热电式传感器原理应用
电子温度传感器仪工作原理
电子温度传感器仪工作原理
电子温度传感器仪是一种用来测量温度的仪器，广泛应用于科研实验、工业控制、医疗设备以及家用电器等领域。它可以实时感知环境
的温度，并将采集到的数据转化为可读的数字或模拟信号，以便用户
进行温度监测与控制。本文将介绍电子温度传感器仪的工作原理及其
应用。
一、热电效应原理
电子温度传感器仪基于热电效应原理来测量温度。热电效应是指当
两个不同金属或合金的导体被加热时，会在其连接处产生温差电动势。这种电动势可以与温度成正比，因此可以通过测量电压信号来得知温
度的变化。
二、热敏电阻原理
热敏电阻是一种基于材料热敏特性的传感器。其电阻值会随温度的
变化而产生相应的变化。当温度升高时，电阻值下降；反之，当温度
降低时，电阻值增加。通过测量电阻值的变化，我们可以推断出温度
的变化情况。热敏电阻常用材料有铂、镍、铜、铁等。
三、半导体温度传感器原理
半导体温度传感器是利用半导体材料的温度特性来实现测温的一种
传感器。常见的半导体温度传感器有基于硅、碳化硅和铟化镉等材料
制造的。当温度发生变化时，半导体材料的导电性会发生变化，进而
改变传感器电路的电阻、电容或电压等性质，通过对这些参数的测量，我们可以准确地获得温度信息。
四、红外测温原理
红外测温是一种无接触的温度测量方法，它利用物体的红外辐射能
量与温度之间的关系来实现测温。红外测温传感器仪通过接收物体所
发出的红外辐射，利用光电传感技术将其转化为电信号。通过对这个
电信号进行处理和计算，可以确定物体的温度。
五、电子温度传感器仪的应用
1. 科研实验：电子温度传感器仪在各个科研领域都有广泛的应用。
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。
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。
热电式传感器讲课文档
热电偶安装注意事项
1. 插入深度要求
测量端应有足够的插入深度
2. 注意保温 为防止传导散热产生测温附加误差，保护套管 露在设备外部的长度应尽量短，并加保温层。
3. 防止变形 应尽量垂直安装。在有流速的管道中必须倾斜安 装，若需水平安装时，则应有支架支撑。
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第二十九页，共69页。
性。
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使用补偿导线时注意问题：
补偿导线的作用是对热电偶冷端延长。 补偿导线只能用在规定的温度范围内（0~100℃）； 热电偶和补偿导线的两个接点处要保持温度相同；
代入（1）式得：
结论：接入第三种 导体后，回路中总 的热电势大小没有
变化
ＥＡＢＣ(T, T0)=eAB(T)-eAB(T0) +eB(T, T0) -eA(T, T0)
=EAB(T, T0)
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思考题？ 用热电偶测量金属壁面温度有两种方案，
如下图所示，当热电偶具有相同的参考端温度 t0时，问在壁温相等的两种情况下，仪表的示 值是否一样？为什么？
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(1) 补偿导线法
在实际测温时, 需要把热电偶输出的电压信号传输 到远离现场数十米的控制室内的显示仪表或控制仪表 。
而热电偶一般做得比较短，故可用导线将热电偶的冷 端延伸出来（这样可使参考端温度t0比较稳定）。 新的问题：造价，因为热电极材料比较昂贵
热电式传感器的工作原理及其分类
热电式传感器的工作原理及其分类
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。
热电式传感器的工作原理
热电偶是利用热电效应制成的温度传感器。所谓热电效应，就是两种不同材料的导体（或半导体）组成一个闭合回路，当两接点温度T和T0不同时，则在该回路中就会产生电动势的现象。由热电效应产生的电动势包括接触电动势和温差电动势。接触电动势是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势。其数值取决于两种不同导体的材料特性和接触点的温度。
温差电动势是同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电动势。其
传感器的原理及其应用解读
传感器的原理及其应用解读
1. 传感器的基本原理
传感器是一种能够将外界信息转换成电信号或其他形式的物理量的装置。不同
类型的传感器根据其工作原理的不同，可以将传感器分为多种类型，如光电传感器、温度传感器、压力传感器等。下面将详细介绍几种常见传感器的原理及其应用。
2. 光电传感器
光电传感器是将光信号转换成电信号的传感器。光电传感器的原理基于光电效应，即光照射到物质表面后产生电子的现象。光电传感器通常由光源和接收器组成，光线经过物体时，由于光的反射、吸收或透射不同，可以通过测量接收器中的光电流或电压来判断物体的存在与否、颜色、距离等属性。
应用场景： - 自动门控制：利用光电传感器感知物体的接近情况，实现自动门
的开关控制。 - 自动售货机：通过光电传感器感知货品是否被取走，实现自动售货
机的库存管理。
3. 温度传感器
温度传感器是用于测量温度的传感器。温度传感器的工作原理有多种，常见的
一种是基于热电效应的热电温度传感器。该传感器由两种不同的金属材料组成，当两种金属材料的接触端温度发生变化时，会在两种材料之间产生电势差，通过测量电势差的大小可以得到温度值。
应用场景： - 温度控制系统：利用温度传感器监测环境温度，根据测量数据调
节空调、加热器等设备的工作状态。 - 食品加工：在食品加工过程中，通过温度传
感器对食品的加热或冷却过程进行监控和控制。
4. 压力传感器
压力传感器是用于测量压力的传感器。压力传感器的原理基于应力或压强对敏
感元件导电性能的影响。根据不同的工作原理分为电容式压力传感器、电阻式压力传感器、压阻式压力传感器等。
热敏 原理
热敏原理
热敏原理是指物质在受热或受冷时，其电阻、电导率、磁性和其他物理性质的变化现象。热敏效应广泛应用于温度计、温度传感器、温度控制器以及热成像等领域。以下是几种常见的热敏原理及其应用。
1. 热电效应：热电效应是指物质受热时，电荷载流子的热扩散引起电势差的变化。常见的热电效应包括热电离效应和塞贝克效应。这种原理广泛应用于热电偶和热敏电阻温度传感器。
2. 热敏电阻效应：热敏电阻材料在温度改变时其电阻值会发生变化。这种原理常用于温度传感器的制作，如热敏电阻温度传感器。
3. 热敏电导效应：在一些半导体材料中，其导电性能受温度影响较大。当温度升高时，电导率增大；当温度降低时，电导率减小。这一原理常用于温度传感器的制作，如热敏电导温度传感器。
4. 热敏发色效应：一些物质在受热时会发生发色现象，即热敏发色效应。例如，热敏记录纸和热敏打印技术都是利用了这一原理。
总之，热敏原理是基于物质在温度变化时其性质发生变化的原理。利用这些变化，我们可以实现温度的测量、控制以及其他相关应用。
热电偶传感器的应用与发展
HEFEI UNIVERSITY
热电偶式传感器的应用与发展
系别电子信息与电气工程系
班级 09自动化1班
学号09050750020905075014 0905075023 姓名王林吴红田坤
完成时间2011.11.25
热电偶传感器应用与发展
摘要：目前，对于热电偶传感器的研究已经很透彻。在很多领域里，热电偶的应用是达到了举足轻重的程度，应用很广泛，效果也很理想。但是，其发展还有很大的空间，对于它的性能、用途以及使用范围还需进一步了解。鉴于热电偶的高速发展，本文主要对它的应用与发展进行阐述。
关键字：热电偶传感器测温应用发展
一、热电偶传感器的简介
热电偶传感器在许多方面都具备了一种理想温度传感器的条件,是一种典型的自发电传感器。在温度测量领域获得广泛应用。在《自动检测技术》、《传感器技术》等课教学中,热电偶传感器也是比较重要的内容，它涉及较多的理论与基本定律。在温度测量中，热电偶的应用极为广泛，它的优点是：结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等等。热电偶是一个有源元件，测量时不需要外加电源。所以常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。
二、热电偶的工作原理及热电动势
两种不同材料的导体组合成为一个闭合回路（图1），当回路的两个接触点分别置于不同的温度场中时，回路就会产生一个电动势（图2），即为“热电动势”。
图1热电偶回路图2热电偶回路的电动势
热电动势有两部分组成：接触电动势，温差电动势。
（1）接触电动势公式：e AB(t)=U At-U Bt
e AB(t0)=U At0-U Bt0
传感器技术课件-热电式传感器
3 线性校准
通过对多个已知温度点进 行校准，消除线性误差。
热电式传感器的故障排查方法
1 检查电路连接
确保传感器与电路连接正确，排除断路或短路的问题。
2 排除电源问题
检查传感器的电源供应，确保正常工作。
3 检查环境影响
排除环境温度或湿度变化对传感器输出的影响。
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 参考温度计进行对比校验。
对传感器输出进行零点校 准，消除偏差。
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。
常见的热电式传感器
热电偶
用于高温测量的热电式传感器， 常见于工业应用。
热电式传感器介绍
第9章 热电式传感器
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； 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； 消耗式热电偶，主要用于钢水温度测量。
a)普通热电偶
b)薄膜热电偶
c)铠装热电偶
1、两种导体的接触电势（珀尔帖效应） 不同金属自由电子密度不同，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。 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， 得到一个稳定的接触电势。
温度T时热端接触电势：
E AB
冷端（T0）接触电势：
第9章 热电式传感器
1、均质导体定律 两种均质导体，其电势大小与热电极直径、长 度及沿热电极长度上的温度分布无关，只与热 电极材料和两端温度有关。 材质不均匀，则当热电极上各处温度不同时， 将产生附加热电势，造成无法估计的测量误差。
第9章 热电式传感器
Ｔ
2、中间导体定律
如果将热电偶T0端断开， 接入第三导体C，回路中 电势EAB（T，T0）应写为：
第9章 热电式传感器
热电偶种类： • 贵金属热电偶 铂铑——铂铑（600～1700）℃ 铂铑——铂 （0～1600）℃ • 普通金属热电偶 镍铬——镍硅（-200～1200）℃ 镍铬——镍铜（-40～750）℃ 铁——康铜 （0～400）℃ 热电偶可以测量上千度高温，并且精度高、 性能好，这是其它热电式传感器无法替代的。
常用传感器与敏感元件(热电式传感器)
以不会产生热电势。 （2）若热电偶两接触点温度相同，两电极材料不同 时，无温差电势。接触电势大小相等，方向相反， 所以不会产生热电势。 由此可知热电偶测温条件：只有当热电偶的两个电 极材料不同，且两个接点的温度也不同时，才会产 生电势，热电偶才能进行温度测量。
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。
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温度，故又称辐射测 温。如辐射温度计，红外测温仪等。
热敏电阻的特性
一、热敏电阻的优点
1.电阻温度系数大，比一般金属电阻大10～100倍左 右，灵敏度高。 2.结构简单，体积小。目前，最小的珠状热敏电阻 其直径仅为0.2mm。
3.功耗小，适合于远距离测量和控制。 缺点：阻值与温度的关系呈非线性，元件的稳定性 较差。
热敏电阻的分类
二、热敏电阻的分类
1．正温度系数热敏电阻器（PTC） 电阻值随温度升高而增大的电阻器，简称PTC热敏
热电偶传感器
例:热端为100℃、冷端为0℃时，镍铬合金与纯铂组 成的热电偶的热电动势为2.95mV，而考铜与纯铂组 成的热电偶的热电动势为-4.0mV，求镍铬和考铜组 合而成的热电偶所产生的热电动势。
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。其电势由接触电势(珀尔帖电势)和温差电势(汤姆逊电势)两部分组成。
第9章 温度测量-热电式传感器
热电偶 （1）热电偶测温原理
A T B T0
两种不同的导体（或半导体） 和 连接 两种不同的导体（或半导体）A和B连接 成一个闭合回路，如图所示。 成一个闭合回路，如图所示。当两接点温度 不同时，则在该回路中就会产生电动势， 不同时，则在该回路中就会产生电动势，这 种现象称为热电效应，该电动势称为热电势， 种现象称为热电效应，该电动势称为热电势， 常常也称为塞贝克电势。 常常也称为塞贝克电势。这两种不同的导体 或半导体）的组合称为热电偶。 （或半导体）的组合称为热电偶。 温度高的接点称为热端（或测量端）， 温度高的接点称为热端（或测量端）， 测温时把它置于被测介质中； 测温时把它置于被测介质中；温度低的接点 称为冷端（或自由端），测温时作为参考端。 ），测温时作为参考端 称为冷端（或自由端），测温时作为参考端。
E AB (T , T0 ) − E AC (T , T0 ) = − E BC (T , T0 )
结论： 结论： 由此可见，当任一电极B， ， 由此可见，当任一电极 ，C，…与一 标准电极A组成热电偶所产生的热电势为 标准电极 组成热电偶所产生的热电势为 已知时， 已知时，就可以利用上式求出这些电极按 任意组合而成热电偶时的热电势。 任意组合而成热电偶时的热电势。
热电势由两部分组成 分别是－由珀尔帖（ 分别是－由珀尔帖（Peltier）效应引起的接 ） 触电势和由汤姆逊（ 触电势和由汤姆逊（Thomson）效应引起的 ） 温差电势。 温差电势。 注意：
热电式传感器
热电式传感器
热电式传感器是一种将温度变化转化为电阻、磁导或电势等的变化，通过适当的测量电路，就可由这些电参数的变化来表达所测温度的变化。
在各种热电式传感器中，以把温度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大小的热电式传感器叫做热电偶，将温度转换为电阻值大小的热电势传感器叫做热电阻。这两种热电式传感器目前在工业生产中已得到广泛的应用。另外利用半导体PN结与温度的关系所制成的结型温度传感器在窄温场中也得到了十分广泛的应用。
一、热电偶
1.热电效应；
两种不同的导体或半导体两端相互紧密地连接在一起，组成一个闭合回路，当两接点温度不等式，回路中就会产生电势，这种物理现象成为热点效应，简称热点效应，该电势称为热电势。
热电偶产生的热电势有接触电势和温差电势两部分构成。
2.热电偶的结构和种类
热点偶的类型、规格、结构品种繁多。根据热电极材料可分为难溶、贵金属、廉金属、非金属热电偶等；根据侧温范围可分为高温、中温、低温热电偶；根据工业标准可分为标准化、非标准化热点偶；按结构可分为普通型、铠装、薄膜热电偶等。
3.热电偶冷端补偿方式
从热电偶的测原理知道，热电势的大小取决于热电偶两端的温度，只有冷端温度保持恒定时，其输出的热电是才是测量端（热锻）温度的单值函数，所以如何处理热电偶的冷端温度是个重要的问题。下面介绍几种处理的方法。1.0℃恒温法2.计算修正法3.电桥补偿法4.冷端延长法
二、热电阻
物质的电阻随温度变化的物理现象称为热电阻效应。根据热电阻效应制成的传感器叫热电阻传感器，简称热电阻。热电阻按电阻—温度特性的不同可分为金属热电阻和半导体热电阻两大类。一般情况下，金属热电阻的电阻温度系数为正，而热敏电阻的电阻温度系数为负
热电式传感器ppt课件
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由于铜电阻的电阻率小．
Cu 1.7108gm Pt 9.81108gm
所以制成相同阻值的电阻时，①铜电阻丝 要细，这样机械强度就不高， ②或者就要长， 使体积增大。此外铜很容易氧化，所以它的工 作上限为150 C 。但铜电阻价格便宜，因此仍 被广泛采用。
R t R 0[1AtBt2]
对 W (1) 0 1 0 .3,9 有 A 1 3 .96 8 1 3 4 0 /C 7 , B 5 .84 17 7 0 /C 2, C 4 .2 2 1 1 0/2C 4
国内工业用标准铂电阻，W（100）≥1.391，R0分为 100Ω和500Ω两种，分度号分别为Pt100和Pt500，实际使 用时可查分度表（给出阻值和温度的关系）求温度
第九章 热电式传感器
9.1 热电阻传感器 9.2 热电偶传感器 9.3 热电式传感器的应用
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9.1 热电阻传感器
分为金属热电阻式(热电阻)和半导体热电阻 式(热敏电阻)，
9.1.1 金属热电阻 1.热电阻材料的特点
温度升高，金属内部原子晶格的振动加剧，从而 使金属内部的自由电子通过金属导体时的阻碍增大， 宏观上表现出电阻率变大，电阻值增加，我们称其为 正温度系数，即电阻值与温度的变化趋势相同。
铁道车辆传感器技术—热电式传感器
对于冷端温度不是零度时，热电偶如何分度表的问题提供了依据。
当Tn=0℃时，则：
EABT，T0 EABT，0 EAB0，T0 EAB T，0－EAB T0，0
上式说明：只要A、B组成的热电偶在冷端温度为零时的“热 电动势 — 温度”关系已知，则它在冷端温度不为零时的热电动势 即可知。
EAC T－EBC T －EACT0 －EBC T0
EABT －EAB T0 EAB T，T0
EACT，T0 EAC T－EACT0
EBC T，T0 EBC T－EBC T0
两式相减得：
EACT，T0 －EBC T，T0 EAC T－EACT0 －EBC T EBC T0
2. 只有用不同性质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A、B两种导体是同一种材料时， ln（NA/NB）=0，所以EAB（T，T0）=0。
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 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EAB（T，T0）=0。
结论：接触电动势的大小与两种金属的材料、接点的温度有关，
与导体的直径、长度及几何形状无关。对于温度为T的接点，有下列接
触电动势公式：
EAB T
kT e
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图4.1-1 铜热电阻结构示意图
图4.1-2 铂热电阻示意图
4.1 热电阻测温传感器
• 4.1.2 热电阻测温传感器
• 半导体热敏电阻是利用半导
• 体材料的电阻率随温度变化
• 的性质而制成的温度敏感元
• 件，半导体和金属具有完全
• 不同的导电机理。
•
图4.1-3 半导体热敏电阻的温度特性曲线
4.1 热电阻测温传感器
•
Rt R0(1A tB2)t （4.1-6）
• 式中 ——温度为t时铂热电阻的电阻值（Ω）
• R——温度为0℃时铂热电阻的电阻值（Ω）
•
系数A，B，C分别为A=3.96847×℃，
• B=-5.847×℃，C=—4.22×℃。
• 目前，我国常用的标准化铂热电阻按分度号有， 它们相应地记为Pt50,Pt100和Pt300。有关技术 指标如表4.1.1所列。
根据热电阻的电阻、温度特性不同，可分为金属 热电阻和半导体热敏电阻两大类。
4.1 热电阻测温传感器
4.1.1 金属热电阻
1、电阻材料特性要求
• 用于金属热电阻的材料应该满足以下条件：
• 电阻温度系数α要大且保持常数； • 电阻率ρ要大，以减少热电阻的体积，减小热惯性； • 在使用温度范围内，材料的物理、化学特性要保持稳定； • 生产成本要低，工艺实现要容易。
4.1 热电阻测温传感器
• 2 .半导体热敏电阻的热电特性
• NTC热敏电阻的阻值与温度的关系近似符合指数规律，
可以写为
B(11)
Rt R0e T T0
R0expBT 1T 10
• 式中 T—被测温度（K），T=t+273.16
• T0—参考温度（K），T0=t0+273.16
• 1、半导体热敏电阻的类型 • 半导体热敏电阻随温度变化的典型特性有三
种类型，即负温度系数热敏电阻NTC（Negati ve Temperature Coefficient）、正温度系数热敏 电阻PTC（Positive Temperature Coefficient）和 在某一特定温度下电阻值发生突然变化的临 界温度电阻器CTR（Critical Temperature Resist or）。它们的特性曲线如图4.1-3所示。
图4-1 热电效应原理图
4.1 热电阻测温传感器
◆通常把两种不同金属的这种组合叫做热电偶，A、B 叫做热电极，温度高的接点叫做热端或工作端，而 温度低的接点叫做冷端或自由端。
◆由理论分析知道，热电效应产生的热电式是由接触 电势和温差电势两部分组成。
• Rt=Ro[1+α(t—to)]
(4.1-1)
第4章 热电式传感器
1 4.1 热电偶 2 4.2 热电阻传感器 3 4.3 热敏电阻 4 4.4 集成温度传感器 5 4.5 热电式传感器的应用
概述
热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变 化的装置。它利用传感元件的电磁参数随温度变化 的特征来达到测量的目的。通常将被测温度转换为 敏感元件的电阻、磁导或电势等的变化，通过适当 的测量电路，就可由电压、电流这些电参数的变化 来表达所测温度的变化。 ◆将温度转换为电势大小的热电式传感器叫热电偶； ◆将温度转换为电阻值大小的热电式传感器叫做热电 阻。
• 式中 Rt——温度t时的电阻值（Ω）；
• Ro——温度to时电阻值（Ω）；
• α——热电阻的电阻温度系数（1/℃），表示单位温 度引起的电阻对变化。
4.1 热电阻测温传感器
◆ 电阻灵敏度为
K 1 •dRt
R0 dt
金属的电阻温度系数α一般在（0.3%~0.6%）/℃ 之间。绝大多数金属导体的电阻温度系数α并不是一 个常数，它随温度的变化而变化，只能在一定的温度 范围内将其看成是一个常数。
4.1 热电阻测温传感器
4.1 热电阻测温传感器
• 3. 铜热电阻
•
铜热电阻也是一种常用的热电阻。由于铂热电
阻价格高，通常在一些测量精度要求不高而且测量
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温度较低的场合（如—50~150℃），普遍采用铜热
电阻。其电阻温度系数较铂热电阻高。容易提纯，
价格低廉。其最主要的缺点是电阻率较小，约为铂
热电阻的1/5.8，因而铜热电阻的电阻丝细而且长，
•
系数A，B，C分别为A=4.28899×10–3℃–1，
B=–2.133×10–7℃–2，C=1.233×10–9℃-3。
4.1 热电阻测温传感器
• 4. 热电阻的结构 • 热电阻主要由不同材料的电阻丝绕制而成。为
了避免通过交流电时产生感抗，或有交变磁场 时产生感应电动势，在绕制热电阻时要采用双 线无感绕制法。
• 常用的金属材料有：铂、铜、镍等。
4.1 热电阻测温传感器
• 2 铂热电阻 • 铂热电阻是最佳的热电阻。其优点包括：物理、
化学性能非常稳定，特别是耐氧化能力很强， 在很宽的温度范围内（1200℃以下）都能保持 上述特性；电阻率较高，易于加工，可以制成 非常薄的铂箔和极细的铂丝等。其缺点主要是： 电阻温度系数较小，成本较高，在还原性介质 中易变脆等。
4.1 热电阻测温传感器
热电偶是工程上应用最广泛的温度传感器。 它构造简单，使用方便，具有较高的准确度、稳 定性及复现性，温度测量范围宽，在温度测量中 占有重要的地位。
4.1 热电阻测温传感器
4.1.1 热电效应 ◆两种不同的金属A和B构成如图4-1所示的闭合
回路，如果将它们的两个接点中的一个进行加 热，使其温度为T，而另一点置于室温T0中， 则在回路中会产生热电势，用 来表示， EAB(T,T0) 这一现象称为热电效应。
4.1 热电阻测温传感器
• 在实际应用中，可以利用如下模型来描述铂热 电阻与温度之间的关系，即
• 在-200~0℃： • R t R 0 [ 1 A t B t2 C ( t 1 0 0 ) t3 ] （4.1-5） • 在0~850℃： • Rt R0(1A tB2)t
4.1 热电阻测温传感器
机械强度较低，体积较大。此外铜热电阻易被氧化，
不宜在侵蚀性介质中使用。
4.1 热电阻测温传感器
• 温度在—50~150℃范围内，铜热电阻与温度之间的关 系如下：
•
Rt=RO(1+At+Bt2+Ct3)
（4.1-7）
• 式中 Rt——温度为t时铜热电阻的电阻值（Ω）；
•
RO——温度为0℃时铜热电阻的电阻值（Ω）。