第九章热电偶传感器
热电偶传感器电子教案
热电偶传感器电子教案第一章：热电偶传感器概述1.1 热电偶传感器的定义1.2 热电偶传感器的工作原理1.3 热电偶传感器的特点与应用第二章：热电偶的分类与结构2.1 热电偶的分类2.1.1 按材料分类2.1.2 按构造分类2.2 热电偶的结构2.2.1 热电偶的热电极2.2.2 热电偶的绝缘材料2.2.3 热电偶的连接线第三章：热电偶的工作原理与性能3.1 热电偶的工作原理3.1.1 塞贝克效应3.1.2 热电偶的工作曲线3.2 热电偶的性能参数3.2.1 热电偶的热电特性3.2.2 热电偶的温度范围3.2.3 热电偶的测量精度第四章：热电偶的应用与安装4.1 热电偶的应用领域4.1.1 工业生产4.1.2 科学研究4.1.3 日常生活4.2 热电偶的安装方法4.2.1 插入式安装4.2.2 固定式安装4.2.3 铠装式安装第五章：热电偶传感器的测量与校准5.1 热电偶传感器的测量原理5.2 热电偶传感器的测量电路5.3 热电偶传感器的校准方法5.3.1 对比法5.3.2 自动校准法5.3.3 手动校准法第六章：热电偶传感器的电路设计与应用6.1 热电偶传感器电路设计基础6.1.1 热电偶的冷端补偿电路6.1.2 热电偶的放大电路6.1.3 热电偶的线性化电路6.2 热电偶传感器在自动化控制系统中的应用6.2.1 温度控制系统的组成6.2.2 热电偶在温度控制系统中的应用案例第七章：常见热电偶传感器的选用与维护7.1 常见热电偶传感器的选用7.1.1 根据测量温度范围选用7.1.2 根据测量精度选用7.1.3 根据使用环境选用7.2 热电偶传感器的维护与保养7.2.1 清洁与保护7.2.2 定期校准7.2.3 注意使用寿命第八章：热电偶传感器的故障分析与处理8.1 热电偶传感器的常见故障8.1.1 测量误差过大8.1.2 显示值不稳定8.1.3 传感器损坏8.2 故障原因分析8.3 故障处理方法8.3.1 故障排查步骤8.3.2 故障处理策略第九章：新型热电偶传感器的研发与进展9.1 纳米材料在热电偶传感器中的应用9.2 光纤热电偶传感器的研发与应用9.3 无线热电偶传感器的研究与发展9.4 多功能热电偶传感器的创新应用第十章：热电偶传感器在国内外的发展趋势与展望10.1 国内外热电偶传感器市场现状10.2 热电偶传感器行业的发展趋势10.3 我国热电偶传感器产业的发展策略与展望10.4 热电偶传感器在未来的应用前景重点和难点解析重点环节一：热电偶传感器的工作原理解析：热电偶传感器的工作原理是基于塞贝克效应，即两种不同金属连接在一起形成的回路在温度变化时会产生电动势。
热电偶传感器的工作原理
热电偶传感器的工作原理热电偶传感器是一种测量温度的传感器。
它利用两种不同材料的导线连接，通过不同材料之间的热电电动势来测量温度。
其工作原理主要包括热电效应原理、热电对原理和测温原理。
1. 热电效应原理热电效应是指当两个不同材料的导线处于不同温度下时，产生的热电电势差。
根据热电效应原理，热电偶传感器一般由两种不同材料的导线连接组成，分别称为热电对。
常用的热电对有N型热电偶（镍铬-镍硅）、K型热电偶（镍铬-镍铝）、T型热电偶（铜-铜镍）等。
这些热电对被放置在被测温度环境中，当被测温度发生变化时，由于热电效应的存在，热电对之间会产生一定的热电势差。
2. 热电对原理热电对原理是指热电偶传感器利用不同材料之间的热电效应来测量温度的原理。
具体而言，热电偶传感器的热电对被置于被测温度环境中，当被测温度发生变化时，热电对之间产生的热电势差也会随之变化。
这个热电势差可以通过测量热电对之间的电压来计算得到。
3. 测温原理热电偶传感器是利用热电效应来测量温度的，而测温原理则是指根据热电对生成的热电势差来计算被测温度的原理。
热电偶传感器的热电对之间的热电势差与被测温度环境之间存在一定的关系，这种关系通常由热电偶的特性参数和温度之间的数学模型来描述。
传统的计算方法是使用热电势表或温度转换电路将热电势转换为对应的温度值。
另外，随着现代科技的发展，也出现了数字式热电偶传感器，它利用特定的芯片将热电势转化为数字信号，进而实现温度测量。
总之，热电偶传感器是通过测量热电对之间的热电势差来计算被测温度的传感器。
它的工作原理主要包括热电效应原理、热电对原理和测温原理。
通过这些原理的相互作用，热电偶传感器能够在广泛的温度范围内进行准确的温度测量，具有广泛的应用领域，如工业自动化控制、环境监测、航空航天等。
同时，热电偶传感器还具有响应速度快、结构简单、成本低廉等优点，是一种常用的温度传感器。
热电偶温度传感器的测温原理
热电偶温度传感器的测温原理
热电偶温度传感器是一种利用电子原理测量和监测温度的特殊器件，它主要利用了热电效应的原理，它的工作原理是运用原子层的原理，建立一个由热电材料中两个热电片之间的电位耦合系统，当电流穿过两个热电片时，热电片的温度不一的情况下电位的值是不同的，这种差异值可以转换成一定的电位值通过多参数模型分析，从而计算出温度值，使用温度传感器测量可以完成对温度环境变化的快速反应，比较精准的实现高精度的测量。
热电偶温度传感器主要由包括几部分组成：由热电材料生成的热电片，触点装置，一个支架，和输入模块。
热电材料由两个热电片，用特殊产生的负温度系数和热电阻器，这样当他们之间的温度不一致时，热电效应便会产生，即当温度变化时，当这两个热电片之间的温度发生变化时，他们之间就会产生出电位差，可以根据电位差判断出温度变化幅度。
支架和输入模块则会将两个热电片芯片固定在一起，用来将热电片的信号转换成有效输出对应的电压和电流，从而可以方便的被主机计算机进行采集，进而实现温度高精度的测量。
热电偶温度传感器是多用途的，相比于其他的温度计，在它的尺寸小，重量轻，可靠性、稳定性高的同时具有很强的噪声抑制能力等特点，因此，在一些重要位置要求高精度测温的场合，热电偶温度传感器时最为理想的选择。
第九章热电偶传感器习题及答案
第九章热电偶传感器习题及答案LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020第九章热电偶传感器一、单项选择题1）正常人的体温为37︒C，则此时的华氏温度约为______，热力学温度约为______。
A. 32F，100KB. 99F，236K C .99F，310K D. 37F，310K2）_____的数值越大，热电偶的输出热电势就越大。
A. 热端直径B. 热端和冷端的温度C. 热端和冷端的温差D. 热电极的电导率3）测量钢水的温度，最好选择______热电偶；测量钢退火炉的温度，最好选择_____热电偶；测量汽轮机高压蒸气（200︒C左右）的温度，且希望灵敏度高一些，选择______热电偶为宜。
A. RB. BC. SD. K E .E4）测量CPU散热片的温度应选用______型的热电偶；测量锅炉烟道中的烟气温度，应选用______型的热电偶；测量100m深的岩石钻孔中的温度，应选用______型的热电偶。
A. 普通B.铠装C. 薄膜D. 热电堆5）在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是______。
A. 补偿热电偶冷端热电势的损失B. 起冷端温度补偿作用C. 将热电偶冷端延长到远离高温区的地方D. 提高灵敏度二、分析与问答1、简述热电偶与热电阻的测量原理的异同。
2、设一热电偶工作时产生的热电动势可表示为E AB(t , t0)，其中A、B、t、t0各代表什么意义t0在实际应用时常应为多少3、用热电偶测温时，为什么要进行冷端补偿冷端补偿的方法有哪几种三、计算题1、用一K型热电偶测量温度，已知冷端温度为40℃，用高精度毫伏表测得此时的热电动势为，求被测的温度大小？2、用一K型热电偶测钢水温度，形式如图示。
已知A、B分别为镍铬、镍硅材料制成，A`、B`为延长导线。
问：1）满足哪些条件时，此热电偶才能正常工作？2）A、B开路是否影响装置正常工作原因3）采用A`、B`的好处？4）若已知t01=t02=40℃，电压表示数为，则钢水温度为多少？5）此种测温方法的理论依据是什么？3、试说明下面各图中分别是测量哪些被测温度量？习题答案：一、单项选择题1）C 2）C 3）A D E 4）C A B 5）A二、分析与问答题1、二者相同点：都能测温度且只能直接测温度量不同点：热电阻传感器原理为阻值大小变化对应温度变化，而热电偶传感器为热电动势大小变化对应温度变化2、A、B——两热电极T——热端温度，即被测温度t0————冷端温度t0常应为0℃3、因工作现场常常缺乏使热电偶传感器的冷端保持在0℃的条件三、计算题1、E AB（t0，t）= E AB（t0，t n）+ E AB（t n，t）即E AB（0，t）= E AB（0，40℃）+ E AB（40℃，t）查表，得E AB（0，40℃）=所以E AB（0，t）=+=（mV）查表，得t=740℃2、1）t01=t02，t n1=t n22)不影响。
传感器原理-PN结、热电偶
PN结传感器原理
1 构造和特性
PN结是由n型半导体和p型半导体的交界处组成的。当给PN结加上逆向电压时，没有电流 通过。而当给PN结加上正向电压时，电流可以通过。
2 工作原理
PN结传感器通过监测电流和电压的变化来检测物理量的变化。例如，温度传感器就是根 据温度对PN结电容的变化来检测的。
3 应用场景
3
应用场景
热电偶广泛应用于医疗、工业测量、航空航天等领域。
压力传感器的原理
构造和特点
压力传感器由弹性体和检测元件组成。当弹性体 受到外力时，会变形，检测元件则会测量压力变 化。
应用场景
压力传感器广泛应用于工业、汽车、航空等领域。 例如，它可以用来检测装配生产线中的压力变化。
总结
了解不同传感器的原理和应用场景对我们进行相关工作有很大帮助。传感器 在此时此刻，或许正为我们所处的这个世界创造奇迹。
传感器原理-PN结、热电 偶
传感器在现代化社会中扮演着重要的角色。从PN结到热电偶，让我们来学习 不同传感器的原理、构造、特点和应用场景。
传感器概述
传感器是一种将物理量转变为电信号的器件。它们广泛应用于各行各业，包 括工业、医疗、安全等领域。了解不同类型的传感器的工作原理、构造和应 用场景对我们选择合适的传感器有极大的帮助。
工作原理
光学传感器通过检测光信 号的变化来检测物理量的 变化。例如，它可以用来 检测光线的强度和频率等 信息。
应用场景
光学传感器广泛应用于光 学仪器、环境检测、自动 化生产等领域。
热电偶的原理
1
构造和特点
热电偶由两个不同金属的导线的连接组成。当两个连接处的温度不同时，会产生 电势差。
2
工作原理
热电偶通过检测温度的变化来检测物理量的变化。例如，它可以用来检测热流和 温度差等信息。
热电偶温度传感器
●热电偶温度传感器介绍
标准化热电偶温度传感器我国从1988年1月1日起，热电 偶温度传感器和温度传感器热电阻全部按IEC国际标准生 产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶温度 传感器为我国统一设计型热电偶温度传感器。
●热电偶温度传感器介绍
2. K型热电偶温度传感器
K型热电偶作为一种温度传感器，K型热电偶通常和显示仪表，记录仪表和电 子调节器配套使用[1]。K型热电偶可以直接测量各种生产中从0℃到1300℃范 围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。K型热电偶通常由感温元件、 安装固定装置和接线盒等主要部件组成。K型热电偶是目前用量最大的廉金属 热电偶，其用量为其他热电偶的总和。K型热电偶丝直径一般为1.2～4.0mm。 正极（KP）的名义化学成分为：Ni：Cr=90:10，负极（KN）的名义化学成分 为：Ni:Si=97：3，其使用温度为-200~1300℃。K型热电偶具有线性度好，热 电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等 优点，能用于氧化性惰性气氛中广泛为用户所采用。K型热电偶不能直接在高 温下用于硫，还原性或还原，氧化交替的气氛中和真空中，也不推荐用于弱 氧化气氛.
常用热电偶温度传感器可分为标准热电偶温度传感器和非标准热电偶温度 传感器两大类。所调用标准热电偶温度传感器是指国家标准规定了其热电势 与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶温度传感器，它 有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶温度传感器在使用范围或 数量级上均不及标准化热电偶温度传感器，一般也没有统一的分度表，主要 用于某些特殊场合的测量。
●热电偶温度传感器介绍
3.热电偶温度传感器的价格参考
CEM/华盛昌NR38
标准价：179
(完整版)热电偶传感器课后习题答案
1．什么是金属导体的热电效应?试说明热电偶的测温原理。
答：热电效应就是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，只要两结点处的温度不同，回路中就会产生一个电动势，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。
热电偶测温就是利用这种热电效应进行的，将热电偶的热端插入被测物，冷端接进仪表，就能测量温度。
2．简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值。
答：一是匀质导体定律：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，也可以检查热电极材料的均匀性。
二是中间导体定律：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。
它使我们可以方便地在回路中直接接入各种类型的显示仪表或调节器，也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。
三是标准电极定律：如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。
只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势，则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可直接计算出来。
四是中间温度定律：热电偶在两接点温度t、t0时的热电动势等于该热电偶在接点温度为t、t n和t n、t0时的相应热电动势的代数和。
中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据。
3．试述补偿导线法补偿原理。
答：将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所(如仪表室)，其实质是相当于将热电极延长。
根据中间温度定律，只要热电偶和补偿导线的二个接点温度一致，是不会影响热电动势输出的。
热电偶传感器的工作原理
热电偶传感器的工作原理
热电偶传感器是一种常用的温度测量装置，基于热电效应进行温度测量。
它由两种不同金属（常用的是铂铑和铜/铜镍合金）组成的导线焊接在一起，形成一个闭合回路。
当两种金属焊接点的温度不同时，就会产生一个热电势差，即热电效应。
热电偶传感器的工作原理是基于“温差产生电势差”的热电效应。
当两个焊接点温度不同时，热电效应将会在热电偶的两个端口之间产生一个电势差。
这个电势差会通过连接在热电偶两端的导线传递到测量仪器或控制系统中进行处理。
温度差异引起的热电势差遵循“温度差愈大，电势差愈大”的规律，一般情况下，使用温度相对较高的焊接点作为测温点（被测物体的温度），而另一个焊接点常常保持在稳定的温度（一般为室温），作为参考点。
由于热电势差非常小，因此在测量过程中需要使用放大器或信号转换器将其放大或转换为可读的电信号。
通过测量放大后的信号，可以得到焊接点间的温度差，从而间接测量被测物体的温度。
需要注意的是，由于不同金属对温度的响应不同，因此不同类型的热电偶传感器在温度范围、精度和适用环境等方面有所区别。
在选择和使用热电偶传感器时，需要根据具体的应用要求进行合理的选择。
热电偶温度传感器
3．电桥补偿法
电桥补偿法也称自由端补偿法，是利用不平衡电桥产生的 热电动势来补偿热电偶温度传感器因自由端温度变化而引起的 热电动势变化。
4．计算修正法
图4-19 电桥补偿法
求出当自由端为0℃时的热电动势，通过查表计算的方法，得 到被测实际温度。
1.4 分类
1．普通热电偶温度传感器
普通热电偶温度传感器主要由接线盒、热电极、绝缘套管、 保护套管及热端等部分组成。
T 工作端
A T0
B 自由端
图4-11 测温原理
1．接触电动势
导体 A、B 在接触点温度为 T 时形成的接触电动势 eAB (T ) 可表示为
eAB (T )
kT e
ln
NAT NBT
（4-3）
式中， k 1.381023 J/K，称为波尔茨曼常数；T 表示接触点的绝对温度，单位为 K（开尔
文）；e 1.6 1019 C，表示单位电荷；NAT 、 NBT 分别表示导体 A、B 温度为 T 时的自由电子密
图4-17 参考电极定律
1.3 温度补偿方法
1．补偿导线法
可以用一对金属导线将自由端延长，这对导线称为 “补偿导线”。
补偿导线的热电特性在测量范围内必须与热电偶 温度传感器相同或基本相同，且价格相对较低。
A
A
T
B
B
T0
图4-18 补偿导线法
2．自由端恒温法
在实验室和精密测量中，通 常把自由端放入装满冰水混合物 的容器中，以使自由端温度保持 在0℃，这种方法称为零度恒温 法。
反之，如果唯一导体材料组成的回路中存 在热电动势，可验证此材料是非均质的。
在实际应用中，常用均质导体定律来检验 热电极材料成分是否相同，或该材料是否为均 质的。
热电式传感器介绍
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：
温度是诸多物理现象中具有代表性的物理量，现代生活中准确的温度是不 可缺少的信息内容，如家用电器有：电饭煲、电冰箱、空调、微波炉这些家 用电器中都少不了热电式传感器。
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。
NA K T T0 ln e NB
第9章 热电式传感器
2、单一导体的温差电势（汤姆逊电势）
对单一金属如果两边温度不同，两端也产生电势。 产生这个电势是由于导体内自由电子在高温端具 有较大的动能，会向低温端扩散。由于高温端失 去电子带正电，低温端得到电子带负电。
Ｔ＞Ｔ０
＋
－
第9章 热电式传感器
-200～O℃
2 3 Rt R0 1 t bt c t 100 t 2 Rt R0 1 t bt
+0～850℃
式中：
R0 Rt 为温度
温度
0 时， 0 C
00 C 和 t 0 C 时的电阻值。
R0
的公值是
100 。
EAB t ,0 EAB t , t0 EAB t0 ,0
第九章 热电式传感器 电偶
3. 中间温度定律
如果不同的两种导体材料组成热电偶回路,其
接点温度分别为T1、T2(如图所示)时,则其热电势 为EAB(T1, T2)；当接点温度为T2、T3时，其热电势 为EAB(T2, T3)；当接点温度为T1、T3时，其热电势 为EAB(T1, T3)，则
回路中所产生的电
动势，叫热电势。
热电势由两部分组
热端
冷端
成，即接触电势(珀尔
帖效应)和温差电势(汤
姆孙效应)。
1. 珀尔帖效应（接触电势）
A
+
-B
T eAB(T)
eAB (T )
kT e
ln
NA NB
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 ；
图，则图a中的A、C接点2与C、A的接点3，均处于相
同温度T0之中，此回路的总电势不变，即 EAB(T1,T2)=EAB(T1)-EAB（T2）
同理，图b中C、A接点2与C、B的接点3，同处于温度T0 之中，此回路的电势也为：
EAB（T1, T2）=EAB（T1）-EAB（T2）
第三种材料 接入热电偶 回路图
方法
冰点槽法 计算修正法 补正系数法 零点迁移法 冷端补偿器法 软件处理法
1. 冰点槽法
把热电偶的参比端置于冰水混合物容器里，使T0=0℃。 这种办法仅限于科学实验中使用。为了避免冰水导电引
起两个连接点短路，必须把连接点分别置于两个玻璃试
管里，浸入同一冰点槽，使相互绝缘。
热电偶传感器实验步骤
热电偶传感器实验步骤
1．拆开热电偶，观察其结构，找出热端与冷端。
2．检测电源的极性后接入温度仪。
注意在接入时不能带电操作，正负极间应分开。
1脚接热电偶正极，2接热电偶负极
3．置于同一金属管中的两只热电偶放入热源深处并旋紧固定。
4．将两只热电偶的冷端置于水槽中。
(保持5分钟时间>
5．温度显示仪调零。
6．开启热源的电源，使热源升温
将动圈仪表的红色定温指针调至100℃，黑色指示指针将随热源温度升高向右移动，当温度上升到给定值附近时，由于仪表的控制作用，使温度稳定在给定区间，观察红――绿灯指示时间相等且其和为(40±10）秒时，可认为温度已基本控制稳定，在数字电压表上分别读出同一温度时热电偶EA-2和EU-2的毫伏值，记入表1。
7．使热源升温再将定温点调至200℃、300℃、400℃、500℃四个校准点，重复步骤4，将读数记入表1。
8．以EU-2的温度值为基准，计算EA-2的误差。
《热电偶传感器》课件
热电偶传感器的应用领域
工业自动化
在工业生产过程中，热电偶传感 器常用于测量各种气体和液体的 温度，控制生产过程中的温度参 数。
科学研究
在物理、化学、生物学等科学研 究中，热电偶传感器可用于测量 各种温度变化，如生物体内温度 变化、化学反应过程中的温度变 化等。
医疗领域
在医疗领域，热电偶传感器可用 于测量人体温度、血液温度等， 为医疗诊断和治疗提供重要数据 。
《热电偶传感器》PPT课件
contents
目录
• 热电偶传感器概述 • 热电偶传感器的性能参数 • 热电偶传感器的设计与优化 • 热电偶传感器的校准与标定 • 热电偶传感器的实际应用案例
01 热电偶传感器概 述
定义与工作原理
定义
热电偶传感器是一种将温度差转换为 电势差的传感器，通过测量电势差来 推算温度差。
要点二
要求
定期进行校准与标定，确保传感器性能稳定；遵循相关标 准和规范。
校准与标定的方法与步骤
方法：采用标准温度源、标准
步骤
电阻箱等设备进行校准与标定
。
01
02
1. 准备标准设备和热电偶传感 器；
03
2. 将热电偶传感器连接到标准
设备上；
04
3. 按照规定的测试条件进行测 试；
05
4. 记录测试数据并进行分析。
详细描述
在汽车发动机排放系统中，尾气温度是衡量发动机工作 状态的重要参数。热电偶传感器安装在排气管中，可以 实时监测尾气的温度变化。当尾气温度异常升高时，可 能表明发动机存在故障或燃烧不充分，需要采取相应措 施进行维修或调整。通过监测尾气温度，可以确保发动 机正常运转和排放达标，提高汽车的安全性能和环保性 能。
热电偶温度传感器
热电偶温度传感器热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的一种传感器温度计。
热电阻温度传感器分为金属热电阻和半导体热敏电阻两大类。
热电阻广泛用于测量—200～+850°C范围内的温度，少数情况下，低温可测至1K，高温达1000°C。
热电阻传感器由热电阻、连接导线及显示仪表构成，热电阻也可以与温度变送器连接，将温度转换为标准电流信号输出。
用于制造热电阻的材料应具有尽可能大和稳定的电阻温度系数和电阻率，输出呈线性，物理化学性能稳定，复线性好等。
目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻。
目录工作方式优点选型资料影响测量的因素工作方式热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机掌控装置或者其它一次仪表上。
工业用热电阻安装在生产现场，与掌控室之间存在肯定的距离，因此热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。
国标热电阻的引线重要有三种方式1二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必定存在引线电阻r，r大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合2三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的除去引线电阻的影响，是工业过程掌控中的最常用的。
3四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻供给恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。
可见这种引线方式可完全除去引线的电阻影响，重要用于高精度的温度检测。
热电阻采纳三线制接法。
采纳三线制是为了除去连接导线电阻引起的测量误差。
这是由于测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。
热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，造成测量误差。
第九章1热电阻
（1）平衡电桥：
二线制接法：
R1,R2为已知电阻，R3为可调电阻， Rt为热电阻。 通过调节R3，直到电桥平衡，则：
R2 R1 Rx R2 R3 , 或Rx R3 R1
若不考虑引线电阻，则Rx＝Rt。
Rb
若考虑引线电阻，
RL Ra Rb , 这样： Rx Rt RL R2 R3 R1
按基本性能分为三类： NTC型，负温度系数：适用于-100─300℃
PTC型, 正温度系数： 作温度开关 CTR型, 临界温度系数：
NTC在低于450℃时，有经验公式：
R R e
T 0
1 1 B（ ） T T0
B热敏电阻材料常数 式中 T热力学温度（绝对温度） T 通常指零度或室温 0
PTC过流保护元件 ：
PTC过流保护元件，是利用其阻温特性进 行工作的。 在正常情况下，PTC的常温电阻相对较小， 不影响电路工作。 当有异常大电流通过电路时，PTC就会迅 速自热，电阻在短时间内增大，起到截断电 流，保护电路的作用。
例题1
例题2
热敏电阻温度－电阻表
三，NTC主要参数：
1, 标称电阻值R25
R25 Rt 1 25 (t 25)
1 dRT 2，电阻温度系数（％/℃） RT dT
3，耗散系数（W/℃） 4，热容C（J/℃） 5，能量灵敏度（测量功率W) 6，时间常数τ 7，最高工作温度Tmax(K) 和额定功率PE
工业铂电阻： W(100)≥1.391 (Pt50,Pt100)
－200 ℃ ～0 ℃： 0 ℃ ～100 ℃： 100 ℃ ～650 ℃：
1℃ 0.5℃ 0 .5 % t
2，铜电阻
热电偶传感器实验报告
热电偶传感器实验报告热电偶传感器实验报告引言：热电偶传感器是一种常用的温度测量设备，它基于热电效应原理，通过测量两个不同金属导线的温度差异来确定温度。
本实验旨在通过对热电偶传感器的实际应用和性能测试，深入了解其原理和特性。
一、实验目的本实验的主要目的是通过热电偶传感器的实际应用，探究其温度测量的准确性和稳定性。
同时，通过实验数据的分析和处理，了解热电偶传感器的线性度、响应时间等性能指标。
二、实验装置与方法实验装置主要包括热电偶传感器、温度控制器、数字温度计等设备。
首先，将热电偶传感器的两个导线分别连接到温度控制器上，并校准温度控制器的零点和量程。
然后，将热电偶传感器放置在待测物体上，调节温度控制器的输出，使得待测物体的温度逐渐升高。
同时，使用数字温度计实时监测热电偶传感器的输出温度。
三、实验结果与分析在实验过程中，我们记录了不同温度下热电偶传感器的输出电压，并将其与数字温度计测得的温度进行对比。
实验数据显示，热电偶传感器的输出电压与温度呈线性关系，符合热电效应的基本原理。
此外，我们还观察到热电偶传感器的响应时间较短，可以实时反映温度变化。
为了更好地评估热电偶传感器的性能，我们进行了数据处理和分析。
通过对实验数据的线性回归拟合，我们得到了热电偶传感器的灵敏度和线性度。
结果显示，该热电偶传感器具有较高的灵敏度和良好的线性度，能够准确测量温度。
此外，我们还计算了热电偶传感器的测量误差和稳定性。
实验结果表明，在稳定温度条件下，热电偶传感器的测量误差较小，且具有良好的稳定性。
四、实验总结与展望通过本实验，我们深入了解了热电偶传感器的原理和性能特点。
实验结果表明，热电偶传感器具有较高的准确性、灵敏度和稳定性，适用于各种温度测量场景。
然而，本实验只涉及了热电偶传感器的基本应用和性能测试，还有许多其他方面的研究有待深入探索。
未来，我们可以进一步研究热电偶传感器的温度范围、抗干扰能力以及在特殊环境下的应用等方面。
实验九温度传感器的温度特性测量和研究
实验九温度传感器的温度特性测量和研究一、实验目的：1. 掌握分别使用NTC热敏电阻和热电偶传感器测量温度的方法。
二、实验原理：1. NTC热敏电阻测温原理：NTC热敏电阻是一种非常常见的热敏元件，其具有在不同温度下的不同电阻值，可以通过不同的电阻值来读取温度。
NTC热敏电阻的电阻值随着温度的升高而降低，这与其内部的材料本身的性质有关。
NTC热敏电阻的温度特性可以通过将其电阻值与温度之间的关系绘制成曲线来表示。
热电偶传感器是一种通过测量被测物体与参照物体之间的温差来计算温度的传感器。
热电偶传感器由两个不同材料的金属导线构成，通过将它们连接在一起形成一个“热电偶节”并将其置于被测物体和参照物体之间，当两个材料之间存在温差时，将会产生一个电动势，并通过连接的电路来测量这个电动势来推导出温度。
热电偶传感器的温度特性一般可以通过将其测量值与温度之间的关系绘制成曲线来表示。
三、实验步骤：将NTC热敏电阻安装在一个温度可调的热敏电阻实验装置上。
读取不同温度下的电阻值（在采集设备上读取即可），并将数据记录下来。
然后将读出的电阻-温度数据用Excel 制作成电阻-温度曲线。
2. 使用热电偶传感器测量温度：将实验中得到的电阻-温度数据画出曲线，如图所示：经过求导计算，NTC热敏电阻的B值为3475K。
据此可以得到如下公式：NTC R = R0 * exp(B*(1/T - 1/T0))其中，NTC R是NTC热敏电阻的电阻值，T是温度，T0是参考温度，R0是NTC热敏电阻在T0下的电阻值。
采用最小二乘法，对这个曲线进行拟合，得到拟合函数：T = a*E + b其中，T是热电偶传感器的温度，E是电动势值，a和b是拟合系数。
五、结论通过本次实验，我们学习了如何使用NTC热敏电阻和热电偶传感器测量温度。
我们还研究了它们的温度特性，并绘制了它们的特性曲线。
最后我们得出了使用NTC热敏电阻和热电偶传感器来测量温度的关系式，这将有助于我们在实际应用中使用这些传感器来测量温度。
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第8章典型非电参量的测试方法
教学要求
1．了解各种非电量的测量方法。
2．熟悉测量各种非电量的传感器。
教学手段多媒体课件
教学重点测量非电量力、压力和位移测量的传感器
教学课时7学时
教学内容：
8.1 应变的测量
8.1.1 简单受力状态的应变测量
简单受力状态主要是指只受单向拉伸（压缩）、只受纯弯曲或只受纯扭矩的状态。
1．单向拉伸（压缩）时的应变测量
2．纯弯曲时的应变测量
3．只受扭矩时的应变测量
8.1.2 复杂受力情况下单向应力应变测量
1．受弯曲与拉伸（压缩）时的组合应变测量
2．受扭矩、拉伸（压缩）和弯曲时的组合应变测量
8.1.3 平面应力状态的应力测量
1.主应力方向已知的平面应力测量
2．主应力方向未知的平面应力测量
8.2 力及压力的测量
力的测量方法从大的方面将可分为之间比较法和通过采用传感器的间接比较法两类。
本节主要介绍间接比较法。
根据传感器的工作原理，常用的力传感器主要有弹性式、电阻应变式力、电容式和电感式等。
8.2.1 弹性力传感器
弹性力传感器主要用于压力测量。
常用的测力弹性元件主要有布尔登管、膜片和波纹管三类。
1．布尔登管
2．膜片
3．波纹管
8.2.2 电阻应变式力传感器
电阻应变式力传感器是根据应变效应设计制作的力传感器。
应变式力传感器的测量范围大，可以从1Pa到几Mpa，且能获得很高的测量精度。
常见的结构形式有筒式、膜片式和组合式等。
1．筒式压力传感器
2．膜片式压力传感器
3．组合式压力传感器
8.2.3 其他力传感器
1．电容式力传感器
电容式力传感器就是把力转换成微小位移量的变化，通过测量由于移量变化引起的电容量变化的大小，从而计算出被测力的大小。
2．电感式力传感器
电感式力传感器利用磁性材料和空气导磁率不同，当压力作用在膜片上靠膜片改变空气气隙大小，去改变固定线圈的电感，通过测量电路把电感的变化转变为相应的电压或电流输出，通过测量电压或电流从而计算出测量力的大小。
电感式力传感器按磁路特性主要分为变磁阻式和变磁导式两种
8.3 位移的测量
8.3.1 电阻式位移传感器
电阻式位移传感器是把被测位移转换成电阻变化，通过测量电阻值达到测量位移目的的一种传感器。
常用的有应变片式和电位器式两种。
1．应变片式位移传感器
2．电位器式位移传感器
8.3.2 电涡流式位移传感器
根据法拉第定律，当传感器线圈通以正弦交变电流I1时，线圈周围空间必然产生正弦交变磁场H1，使置于此磁场中的金属导体中感应电涡流I2，I2又产生新的交变磁场H2。
根据愣次定律，H2的作用将反抗原磁场H1，由于磁场H2的作用，涡流要消耗一部分能量，导致传感器线圈的等效阻抗发生变化。
线圈阻抗的变化完全取决于被测金属导体的电涡流效应。
一般讲，线圈的阻抗变化与导体的电导率、磁导率、几何形状、线圈的几何参数、激励电流频率以及线圈到被测导体间的距离有关。
如果保持某些参数不变，而只改变一个参数，传感器线圈阻抗Z就仅仅是这个参数的单值函数。
通过与传感器配用的测量电路测出阻抗Z 的变化量，即可实现对该参数的测量。
用于测量位移的电涡流式传感器有变间隙型、变面积型和螺管型。
变间隙型电涡流传感器
变面积型电涡流传感器
螺管型电涡流传感器
8.3.3 其他位移传感器
电容式位移传感器、电感式位移传感器、感应同步器、光栅传感器、磁栅传感器和激光干涉仪等，它们主要用于大量程、精密位移的检测，可实现动态测量、自动测量和数字显示。
差动变压器式位移传感器具有良好的环境适应性，使用寿命长，灵敏度高和分辨率高的特点，是目前位移测量中应用最广的一种互感式传感器。
8.4 振动的测量
振动的测量一般分为两类：一类是测量机器和设备运行过程中存在的振动，另一类是对设备施加某种激励，使其产生受迫振动，然后对它的振动状况做检测。
8.4.1 测振传感器
1．磁电式速度传感器
2．电感式振动传感器
3．激光速度传感器
8.4.2 激振方式
振动激励的方式主要有三类：稳态正弦激振、随机激振和瞬间激振。
1．稳态正弦激振：用激振器对被测对象施加一个稳定的单一频率的稳态正弦激振力。
2．随机激振：是一种宽带激振方法。
3．瞬间激振
8.4.3 激振器
1．电动式激振器
2．电磁式激振器
3．电液式激振器
8.5 流量的测量
8.5.1 差压流量传感器
8.5.2 涡轮流量计：是比较精确的一种流量检测装置，当被测流体通过装在管道内的涡轮叶片时，涡轮受流体的作用而旋转，并将流量转换成涡轮的转数。
8.5.3 电磁流量计
1．电磁流量计的工作原理
2．电磁流量计的结构形式
电磁流量计的结构形式主要有两种，一种为线圈管道式，一种是插入式。
（1）管道式电磁流量计
（2）插入式电磁流量计
8.5.4 超声波流量计
超声波的传播波型主要可分为纵波、横波、表面波等几种。
超声波传感器在工业上最常用的主要有两种，一种是传播时间差式，一种是多普勒式。
1．时间差式超声波流量计
2．频率差式超声波流量计
8.5.5 流量传感器的选用
选用流量计时一般应考虑以下几个方面：
（1）确定流体的类型
（2）确定工艺过程的操作条件、温度和压力的界限值。
（3）流量计的安装条件
（4）考虑到仪表的性能和流量测量方面的要求。
作业：P179 1、2、7。