热电式传感器 热电式传感器是一种将温度变化转化为电量变化的装置
传感器技术课后题答案 贾伯年 第3版
衡量传感器静态特性的主要指标。
说明含义。
回差（滞后）—反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中输出-输入曲线的不重合程度。
重复性——衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，所得特性曲线间一致程度。
各条特性曲线越靠近，重复性越好。
灵敏度——传感器输出量增量与被测输入量增量之比。
分辨力——传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。
线性度——表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或偏离）程度的指标。
阀值——使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附近的分辨力。
稳定性——即传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。
漂移——在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。
静态误差（精度）——传感器在满量程内任一点输出值相对理论值的可能偏离（逼近）程度。
计算传感器线性度的方法，差别。
理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线，与实际测试值无关。
端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。
“最佳直线”法：以“最佳直线”作为拟合直线，该直线能保证传感器正反行程校准曲线对它的正负偏差相等并且最小。
这种方法的拟合精度最高。
最小二乘法：按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。
什么是传感器的静态特性和动态特性？为什么要分静和动？（1）静态特性：表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时的输出-输入关系。
动态特性：反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。
（2）由于传感器可能用来检测静态量（即输入量是不随时间变化的常量）、准静态量或动态量（即输入量是随时间变化的变量），于是对应于输入信号的性质，所以传感器的特性分为静态特性和动态特性。
Z-1 分析改善传感器性能的技术途径和措施。
（1）结构、材料与参数的合理选择（2）差动技术（3）平均技术（4）稳定性处理（5）屏蔽、隔离与干扰抑制（6）零示法、微差法与闭环技术（7）补偿、校正与“有源化”（8）集成化、智能化与信息融合2-1 金属应变计与半导体工作机理的异同？比较应变计各种灵敏系数概念的不同意义。
THQWD.温度传感器实验doc
THQWD-1型温度传感器特性测试实验预习题1、什么是热电偶？什么是热电阻？2、PID智能模糊+位式调节温度控制原理？热电式温度传感器是一种将温度变化转化为电量变化的装置，利用敏感传感元件的电磁参数随温度变化的特性来达到测量温度的目的。
通常把被测温度变化转化为敏感元件的电阻、磁导或电势变化，再经过相应的测量电路输出电压或电流，然后由这些电参数的变化来表达被测温度的变化。
在各种热电式温度传感器中，以把温度转化为电阻和电势的方法最为普遍。
其中将温度转化为电势大小的热电式温度传感器叫热电偶，将温度转化为电阻值大小的热电式温度传感器叫热电阻。
这两种温度传感器目前在工业生产中已得到广泛应用。
另外利用半导体PN结与温度的关系，所研制的PN结型温度传感器在窄温场中，也得到十分广泛的应用。
THQWD-1型温度传感器特性测试实验仪由温度传感器特性测试加热源、温度控制与测量装置、传感器调理电路、热电偶冷端补偿电路、热敏电阻特性测试电路、温度传感器、直流稳压电源及冷却风扇组成。
温度控制装置采用PID智能温度调节器，具有PID智能温度控制加AI人工智能调节功能，可控硅调节输出，根据实验要求设定温度控制值，温度控制范围室温～120℃，控温精度±0.5℃。
温度测量装置采用热电阻Ptl00，测温范围0～200℃，温度显示最小分辨率0.1℃，测温精度±0.2℃。
利用本实验仪可以完成各种典型温度传感器特性测试实验。
实验一温度传感器温度控制实验一、实验目的1．了解PID智能模糊+位式调节温度控制原理；2．学习PID智能温度调节器使用方法，用Ptl00作信号输入控制温度。
二、实验仪器1．THOwD-1型温度传感器特性测试实验仪；需用单元：PID智能温度调节器、风扇电源、加热电源；2．THOWD-1型温度传感器特性测试加热源；3．Ptl00温度传感器。
三、实验原理1．位式调节位式调节(ON／()FF)是一种简单的调节方式，常用于一些对控制精度不高的场合作温度控制，或用于报警。
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 )
热电
当T0上升（如T0 =Tn）时,RCu上升,ΔUab = 而补偿器选择的RCu产生的ΔUab=eAB 式： U= eAB (T)- eAB (20) (Tn，20),故U维持公
冷端补偿器所产生的不平衡电压正好补偿了由于冷端温度变化引 起的热电势变化值,仪表便可指示出正确的温度测量值。 使用冷端补偿器应注意：① 由于电桥是在20℃平衡,所以此时应 把温度表示的机械零位调整到20℃处。② 不同型号规格的冷端补偿器 应与一定的热电偶配套。 7.如下图所示电路为电动机过热保护装置。具体做法是：把三只特性相 同的负温度系数热敏电阻（如RRC6型，经过测试，阻值在20℃时为10 kΩ，100 ℃时为1 kΩ; 110 ℃时为0.6 kΩ），放置在电动机内绕组 旁,紧靠绕组,每相绕组各放置一只,用万能胶固定，分析电路工作原 理。（K为12V继电器）
以K=1.00 T=946+1.0*30=976℃ 证明与分析 1. 证明热电偶的中间导体定律：如图所示当热电偶引入第三导体C 时，只要C导体两端温 度相同，回路总电势不变，并说明该定律 的意义。
EAB（T,T0）=eAB（T）+eBC（T1）+eCB（T1）+eBA（T0） eBC（T1）+eCB（T1）=0 则： EAB (T, T0) =eAB (T)-eAB （T,T0）=eAC（T）- eAC（ T0 ） EBC（T,T0）=eBC（T）-eBC（T0） 将上二式相减得
根据第三导体定律得：
如下图所示三极管放大电路，说明热敏电阻的补 偿晶体管温度变化的工作原理，并指出热敏电阻的 类型。
4.
时，三极管的放大倍数不变，若电路参数不变，则输出电压稳定。 ②当温度升高时，三极管的放大倍数增大，若电路参数不变，则输出电 压增加。若要使输出电压稳定，只有减少输入信号，为此要增大热敏电 阻的阻值。 ③当温度下降时，三极管的放大倍数减小，若电路参数不变，则输出电 压减小。若要使输出电压稳定，只有增大输入信号，为此要减小热敏电 阻的阻值。 综上所述，热敏电阻选择正温度系数型。 5. 如下图所示三极管放大电路，说明热敏电阻的补偿晶体管温度变化 的工作原理，并指出热敏电阻的类型。
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。
《传感器原理与应用》期末试卷AB
5.金属线绕式应变片的灵敏系数由两个因素决定__________________,__________________
6.电感式传感器用于测量_________是比较精确的
7.直流电桥的平衡条件是_________
8.直流电桥的电压灵敏度正比与_________,是桥臂电阻比值n的函数,当n=_________灵敏度才最高.
A 1 ,2 B 1,3 C2,3 D 1,2,3
4.双臂直流电桥的电压灵敏度为Sv= ? ( )
A E B E C E D 2E
5.线饶电位器的负载特性在什么情况下才呈现线性特性( )
A RL=∞B RL=0 CRL=常数D不可能
6.差动式电感传感器的灵敏度S=? ( )
A S=2L0/3δ0BS=2L0/δ0CS=L0/3δ0DS=L0/δ0
E1=EAB(T1,T0)
E=EAB(T2,T0)
E==EAB(T3,T0)
六.设计题(2*13)
1.用热电偶设计测量平均温度的测温线路,并说明工作原理.
2.试设计一个电容式测厚传感器,并简述工作原理.
传感技术A卷答案
一.填空题
1.电阻率2. R1R4=R2R43.电桥供电电压, n=1 4. Z1Z4=Z2Z 5.面积变化形,极距变化形,介质变化形6.变空气隙厚度,变气隙面积7.接触电势,温差电势8.高频反射式,低频透射式9.并联法,串连法. 10.电涡流. 11.微小位移量12.温度变化,电量
7. 电涡流的大小与下列那些因素有关( )
(1)电阻率 (2)相对磁导率 (3)金属导体厚度(4)线圈激励信号频率 (5)线圈与金属之间的距离
plc试卷及答案
江阴职业技术学院2007—2008学年第二学期电子信息工程系计算机控制技术、电气自动化技术专业《PLC应用技术》期末试卷(A)1、PLC之所以抗干扰能力强,是因为在I/O接口电路采用了。
2、PLC主要由、、和组成。
3、继电器的线圈“断电”时，其常开触点，常闭触点。
4、PLC替代继电器控制系统电路图的电路部分。
5、为了适应不同负载，PLC的输出方式有、和三种。
6、热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。
7、在S7-200PLC中，定时器有、、三种。
定时器的分辨率有、、三种。
8、特殊标志位首次扫描时为1，PLC由STOP转为RUN状态时，ON（1态）一个扫描周期，用于程序的初始化。
秒脉冲的特殊标志位是。
9、I/O总点数是指和的数量10、若加计数器的当前值大于等于设定值时，其常开触点，常闭触点。
复位输入电路时，计数器被复位，复位后其常开触点，常闭触点，当前值为。
11、PLC扫描周期主要取决于。
1、顺序控制段开始指令的操作码是( )。
A SCRB SCRPC SCRED SCRT2、输入采样阶段是PLC的中央处理器,对个输入端进行扫描,将输入端信号送入()。
A、累加器B、指针寄存器C、状态寄存器D、存贮器3、在梯形图编程中，常开触头与母线连接指令的助记符应为()。
A、LDIB、LDC、ORD、ORI4、按控制规模分类,通常西门子公司的S7-200 PLC属于（）。
A、小型机B、中型机C、大型机D、微型机5、下列那项属于字节寻址（）。
A、VB10B、VW10C、ID0D、I0.26、在PLC运行时，总为ON的特殊存储器位是（）A 、SM1. 0 B、SM0.1 C 、SM0.0 D 、SM1.17.霍尔元件施加的磁场为交变磁场，则霍尔电动势为( )A.同频率的交变电势B.直流电势C.为零D.不能判断8.只能使用字寻址方式来存取信息的寄存器是（）。
A．S B．I C．HC D．AI9.为了增大热电偶的热电动势，下列方法可行的是( )A.增大热端直径B.增大热端和冷端的温度C.增大热端和冷端的温差D.增大热电极的电导率1、简述PLC的循环扫描过程。
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。
热电式传感器1.
常用热电偶型号、测温范围等见表7-1
名称 型号 分 度 号
B
测温范围° C 长期
0-1600
允许偏差 温度° C
1000-1500
短期
0-1800
偏差
+0.5%
温度
>1500
偏差
+7.5%
铂铑30－铂铑6
WRLL
铂铑－铂
WRL B
WRE U WRE A
S
0-1300
0-1600
0-600
+2.4%
（2）镍铬－镍硅热电偶 镍铬为正极，镍硅为负极。直径为Φ1.2～2.5mm，分度号 为K。 优点：可测900 ° C以下的温度，短期可测1200 ° C高温；复制性 好，热电势大，线性好，价格便宜。 缺点：稳定性较差 （3）镍铬－考铜热电偶 镍铬为正极，考铜为负极。直径为Φ1.2～2mm，分度号为 E。适用于还原性和中性介质，一般温度不超过600 ° C，最高可 达800 ° C。 其灵敏度高，价格便宜，但测温范围窄而低，易受氧化。
（2）绝缘套管 （3）保护套管
（4）接线盒
四、热电偶冷端温度补偿 1.补偿导线法 用一导线将热电偶冷端延 伸出来，如图7-9所示。
2.冷端温度计算校正法 当冷端温度高于0º C而稳定于t0时，则仪表测得值小于实际 值，故应予以修正：
例如：K型热电偶在工作时冷端温度为t0＝30º C，测得热电势 EK(t,t0)=39.17mv，求被测介质的实际温度。 解：由分度表查出EK(30º C, 0º C)=1.2mv 故EK(t, 0º C)= EK(t,30º C)+ EK(30º C, 0º C) =39.17+1.2 =40.37mv
常用传感器工作原理(热电式)
右图回路中的总电动势为：
EABC T，T0 EAB T EBC T0 ECA T0 如果回路中三个接点的温度都相同，即T＝T0， T0
则回路总电动势必为零，即：
A
EAB T0 EBC T0 ECA T0 0
即
EBC T0 ECA T0 EAB T0
C
T0 B T
则 EABC T，T0 EAB T -EAB T0 EA感器
将温度变化转换为电量变化的装置。 最常用的热电式传感器：
将温度转换为电势的变化－－－热电偶 将温度转换为电阻的变化－－－热电阻
2
3.8.1 热电偶
1. 热电偶测温原理－热电效应
热端（工作端）
冷端（自由端）
两种不同的导体(或半导体)A和B组合成如图所示闭合回路，若导体A和B的两
度T
EAB T，T0 EAB T，Tn EAB Tn，T0 EAB Tn，T0 1.00mV
EAB T，T0 20.54mV 1.00mV 21.54mV
T 5210C
21
22
（4） 标准（参考）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可知。
3
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势，另一部分 是单一导体的温差电势。
热电势 EAB( T,T0 )
接触电势 温差电势
EAB T,T0 EAB T EB T,T0 EBA T0 EA T0,T
4
（1 ）接触电势
所有金属中都有大量自由电子，而不同的金属材料其自由电子密度 不同。当两种不同的金属导体接触时，若金属A的自由电子密度大 于金属B的 nA n，B 则在同一瞬间由A扩散到B的电子将比由B扩散 到A的电子多，因而A对于B因失去电子而带正电，B获得电子而带 负电，在接触处便产生电场。A、B之间便产生了一定的接触电动 势。
传感器有哪些类型
传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。
其种类有很多：一、按工作原理分类电阻式传感器：其基本原理是将被测物理量变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路而最后显示被测量量的变化。
电容式传感器：是以各种类型的电容器作为传感元件，将被测物理量或机械量转换成为电容量变化的一种转换装置，实际上就是一个具有可变参数的电容器。
电感式传感器：是利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置。
压电式传感器：是基于压电效应的传感器。
是一种自发电式和机电转换式传感器。
热电式传感器：是将温度变化转换为电量变化的装置。
阻抗式传感器：把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。
磁电式传感器：是利用电磁感应原理，将输入的运动速度转换成线圈中的感应电势输出。
压电式传感器：是基于压电效应的传感器。
是一种自发电式和机电转换式传感器。
光电式传感器：基于光电效应的传感器，在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。
谐振式传感器：利用谐振元件把被测参量转换为频率信号的传感器，又称频率式传感器。
霍尔传感器：是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。
超声波传感器：是将超声波信号转换成其他能量信号（通常是电信号）的传感器。
同位素式传感器：利用放射性同位素来进行测量的传感器,又称放射性同位素传感器。
电化学传感器：通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。
二、按技术分类超声波传感器：是将超声波信号转换成其他能量信号（通常是电信号）的传感器。
温度传感器：是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。
气体传感器：是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。
压力传感器：是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。
加速度传感器加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器。
通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。
紫外线传感器：是传感器的一种,可以利用光敏元件通过光伏模式和光导模式将紫外线信号转换为可测量的电信号。
第9章 温度测量-热电式传感器
EAB(T,T0 ) = EAB(T) − c = f (T) − c = φ(T)
热 电 势 (m V ) 70 镍 铬 — 考 铜 E A -2 铁—考铜 50 镍 铬 — 镍 硅 E U -2
30 铂 铑 — 铂 L B -3 10 t (oC ) 400 800 1200 各种热电偶的温度—热电势关系曲线
补偿导线 铜线 A T 测温点 B Tc Tc T0 冷端 测量仪表 测温器
热电偶导线补偿示意图
这样， 这样，可以保证热电偶的自由端远离工 作端并被放置在温度波动较小的地方。 作端并被放置在温度波动较小的地方。 补偿导线法中，补偿导线较便宜， 补偿导线法中，补偿导线较便宜，且可 做成普通导线的形式，使用方便， 做成普通导线的形式，使用方便，是热电偶 安装中经常采用的方法。 安装中经常采用的方法。 注意： 注意： 补偿导线与热电偶配用时，需有相同的 补偿导线与热电偶配用时， 热电特性，且有正负极之分。即补偿导线的 热电特性，且有正负极之分。 正负极应与热电偶的正负极相接。 正负极应与热电偶的正负极相接。补偿导线 与热电偶接点处的温度不应超过100ºC，否 与热电偶接点处的温度不应超过 ， 则会因热电特性不同带来新的误差。 则会因热电特性不同带来新的误差。
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。
E AB ( T , T 0 ) = E AB ( T ) − E AB ( T 0 )
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。
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。
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。
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。
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3.2.4热电式传感器热电式传感器是一种将温度变化转化为电量变化的装置。
在各种热
电式传感器中，以将温度量转换为电势和电阻的方法最为普遍。
其中最为常用于测量温度的是热电偶和热电阻，热电偶是将温度转化为电势变化，而热电阻是将温度变化转化为电阻的变化。
这两种热电式传感器目前在工业生产中被广泛应用。
该系统需要的传感器是将温度转化为电流，且水温最高是100℃，所以选择Pt100铂热电阻传感器。
P100铂热电阻，简称为：PT100铂电阻，其阻值会随着温度的变化而改变。
PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。
它的工作原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的的阻值会随着温度上升它的阻值成匀速增长。
3.2.5可控硅加热装置简介
对于要求保持恒温控制而不要温度记录的电阻炉采用带PID调节的数字式温度显示调节仪显示和调节温度，输出0～10mA作为直流信号输入控制可控硅电压调整器或触发板改变可控硅管导通角的大小来调节输出功率，完全可以满足要求，投入成本低，操作方便直观并且容易维护。
温度测量与控制是热电偶采集信号通过PID温度调节器测量和输出0～10mA 或4～20mA控制触发板控制可控硅导通角的大小，从而控制主回路加热元件电流大小，使电阻炉保持在设定的温度工作状态。
可控硅温度控制器由主回路和控制回路组成。
主回路是由可控硅，过电流保护快速熔断器、过电压保护RC和电阻炉的加热元件等部分组成
3系统整体设计方案和电气连接图
系统选用了PLC CPU 226为控制器，PT100型热电阻将检测到的实际锅炉水温转化为电流信号，经过EM231模拟量输入模块转化成数字量信号并送到PLC中进行PID调节，PID控制器输出转化为0～10mA的电流信号输入控制可控硅电压调整器或触发板改变可控硅管导通角的大小来调节输出功率，从而调节电热丝的加热。
PLC和组态王连接，实现了系统的实时监控。
整体设计方案如图3
系统工作原理加热炉温度控制系统基本构成如图1-1所示 它由PLC主控系统、固态继电器、加热炉、温度传感器等4个部分组成。
加热炉温度控制系统基本组成。