热电式传感器及其应用
传感器原理及应用温度传感器
传感器原理及应用温度传感器一、传感器原理传感器是将非电信号转化为电信号的装置，它通过测量其中一被测量物理量（如温度、压力、湿度等）的变化，并将其转换为可用的电信号输出。
温度传感器是一种用来测量温度的传感器，它通常由敏感元件和信号处理电路组成。
敏感元件接受来自被测对象的温度变化，并将其转化为电信号，信号处理电路进一步处理该电信号并输出。
常见的温度传感器有热电偶、热电阻、半导体温度传感器等。
1.热电偶：热电偶是利用两种不同金属的热电极在温度差下产生热电势的原理进行温度测量的。
当两个不同金属的连接点分别处在不同温度下时，会在连接点间产生热电势，称为温差电动势，通过对热电势的测量，可以得到被测温度。
热电偶具有响应快、测量范围广、结构简单等优点，常用于高温环境下的温度测量。
2.热电阻：热电阻是利用材料的电阻随温度变化的特性进行温度测量的。
热电阻通常由金属或半导体材料制成，在不同温度下，其电阻值会发生变化，通过测量电阻值的变化，可以得到被测温度。
常见的热电阻有铂电阻，具有精度高、稳定性好等特点，广泛应用于精密温度测量领域。
3.半导体温度传感器：半导体温度传感器是利用半导体材料的电阻随温度变化的特性进行温度测量的。
半导体温度传感器通常由硅基芯片制成，其电阻值随温度变化呈现一定的规律。
通过测量电阻值，可以得到被测温度。
半导体温度传感器具有体积小、响应快、价格低等优点，广泛应用于家电、电子产品等领域。
二、温度传感器应用温度传感器在各个行业和领域有着广泛的应用。
1.工业领域：温度传感器在工业领域中被广泛应用于监测加热设备、冷却系统、炉温控制等。
它可以帮助实时监测设备的温度变化，避免因温度过高或过低导致设备故障或损坏。
2.电子产品：温度传感器在电子产品中应用广泛，如智能手机、电脑、平板电脑等。
它可以用于监测设备的温度，防止设备因温度过高而损坏。
3.汽车行业：温度传感器在汽车行业中被用于发动机温度的监测，以及空调系统、冷却系统等的温度控制。
热电式传感器的原理和应用
热电式传感器的原理和应用一、热电式传感器的原理热电式传感器是一种使用热电效应来测量温度的传感器。
它利用了热电效应在两个不同材料接合处产生的温度差，从而生成一个电压或电流信号，用于测量温度。
1. 热电效应的基本原理热电效应是指两个不同材料的接触处由于温度差异而产生的电势差。
根据这个原理，热电式传感器通常由两种不同材料的导线或导体构成。
2. 热电偶原理热电偶是热电式传感器的一种常见类型，它由两根不同材料的导线通过焊接连接而成。
当一个导线的接触处受到热源的加热时，会产生一个电势差，这个电势差与温度成正比。
通过测量这个电势差，可以间接测量热源的温度。
3. 温度与电势差的关系热电偶的电势差与温度之间的关系可以通过热电势-温度特性曲线来描述。
每种材料的热电性质都不同，因此每根导线的热电特性也不同。
通过测量两个导线的电势差，可以确定温度的值。
二、热电式传感器的应用热电式传感器由于其简单、可靠的原理，被广泛应用于温度测量以及其他相关领域。
1. 工业自动化在工业自动化中，热电式传感器常用于测量各种流体、气体以及固体的温度。
它可以实时监测温度变化，并与控制系统相连，实现温度的自动调控。
2. 热处理过程热电式传感器在热处理过程中起到关键作用。
通过测量加热炉、熔炉等设备的温度，可以确保热处理过程的准确性和稳定性。
3. 医疗设备热电式传感器在医疗设备中也有广泛应用。
例如，体温计和血糖仪等便携式医疗设备都采用了热电式传感器来测量体温和血糖水平。
4. 环境监测热电式传感器还可以用于环境监测。
例如，测量室内和室外温度、湿度等参数，可以帮助调节室内环境，提供舒适的生活和工作环境。
结论热电式传感器是一种常见且有效的温度测量工具。
它利用热电效应的原理，通过测量热源产生的电势差来间接测量温度。
热电式传感器应用广泛，在工业自动化、热处理过程、医疗设备和环境监测等领域都有重要作用。
热电式传感器的原理和应用对提升生活和工作环境的舒适性，以及保证工业生产过程的准确性和稳定性都起到了关键作用。
热电式传感器工作原理
热电式传感器是一种常用的温度测量装置，它基于热电效应来实现温度的检测和测量。
其工作原理可以归纳如下：
1.热电效应：热电效应是指当两个不同金属或半导体材料形成一个闭合回路时，在两个接
点处存在温差时会产生电势差。
这种现象称为热电效应，主要有两种类型：塞贝克效应和佩尔丹效应。
2.塞贝克效应：塞贝克效应是指当两种不同金属材料的接点处存在温差时，由于热电效应
产生的电势差。
这个电势差与温差之间的关系是线性的，即温差越大，产生的电势差越大。
3.佩尔丹效应：佩尔丹效应是指当两种不同半导体材料的接点处存在温差时，由于热电效
应产生的电势差。
与塞贝克效应类似，佩尔丹效应也具有线性关系。
4.传感器结构：热电式传感器通常由两种不同金属或半导体材料组成的热电偶或热敏电阻
构成。
其中一个接点暴露于待测温度环境，而另一个接点则与参考温度保持恒定。
当两个接点存在温差时，通过测量产生的热电势差就可以确定温度。
5.信号读取：为了读取热电势差并将其转换为温度值，通常使用热电偶仪表或热敏电阻仪
表。
这些仪器测量和解释由热电效应产生的微弱电信号，并将其转化为相应的温度值。
总结起来，热电式传感器利用热电效应来测量温度变化。
通过测量不同金属或半导体材料之间的热电势差，可以确定温度差异并将其转化为实际温度值。
这种原理使得热电式传感器在许多应用领域中被广泛使用，如工业过程控制、温度监测等。
热传感器工作原理
热传感器工作原理
热传感器是一种用来测量温度变化的传感器，它能够将温度转
化为电信号输出。
热传感器的工作原理主要基于热电效应，通过对
热电材料的加热和冷却来实现温度的测量。
在实际应用中，热传感
器被广泛应用于温度测量、热敏电阻、热电偶等领域。
热传感器的工作原理可以分为两个主要步骤，热电效应和电信
号输出。
首先，当热传感器感受到温度变化时，热电材料会产生热
电效应，即温度差会引起电压差。
这是因为热电材料的导电性会随
着温度的变化而发生变化，从而产生热电势差。
其次，通过测量这
个热电势差，可以将温度转化为电信号输出，从而实现温度的测量
和监控。
热传感器的工作原理基于热电效应，其主要特点包括灵敏度高、响应速度快、稳定性好等优点。
在实际应用中，热传感器被广泛应
用于工业控制、医疗设备、汽车电子、家用电器等领域。
例如，热
传感器可以用于测量发动机温度、热水器温度、空调温度等，从而
实现温度的监控和控制。
总的来说，热传感器是一种能够将温度转化为电信号输出的传
感器，其工作原理基于热电效应。
通过对热电材料的加热和冷却来实现温度的测量，并将温度转化为电信号输出。
热传感器具有灵敏度高、响应速度快、稳定性好等优点，被广泛应用于工业控制、医疗设备、汽车电子、家用电器等领域。
希望本文能够帮助大家更好地理解热传感器的工作原理，为实际应用提供参考。
第7章热电式传感器案例
B
第7章 热电式传感器
§7-1 热电偶
(二) （导体内）温差电势
导体内因两点温度不同，两点产生电势。
机理：导体内自由电子在高温 端具有较大的动能，因而向低 温端扩散，结果高温端因失去 电子而带正电荷，低温端因得 到电子而带负电荷，从而形成 一个静电场。
eA (T , T0 ) dT
- eAB (T0 ) eBC (T0 ) eCA (T0 )
10
第7章 热电式传感器
§7-1 热电偶
二、热电偶基本定律 (一)中间导体定律 右图的热电偶回路总电势为
EABC (T , T0 ) eAB (T ) eBC (T0 ) eCA (T0 ) - AdT BdT
第7章 热电式传感器
热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。在 各种热电式传感器中，把量转换为电势和电阻的方法最为普遍。 其中：将温度转换为电势的热电式传感器叫热电偶 将温度转换为电阻值的热电式传感器叫热电阻。 ① 温度 电势 放大电路
热电偶 热电阻 热敏电阻
②
温度
电阻
检测电路
1
第7章 热电式传感器
EABC (T , T0 ) eAB (T ) eBC (T0 ) eCA (T0 ) - AdT BdT
T0 T0
T
T
接触电势
温差电势
9
第7章 热电式传感器
§7-1 热电偶
二、热电偶基本定律 (一)中间导体定律
在T=T0时
eAB (T0 ) eBC (T0 ) eCA (T0 ) 0
EABC (T , T0 ) eAB (T ) - eAB (T0 ) ( B - A )dT EAB (T , T0 )
传感器技术课件-热电式传感器
热电式传感器的应用领域
工业自动化
用于测量温度、流量、气体浓度等参数，提高生产效率和质量。
能源管理
用于监测和控制能源消耗，优化能源利用效率。
汽车工业
用于发动机温度、刹车系统和座椅加热等应用。
热电式传感器与其他传感器的比较
热电式传感器
• 适用于高温环境 • 温度测量范围宽 • 稳定性和精度高
压力传感器
热电式传感器的结构及原理
结构
热电式传感器通常由热电材料、保护层、连接线 和环境接口组成。
原理
当热电材料的两端产生温度差时，热电效应将使 电场中的电子产生电流，从而实现温度测量。
热电式传感器的分类
1 温度差型热电式传感器
适用于测量温度差异的传感器，如热电偶和 热敏电阻。
2 温度感应型热电式传感器
适用于测量单一温度的传感器，如热电阻和 热电堆。
选择离测量对象最近的位置，避免热量流失。
2 防护和维护
确保传感器受到适当的防护，并进行定期检查和校准。
3 电源和电路设计
考虑传感器的电源供应和信号处理电路的设计，以确保准确运行。
热电式传感器的校验方法
1 对比法
2 零点校准
将传感器与已知准确度的 参考温度计进行偏差。
传感器技术课件-热电式 传感器
热电式传感器是一种能够将热量转化为电能的传感器。了解其基本原理、结 构和应用领域，以及其优点和缺点是非常重要的。
什么是热电式传感器
热电式传感器是一种将温度变化转化为电压或电流输出的传感器。它利用热电效应来测量温度，并将温度变化 转化为电信号。
热电效应的基本原理
热电效应是指当两个不同材料的接触点形成温度差时，产生的电压或电流。 这种效应是由于不同材料的电子在温度梯度下产生的差异。
常用传感器与敏感元件(热电式传感器)
B
即：EABT1，T3 EABT1，T2 EABT2，T3
热电偶传感器
（5）在热电偶回路中接入第三种材料的导线，只要 第三种导线的两端温度相同，第三种导线的引入不 会影响热电偶的热电势。 中间导体定律
C
T0
T0
A
B
T
T0
C
T1
A T1 B
T
热电偶传感器
（6）当温度为T1、T2时，用导体A、B组成的热电偶 的热电势等于AC热电偶和CB热电偶的热电势的和， 即：EAB(T,T0)=EAC(T,T0)+ECB(T,T0) 标准电极定律 或：EAB(T,T0)=EAC(T,T0)-EBC(T,T0)
热电偶传感器
◆镍铬－镍硅(镍铬－镍铝)热电偶(WREU)
（1）由直径1.22.5mm的镍铬与镍硅制成，用符 号EU表示，镍铬为正极，纯镍硅为负极。
（2）化学稳定性好，1200C以下范围长期使用，短 期测量温度高达1300℃，热电势大，线性好价格便 宜。 （3）测量精度偏低。
热电偶传感器
◆镍铬－考铜热电偶(WREA) （1）由直径1.22.0mm的镍铬材料与镍、铜合金 制成，用符号EA表示，镍铬为正极，考铜为负极。
镍铬-镍硅
镍铬-考铜 镍铬-铜镍
WRN
EU-2 或K
0～ 1300℃
≤400℃ ±3.0℃
>400℃ ±0.75%t
0～
WRK EA-2 800℃ ≤300℃ >300℃
WRE 或E 0～ ±3.0℃ ±1.0%t
1000℃
例1：用铂铑30-铂铑6热电偶测温，已知冷端温度为50ºC， 实测的热电势为8.954mV，试求预测的温度值。
2.95mV-(-4.0mV)=6.95mV
热电式传感器的应用
热电式传感器的应用热电式传感器是一种广泛应用于各种工业和科研领域的传感器。
它利用热电效应来测量温度、热量或流量等物理量。
下面将详细介绍热电式传感器的应用。
一、温度测量温度是热电式传感器最常用的测量参数。
热电偶是温度测量中最常用的热电式传感器，它由两种不同材料的导体组成，当两种导体连接时，它们之间会产生热电效应。
当两个连接的导体之间有温度差时，就会产生电动势。
通过测量这个电动势，可以确定两个导体之间的温度差，从而测量温度。
热电偶具有测量范围广、可靠性高、稳定性好等特点，被广泛应用于各种温度测量场合。
二、热量测量热电式传感器也可以用于热量测量。
在热量测量中，通常使用热电堆或热电芯片作为传感器。
热电堆是由多个热电偶串联而成的，它可以通过测量通过它的热量引起的温度变化来测量热量。
热电芯片则是一种集成化的热电式传感器，它可以同时测量温度和热量。
三、流量测量热电式传感器还可以用于流量测量。
在流量测量中，通常使用热线或热膜作为传感器。
热线传感器是一种具有热线测量元件的传感器，它通过测量热线与流体之间的热量交换来测量流量。
热膜传感器则是一种具有加热元件和测量元件的传感器，它通过测量流体经过加热元件时的温度变化来测量流量。
四、压力测量热电式传感器还可以用于压力测量。
在压力测量中，通常使用压阻式传感器或电容式传感器作为传感器。
压阻式传感器利用电阻的变化来测量压力的变化，而电容式传感器利用电容的变化来测量压力的变化。
这两种传感器都与热电式传感器有一定的联系，因为它们都需要对传感器的信号进行处理和放大，而热电式传感器则可以利用热电效应来放大信号。
五、其他应用除了上述应用外，热电式传感器还有很多其他的应用。
例如，它可以用于成分分析、水分测定、厚度测量等领域。
成分分析中常用的有热重分析仪和量热仪等仪器，这些仪器都是利用热电式传感器来检测物质的质量和能量变化等参数；水分测定中常用的有干燥箱和烘箱等设备，这些设备都是利用热电式传感器来检测样品中的水分含量；厚度测量中常用的有超声波测厚仪和激光测距仪等仪器，这些仪器都是利用热电式传感器来检测样品表面的厚度和距离等参数。
热电传感器的工作原理
热电传感器的工作原理
热电传感器是一种通过测量电压差来检测温度变化的传感器。
它基于"塞贝克效应"和"泊尔-塞贝克效应"的原理。
热电传感器通常由两个不同材料的导线组成，这些导线被称为"热电偶"。
当两个不同材料的导线连接成热电偶时，它们形成一个电路环路。
当热电偶的两个连接端温度不相等时，就会在电路中产生一个电压差。
这是由于两种不同材料在温度变化下产生的电动势不同所引起的。
这个电压差是一个关于温度差的非线性函数。
热电传感器通常会将热电偶的两个连接端的电压差转换成一个与温度变化成比例的电压输出。
这个输出电压可以通过放大电路被放大，以便更容易测量。
热电传感器的精度取决于热电偶材料的选择、导线的大小和长度、接触点的温度补偿等因素。
由于热电偶的工作原理相对简单可靠，且能够测量非常高温和低温环境，因此热电传感器被广泛应用于温度测量和控制领域，如工业自动化、家用电器等。
传感器原理与应用习题-第7章热电式传感器
传感器原理与应用习题-第7章热电式传感器《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书第7章热电式传感器7-1 热电式传感器有哪几类？它们各有什么特点？答：热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。
它可分为两大类：热电阻传感器和热电偶传感器。
热电阻传感器的特点：（1)高温度系数、高电阻率。
(2)化学、物理性能稳定。
(3)良好的输出特性。
(4).良好的工艺性，以便于批量生产、降低成本。
热电偶传感器的特点：（1）结构简单（2）制造方便（3）测温范围宽（4）热惯性小（5）准确度高（6）输出信号便于远传7-2 常用的热电阻有哪几种？适用范围如何？答：铂、铜为应用最广的热电阻材料。
铂容易提纯，在高温和氧化性介质中化学、物理性能稳定，制成的铂电阻输出－输入特性接近线性，测量精度高。
铜在-50～150℃范围内铜电阻化学、物理性能稳定，输出－输入特性接近线性，价格低廉。
当温度高于100℃时易被氧化，因此适用于温度较低和没有侵蚀性的介质中工作。
7-3 热敏电阻与热电阻相比较有什么优缺点？用热敏电阻进行线性温度测量时必须注意什么问题？7-4 利用热电偶测温必须具备哪两个条件？答：（1）用两种不同材料作热电极（2）热电偶两端的温度不能相同7-5 什么是中间导体定律和连接导体定律？它们在利用热电偶测温时有什么实际意义？答：中间导体定律：导体A、B组成的热电偶，当引入第三导体时，只要保持第三导体两端温度相同，则第三导体对回路总热电势无影响。
利用这个定律可以将第三导体换成毫伏表，只要保证两个接点温度一致，就可以完成热电势的测量而不影响热电偶的输出。
连接导体定律：回路的总电势等于热电偶电势E AB(T,T0)与连接导线电势E A’B’(Tn,T0)的代数和。
连接导体定律是工业上运用补偿导线进行温度测量的理论基础。
7-6 什么是中间温度定律和参考电极定律？它们各有什么实际意义？答：E AB(T,Tn,T0)=E AB(T,Tn)+E AB(Tn,T0)这是中间温度定律表达式，即回路的总热电势等于E AB(T,Tn)与E AB(Tn,T0)的代数和。
车辆检测技术——热电式传感器
第七章热电式传感器第一节热电偶热电式传感器是一种利用敏感元件的电磁参数随温度变化而变化的特性来测量温度的装置。
在各种热电式传感器中，把温度量转换为电势和电阻的方法最为普遍。
其中将温度转换为电势的热电式传感器叫热电偶温度传感器，将温度转换为电阻值的热电式传感器叫电阻式温度传感器。
金属热电式传感器简称热电阻，半导体式传感器简称热敏电阻。
热电式传感器目前在工业生产中得到了广泛的应用，并且可以选用定型的显示仪表和记录仪来进行显示和记录。
在计算机控制系统中，热电式传感器的输出信号可直接进入I/O卡，进行信号的预处理、显示和控制。
热电偶由于性能稳定、结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传的特点，在工业和科研领域中得到广泛应用。
常用的热电偶，低温可测到-50℃，高温可达到+1600℃。
若配用特殊材料，其温度范围可达到-150℃～2000℃。
如图7-1所示，热电偶温度传感器将被测温度转换成毫伏级热电势，通过连接导线与显示表构成温度检测系统，从而实现温度的显示、记录和调节。
图7-1热电偶测温示意图一热电偶的基本原理1 热电效应1821年，德国物理学家赛贝克（T⋅J⋅Seebeck）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（称为结点），发现放在回路中的电流表指针发生偏转。
如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热，指针的偏转角反而减小。
显然，指针的偏转说明回路中有电动势产生并有电流在回路中流动，电流的强弱与两个结点的温差有关。
据此，赛贝克发现和证明了将两种不同性质的导体A 、B 组成闭合回路，如图7-2所示。
若节点(1)、(2)处于不同的温度(T≠T 0)时，两者之间将产生一热电势，在回路中形成一定大小的电流，这种现象称为热电效应。
两种不同材料的导体所组成的回路称为“热电偶”，组成热电偶的导体称为“热电极”，热电偶所产生的电动势称为热电势。
热电偶的两个结点中，置于温度为T 的被测对象中的结点称之为测量端，又称为工作端或热端；而置于参考温度为T 0的另一结点称之为参考端，又称自由端或冷端。
传感器原理与应用习题_第7章热电式传感器
《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书第7章热电式传感器7-1 热电式传感器有哪几类？它们各有什么特点？答：热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。
它可分为两大类：热电阻传感器和热电偶传感器。
热电阻传感器的特点：（1)高温度系数、高电阻率。
(2)化学、物理性能稳定。
(3)良好的输出特性。
(4).良好的工艺性，以便于批量生产、降低成本。
热电偶传感器的特点：（1）结构简单（2）制造方便（3）测温范围宽（4）热惯性小（5）准确度高（6）输出信号便于远传7-2 常用的热电阻有哪几种？适用范围如何？答：铂、铜为应用最广的热电阻材料。
铂容易提纯，在高温和氧化性介质中化学、物理性能稳定，制成的铂电阻输出－输入特性接近线性，测量精度高。
铜在-50～150℃范围内铜电阻化学、物理性能稳定，输出－输入特性接近线性，价格低廉。
当温度高于100℃时易被氧化，因此适用于温度较低和没有侵蚀性的介质中工作。
7-3 热敏电阻与热电阻相比较有什么优缺点？用热敏电阻进行线性温度测量时必须注意什么问题？7-4 利用热电偶测温必须具备哪两个条件？答：（1）用两种不同材料作热电极（2）热电偶两端的温度不能相同7-5 什么是中间导体定律和连接导体定律？它们在利用热电偶测温时有什么实际意义？答：中间导体定律：导体A、B组成的热电偶，当引入第三导体时，只要保持第三导体两端温度相同，则第三导体对回路总热电势无影响。
利用这个定律可以将第三导体换成毫伏表，只要保证两个接点温度一致，就可以完成热电势的测量而不影响热电偶的输出。
连接导体定律：回路的总电势等于热电偶电势EAB(T,T0)与连接导线电势EA’B’(Tn,T0)的代数和。
连接导体定律是工业上运用补偿导线进行温度测量的理论基础。
7-6 什么是中间温度定律和参考电极定律？它们各有什么实际意义？答：EAB(T,Tn,T0)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,T0)这是中间温度定律表达式，即回路的总热电势等于EAB(T,Tn)与EAB(Tn,T0)的代数和。
热电式传感器及应用文章
热电式传感器及应用文章
热电式传感器是一种利用热电效应来测量温度变化的传感器。
当两种不同金属连接在一起形成一个电路，当两个连接点之间有温度差异时，会在电路中产生一个电势差。
这个现象被称为热电效应。
利用这个原理，热电式传感器可以实现非接触、高灵敏度、高精度且无需外部电源的温度测量。
热电式传感器的结构一般由两种金属线材组成，分别被称为热电偶。
两个端点相连接，形成一个回路，当这个回路中存在温度差异时，便可以测量电势差。
这个电势差会通过电缆传输至另一个设备上，如显示仪器和数据采集器。
由于热电偶是由金属制成的，因此能够耐受高温、高压和恶劣环境。
热电式传感器在各个工业领域都有广泛的应用，其中最常见的就是用于测量铁路、石油、化学、冶金和玻璃工业等高温的设备。
因为这些设备在工作过程中需要用到高温，而热电式传感器可以承受高温并且具有高精度和灵敏度，因此成为了理想的选择。
由于热电式传感器不会对被测量物体造成任何损伤，因此在医疗领域中也经常会使用该技术。
例如，热电式传感器可以使用在体内来测量血液和器官的温度变化，从而提供更准确的医疗诊断和治疗方案。
总的来说，热电式传感器因其高温耐性、精准度和便捷性而成为了广受欢迎的检测设备。
除了常规的应用领域外，热电式传感器在新能源、食品冷链、航空航天等领域也有着重要的应用。
并且，随着技术的不断升级和市场的不断扩大，热电
式传感器将会有更广阔的发展前景。
传感器原理与应用习题-第7章热电式传感器
《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书第7章热电式传感器7-1 热电式传感器有哪几类？它们各有什么特点？答：热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。
它可分为两大类：热电阻传感器和热电偶传感器。
热电阻传感器的特点：（1)高温度系数、高电阻率。
(2)化学、物理性能稳定。
(3)良好的输出特性。
(4).良好的工艺性，以便于批量生产、降低成本。
热电偶传感器的特点：（1）结构简单（2）制造方便（3）测温范围宽（4）热惯性小（5）准确度高（6）输出信号便于远传7-2 常用的热电阻有哪几种？适用范围如何？答：铂、铜为应用最广的热电阻材料。
铂容易提纯，在高温和氧化性介质中化学、物理性能稳定，制成的铂电阻输出－输入特性接近线性，测量精度高。
铜在-50～150℃范围内铜电阻化学、物理性能稳定，输出－输入特性接近线性，价格低廉。
当温度高于100℃时易被氧化，因此适用于温度较低和没有侵蚀性的介质中工作。
7-3 热敏电阻与热电阻相比较有什么优缺点？用热敏电阻进行线性温度测量时必须注意什么问题？7-4 利用热电偶测温必须具备哪两个条件？答：（1）用两种不同材料作热电极（2）热电偶两端的温度不能相同7-5 什么是中间导体定律和连接导体定律？它们在利用热电偶测温时有什么实际意义？答：中间导体定律：导体A、B组成的热电偶，当引入第三导体时，只要保持第三导体两端温度相同，则第三导体对回路总热电势无影响。
利用这个定律可以将第三导体换成毫伏表，只要保证两个接点温度一致，就可以完成热电势的测量而不影响热电偶的输出。
连接导体定律：回路的总电势等于热电偶电势E AB(T,T0)与连接导线电势E A’B’(Tn,T0)的代数和。
连接导体定律是工业上运用补偿导线进行温度测量的理论基础。
7-6 什么是中间温度定律和参考电极定律？它们各有什么实际意义？答：E AB(T,Tn,T0)=E AB(T,Tn)+E AB(Tn,T0)这是中间温度定律表达式，即回路的总热电势等于E AB(T,Tn)与E AB(Tn,T0)的代数和。
铁道车辆传感器技术—热电式传感器
简介： TMS热电偶、热电阻作为工业用温度测
量的传感器，通常和显示及指针仪表、记录 仪表，工业智能调节器配套使用。它可以直 接测量各种生产过程中-200℃-1800℃(钨铼 偶可测温到2300℃)范围内的液体、气体、 蒸汽介质，以及固体表面温度.它广泛用于石 油、化工、机械、制药、冶金、陶瓷、环保 等行业。
热力管道用热电阻
简介： 热电阻是利用物质在温度变化时本身电阻也
随着发生变化的特性来测量温度的。当被测介体 中有温度梯度存在时，所测的温度是感温元件所 在范围介质中的平均温度。
工业用装配式热电阻作为温度测量传感器,通 常与温度变送器,调节器以及显示仪表等配套使用, 组成过程控制系统,用以直接测量或控制各种生产 过程中-200℃～300℃范围内的液体,蒸汽和气体 介质以及固体表面的温度. 广泛用于石油、化工、 机械、冶金、电力、 轻纺、食品等工业部门和科 技领域。
项目一 传感器技术
任务6 热电式传感器
01
热电式传感器概述
10.22
热电偶传感器工作原理
03
热电偶传感器性质、定律、类型和结构
04
热（敏）电阻传感器
05
热电式传感器的应用
一、热电式传感器概述
温 度量
材料与温度有关 的物理特性
电量
电动势、电 阻等变化
热电式传感器是将温度变化转换为电量变化的装置。它是利用某 些材料或元件的性能随温度变化的特性来进行测量的。例如将温度变化 转换为电阻、热电动势、热膨胀、导磁率等的变化，再通过适当的测量 电路达到检测温度的目的。把温度变化转换为电势的热电式传感器称为 热电偶；把温度变化转换为电阻值的热电式传感器称为热电阻。
A
Tn C
T0
T
热电式传感器经典版应用
热电式传感器经典版应用热电式传感器是一种基于热电效应原理的传感器。
它利用热电偶、热电阻等元件，将温度、热量等物理量转化为电信号，再通过电子线路进行放大、处理和显示，实现温度、热量等物理量的测量和控制。
热电式传感器在工业、科研、医疗、环保等领域得到了广泛的应用。
1.工业生产中的温度控制在工业生产中，温度是生产过程中重要的参数之一。
热电式传感器可以通过测量温度来控制生产过程中的加热、冷却等过程，保证生产过程的稳定性和产品质量的可靠性。
例如，在塑料注射成型机中，使用热电偶测量模具温度，通过控制系统实现对模具加热和冷却的自动控制，从而生产出高质量的塑料制品。
2.能源监测和节能热电式传感器可以用于能源监测和节能领域。
在电力系统中，使用热电式传感器监测发电厂、变电站等设备的温度，及时发现设备的异常情况，预防事故的发生。
同时，通过监测温度等参数，可以优化设备的运行，实现节能减排的目的。
在建筑领域，热电式传感器被广泛应用于建筑节能监测系统中，监测建筑物的能耗和室内外温度等参数，为建筑物节能减排提供数据支持。
3.环境监测和保护热电式传感器可以用于环境监测和保护领域。
在废气监测中，使用热电式传感器监测烟囱排放的废气温度，从而计算出废气中各种气体的含量，实现对环境污染的监测和治理。
在气象观测中，热电式传感器可以监测气温、风速、湿度等参数，为气象预报提供准确的数据支持。
4.医学领域的应用热电式传感器在医学领域也有广泛的应用。
在医疗设备中，例如呼吸机、麻醉机等设备中，使用热电式传感器监测患者的呼吸、心率等参数，保证患者的安全和医疗质量。
同时，在医疗诊断中，热电式传感器可以用于监测肿瘤、炎症等疾病引起的局部高温现象，为疾病诊断提供参考。
5.汽车领域的应用热电式传感器在汽车领域也有广泛的应用。
在汽车发动机中，使用热电偶测量燃烧室的温度，通过控制系统实现对发动机点火和喷油等过程的自动控制，保证汽车的正常运转。
同时，在汽车空调系统中，使用热电式传感器监测车内温度和湿度等参数，实现汽车空调系统的自动控制和调节，提高驾乘人员的舒适度和安全性。
热电偶式传感器的应用与发展
• 热电偶回路总电动势：
EAB (t, t0 ) eAB (t ) eAB (t0 ) eA (t, t0 ) eB (t, t0 )
• 热电偶回路中的温差电动势很小，忽略之，可得：
EAB (t , t0 ) eAB (t ) eAB (t0 ) eAB (t ) eBA (t0 )
弹簧固定热电偶
高温防爆热电偶
2、热电偶在具体工程中的应用
漏钢是连铸生产中一种灾难性的事故，漏钢会损坏设 备，降低作业率，给企业造成很大的经济损失。连铸 漏钢可分为粘结漏钢、夹渣漏钢、裂纹漏钢等，漏钢 与钢水成分、温度、设备状况、保护渣性能以及操作 水平有密切联系。生产过程中的漏钢事故一般为铸坯 出生壳在结晶器内发生粘结或其他异常情况没有得到 补救，出结晶器时没有达到足够的安全厚度而导致漏 钢。为了减少漏钢事故发生，人们一直致力于开发漏 钢预报系统。通过在结晶器铜板中埋入温度传感器热 电偶对铜板进行热监控，镭目科技有限责任公司通过 对影响漏钢预报系统准确率因素的研究，采取了一系 列的改进措施，成功研制出一种高准确率的漏钢预报 系统，目前该系统已经在国内多家钢厂成功运行，得 到了广泛的好评。
2、 标准化热电偶的特性
热电偶种类 B 优点 适于测量1000℃以上的高温 常温下热电动势极小，可不用补偿导线 抗氧化、耐化学腐蚀 精度高、稳定性好，不易劣化 抗氧化、耐化学腐蚀 可作标准 热电动势线性好 1200℃以下抗氧化性能良好 短程表序结构变化影响小 热电动势线性好 1000℃下抗氧化性能良好 在廉金属热电偶中稳定性更好 在现有的热电偶中，灵敏度最高 同J型相比，耐热性能良好 两极非磁性 可用于还原性气氛 热电动势较K型高20%左右 热电动势线性好 低温特性好 产品质量稳定性好 可用于还原性气氛 缺点 在中低温领域热电动势小，不能用于600℃以下 热电动势的线灵敏度低 性不好 灵敏度低 不适用于还原性气氛(尤其是H2、金属蒸气) 热电动势的线性不好 价格高 不适用于还原性气氛 同贵金属势电偶相比时效变化大 不适用于还原性气氛 同贵金属热电偶相比时效变化大 因短程有序结构变化而产生误差 不适用于还原性气氛 热导率低具有微滞后现象 铁正极易生锈 热电特性漂移大 使用温度低 铜正极易氧化 热传导误差大
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热电式传感器及其应用
（二）非接触式温度传感器
应用：在电流最大值和 功率恒定部分，作为恒 温发热体，如卷发器， 暖风机，限流器以及液 面报警器等。
பைடு நூலகம்热电式传感器及其应用
电流—时间特性
电流持续一定的时间ta，然后急剧减小Ia-Ib。
应用：利用电流与时间延迟特性具有最大初电流和 急剧连续衰减部分，可用于启动元件、消磁元件、 过流保护、定时器等
热电式传感器及其应用
第3章 生物医学传感器基础 3.8 热电式传感器及其应用
热电式传感器及其应用
主要内容
3.8.1 热敏电阻式传感器、 3.8.2 PN结温度传感器 另：
热释电传感器 石英谐振温度传感器 热电偶
热电式传感器及其应用
温度传感器的种类及特点
接触式温度传感器 非接触式温度传感器
接触式温度传感器的特点：传感器直接与被测物体接触 进行温度测量，由于被测物体的热量传递给传感器，降 低了被测物体温度，特别是被测物体热容量较小时，测 量精度较低。因此采用这种方式要测得物体的真实温度 的前提条件是被测物体的热容量要足够大。
l．辐射高温计 用来测量 1000℃以上高温。分四种：光学高温计、比
色高温计、辐射高温计和光电高温计。
2．光谱高温计 前苏联研制的YCI—I型自动测温通用光谱高温计,其测
量范围为400～6000℃,它是采用电子化自动跟踪系统,保证有足够准确的精度进 行自动测量。
3．超声波温度传感器 特点是响应快(约为10ms左右)，方向性强。
0~6300C
Rt R0(1AtB2)t
-200~00C
R t R 0 (1 A B t2 tC (t 1)0 t3 )0
热电式传感器及其应用
热电式传感器及其应用
3.8.1.2 半导体热敏电阻
半导体热敏电阻分为三种类型：
热电式传感器及其应用
PTC
施主掺杂的钛酸钡（BaTiO3）陶瓷，通过适当的 工艺加工所获得的半导体，都具有某个临界温度 以上出现阻-温集聚变化的PTC效应。 个基本特性及应用
电阻—温度特性
把温度变化转换为电信号取出来，从而进行温度检测、指 示、控制、补偿和火灾报警 原料：SrO、TiO2、PbO、Nb2O5、SiO2等 特性曲线：电阻值随温度变化而改变
热电式传感器及其应用
电压—电流特性
如图所示，在转折点B前的AB段，电流与电压成正比，类似与普通电阻特 性； 在转折点B后的BC段，随着功耗增大，温度升高导转折点时，阻值急剧上 升，电流随着电压的上升而下降， 在转折点附近。阻体所耗散的功率恒定。
热电式传感器及其应用
3。几种常见热敏电阻和探头的结构外形
热电式传感器及其应用
3.8.1.1 金属热敏电阻
大多数金属的电阻率都与温度成正比：
R TR 0[1(TT 0)]
T时的电阻 T0时的电阻
T0时的电阻系数
金属的温度系数为正
单晶半导体为正
陶瓷半导体的为负
热电式传感器及其应用
铂热敏电阻
铂电阻的阻值和温度 之间的关系接近线性：
热电式传感器及其应用
线性化 (a)并联电阻
(b)串联电导
热电式传感器及其应用
在曲线的拐点附近，曲线近似为线性，因 此把测量温度范围的中点Ti设在拐点处。 根据拐点处热敏电阻RT的值，选择并联电 阻Rp，Rp计算公式推导： 由于RT = R0 eB/T ,故
NTC型
NTC陶瓷的晶相结构都属于尖晶石结构，
化学通式AB2O4 导电机制：通过可变价的导价金属离子之间的电子交换，属P型半导 体； 其载流子的浓度与晶格中各种缺陷浓度有关。
电阻温度特性：
B(1 1 )
RT R0e T T0
电阻温度系数：
T
dRT dT B
R T 热电式传感器及其应用
2
T
NTC热敏电阻
热电偶
1． 热铁氧体 2． Fe-Ni-Cu合金
BaSrTiO3陶瓷
石英晶体振动器
种
超声波温度计
类
示温涂料 液晶
半导体二极管
晶体管半导体集成电路温度传感器
可控硅
热电式传感辐器及射其应温用度传感器 光学高温计
3.8.1 热敏电阻式传感器
几乎所有物质的电阻率都随其本身温度变化而变化，这 一物理现象称为热电阻效应 利用热电阻效应制成的温度敏感元件称为热敏电阻
目前国外有可测到5000℉的产品。
4．激光温度传感器 适用于远程和特殊环境下的温度测量。如NBS
公司用氦氖激光源的激光做光反射计可测很高的温度，精度为1％。美国麻省 理工学院正在研制一种激光温度计，最高温度可达8000℃，专门用于核聚变 研究。瑞士Browa Borer研究中心用激光温度传感器可测几千开(K)的高温。
热电式传感器及其应用
体积热膨胀
物
理
电阻变化
现 温差电现象 象 导磁率变化
电容变化
压电效应
超声波传播速度变化 物质 颜色
P–N结电动势 晶体管特性变化
可控硅动作特性变化
热、光辐射
1.气体温度计
2. 玻璃制水银温度计
3.玻璃制有机液体温度计 4.双金属温度计
5.液体压力温度计 6. 气体压力温度计
铂测温电阻、热敏电阻
热电式传感器及其应用
3.8.1.4 半导体热敏电阻的线性化
在精密温度测量中,热敏电阻非线性温度特 性影响测温精度。 在一定温度范围内,有两种方法线性化
用恒流源供电，热敏电阻两端电压作温度指示, 则用一适当的电阻Rp与热敏电阻RT并联进行 线性化,如下图(a)所示。 以恒压源供电,把热敏电阻的电流作为温度指 示,在RT上串联电导Gs进行线性化，如下图(b) 所示。
非接触式温度传感器主要是利用被测物体热辐射而发出 红外线，从而测量物体的温度，可进行遥测。其制造成 本较高，测量精度却较低。优点是：不从被测物体上吸 收热量；不会干扰被测对象的温度场；连续测量不会产 生消耗；反应快等。
热电式传感器及其应用
（－）接触式温度传感器
1．常用热电阻 范围：-260～＋850℃；精度：0.001℃。改进后可连 续工作2000h，失效率小于1％，使用期为10年。 2．管缆热电阻 测温范围为-20～＋500℃，最高上限 为1000℃，精度为0.5级。