热电式传感器PPT课件
合集下载
热电ppt课件
KTo ln nA e nB
Ke (T最新版T整o理)plpnt nnBA
（2-1）
4
A
2. 汤姆逊（Thomson）效应
T
T
假设在一匀质棒状导体的一端加热，如图2-3所示。 B 0
则沿此棒状导体有温度梯度。
导体内自由电子将从温度高
的一端向温度低的一端扩散，
并在温度较低的一端积聚起
来，使棒内建立起一电场， 当这电场对电子的作用力与
势，称为塞贝克电势。这个物理现象称为热电效应。如图2-1 .
两种不同材料的导体A和B，两端联
A
接在一起，一端温度为T0，另一端为
T（设T T0），这时在这个回路中将 T
T0
产生一个与温度T，T0以及导体材料
B
性质有关的电势EAB（T，T0），显 然可以利用这个热电效应来测量温度。
图2-1 热电效应
在测量技术中，把由两种不同材料构成的热电交换元件称为热 电偶，称A，B导体为热电极。两个接点，一个为热端（T）， 又称工作端，另一个为冷端（最新T版0整）理，ppt 又称为自由端或参考端。2
1. 珀尔帖（Peltier）效应
A
T
T
将同温度的两种不同的金属相互接触，如图2-2所示。 B 0
由于不同金属内自由电子的
密度不同，在两金属A和B的接触
处会发生自由电子的扩散现象。
自由电子将从密度大的金属A扩
散到密度小的金属B，使A失去电 A 子带正电，B得到电子带负电，
直至在接点处建立了强度充分的 电场，能够阻止电子扩散达到平 +
热电势便为二接点温最度新版T整和理pTpt 0的函数，即 ：
10
EAB T,T0EAB TEABT0
热电偶传感器ppt课件
热电率较小，敏捷度低，高温下机械强度下降， 抗污染能力差，贵金属材料昂贵。
3. 镍铬-镍硅热电偶（K型）
使用量最大旳便宜金属热电偶，用量为其他热电 偶旳总和。 正极（KP）旳名义化学成份为：Ni:Cr=90:10， 负极（KN）旳名义化学化学成份为Ni:Si=97:3。 其使用温度为-200～1300℃。
正
较硬
B
负
稍软
0.033
600~900
0~1600
1800
Ⅲ
＞800
±4℃ ±0.5%t
正
不亲磁
Ⅱ
-40~1300
±2.5℃或±0.75%t
K
4.096
0~1200
1300
负
稍亲磁
Ⅲ
-200~40
±2.5℃或±1.5%t
N
正
不亲磁
负
稍亲磁
2.774
200~1200
1300
Ⅰ Ⅱ
-40~1100 -40~1300
T —— 接触面旳绝对温度
e —— 单位电荷量 NA——金属电极A旳自由电子密度 NB——金属电极B旳自由电子密度
2. 温差电势
温差电势（汤姆逊电势）
T
eA (T ,T0 )
dT
T0
(6.3.2)
图6.3.3 热电偶旳温差电势
δ —— 汤姆逊系数，它表达温差为1℃时所产生旳 电动势值，它与材料旳性质有关。
热电极旳温度分布无关； 假如热电偶旳热电极是非匀质导体，在不均匀温度
场中测温时将造成测量误差。所以热电极材料旳均 匀性是衡量热电偶质量旳主要技术指标之一。
2. 中间导体定律 在热电偶回路中接入与A、B电极不同旳另一种
导体称中间导体C，只要中间导体旳两端温度相同， 热电偶回路总电动势不受中间导体接入旳影响。
3. 镍铬-镍硅热电偶（K型）
使用量最大旳便宜金属热电偶，用量为其他热电 偶旳总和。 正极（KP）旳名义化学成份为：Ni:Cr=90:10， 负极（KN）旳名义化学化学成份为Ni:Si=97:3。 其使用温度为-200～1300℃。
正
较硬
B
负
稍软
0.033
600~900
0~1600
1800
Ⅲ
＞800
±4℃ ±0.5%t
正
不亲磁
Ⅱ
-40~1300
±2.5℃或±0.75%t
K
4.096
0~1200
1300
负
稍亲磁
Ⅲ
-200~40
±2.5℃或±1.5%t
N
正
不亲磁
负
稍亲磁
2.774
200~1200
1300
Ⅰ Ⅱ
-40~1100 -40~1300
T —— 接触面旳绝对温度
e —— 单位电荷量 NA——金属电极A旳自由电子密度 NB——金属电极B旳自由电子密度
2. 温差电势
温差电势（汤姆逊电势）
T
eA (T ,T0 )
dT
T0
(6.3.2)
图6.3.3 热电偶旳温差电势
δ —— 汤姆逊系数，它表达温差为1℃时所产生旳 电动势值，它与材料旳性质有关。
热电极旳温度分布无关； 假如热电偶旳热电极是非匀质导体，在不均匀温度
场中测温时将造成测量误差。所以热电极材料旳均 匀性是衡量热电偶质量旳主要技术指标之一。
2. 中间导体定律 在热电偶回路中接入与A、B电极不同旳另一种
导体称中间导体C，只要中间导体旳两端温度相同， 热电偶回路总电动势不受中间导体接入旳影响。
热电式传感器传感器PPT演示课件
④ 导体材料确定后，热电动势的大小只与热电偶两端 的温度有关。如果使eAB（T0）=常数，则回路热电动势 EAB（T， T0 ）就只与温度T有关，而且是T的单值函数， 这就是利用热电偶测温的基本原理。
14
⑤ 对于有几种不同材料串联组成的闭合回路，若各 接点温度分别为T1、T2……TN ，闭合回路总的热电 动势为：
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。
13
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。
4
热电势 EAB( T,T0 )
接触电势 温差电势
（1 ）接触电动势
若金属A的自由电子浓度大于金属B的，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。
5
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。
ln
nA nB
k (T
T0 ) ln
nA nB
上式说明接触电动势的大小与接点温度的高低及导体 的性质有关。如果两接触点的温度相同，尽管两接触 点处都存在接触电势，但回路中总接触电势等于零。
7
（2）温差电动势 对于任何一种金属，当其两端温度不同时，两端
的自由电子浓度也不同，温度高的一端浓度大，具有 较大的动能；温度低的一端浓度小，动能也小。因此 高温端的自由电子要向低温端扩散，高温端因失去电 子而带正电，低温端得到电子而带负电，形成温差电 动势，又称汤姆森电动势。
14
⑤ 对于有几种不同材料串联组成的闭合回路，若各 接点温度分别为T1、T2……TN ，闭合回路总的热电 动势为：
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。
13
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。
4
热电势 EAB( T,T0 )
接触电势 温差电势
（1 ）接触电动势
若金属A的自由电子浓度大于金属B的，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。
5
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。
ln
nA nB
k (T
T0 ) ln
nA nB
上式说明接触电动势的大小与接点温度的高低及导体 的性质有关。如果两接触点的温度相同，尽管两接触 点处都存在接触电势，但回路中总接触电势等于零。
7
（2）温差电动势 对于任何一种金属，当其两端温度不同时，两端
的自由电子浓度也不同，温度高的一端浓度大，具有 较大的动能；温度低的一端浓度小，动能也小。因此 高温端的自由电子要向低温端扩散，高温端因失去电 子而带正电，低温端得到电子而带负电，形成温差电 动势，又称汤姆森电动势。
热电式传感器讲课文档
性。
第三十二页，共69页。
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；
第章热电式传感器
第一页，共69页。
第一节 热电偶传感器
热电偶是工程上应用最广泛的温度传感器。
优点有： 构造简单,
使用方便,
具有较高的精度、稳定性及复现性好, 温度测量范围宽（100~1600℃）,
在温度测量中占有重要的地位。
第二页，共69页。
一、热电偶测温原理
1、热电偶的结构
图中的闭合回路称为热电偶，导体A和B称为热电偶的热电极。热电 偶的两个接点中，置于被测介质（温度为T）中的接点称为工作端或热端， 置于温度为参考温度T0的一端称为参考端或冷端。
第五页，共69页。
热电偶两接点的接触电势 e A B (和T ) e A B (T大0 )小可表示为 ：
eAB(T )
KT e
ln NAT NBT
eAB(T0)
KT0 e
ln
NAT0 NBT0
式中: K——波尔兹曼常数，k=1.38*10-23J/K; e——单位电荷电量，e=1.6*10-19C;
第十八页，共69页。
（2）参考电极定律 当结点温度为T、 T0时，用导体AB组成的热电偶的热
电势等于AC热电偶和CB热电偶的热电势的代数和。
即： E A B ( T ,T 0 ) E A C ( T ,T 0 ) E C B ( T ,T 0 )
证明过程见课本。
导体C称为标准电极
（一般由铂制成）。
用在许多工业部门中。
第二十七页，共69页。
(3) 薄膜热电偶
第三十二页，共69页。
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；
第章热电式传感器
第一页，共69页。
第一节 热电偶传感器
热电偶是工程上应用最广泛的温度传感器。
优点有： 构造简单,
使用方便,
具有较高的精度、稳定性及复现性好, 温度测量范围宽（100~1600℃）,
在温度测量中占有重要的地位。
第二页，共69页。
一、热电偶测温原理
1、热电偶的结构
图中的闭合回路称为热电偶，导体A和B称为热电偶的热电极。热电 偶的两个接点中，置于被测介质（温度为T）中的接点称为工作端或热端， 置于温度为参考温度T0的一端称为参考端或冷端。
第五页，共69页。
热电偶两接点的接触电势 e A B (和T ) e A B (T大0 )小可表示为 ：
eAB(T )
KT e
ln NAT NBT
eAB(T0)
KT0 e
ln
NAT0 NBT0
式中: K——波尔兹曼常数，k=1.38*10-23J/K; e——单位电荷电量，e=1.6*10-19C;
第十八页，共69页。
（2）参考电极定律 当结点温度为T、 T0时，用导体AB组成的热电偶的热
电势等于AC热电偶和CB热电偶的热电势的代数和。
即： E A B ( T ,T 0 ) E A C ( T ,T 0 ) E C B ( T ,T 0 )
证明过程见课本。
导体C称为标准电极
（一般由铂制成）。
用在许多工业部门中。
第二十七页，共69页。
(3) 薄膜热电偶
2.2 热电阻 热敏电阻传感器ppt课件
度系数，即电阻值与温度的变化趋势相同。
整理ppt
7
三.热电阻传感器
取一只 100W/220V 灯泡，用万用表测量其电阻值， 可以发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到的额定热 态电阻值应为484 。
整理ppt
8
三.热电阻传感器
金属热电阻及其特性
• 热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加
而增加这一特性来进行温度测量。
时，热敏电阻所消耗的功率不得超过额定功率
整理ppt
37
热敏电阻外形
MF12型 NTC热敏电
阻
聚脂塑料封装 热敏电阻
整理ppt
38
其他形式的热敏电阻
玻璃封装 NTC热敏电
阻
MF58 型热敏电阻
整理ppt
39
其他形式的热敏电阻
带安装孔的热敏电阻
大功率PTC热敏电阻
整理ppt
40
其他形式的热敏电阻（续）
整理ppt
11
三.热电阻传感器
其他热电阻
① 镍使用温度范围是-50～100℃和-50～150 ℃。但目前应用 较少：镍非线性严重，材料提取也困难。但灵敏度都较高， 稳定性好，在自动恒温和温度补偿方面的应用较多。（我国 定为标准化热电阻）
② 铟电阻适宜在-269～-258℃温度范围内使用，测温精度高， 灵敏度是铂电阻的10倍，但是复现性差。
t0 , t ——介质的起始温度和变化温度（℃）； B ——热敏电阻材料常数，一般为2000～6000K，
其大小取决于热敏电阻的材料。
BlnRRT0 T1T10
整理ppt
30
热敏电阻的电阻温度系数
热敏电阻在其本身温度变化1℃时，电阻值的相对变化量
整理ppt
7
三.热电阻传感器
取一只 100W/220V 灯泡，用万用表测量其电阻值， 可以发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到的额定热 态电阻值应为484 。
整理ppt
8
三.热电阻传感器
金属热电阻及其特性
• 热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加
而增加这一特性来进行温度测量。
时，热敏电阻所消耗的功率不得超过额定功率
整理ppt
37
热敏电阻外形
MF12型 NTC热敏电
阻
聚脂塑料封装 热敏电阻
整理ppt
38
其他形式的热敏电阻
玻璃封装 NTC热敏电
阻
MF58 型热敏电阻
整理ppt
39
其他形式的热敏电阻
带安装孔的热敏电阻
大功率PTC热敏电阻
整理ppt
40
其他形式的热敏电阻（续）
整理ppt
11
三.热电阻传感器
其他热电阻
① 镍使用温度范围是-50～100℃和-50～150 ℃。但目前应用 较少：镍非线性严重，材料提取也困难。但灵敏度都较高， 稳定性好，在自动恒温和温度补偿方面的应用较多。（我国 定为标准化热电阻）
② 铟电阻适宜在-269～-258℃温度范围内使用，测温精度高， 灵敏度是铂电阻的10倍，但是复现性差。
t0 , t ——介质的起始温度和变化温度（℃）； B ——热敏电阻材料常数，一般为2000～6000K，
其大小取决于热敏电阻的材料。
BlnRRT0 T1T10
整理ppt
30
热敏电阻的电阻温度系数
热敏电阻在其本身温度变化1℃时，电阻值的相对变化量
第七章 热电式传感器.ppt
测量温度范围
1000C 热电势/
mV
B
铂铑30－铂铑6
50～1820 C
4.834
R
铂铑13—铂
-50～1768 C
10.506
S
铂铑10—铂
-50～1768 C
9.587
K
镍铬－镍铬 (铝) -270～1370 C 41.276
E 镍铬－铜镍 (康 铜) －270～800 C
——?
第7章 热电式传感器 普通装配型热电偶的外形
第7章 热电式传感器
本章主要内容
➢了解热电阻工作的主要原理 ➢掌握热电效应，热电偶工作原理 ➢掌握热电偶工作定律 ➢了解热电偶的测温材料及其特点 ➢熟悉热电偶的应用
第7章 热电式传感器
7.1.1 热电阻
工作原理：热电阻的阻值随温度的变化而变化。
1. 热电阻材料的特点：
a 高温度系数，高电阻率
b 化学和物理性能稳定
▪ 定义：将两种不同性质的导体A、B组成闭合回路，若节点处于不同的 温度时，两者之间将产生一热电势，在回路中形成一定大小的电流， 这种现象称为热点效应。
▪
接触电势
EAB (T )
温差电势
kT e
ln
NA NB
T
EA (T ,T0 ) EB (T ,T0 ) T0 ( A B )dT
T
EA (T ,T0 ) T0 AdT
AA’CTBB’C’
热电偶
补偿导线 试管
铜 导 线
冰点槽
T0
冰水溶液
mV
仪 表
第7章 热电式传感器
2. 计算修正法
用普通室温计算出参比端实际温度 TH ，利用公式计 算
EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,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。
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
热释电红外传感器PIR原理教程ppt课件
15
(三)
1.热释电应用电路原理图 2.典型电路设计分析(一) 3.典型电路设计分析(二) 4.聚光系统---菲涅尔镜片
的原理和应用
16
热释电红外传感器工作电路原理图
常用放大电路有 哪些?
17
典型电路设计分析(一)
reture
18
具体电路应用设计分析(一) [电路工作原理]
探头接收到人体释放的热释红外信号,经VT1、IC2两级放大,输入电压比较器 IC3。其中RP为参考电压调节电位器，用来调节电路灵敏度，也就是探测范围。 平时，参考电压（IC3的（2）脚电压）高于IC2的输入电压（IC3的（3）脚电 压），IC3输出低电平。
二.定性处理 解决有无的问题
7
红外传感器的工作原理 人体辐射 ♣任何发热体都会产生红外线 辐射的红外线波长跟物体温度有关。表面温度越高 ,辐射能量越强。 ♣最强波长和温度的关系满足λm*T=2989（um.k） ♣人体的正常体温为36~37.5。C ， 其辐射的最强的红外线的波长为
9.67~9.64um，中心波长为 9.65um。
传感器只对移动或运动的人体、体温近似人体的物体起作用。
12
红外传感器的工作原理
（1）人体经过探头先后被A源或被B源感应，Sa<Sb或Sa>Sb产生差值，双源失去 互补平衡作用而很敏感地产生信号输出，见图（3C）。 （2）人对着探头呈垂直状态运动，Sa=Sb不产生差值，双源很难产生信号输出。
13
径向移动反应最不敏感, 而对于横切方向 (即与半径垂直的方向)移动则最为敏感.
2
红外传感器在生活中的应用
3
红外传感器在生活中的应用 1.“有电，危险”安全警示电路 用于有电的场合，当有人进入这些场 合时，通过发出语音和声光提醒人们注意安全。 2.自动门 主要用于银行、宾馆。当有人来到时，大门自动打开，人离 开后又自动关闭。 3.红外线防盗报警器 用于银行、 办公楼、家庭等场合的防盗报警。 4.高速公路车辆车流计数器 5.自动开、关的照明灯，人体 接近自动开关等。
(三)
1.热释电应用电路原理图 2.典型电路设计分析(一) 3.典型电路设计分析(二) 4.聚光系统---菲涅尔镜片
的原理和应用
16
热释电红外传感器工作电路原理图
常用放大电路有 哪些?
17
典型电路设计分析(一)
reture
18
具体电路应用设计分析(一) [电路工作原理]
探头接收到人体释放的热释红外信号,经VT1、IC2两级放大,输入电压比较器 IC3。其中RP为参考电压调节电位器，用来调节电路灵敏度，也就是探测范围。 平时，参考电压（IC3的（2）脚电压）高于IC2的输入电压（IC3的（3）脚电 压），IC3输出低电平。
二.定性处理 解决有无的问题
7
红外传感器的工作原理 人体辐射 ♣任何发热体都会产生红外线 辐射的红外线波长跟物体温度有关。表面温度越高 ,辐射能量越强。 ♣最强波长和温度的关系满足λm*T=2989（um.k） ♣人体的正常体温为36~37.5。C ， 其辐射的最强的红外线的波长为
9.67~9.64um，中心波长为 9.65um。
传感器只对移动或运动的人体、体温近似人体的物体起作用。
12
红外传感器的工作原理
（1）人体经过探头先后被A源或被B源感应，Sa<Sb或Sa>Sb产生差值，双源失去 互补平衡作用而很敏感地产生信号输出，见图（3C）。 （2）人对着探头呈垂直状态运动，Sa=Sb不产生差值，双源很难产生信号输出。
13
径向移动反应最不敏感, 而对于横切方向 (即与半径垂直的方向)移动则最为敏感.
2
红外传感器在生活中的应用
3
红外传感器在生活中的应用 1.“有电，危险”安全警示电路 用于有电的场合，当有人进入这些场 合时，通过发出语音和声光提醒人们注意安全。 2.自动门 主要用于银行、宾馆。当有人来到时，大门自动打开，人离 开后又自动关闭。 3.红外线防盗报警器 用于银行、 办公楼、家庭等场合的防盗报警。 4.高速公路车辆车流计数器 5.自动开、关的照明灯，人体 接近自动开关等。
传感器与检测技术第2版教学课件ppt作者胡向东第8章
热敏电阻的温度特性；8.1 热电偶传感器 1. 热电偶测温原理热电效应：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。
热电势、热电偶、热电极热端（测量端或工作端）、冷端（参考端或自由端）接触电动势的数值取决于两种不同导体的材料特性和接）可表示为(T,T ，热电偶的热电势可表示为：)()AB e T 0()AB e T•影响因素取决于材料和接点温度，与形状、尺寸等无关S型(铂铑10-铂)热电偶分度表0t t ：利用热电偶进行测温，必须在回路中引入连接导线和仪表，接入导线和仪表后不会影响回路中的热电势。
AB (,)(t t E t ==测量仪表及引线作为第三种导体的热电偶回路中间温度定律的应用•根据这个定律，可以连接与热电偶热电特性相近的导体A′和B，将热电偶冷端延伸到温度恒定的地方，这就为热电偶回路中应用补偿导线提供了理论依据。
•该定律是参考端温度计算修正法的理论依据。
在实际热电偶测温回路中, 利用热电偶这一性质, 可对参考端温度不为0℃的热电势进行修正。
标准导体（电极）定律000t t －标准导体定律的意义⏹通常选用高纯铂丝作标准电极⏹只要测得它与各种金属组成的热电偶的热电动势，则各种金属间相互组合成热电偶的热电动势就可根据标准电极定律计算出来。
例子⏹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，则镍铬和考铜组成的热电偶所产生的热电动势应为：⏹2.95－(－4.0)=6.95(mV) 均质导体定律由两种均质导体组成的热电偶，其热电动势的大小只与两材料及两接点温度有关，与热电偶的大小尺寸、形状及沿电极各处的温度分布无关。
即热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成。
意义：有助于检验两个热电极材料成分是否相同及材料的均匀性。
9.1.2 热电偶的结构与种类•普通型热电偶•特殊热电偶－铠装型热电偶－薄膜热电偶等。
温度传感器PPT课件
•由于两端温差的存在、高温端 电子能量比低温端电子能量大。 因而，高温端失去电子带正电 荷，低温端获得电子带负电， 这样，在导体内从高温端到低 温端形成一个静电场。
（一）热电偶式传感器
❖ 2）温差电势
当静电场形成并两端电子数达到动态平衡时，
在导体两端便产生一个相应的电位差，即（UtUt0），该电位差称温差电动势。
（一）热电偶式传感器
❖ 1）接触电势
接触电动势的大小取决于两种不同导体的性质 和接触点的温度，与材料几何形状和接触点的位 置无关。
e U U At、t0 e U U Bt、t0
At
Bt
At0
Bt0
（1）
（一）热电偶式传感器
❖ 2）温差电势
图2 温差电势
•温差电势：在同一导体的两端 因其温度不同而产生的一种热 电势。
e U U At、t0 e U U Bt、t0
At
Bt
At0
Bt0
（2）
（一）热电偶式传感器
❖ 3）热电偶回路总热电动势
总热电势是接触电势和温差电势之和。即：
ee e e E A ( t、 B t0 ) A tBB t、 t0 A t0 B A t、 t0 （3）
由于温差电势比接触电势小得多，故可略去。则：
❖ 温度传感器在日本等国已应用于煤矿井下。
（一）热电偶式传感器
❖ 1、热电效应
•两种不同的导体（或半导体）如A/B，组成闭合回路，当A、B 相接的两个节点温度不同时（t≠t0），则在回路中产生一个 热电动势，这种现象通常称作热电效应。 •A、B组件称热电偶，每个单件称热电极。两个接点中，一端 称工作端（测量端或热端）如t端；另一端称自由端（参比端 或冷端）如t0端。
（一）热电偶式传感器
❖ 2）温差电势
当静电场形成并两端电子数达到动态平衡时，
在导体两端便产生一个相应的电位差，即（UtUt0），该电位差称温差电动势。
（一）热电偶式传感器
❖ 1）接触电势
接触电动势的大小取决于两种不同导体的性质 和接触点的温度，与材料几何形状和接触点的位 置无关。
e U U At、t0 e U U Bt、t0
At
Bt
At0
Bt0
（1）
（一）热电偶式传感器
❖ 2）温差电势
图2 温差电势
•温差电势：在同一导体的两端 因其温度不同而产生的一种热 电势。
e U U At、t0 e U U Bt、t0
At
Bt
At0
Bt0
（2）
（一）热电偶式传感器
❖ 3）热电偶回路总热电动势
总热电势是接触电势和温差电势之和。即：
ee e e E A ( t、 B t0 ) A tBB t、 t0 A t0 B A t、 t0 （3）
由于温差电势比接触电势小得多，故可略去。则：
❖ 温度传感器在日本等国已应用于煤矿井下。
（一）热电偶式传感器
❖ 1、热电效应
•两种不同的导体（或半导体）如A/B，组成闭合回路，当A、B 相接的两个节点温度不同时（t≠t0），则在回路中产生一个 热电动势，这种现象通常称作热电效应。 •A、B组件称热电偶，每个单件称热电极。两个接点中，一端 称工作端（测量端或热端）如t端；另一端称自由端（参比端 或冷端）如t0端。
第8章热电式传感器传感器基础课件
对于A、B构成的闭合回路总的 温差电势为
T
T
T
eA (T ,T0 ) eB (T ,T0 )
T0
AdT
T0 BdT
T0 ( A B )dT
第8章 热电式传感器
由导体A、B组成的热电偶回路，当温度 T ＞ T0 时，
可表示为
EAB (T ,T0 ) eAB (T ) eAB (T0 ) eA (T ,T0 ) eB (T ,T0 )
EABB’A’(T,Tn,T0)=EAB(T,Tn)+EA’B’(Tn,T0)
第8章 热电式传感器
❖ 如A与A’、B与B’材料相同，且结点温度分别为T、Tn、T0
时，有： 热电偶在结点温度为T、T0时的热电势值
EAB(T,T0 )，等于热电偶在(T,Tn ) 、 (Tn,T0 ) 时相应 的热电势EAB(T,Tn )与 EAB(Tn,T0 ) 的代数和。如下式 所示：
kT ln NAT e NBT
kT0 ln N AT0
e
N BT0
T
T0 ( A B )dT
热电偶回路电势分布图
第8章 热电式传感器
由于温差电动势比接触电动势小，又 T＞ ，T0 所以总电动 势中以导体A、B在 端T 的接触电动势所占百分比最大， 故总电动势的方向取决于 的eAB方(T) 向。
热敏电阻作温度补偿用
第8章 热电式传感器
8.4 集成温度传感器 工作原理
AD590属于电流型集成温度传感器，电流型集成温度传 感器是一个输出电流与温度成比例的电流源，由于电流 很容易变换成电压，因此这种传感器应用十分方便。
第8章 热电式传感器
1. 电流型集成温度传感器AD590的应用 温度测量
能稳定。 ⑤ 较好的工艺性能，便于成批生产，且复现性好，便
T
T
T
eA (T ,T0 ) eB (T ,T0 )
T0
AdT
T0 BdT
T0 ( A B )dT
第8章 热电式传感器
由导体A、B组成的热电偶回路，当温度 T ＞ T0 时，
可表示为
EAB (T ,T0 ) eAB (T ) eAB (T0 ) eA (T ,T0 ) eB (T ,T0 )
EABB’A’(T,Tn,T0)=EAB(T,Tn)+EA’B’(Tn,T0)
第8章 热电式传感器
❖ 如A与A’、B与B’材料相同，且结点温度分别为T、Tn、T0
时，有： 热电偶在结点温度为T、T0时的热电势值
EAB(T,T0 )，等于热电偶在(T,Tn ) 、 (Tn,T0 ) 时相应 的热电势EAB(T,Tn )与 EAB(Tn,T0 ) 的代数和。如下式 所示：
kT ln NAT e NBT
kT0 ln N AT0
e
N BT0
T
T0 ( A B )dT
热电偶回路电势分布图
第8章 热电式传感器
由于温差电动势比接触电动势小，又 T＞ ，T0 所以总电动 势中以导体A、B在 端T 的接触电动势所占百分比最大， 故总电动势的方向取决于 的eAB方(T) 向。
热敏电阻作温度补偿用
第8章 热电式传感器
8.4 集成温度传感器 工作原理
AD590属于电流型集成温度传感器，电流型集成温度传 感器是一个输出电流与温度成比例的电流源，由于电流 很容易变换成电压，因此这种传感器应用十分方便。
第8章 热电式传感器
1. 电流型集成温度传感器AD590的应用 温度测量
能稳定。 ⑤ 较好的工艺性能，便于成批生产，且复现性好，便
《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。
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
返回
上一页
下一页
.
9
附录 铂热电阻分度表
.
10
⑵ 铜热电阻
应 用：测量精度要求不高且温度较低的场合
测量范围：―50～150℃
优 点：
温度范围内线性关系好，灵敏度比铂电阻高，容易 提纯、加工，价格便宜，复制性能好。
缺 点：
易于氧化，一般只用于150℃以下的低温测量和没 有水分及无侵蚀性介质的温度测量。
与其它材料相比，铂有较高的电阻率，因此普遍认为是 一种较好的热电阻材料。
缺点：铂电阻的电阻温度系数比较小；
价格贵
返回
上一页
下一页
.
7
铂电阻的精度与铂的提纯程度有关,0
W（100）越高，表示铂丝纯度越高，
国际实用温标规定，作为基准器的铂电阻，
.
12
铜电阻的阻值与温度之间的关系为
Rt R0 (1 At Bt2 Ct 3 ) 其中A 4.2889910－3 / C
B 2.133107 / C 2
C 1.233109 / C 4
工业上使用的标准化铜热电阻的R0按国内统一设计 取50Ω和100Ω两种， 分度号分别为Cu50和Cu100，
6
2.铂、铜热电阻的特性
⑴ 铂热电阻 目前最好材料
铂是一种贵金属。它的特点是精度高，稳定性好，性 能可靠，尤其是耐氧化性能很强。
铂在很宽的温度范围内约1200C以下都能保证上述特 性。
铂容易提纯，复现性好,长时间稳定的复现性可达10-4 ， 有良好的工艺性，可制成很细的铂丝(0.02mm或更细) 或极薄的铂箔。
.
3
取一只 100W/220V 灯泡，用万用表测量 其电阻值，可以发现 其冷态阻值只有几十 欧姆，而计算得到的 额定热态电阻值应为 484 。
.
4
热电阻的材料要求： (1)电阻温度系数要大，以提高热电阻的灵敏度； 电阻率尽可能大，以便减小电阻体尺寸； 热容量要小，以便提高热电阻的响应速度； (2)在测量范围内，应具有稳定的物理和化学性能； (3)良好的输出特性，电阻与温度的关系最好接近
15
热电阻的主要技术性能
.
16
.
17
9.1.2 热敏电阻
1. 热敏电阻的特点
利用半导体的电阻值随温度显著变化的特性制成 由金属氧化物和化合物按不同的配方比例烧结 优 点：
(1) 热敏电阻的温度系数比金属大（4～9倍） (2) 电阻率大，体积小，热惯性小，适于测量点温、 表面温度及快速变化的温度。 (3) 结构简单、机械性能好。 缺点：线性度较差，复现性和互换性较差。
上一页
下一页
.
21
⑴ 温度特性
NTC型热敏电阻，在较小的温度范围内，电阻-温度特性
B
RT AeT
式中 RT ——热敏电阻在绝对温度T时的阻值； A ——与热敏电阻材料及几何尺寸有关的常数；
B ——热敏电阻材料常数，一般为2000～6000K，
若已知温度T1和T2 下的两个电阻值RT1和 RT2，就可求得B值：
W（100）≥1.3925
目前技术水平已达到W（100）＝1.3930，
工业用铂电阻的纯度W（100）为1.387～1.390。
.
8
铂丝的电阻值与温度之间的关系，即特性方程如下： 当温度 t 在－190℃≤ t ≤0℃时：
R t R 0 [1 A t B t2 C (t 1) 0 t3 ]0
当温度t在0℃≤ t ≤660℃时：
与铂相比，铜的电阻率小，所以铜电阻的体积较 大。
返回
上一页
下一页
.
11
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。
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
返回
上一页
下一页
.
2
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。
相应的分度表可查阅相关资料。
3. 其它热电阻 铟电阻、锰电阻、碳电阻
返回
上一页
下一页
.
2. 热电阻的结构
普 通 工 业 用 热 电 阻 式 温 度 传 感 器
返回
上一页
下一页13热电阻： 电 Nhomakorabea体（最主要 部分）、 绝缘套管、 接线盒。
.
14
铜热电阻结构示意图
返回
铂热电阻结构示意图
上一页
下一页
.
物的弱还原气氛中混合烧结而成
用途：温度开关。
NTC热敏电阻－很高的负电阻温度系数
主要由Mn、Co、Ni、Fe、Cu等过渡金属氧化物
混合烧结而成 应用：点温、表面温度、温差、温场等测量
自动控制及电子线路的热补偿线路
返回
上一页
下一页
.
20
2. 负温度系数热敏电阻的特性
⑴ 温度特性 ⑵ 伏安特性
返回
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
于线性； (4)应有良好的可加工性，且价格便宜。易提纯、
复现性好 使用最广泛的热电阻材料是铂和铜
.
5
2.铂、铜热电阻的特性
⑴ 铂热电阻 主要作为标准电阻温度计，广泛应用于温度基准、 标准的传递。
⑵ 铜热电阻 测量精度要求不高且温度较低的场合，测量范围一 般为―50～150℃。
返回
上一页
下一页
.
返回
上一页
下一页
.
18
热敏电阻分类：
正温度系数(PTC) 负温度系数(NTC) 临界温度系数(CTR)
返回
上一页
下一页
.
19
PTC热敏电阻－正温度系数
钛酸钡掺合稀土元素烧结而成 用途：彩电消磁，各种电器设备的过热保护，
发热源的定温控制，限流元件。
CTR热敏电阻－临界负温度系数
以三氧化二钒与钡、硅等氧化物，在磷、硅氧化
B T1 T2