第三章316温度传感器-1

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②温差电动势
②温差电动势(续)
EA (T , T0 ) AdT
T0
T
EA(T,T0)——导体A两端温度为T、T0时形成的温差电动 势; T,T0——高低端的绝对温度; σA——汤姆逊系数,表示导体A两端的温度差为1℃时所 产生的温差电动势,例如在0℃时,铜的σ =2μV/℃。
总电势
处的温度不同,一端温度为T,,另一端温度
为T0 ,回路中将产生一个电动势,该电动势
的方向和大小与导体的材料及两接点的温度
有关。这种现象称为“热电效应”。产生的
电动势则称为“热电动势”。
(2)热电动势
热电动势由两部分电动势组成,一部 分是两种导体的接触电动势,另一部分 是单一导体的温差电动势。
①接触电动势
(2)中间导体定律
在热电偶回路中接入第三种导体,只要第三 种导体的两接点温度相同,则回路中总的热 电动势不变。
图 热电偶中接入第三种导体
中间导体定律的应用1
T0
T0
Tx
测量导线
电 压 表
中间导体定律的应用2
(3) 中间温度定律
对于同种热电偶,两端温度为T1、T3时产生的热电势为该热 电偶两接点温度为T1 、 T2和T2 、 T3时所产生的热电势的代 数和,T2为T1和T3之间的任一温度。
结论(续)
(4)导体材料确定后,热电势的大小只与热电 偶两端的温度有关。如果使EAB(T0)=常数,则回 路热电势EAB(T,T0)就只与温度T有关,而且是T 的单值函数.
通常被测温度与热电势的关系由分度表给出,参考端 温度为0℃。
温度 /℃
20 30 40 50 80 90 100 110 120 130 140
①接触电势
(续)
KT N AT E AB (T ) ln e N BT
EAB(T)——导体A、B结点在温度T 时形成的接触电动 势; e——单位电荷, e =1.6×10-19C; K——波尔兹曼常数, k =1.38×10-23 J/K ; NAT、NBT ——导体A、B在温度为T 时的电子密度。 接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。
摄氏温度与华氏温度的关系:℉=9/5℃+32, 或℃=5/9(℉-32
三. 温度传感器的分类
������
接触式测温:基于热平衡原理 即测温敏感元件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。
������ 非接触式测温: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温度,故又 称辐射测温。 如辐射温度计,红外测温仪等。
3.6 温度传感器
一.温度
温度是表征物体冷热程度的物理量,它体现了物体 内部分子运动状态的特征。 温度是工业过程中最普遍而重要的操作参数.
温度不能直接测量。温度的测量都是借助于冷 热不同的物体之间的热交换,以及通过温度传 递到敏感元件后,其物理性质随温度变化而进 行的。
热电式传感器将温度变化转换成电量(电阻、电势 等)。 将温度变化转换为电阻变化的元件主要有热电阻和热 敏电阻; 将温度变化转换为电势的传感器主要有热电偶和PN结 式传感器; 将热辐射转换为电学量的器件有热电探测器、红外探 测器等。
热电势 0.80 1.20 1.60 2.02 3.26 3.38 4.10 4.51 4.90 5.30 5.73 /mV
2、热电偶基本定律
ห้องสมุดไป่ตู้
(1)均质导体定律
如果热电偶回路中的两个热电极材料相同, 无论两接点的温度如何,热电动势为零。 根据这个定律,可以检验两个热电极材料成 分是否相同(称为同名极检验法),也可以检查热 电极材料的均匀性。
当参考端温度
(2)
T0 恒定时, EAB (T0 )=C
(3)
EAB (T,T0 ) EAB (T) - C
结论
(1)热电偶回路热电势只与组成热电偶的材料 及两端温度有关;与热电偶的长度、粗细无关。 (2)只有用不同性质的导体(或半导体)才能组 合成热电偶;相同材料不会产生热电势,因为当 A、B两种导体是同一种材料时,ln(NA/NB)=0, 也即EAB(T,T0)=0。 (3)只有当热电偶两端温度不同,热电偶的两导 体材料不同时才能有热电势产生。
EAB T1, T3 EAB T1, T2 EAB T2 , T3
中间温度定律的应用
中间温度定律是制定热电偶分度表的理论 基础。热电偶分度表都是以冷端温度为0℃ 时做出的。 一般工程测量中冷端都不为零(任一恒定 值),因此,只要测出热端、冷端的热电 势,便可利用利用热电偶分度表求出工作 端的被测温度值。
由导体A、B组成的热电偶回路总的热电势为:
EAB (T , T0 ) EAB (T ) EAB (T0 ) EB (T , T0 ) EA (T , T0 )
实践证明,在热电偶回路中起主要作用的是接触
电动势,温差电动势只占极小部分,可以忽略不计,
故上式可以写成
EAB (T,T0 ) EAB (T)-EAB (T0 )
测温方法比较
常用温度传感器
常用热电式传感器
测温 方式
精 测温范 传感器类型 度 围(℃) (%)
特点
(一).热电偶 温度传感器
热电偶测温的主要优点
1、它属于自发电型传感器:测量时可以 不需外加电源,可直接驱动动圈式仪表; 2、测温范围广:下限可达 -270C ,上限 可达1800C以上; 3 、各温区中的热电势均符合国际计量委 员会的标准。
二、温标
1、温度的数值表示方法称为温标。
它规定了温度的读数的起点(即零点)以及温度的单位。
各类温度计的刻度均由温标确定。
2、国际上规定的温标有:摄氏温标、华氏温
标、热力学温标等。
3、几种温标的对比
正常体温 热力学温度T与人们惯用的摄氏温度t的关系是 为37 C , T=t+273.15 相当于华 氏温度多 少度?
1.热电偶测温的工作原理
先看一个实验——热电偶工作原理演示
热电极A
左端称 为:测 量端 (工作 端、热 端)
热电势
A
热电极B
右端称 为:自 由端 (参考 端、冷 端)
B
结论:当两个结点温度不相同时, 回路中将产生电动势。
(1)热电效应
当由两种不同的导体或半导体A和B组成
一个回路,其两端相互连接时,只要两结点
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