热电偶传感器第一讲

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授课班级09D电气授课日期

课节 2 课堂类型讲授

课题第九章热电偶传感器第一节温度测量的基本概念第二节热电偶传感器的工作原理第三节热电偶传感器的种类结构

第四节热电偶的冷端延长

教学目的与要求【知识目标】

1、了解温标的概念

2、了解热电偶传感器的工作原理；

3、掌握热电偶的选用及掌握分度表的应用；

4、掌握热电偶的应用

【能力目标】培养学生理论分析及理论联系实际的能力，在实际测量中会进行热电偶传感器的选用以及冷端延长导线的选型。【职业目标】培养学生爱岗敬业的情感目标。

重点难点重点：选用热电偶、冷端延长线的选择及分度表的使用难点：无

教具教学辅助活动教具：热电偶、酒精灯、毫伏表、导线、多媒体课件、习题册教学辅助活动：提问、演示、生师讨论

一节教学过程安排复习

1、什么是霍尔效应传感器的工作原理

2、霍尔集成电路的特性。

3、霍尔传感器有哪些应用。

5分钟讲课

1、温标的概念

2、热电偶传感器的工作原理；

3、热电偶的分类、选用及掌握分度表的应用；

4、掌握热电偶的应用

73分钟小结

小结见内页，之后利用10分钟时间与学生互

动答疑

10分钟作业习题册第九章热电偶传感器习题2分钟

任课教师：2011年1月31日审查教师签字：年月日

教案附页【复习提问】

上节课知识点：

1、什么是霍尔效应传感器的工作原理

2、霍尔集成电路的特性。

3、霍尔传感器有哪些应用。

第九章热电偶传感器

【章节导入】：

在众多测温传感器中，热电偶传感器已成规格，并符合国际计量委员会的标准，在工业生产和科学研究得到广泛应用。

【本章要点】:

1、了解温度测量的基本概念和方法；

2、热电偶的工作原理，了解热电偶的分类及特点、进行热电偶传感器

的选用；

3、理解中间计算修正定律，掌握冷端延长的方法，并会选择补偿导线。

4、掌握控温仪表的接线方法。

第一节温度测量的基本概念

【本节内容设计】

通过课件与教师讲授温度的概念、温标、温度测量及温度测量传感器的分类及特性，为测量温度及热电偶传感器的学习奠定基础

【授课内容】

一、温度的概念

温度标志着物质内部大量分子无规则运动的剧烈程度。温度越高，表示物体内部分子热运动越剧烈。

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。

几种温标的对比正常体温为37 C 相当于华氏温度 1.8×37+32=99F

相当于热力学温标37+273=310K

三、温度测量及传感器分类温度传感器按照用途可分为：基准温度计和工业温度计；

按照测量方法又可分为：接触式和非接触式；

按工作原理又可分为：膨胀式、电阻式、热电式、辐射式等等；

按输出方式分：有自发电型、非电测型等。

五、举例：测量温度的方法

第二节 热电偶传感器的工作原理

非接触式测量、反应快；易受环境及被测体表面影响；标定困难

-50～1500

500～3000

0～1000

0～3500

红外辐射温度计 光学高温温度计 热释电温度计 光子探测器

光辐射 热辐射

面积大、可得到温度图像、易衰老、

分辨力低

-50～1300 0～100 示温涂料 液晶 温度—颜色 体积小、线性好、测温范围小 -50～150 硅半导体 PN 结结电压

标准化程度高；需要接入桥路得到输出电压 -200～900 -50～200 铂热电阻 热敏电阻 热电阻 自发电型，标准化程度高，品种多、可根据需要选择；需注意冷锻温度补偿 1000～2100 200～1800 -200～1200 钨铼热电偶 铂铑热电偶 其它热电偶 接触热电动势

不需要电源、耐用；感温部件体积

较大 -250～1000 -200～300 -50～350 -50～300 气体温度计 液体压力温度计 玻璃水银温度计 双金属片温度计 气体热膨胀 特点 测温范围/0C 传感器类型 所利用的物理现象

【本节内容设计】

通过演示、课件与教师讲授热电效应，为热电偶传感器的学习奠定基础

【授课内容】

一、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），发现放在回路中的指南针发生偏转，如图9-1a所示。

二、演示：

如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热，指南针的偏转角反而减小。显然，指南针的偏转说明了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。

图9-1 热电偶原理图

a）热电效应b）结点产生热电动势示意c）图形符号

1－工作端2－热电极3－指南针4－参考端

三、有关热电偶的概念及热电偶传感器的工作原理。

热电效应：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势的物理现象。

热电偶：两种不同材料的导体所组成的回路

热电极：组成热电偶的导体热电偶

热电动势：所产生的电动势称为（以下简称热电势）

测量端：热电偶的两个结点中，置于温度为T的被测对象中的结点，又称为工作端或热端

参考端：而置于参考温度为T0的另一结点，又称自由端或冷端。

几个结论：

1）如果热电偶两电极材料相同，即使两端温度不同（t≠t0），但总输出热电势仍为零。因此必须由两种不同材料才能构成热电偶。

2）如果热电偶两结点温度相同，则回路总的热电势必然等于零。两结点温差越大，热电势越大。

3）式（9-5）中未包含与热电偶的尺寸形状有关的参数，所以热电势的大小只与材料和结点温度有关。