热电式传感器
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。
结论热电式传感器是一种常见且有效的温度测量工具。
它利用热电效应的原理，通过测量热源产生的电势差来间接测量温度。
热电式传感器应用广泛，在工业自动化、热处理过程、医疗设备和环境监测等领域都有重要作用。
热电式传感器的原理和应用对提升生活和工作环境的舒适性，以及保证工业生产过程的准确性和稳定性都起到了关键作用。
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。
热电式传感器传感器PPT演示课件
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
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
传感器的应用
传感器的应用
在工业自动化领域，热电式传感器被广泛应 用于温度控制和监测。例如，在塑料加工行 业中，热电式传感器可以用于测量注塑机模 具的温度，以确保塑料制品的质量和性能。 在钢铁制造行业中，热电式传感器可以用于 监测轧钢机的温度，防止过热或过冷，以保 证钢材的质量。此外，热电式传感器还可以 用于检测工业炉内的温度，实现精准的温度 控制
总之，热电式传感器的应用非常 广泛，几乎渗透到各个领域。随 着科技的不断发展，热电式传感 器的性能和精度也将不断提高， 为人类的生产和生活带来更多的 便利和发展机遇
7
传感器的应用
航空航天
在航空航天领域，热电式传感器被广泛应用 于各种极端环境下的温度监测和控制。例如 ，在火箭发射中，热电式传感器可以测量燃 料罐内的温度，确保燃料在发射过程中不会 过热或过冷。在太空探测器中，热电式传感 器可以测量太阳能电池板的温度，帮助科学 家和研究人员优化能源利用效率。此外，热 电式传感器还可以用于监测航天器内部设备 的温度和热量，保障航天器的安全和稳定运 行
总之热电式传感器在科研实验领域也有着广泛的应用价值随着技术的 不断进步和发展热电式传感器的性能和精度也将得到不断的提升和完 善为人类的生产和生活带来更多的便利和发展机遇
-
THANKS
化工行业
传感器的应用
在化工行业，热电式传感器被广泛应用于各 种化学反应和工艺过程的温度监测和控制。 例如，在化学反应器中，热电式传感器可以 测量反应液的温度，帮助工程师控制化学反 应的速度和产物的质量。在蒸馏塔中，热电 式传感器可以监测各个馏分的温度变化，以 提高蒸馏过程的效率和产品质量。此外，热 电式传感器还可以用于监测化学储罐的温度 和热量，保障生产过程的安全性
总之，热电式传感器在各个行业 和领域都有广泛的应用价值。随 着技术的不断进步和发展，热电 式传感器的性能和精度也将得到 不断的提升和完善，为人类的生 产和生活带来更多的便利和发展 机遇
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
热电式传感器的应用
热电式传感器的应用热电式传感器是一种广泛应用于各种工业和科研领域的传感器。
它利用热电效应来测量温度、热量或流量等物理量。
下面将详细介绍热电式传感器的应用。
一、温度测量温度是热电式传感器最常用的测量参数。
热电偶是温度测量中最常用的热电式传感器，它由两种不同材料的导体组成，当两种导体连接时，它们之间会产生热电效应。
当两个连接的导体之间有温度差时，就会产生电动势。
通过测量这个电动势，可以确定两个导体之间的温度差，从而测量温度。
热电偶具有测量范围广、可靠性高、稳定性好等特点，被广泛应用于各种温度测量场合。
二、热量测量热电式传感器也可以用于热量测量。
在热量测量中，通常使用热电堆或热电芯片作为传感器。
热电堆是由多个热电偶串联而成的，它可以通过测量通过它的热量引起的温度变化来测量热量。
热电芯片则是一种集成化的热电式传感器，它可以同时测量温度和热量。
三、流量测量热电式传感器还可以用于流量测量。
在流量测量中，通常使用热线或热膜作为传感器。
热线传感器是一种具有热线测量元件的传感器，它通过测量热线与流体之间的热量交换来测量流量。
热膜传感器则是一种具有加热元件和测量元件的传感器，它通过测量流体经过加热元件时的温度变化来测量流量。
四、压力测量热电式传感器还可以用于压力测量。
在压力测量中，通常使用压阻式传感器或电容式传感器作为传感器。
压阻式传感器利用电阻的变化来测量压力的变化，而电容式传感器利用电容的变化来测量压力的变化。
这两种传感器都与热电式传感器有一定的联系，因为它们都需要对传感器的信号进行处理和放大，而热电式传感器则可以利用热电效应来放大信号。
五、其他应用除了上述应用外，热电式传感器还有很多其他的应用。
例如，它可以用于成分分析、水分测定、厚度测量等领域。
成分分析中常用的有热重分析仪和量热仪等仪器，这些仪器都是利用热电式传感器来检测物质的质量和能量变化等参数；水分测定中常用的有干燥箱和烘箱等设备，这些设备都是利用热电式传感器来检测样品中的水分含量；厚度测量中常用的有超声波测厚仪和激光测距仪等仪器，这些仪器都是利用热电式传感器来检测样品表面的厚度和距离等参数。
第8章热电式传感器传感器基础课件
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
热电式传感器及应用文章
热电式传感器及应用文章
热电式传感器是一种利用热电效应来测量温度变化的传感器。
当两种不同金属连接在一起形成一个电路，当两个连接点之间有温度差异时，会在电路中产生一个电势差。
这个现象被称为热电效应。
利用这个原理，热电式传感器可以实现非接触、高灵敏度、高精度且无需外部电源的温度测量。
热电式传感器的结构一般由两种金属线材组成，分别被称为热电偶。
两个端点相连接，形成一个回路，当这个回路中存在温度差异时，便可以测量电势差。
这个电势差会通过电缆传输至另一个设备上，如显示仪器和数据采集器。
由于热电偶是由金属制成的，因此能够耐受高温、高压和恶劣环境。
热电式传感器在各个工业领域都有广泛的应用，其中最常见的就是用于测量铁路、石油、化学、冶金和玻璃工业等高温的设备。
因为这些设备在工作过程中需要用到高温，而热电式传感器可以承受高温并且具有高精度和灵敏度，因此成为了理想的选择。
由于热电式传感器不会对被测量物体造成任何损伤，因此在医疗领域中也经常会使用该技术。
例如，热电式传感器可以使用在体内来测量血液和器官的温度变化，从而提供更准确的医疗诊断和治疗方案。
总的来说，热电式传感器因其高温耐性、精准度和便捷性而成为了广受欢迎的检测设备。
除了常规的应用领域外，热电式传感器在新能源、食品冷链、航空航天等领域也有着重要的应用。
并且，随着技术的不断升级和市场的不断扩大，热电
式传感器将会有更广阔的发展前景。
热电式传感器经典版应用
热电式传感器经典版应用热电式传感器是一种基于热电效应原理的传感器。
它利用热电偶、热电阻等元件，将温度、热量等物理量转化为电信号，再通过电子线路进行放大、处理和显示，实现温度、热量等物理量的测量和控制。
热电式传感器在工业、科研、医疗、环保等领域得到了广泛的应用。
1.工业生产中的温度控制在工业生产中，温度是生产过程中重要的参数之一。
热电式传感器可以通过测量温度来控制生产过程中的加热、冷却等过程，保证生产过程的稳定性和产品质量的可靠性。
例如，在塑料注射成型机中，使用热电偶测量模具温度，通过控制系统实现对模具加热和冷却的自动控制，从而生产出高质量的塑料制品。
2.能源监测和节能热电式传感器可以用于能源监测和节能领域。
在电力系统中，使用热电式传感器监测发电厂、变电站等设备的温度，及时发现设备的异常情况，预防事故的发生。
同时，通过监测温度等参数，可以优化设备的运行，实现节能减排的目的。
在建筑领域，热电式传感器被广泛应用于建筑节能监测系统中，监测建筑物的能耗和室内外温度等参数，为建筑物节能减排提供数据支持。
3.环境监测和保护热电式传感器可以用于环境监测和保护领域。
在废气监测中，使用热电式传感器监测烟囱排放的废气温度，从而计算出废气中各种气体的含量，实现对环境污染的监测和治理。
在气象观测中，热电式传感器可以监测气温、风速、湿度等参数，为气象预报提供准确的数据支持。
4.医学领域的应用热电式传感器在医学领域也有广泛的应用。
在医疗设备中，例如呼吸机、麻醉机等设备中，使用热电式传感器监测患者的呼吸、心率等参数，保证患者的安全和医疗质量。
同时，在医疗诊断中，热电式传感器可以用于监测肿瘤、炎症等疾病引起的局部高温现象，为疾病诊断提供参考。
5.汽车领域的应用热电式传感器在汽车领域也有广泛的应用。
在汽车发动机中，使用热电偶测量燃烧室的温度，通过控制系统实现对发动机点火和喷油等过程的自动控制，保证汽车的正常运转。
同时，在汽车空调系统中，使用热电式传感器监测车内温度和湿度等参数，实现汽车空调系统的自动控制和调节，提高驾乘人员的舒适度和安全性。
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三线连接法
可以消除引线带来的附 Es 加误差，用于工业测量。
四线连接法
R2
R1
A
R3
r r Rt
r
三线连接法
❖ 管道流量测量
RT1、RT2两个铂热电阻
管道流量测量
8.2 热电偶传感器
8.2.1 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
eAB
(T )
eAB (T0 )
k q0
(T
T0 ) ln
nA nB
讨论
eAB (T ,T0 )
eAB (T )
eAB (T0 )
k q0
(T
T0 ) ln
nA nB
➢影响因素取决于材料和接点温度，与形状、尺寸等无关
➢两热电极相同时，总电动势为0
➢两接点温度相同时，总电动势为0
➢对于已选定的热电偶，当参考端温度T0恒定时，eAB(T0)=c 为常数，则总的热电动势就只与温度T成单值函数关系，即
二、单一导体的温差电势
同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电动势。 机理：高温端的电子能量要比低温端的电子能量大，从高 温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高温端的要多， 结果高温端因失去电子而带正电，低温端因获得多余的电 子而带负电，在导体两端便形成温差电动势。
大小表示： eA (T ,T0 ) eB (T ,T0 )
铜热电阻的分度表 分度号：Cu50
R0 50
温度
0
/℃
10
20
30
40
50
60
70
80
90
电阻/Ω
－0 50.00 47.85 45.70 43.55 41.40 39.24
0 50.00 52.14 45.28 56.42 58.56 60.70 62.84 64.98 67.12 69.26
100 71.40 73.54 75.68 77.83 79.98 82.13
铜热电阻的特点
❖ 铜热电阻的电阻温度系数较大、线性度好。 ❖ 缺点：电阻率较低，电阻体的体积较大，热惯性
较大，稳定性较差，在100 ℃以上时容易氧化， 因此只能用于低温及没有浸蚀性的介质中。
8.1.2 热电阻的测量电路
电动势的现象。
A
eA (T ,T0 )
热电偶回路
T
A、B（测量端或工作端） B
T0为冷端（参考端或自由端）
eB (T ,T0 )
T0 eAB (T0 )
一、两种导体的接触电势
EAB(T )
含义：由于两种不同导体的自由电子
＋－
A ＋－ B
密度不同而在接触处形成的电动势。
用热电阻传感器进行测温时，测量电路经常采用电桥 电路。热电阻与检测仪表相隔一段距离，因此热电阻的引 线对测量结果有较大的影响。
热电阻内部引线方式有二线、三线和四线连接法三种。
两线连接法
❖ 这种引线方式简单、费用低，但 是引线电阻以及引线电阻的变化 会带来附加误差。
❖ 两线连接法适于引线不长、测温 精度要求较低的场合。
＋－
nA nB
接触电动势的数值取决于两种不同导体的材料特性和
接触点的温度。
两接点的接触电动势eAB(T)和eAB（T0）可表示为:
eAB (T )
KT q0
1n
NA NB
eAB (T0 )
KT0 q0
1n
NA NB
k——玻耳兹曼常数， k=1.38×10-23J/K； e——电子电荷量， e＝1.6×10-19 C；
设T>T0，nA>nB
A
eA (T ,T0 )
T eAB (T )
B
eB (T ,T0 )
热电偶回路中产生的总热电势 ：
T0 eAB (T0 )
EAB(T, T0)=eAB(T) －eAB(T0) ＋ eB(T,T0) －eA(T,T0)
忽略温差电动势，热电偶的热电势可表示为：
eAB
(T ,T0 )
金属材料 如铂(Pt)、铜(Cu)、镍（Ni)、铁(Fe)等 ᅀt→ᅀR 铂电阻测温范围广：- 200―850℃
8.2 热电偶传感器
合金材料，价格昂贵 ᅀt→ᅀU 测温范围：大约在-180―2800℃
8.3 热敏电阻传感器
半导体材料 Mn、Cu、Ni、Ti、Co等氧化物混合烧结 ᅀt→ᅀR 测温范围：达1000℃以上
8.1
热电阻传感器是利用金属导体电阻值随温度变 化而变化的原理进行测温的。
标准铂电阻温度计的精确度高，作为复现国际 温标的标准仪器。
热电阻的结构
普
电阻丝采用双线并
通
工
绕法绕制在具有一定形
业
用
状的云母、石英或陶瓷
热
塑料支架上，支架起支
电 阻
撑和绝缘作用。
式 温
度
传
感
器
8.1.1常用热电阻
对用于制造热电阻材料的要求： ➢ 具有尽可能大和稳定的电阻温度系数和电阻率 ➢ R-t关系最好成线性 ➢ 物理化学性能稳定 ➢ 复现性好等。 目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻。
铂电阻分度表
二、 铜热电阻
在一些测量精度要求不高且温度较低的场合，可采用铜 热电阻进行测温， 它的测量范围为-50～150℃。
铜热电阻在测量范围内其电阻值与温度的关系几乎是线 性的，
Rt=R0（1+αt） α=4.28×10-3/℃ 两种分度号：Cu50(R0=50Ω)和Cu100（R0=100Ω）。
Rt = R0(1+At+Bt2) 在ITS—90 A=3.940×10-3/℃ ; B=-5.802×10-7/℃ ; C=-4.274×10-12/℃
可见：热电阻在温度t时的电阻值与0℃时的电阻值R0有关。
目前我国规定工业用铂热电阻有R0=50Ω和R0=100Ω两种， 它们的分度号分别为Pt50和Pt100，其中以Pt100为常用。铂热 电阻不同分度号亦有相应分度表，即Rt-t的关系表，这样在实 际测量中，只要测得热电阻的阻值Rt，便可从分度表上查出对 应的温度值。
一、 铂热电阻
铂热电阻的特点是精度高、稳定性好、性能可靠，所以在 温度传感器中得到了广泛应用。
按IEC标准，铂热电阻的使用温度范围为-200～850℃。 铂热电阻的特性方程为：
在-200～0℃的温度范围内
Rt=R0［1+At+Bt2+Ct3(t-100)］ 在0～850℃的温度范围内
R0：0℃时的电阻值
第8章 热电式传感器
教学基本要求和重点
❖ 掌握有关热电偶、热电阻和热敏电阻的基本概念 ❖ 掌握三类热电式传感器的基本工作原理 ❖ 掌握热电偶的基本定律、基本类型、温度补偿方法、使用
热电偶的测温方法 ❖ 掌握热电阻的内部引线方式及其适用场合 ❖ 掌握热敏电阻的电阻－温度特性 ❖ 会使用分度表
8.1 热电阻传感器