势势第14页/共41页第十五页，共41页。162 2 2 2、参考电极定律、参考电极定律、参考电极定律、参考电极定律 如果两种导体如果两种导体如果两种导体如果两种导体(dot)(dot)(dot)(dot)分别与第三种导体分别与第三种导体分别与第三种导体分别与第三种导体(dot)(dot)(dot)(dot)组成的热电偶所产生的热电动势已知，则组成的热电偶所产生的热电动势已知，则组成的热电偶所

19、产生的热电动势已知，则组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体由这两种导体由这两种导体由这两种导体(dot)(dot)(dot)(dot)组成的热电偶所产生的热电组成的热电偶所产生的热电组成的热电偶所产生的热电组成的热电偶所产生的热电动势也就可知。动势也就可知。动势也就可知。动势也就可知。T T0 0T TE EAB AB(T T,T T0 0)A AB BT T0 0T TE EACAC(T T,T T0 0)A AC CT T0 0T TE EBC BC(T T,T T0 0)B BC C即：即：即：即：E EABAB(T T,T T0 0)=)=E EACAC(T T,T T0

20、0)-)-E EBCBC(T T,T T0 0)第15页/共41页第十六页，共41页。17解解解解：由由由由标标标标准准准准电电电电极极极极定定定定律律律律，镍镍镍镍铬铬铬铬合合合合金金金金(hjn)(hjn)(hjn)(hjn)（A)A)A)A)和和和和铐铐铐铐铜铜铜铜(B)(B)(B)(B)热热热热电电电电偶偶偶偶的的的的热热热热电电电电动动动动势势势势应应应应等等等等于于于于镍镍镍镍铬铬铬铬合合合合金金金金(hjn)(A)(hjn)(A)(hjn)(A)(hjn)(A)与与与与纯纯纯纯铂铂铂铂（C)C)C)C)热热热热电电电电偶偶偶偶和和和和考考考考铜铜铜铜(B)(B)(B)(B)与纯铂

21、与纯铂与纯铂与纯铂(C)(C)(C)(C)热电偶的热电动势的差，即热电偶的热电动势的差，即热电偶的热电动势的差，即热电偶的热电动势的差，即例例例例.热端为热端为热端为热端为100100100100、冷端为、冷端为、冷端为、冷端为0000时，镍铬合金时，镍铬合金时，镍铬合金时，镍铬合金(hjn)(hjn)(hjn)(hjn)与纯与纯与纯与纯铂组成的热电偶的热电动势为铂组成的热电偶的热电动势为铂组成的热电偶的热电动势为铂组成的热电偶的热电动势为2.95mV2.95mV2.95mV2.95mV，而铐铜与纯铂组，而铐铜与纯铂组，而铐铜与纯铂组，而铐铜与纯铂组成的热电偶的热电动势为成的热电偶的热电动势为

22、成的热电偶的热电动势为成的热电偶的热电动势为-4.0mV-4.0mV-4.0mV-4.0mV，求镍铬和铐铜组合而，求镍铬和铐铜组合而，求镍铬和铐铜组合而，求镍铬和铐铜组合而成的热电偶所产生的热电动势。成的热电偶所产生的热电动势。成的热电偶所产生的热电动势。成的热电偶所产生的热电动势。=2.95mV-(-4.0mV)=6.95mV=2.95mV-(-4.0mV)=6.95mV=2.95mV-(-4.0mV)=6.95mV=2.95mV-(-4.0mV)=6.95mV第16页/共41页第十七页，共41页。18B B B BB B B BA A A A T T T T2 2 2 2 T T T T1

23、 1 1 1 T T T T3 3 3 3 A A A AA A A AB B B B3 3 3 3、中间温度、中间温度、中间温度、中间温度(wnd)(wnd)(wnd)(wnd)定律定律定律定律 热电偶在两接点温度热电偶在两接点温度热电偶在两接点温度热电偶在两接点温度(wnd)(wnd)(wnd)(wnd)分别为分别为分别为分别为T T T T、T0T0T0T0时的时的时的时的热电动势等于该热电偶在接点温度热电动势等于该热电偶在接点温度热电动势等于该热电偶在接点温度热电动势等于该热电偶在接点温度(wnd)(wnd)(wnd)(wnd)分别为分别为分别为分别为T T T T、TnTnTnTn和

24、接点温度和接点温度和接点温度和接点温度(wnd)(wnd)(wnd)(wnd)分别为分别为分别为分别为TnTnTnTn、T0T0T0T0时的相应热时的相应热时的相应热时的相应热电动势的代数和。即：电动势的代数和。即：电动势的代数和。即：电动势的代数和。即：EAB(T,T0)=EAB(T,Tn)+EAB(TnEAB(T,T0)=EAB(T,Tn)+EAB(TnEAB(T,T0)=EAB(T,Tn)+EAB(TnEAB(T,T0)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn，T0)T0)T0)T0)即：即：即：即：E EABAB(T(T1 1,T,T3 3)=)=E EABAB(T(T1 1,T,T2 2)

25、+)+E EABAB(T(T2 2,T,T3 3)例如例如例如例如(lr)(lr)：第17页/共41页第十八页，共41页。19热电偶的分度表 热电偶的线性较差，多数情况热电偶的线性较差，多数情况(qngkung)下下采用查表法采用查表法 我国从我国从19911991年开始采用国际计量委员会规年开始采用国际计量委员会规定的定的“1990“1990年国际温标年国际温标”（简称（简称ITS-90ITS-90）的新）的新标准。按此标准，制定标准。按此标准，制定(zhdng)(zhdng)了相应的分度了相应的分度表，并且有相应的线性化集成电路与之对应。表，并且有相应的线性化集成电路与之对应。直接直接(z

26、hji)从热电偶的分度表查温度与热电势的关从热电偶的分度表查温度与热电势的关系时的约束条件是：自由端（冷端）温度必须为系时的约束条件是：自由端（冷端）温度必须为0C。第18页/共41页第十九页，共41页。20热电偶的分度表 第19页/共41页第二十页，共41页。21热电偶的分度表 第20页/共41页第二十一页，共41页。22热电偶的分度表 第21页/共41页第二十二页，共41页。23四、四、四、四、热电偶的结构热电偶的结构热电偶的结构热电偶的结构(jigu)(jigu)(jigu)(jigu)和种类和种类和种类和种类（1 1）热电极）热电极）热电极）热电极(dinj)(dinj)（2 2）绝缘

27、套）绝缘套）绝缘套）绝缘套（3 3）保护套管）保护套管）保护套管）保护套管（4 4）接线盒）接线盒）接线盒）接线盒与介质隔离，优良传热性能与介质隔离，优良传热性能与介质隔离，优良传热性能与介质隔离，优良传热性能防止电极间短路防止电极间短路防止电极间短路防止电极间短路。氧化铝管、耐火陶瓷氧化铝管、耐火陶瓷氧化铝管、耐火陶瓷氧化铝管、耐火陶瓷铝合金铝合金铝合金铝合金热电性质稳定热电性质稳定热电性质稳定热电性质稳定物理化学性质稳定物理化学性质稳定物理化学性质稳定物理化学性质稳定电阻温度系数小、电阻率高电阻温度系数小、电阻率高电阻温度系数小、电阻率高电阻温度系数小、电阻率高输出热电势大、输出呈线性输出

28、热电势大、输出呈线性输出热电势大、输出呈线性输出热电势大、输出呈线性复制性好、工艺简单、价格低复制性好、工艺简单、价格低复制性好、工艺简单、价格低复制性好、工艺简单、价格低 贵金属贵金属贵金属贵金属普通金属普通金属普通金属普通金属1 1、热电偶的结构、热电偶的结构(jigu)(jigu)第22页/共41页第二十三页，共41页。24普通普通普通普通(ptng)(ptng)(ptng)(ptng)装配型热装配型热装配型热装配型热电偶的外形电偶的外形电偶的外形电偶的外形安装安装(nzhung)螺纹螺纹安装安装(nzhung)法兰法兰第23页/共41页第二十四页，共41页。25普通装配普通装配普通装配

29、普通装配(zhungpi)(zhungpi)(zhungpi)(zhungpi)型热电偶的型热电偶的型热电偶的型热电偶的结构放大图结构放大图结构放大图结构放大图 接线盒接线盒接线盒接线盒引出引出(yn ch)(yn ch)线套管线套管 固定螺纹固定螺纹(luwn)(luwn)（出厂时用塑料（出厂时用塑料包裹）包裹）热电偶工作端（热端）热电偶工作端（热端）不锈钢不锈钢保护管保护管 第24页/共41页第二十五页，共41页。26铠装铠装铠装铠装(ki zhun)(ki zhun)(ki zhun)(ki zhun)型热电偶外形型热电偶外形型热电偶外形型热电偶外形法法兰兰铠装型热电偶可铠装型热电偶可

30、长达上百米长达上百米薄壁金属薄壁金属 保护保护(boh)(boh)套套管（铠体）管（铠体）BA绝缘绝缘 材料材料铠装铠装(ki(ki zhun)zhun)型热电偶型热电偶横截面横截面第25页/共41页第二十六页，共41页。27隔爆型热电偶外形隔爆型热电偶外形隔爆型热电偶外形隔爆型热电偶外形(wi(wi(wi(wi xn)xn)xn)xn)厚壁保护厚壁保护(boh)管管压铸的接线盒压铸的接线盒电缆线电缆线第26页/共41页第二十七页，共41页。28隔爆隔爆隔爆隔爆型热电偶型热电偶型热电偶型热电偶 结构特点：结构特点：结构特点：结构特点：(1)(1)(1)(1)接线盒接线盒接线盒接线盒:防爆的特殊

31、结构，压铸而成，有一定的厚度、隔爆空间，防爆的特殊结构，压铸而成，有一定的厚度、隔爆空间，防爆的特殊结构，压铸而成，有一定的厚度、隔爆空间，防爆的特殊结构，压铸而成，有一定的厚度、隔爆空间，机构强度较高；机构强度较高；机构强度较高；机构强度较高；(2)(2)(2)(2)连接螺纹连接螺纹连接螺纹连接螺纹(luwn)(luwn)(luwn)(luwn)：隔爆接合面，并采用密封圈进行密封。：隔爆接合面，并采用密封圈进行密封。：隔爆接合面，并采用密封圈进行密封。：隔爆接合面，并采用密封圈进行密封。（3 3 3 3）防爆、隔爆。）防爆、隔爆。）防爆、隔爆。）防爆、隔爆。使用场合：隔爆型热电偶多用于化学工

32、业、煤矿井下等的自控系使用场合：隔爆型热电偶多用于化学工业、煤矿井下等的自控系使用场合：隔爆型热电偶多用于化学工业、煤矿井下等的自控系使用场合：隔爆型热电偶多用于化学工业、煤矿井下等的自控系统中。统中。统中。统中。第27页/共41页第二十八页，共41页。292 2 2 2、热电偶的种类热电偶的种类热电偶的种类热电偶的种类(zhngli)(zhngli)(zhngli)(zhngli)从从从从1988198819881988年年年年1 1 1 1月月月月1 1 1 1日日日日起起起起，我我我我国国国国热热热热电电电电偶偶偶偶和和和和热热热热电电电电阻阻阻阻的的的的生生生生产产产产全全全全部部部部

33、按按按按国国国国际际际际电电电电工工工工委委委委员员员员会会会会（IECIECIECIEC）的的的的标标标标准准准准，并并并并指指指指定定定定S S S S、B B B B、E E E E、K K K K、R R R R、J J J J、T T T T七七七七种种种种标标标标准准准准化化化化热热热热电电电电偶偶偶偶为为为为我我我我国国国国统统统统一一一一设设设设计计计计型型型型热电偶。并形成系列化、标准化。热电偶。并形成系列化、标准化。热电偶。并形成系列化、标准化。热电偶。并形成系列化、标准化。其其其其中中中中(qzhng)S(qzhng)S(qzhng)S(qzhng)S、R R R R、B

34、 B B B属属属属于于于于贵贵贵贵金金金金属属属属热热热热电电电电偶偶偶偶，N N N N、K K K K、E E E E、J J J J、T T T T属于廉金属热电偶。属于廉金属热电偶。属于廉金属热电偶。属于廉金属热电偶。第28页/共41页第二十九页，共41页。30几种常用热电偶的测温范围几种常用热电偶的测温范围几种常用热电偶的测温范围几种常用热电偶的测温范围(fnwi)(fnwi)(fnwi)(fnwi)及及及及热电势热电势热电势热电势 分度号分度号 名称名称 测量温度范围测量温度范围 1000 C热电势热电势/mVB铂铑铂铑3030铂铑铂铑6 6501820 C C4.8344.83

35、4R铂铑铂铑1313铂铂-501768 C C10.50610.506S铂铑铂铑1010铂铂-501768 C C9.5879.587K镍铬镍镍铬镍硅硅-2701370 C C41.27641.276E镍铬铜镍镍铬铜镍(康康 铜铜)270800 C C第29页/共41页第三十页，共41页。31五、热电偶实用五、热电偶实用五、热电偶实用五、热电偶实用(shyng)(shyng)测量电路测量电路测量电路测量电路 1 1、测测测测量量量量(cling)(cling)单单单单点温度点温度点温度点温度RZRZ、RCRC、RMRM热电偶、补偿导线热电偶、补偿导线热电偶、补偿导线热电偶、补偿导线(doxin

36、)(doxin)和仪表内阻。和仪表内阻。和仪表内阻。和仪表内阻。第30页/共41页第三十一页，共41页。322 2、测测测测量量量量(cling)(cling)两点之两点之两点之两点之间间间间的温差的温差的温差的温差仪表仪表回路回路回路回路(hul)(hul)(hul)(hul)内的总电动势为内的总电动势为内的总电动势为内的总电动势为:因为因为因为因为(yn(yn wi)wi)所以所以所以所以E ET T=e eABAB(T T1 1)+)+e eBABA(T T2 2)=e eABAB(T T1 1)-)-e eABAB(T T2 2)第31页/共41页第三十二页，共41页。333 3、测测

37、测测量量量量(cling)(cling)平均温度（并平均温度（并平均温度（并平均温度（并联联联联）仪表仪表缺点：当有一只热电偶烧断时，不易缺点：当有一只热电偶烧断时，不易缺点：当有一只热电偶烧断时，不易缺点：当有一只热电偶烧断时，不易(b y)(b y)察觉。察觉。察觉。察觉。第32页/共41页第三十三页，共41页。344 4、测测测测量几点温度量几点温度量几点温度量几点温度(wnd)(wnd)之和（串之和（串之和（串之和（串联联联联）仪表仪表第33页/共41页第三十四页，共41页。35电路调试步骤：电路调试步骤：电路调试步骤：电路调试步骤：调零：调零：调零：调零：T=0T=0T=0T=0时调

38、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RP2RP2RP2RP2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；调输出：温度调输出：温度调输出：温度调输出：温度600600600600时调节负反馈电阻时调节负反馈电阻时调节负反馈电阻时调节负反馈电阻RP2 RP2 RP2 RP2，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。确定确定确定确定(qudng)(qudng)(qudng)(qudng)放大倍数：放大倍数：放大倍数：放大倍数：600600600600时，时，时，时，K K K K型热电偶热电势为型热电偶热电势为型热电偶热电势

39、为型热电偶热电势为 E E E E=24.902mv=24.902mv=24.902mv=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=240.945 6V/24.902mv=240.945 6V/24.902mv=240.945 6V/24.902mv=240.945。应用应用应用应用(yngyng)(yngyng)电路电路电路电路第34页/共41页第三十五页，共41页。36六六、冷冷端端处处理理(chl)及及补补偿偿原因原因(yunyn):(yunyn):热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差

40、，为保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须为保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷端温度保持恒定；使冷端温度保持恒定；热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度00为依为依据，当冷端温度不为据，当冷端温度不为00时，要进行补偿，否则会时，要进行补偿，否则会产生误差。产生误差。第35页/共41页第三十六页，共41页。371.1.冰点槽法冰点槽法把把热热电电偶偶的的参参比比端端置置于于冰冰水水混混合合物物容容器器里里，使使T0=0T0=0。这这种种办办法法仅仅限限于于科科学学实实验验中中使使用用。为为了了避避免免冰冰水水导导电电引引起起两两个个连连接接点点短短

41、路路，必必须须把把连连接接点点分分别别置置于于两两个个玻璃试管里，浸入同一玻璃试管里，浸入同一(tngy)(tngy)冰点槽，使相互绝缘。冰点槽，使相互绝缘。mVABABTCC仪表(ybio)铜导线(doxin)试管补偿导线热电偶冰点槽冰水溶液T0第36页/共41页第三十七页，共41页。382.2.2.2.补偿补偿补偿补偿(bchng)(bchng)(bchng)(bchng)导线法导线法导线法导线法 利用补偿导线，将热电偶的冷端延伸利用补偿导线，将热电偶的冷端延伸利用补偿导线，将热电偶的冷端延伸利用补偿导线，将热电偶的冷端延伸(ynshn)(ynshn)(ynshn)(ynshn)到温度恒定

42、到温度恒定到温度恒定到温度恒定的场所的场所的场所的场所(如仪表室如仪表室如仪表室如仪表室)。根据中间导体定律，只要根据中间导体定律，只要根据中间导体定律，只要根据中间导体定律，只要(zhyo)(zhyo)补偿导体的两补偿导体的两补偿导体的两补偿导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。第37页/共41页第三十八页，共41页。39本章本章(bn zhn)(bn zhn)小结小结一、热电阻传感器一、热电阻传感器1.热电阻效应：物质的电阻率随温度的变化而变化的现象。热电阻效应

43、：物质的电阻率随温度的变化而变化的现象。2.热电阻传感器热电阻传感器.材料：铂、铜；正温度系数；测量范围：材料：铂、铜；正温度系数；测量范围：负几十度到五、六百度。负几十度到五、六百度。3.低温热电阻低温热电阻。材料：铟、锰。材料：铟、锰、碳，测量范围：负二百多、碳，测量范围：负二百多度到室温。度到室温。4.热敏电阻。材料：半导体；正、负温度系数，灵敏度高。热敏电阻。材料：半导体；正、负温度系数，灵敏度高。二、热电偶二、热电偶1.热电效应：两种不同金属热电效应：两种不同金属(jnsh)导体两端分别接在一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时，回路里会产生起构成闭合回路，当两个结

44、点温度不等时，回路里会产生热电势，形成电流，这种现象称为热电效应。热电势，形成电流，这种现象称为热电效应。第38页/共41页第三十九页，共41页。402.2.热电偶的两种电势：接触电势、温差电势。热电偶的两种电势：接触电势、温差电势。3.3.热电偶的主要性质热电偶的主要性质(xngzh)(xngzh)：（1 1）两导体的材料相同，热电动势为）两导体的材料相同，热电动势为0 0；（2 2）热电偶两结点温度相同，热电势为）热电偶两结点温度相同，热电势为0 0；（3 3）热电偶回路的热电势只与两导体的材料和两结点的）热电偶回路的热电势只与两导体的材料和两结点的温度有关，而与热电偶的尺寸、形状及材料的

45、中间温度有关，而与热电偶的尺寸、形状及材料的中间温度无关。温度无关。4.4.中间导体定理：在热电偶中插入第三种材料，只要插中间导体定理：在热电偶中插入第三种材料，只要插入材料两端的温度相同，对热电偶的总电势无影响。入材料两端的温度相同，对热电偶的总电势无影响。第39页/共41页第四十页，共41页。415.中间温度定理：中间温度定理：EAB(T,T0)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,T0)6.热电偶的基本结构：热电极、绝缘套管、保护热电偶的基本结构：热电极、绝缘套管、保护(boh)套管、接线盒。套管、接线盒。7.用途：高温测量。用途：高温测量。思考与练习题：思考与练习题：11-2、11-4、11-7、11-9、11-13第40页/共41页第四十一页，共41页。