热电式传感器

(1)中间温度定律
热电偶A,B两结点的温度分别为 T时,T0产生的热电
势 EA等B (T,于T0)该热电偶
以及 时的热电动势 EAB(T,Tn)
EAB (Tn ,T0 )
EAB (T ,T0 ) EAB (T ,Tn ) EAB (Tn ,T0 )
A
A
A
T
T0 = T
Tn — Tn
T0
B
B
B
实用中，测量出热电势后如何确定温度值呢？通常不是
？利用公式计算，而是用查热电偶分度表来确定。
热电偶分度表是将冷端温度保持为0℃，通过实验建立起 来的热电势与温度之间的数值对应关系。
热电偶测温完全是建立在利用实验热特性和一些热电定律的 基础上的
菏泽菏学泽院学院
2、热电偶测温基本定律
菏泽菏学泽院学院
菏泽菏学泽院学院
热电式传感器
主要内容 一、基本内容 二、热电偶传感器 三、热电阻传感器
菏泽菏学泽院学院
一、基本内容
菏泽菏学泽院学院
（1）定义： 热电式传感器是把被测量转换为电量变化的一种装置。
（2）分类： 按照测温方式不同，可分为接触式和非接触式传感器
接触式测温是基于热平衡原理，即测温敏感元件（传感器） 必须与被测介质接触，是两者处于平衡状态，具有同一温 度。如水银温度计、热敏电阻、热电偶等。
热电阻传感器
热敏电阻
1、金属热电阻
菏泽菏学泽院学院
2、铂热电阻
菏泽菏学泽院学院
铂电阻精度高、稳定性好、性能可靠。在高温下的物理、 化学性质稳定。但在还原性介质中容易被氧化变脆。使用 范围为-200~600℃
3、铜热电阻
铜热电阻线性较好，具有电阻温度系数小，价格便宜， 互换性好等优点。使用范围为-50~150℃
若使冷端温度保持不变，则热电势为热端温度的单值函数
EAB (T ,T0) f (T ) f (T0) f (T ) C (T )
菏泽菏学泽院学院
在实际测量中，不可能也没有必要单独测量接触电势和 温差电势，而只需要用仪表测量总的热电势。另外，温差电 势与接触电势相比较，数值甚小，因此在工程应用中认为热 电势近似等于接触电势。
要其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响 热电偶回路的总热电动势。
菏泽菏学泽院学院
利用这个性质可以在回路中引入各种仪表、连接导线，而不 必担心会对热电动势有什么影响，而且也允许用任意方法来 焊接热电偶。也可以采用开路热电偶对液态金属和金属壁面 进行温度测量。
中间导体定律 很重要
3、常用热电偶
菏泽菏学泽院学院
EAB (T ,T0 ) EAC (T ,T0 ) ECB (T ,T0 )
A
Hale Waihona Puke ACTT0 = T
T0 — T
T0
B
C
B
菏泽菏学泽院学院
菏泽菏学泽院学院
T
T0
（３)均质导体定律
由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体
的横截面积、长度以及温度分布如何均不产生
热电动势。 T
T0
V
（４)中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只
非接触式测温是利用热辐射原理，测温的敏感元件不与被测 介质接触，利用物体的热辐射随温度变化的原理测定物体的 温度，故又称辐射测温。如辐射温度计，红外测温仪等。
菏泽菏学泽院学院
接触式和非接触式测温方式比较
菏泽菏学泽院学院
常用热电式传感器及特点
菏泽菏学泽院学院
下面我们主要介绍热电偶传感器和热电阻传感器
二、热电偶传感器
菏泽菏学泽院学院
1、工作原理
热电偶传感器的工作原理是基于热电效应。
所谓热电效应就是把两种不同的导体或半导体组成闭 合回路，当两接点的温度不等时，回路中就会产生电势， 从而形成电流，这一现象通常称为热电效应。相应的电势 称为热电势。
菏泽菏学泽院学院
热电极A
左端称为：
测量端
A
（工作
端、热
kT0 e
ln
nA nB
T
温差
电势
EA (T ,T0 ) T0 AdT
T
EB (T ,T0 ) T0 BdT
e——电子电荷量，k——玻耳兹曼常数， T——接触处的温度 nA，nB——分别为导体A和B的自由电子密度。
热电偶回路总的热电势为：
菏泽菏学泽院学院
当热电偶的两个不同的电极材料确定后，热电势便与 两个接点温度有关。即回路的热电势是两个接点的温度函 数之差。
菏泽菏学泽院学院
4、其他热电阻 伴随低温技术的发展，出现了铟电阻、锰电阻、碳电 阻等一些新型热电阻。他们能够对低温进行测量、灵 敏度高。
菏泽菏学泽院学院
菏泽菏学泽院学院
菏泽菏学泽院学院
接线盒
普通装配型热电偶 的
结构放大图
菏泽菏学泽院学院
引出线套管
不锈钢保护管 固定螺纹
（出厂时用塑料包裹） 热电偶工作端（热端）
菏泽菏学泽院学院
安装螺纹
安装法兰
三、热电阻传感器
菏泽菏学泽院学院
（１）工作原理 利用导体或半导体的电阻值随温度的变化来测量温度。 （２）分类 热电阻按感温元件的材质分金属与半导体两类。金属热 电阻简称为热电阻，半导体热电阻称为热敏电阻。 热电阻
端）
B
热电势
热电极B
右端称为：
自由端
（参考 端、冷 端）
结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势
菏泽菏学泽院学院
热电偶产生的热电势 EAB(T,T0) 是由两种导体的接触电势和单一 导体的温差电势 EA和 EB所形成的。
接触 电势
EAB (T )

kT e
ln
nA nB
EAB (T0 )

中间温度定律是制定热电偶分度表的理论基础
一般工程测量中的冷端都不为零，因此，只要测出热端、冷端
的热电势，便可利用热电偶分度表求出工作端的被测温度值。
菏泽菏学泽院学院
菏泽菏学泽院学院
(２)标准电极定律 两种导体A,B分别与标准电极C组成热电偶，如
果他们所产生的热电动势为已知，A和B两极配对 后的热电动势可用下式求得：