第七章 热电式传感器.ppt
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《热电式传感器》PPT课件
铜丝的电阻值与温度之间的关系
在-50～150℃温度范围内，铜电阻与温度之间的关系为： Rt＝R0(1+At+Bt 2+Ct 3) Rt — 温度为t℃时的铜电阻值 R0 — 温度为0℃时的铜电阻值
A、B、C — 常数 A＝4.28899×10-3/℃ B＝-2.133×10-7/℃2 C＝1.233×10-9/℃3
半导体 热敏电阻 电 阻
铂热电阻
热敏电阻是用半导体材
料制成的热敏器件，与金属 热电阻比较而言，具有温度 系数高，灵敏度高，热惯性 好（适宜动态测量）但其稳 定性和互换性较差。
金属的电阻随温度的升高而
增大，但半导体却相反，它
温度
的电阻值随温度的升高而急
剧减小，并呈现非线性。
第七章 热电式传感器 哈尔滨工业大学
第七章 热电式传感器 哈尔滨工业大学
防水封装铂电阻
核心元件：德国进口精密铂电阻（PT100 PT1000） 元件精度：±0.15℃ (A级) ±0.30℃ (B级) 封装材料：镀镍铜管或不锈钢管 管料尺寸：ø 4 * 25mm 连接线：PVC包胶电缆线（可选择耐高温型的）
第七章 热电式传感器 哈尔滨工业大学
当热电阻安装 的地方比较远，则 其导线电阻当环境 温度变化时也要变 化，会造成测量误 差。
图中R1、R2、R3 为固定电阻，Rp为 调零电位器
其它热电阻
第七章 热电式传感器 哈尔滨工业大学
✓ 铁/镍热电阻：电阻温度系数比铂和铜高，电 阻率也较大，可做成体积小、灵敏度高的温 度计，但易氧化，不宜提纯且电阻与温度非 线性，仅用于-50~100℃；用的较少。
铂丝的电阻值与温度之间的关系
在-200～0℃范围内，Rt＝R0[1+At+Bt 2+C(t－100)t 3]
在-50～150℃温度范围内，铜电阻与温度之间的关系为： Rt＝R0(1+At+Bt 2+Ct 3) Rt — 温度为t℃时的铜电阻值 R0 — 温度为0℃时的铜电阻值
A、B、C — 常数 A＝4.28899×10-3/℃ B＝-2.133×10-7/℃2 C＝1.233×10-9/℃3
半导体 热敏电阻 电 阻
铂热电阻
热敏电阻是用半导体材
料制成的热敏器件，与金属 热电阻比较而言，具有温度 系数高，灵敏度高，热惯性 好（适宜动态测量）但其稳 定性和互换性较差。
金属的电阻随温度的升高而
增大，但半导体却相反，它
温度
的电阻值随温度的升高而急
剧减小，并呈现非线性。
第七章 热电式传感器 哈尔滨工业大学
第七章 热电式传感器 哈尔滨工业大学
防水封装铂电阻
核心元件：德国进口精密铂电阻（PT100 PT1000） 元件精度：±0.15℃ (A级) ±0.30℃ (B级) 封装材料：镀镍铜管或不锈钢管 管料尺寸：ø 4 * 25mm 连接线：PVC包胶电缆线（可选择耐高温型的）
第七章 热电式传感器 哈尔滨工业大学
当热电阻安装 的地方比较远，则 其导线电阻当环境 温度变化时也要变 化，会造成测量误 差。
图中R1、R2、R3 为固定电阻，Rp为 调零电位器
其它热电阻
第七章 热电式传感器 哈尔滨工业大学
✓ 铁/镍热电阻：电阻温度系数比铂和铜高，电 阻率也较大，可做成体积小、灵敏度高的温 度计，但易氧化，不宜提纯且电阻与温度非 线性，仅用于-50~100℃；用的较少。
铂丝的电阻值与温度之间的关系
在-200～0℃范围内，Rt＝R0[1+At+Bt 2+C(t－100)t 3]
第章热电式传感器-PPT精选
热敏电阻符号
第7章 热电式传感器
7.1 热电阻 7.1.2 热敏电阻
1. 测温材料：对温度非常敏感的热敏电阻，所用材料一
般为陶瓷半导体，其导电性取决于电子—空穴的浓度。
• NTC测温机理：在低温下电子—空穴的浓度很低，
故电阻率很大。随着温度的升高，电子—空穴的浓
度按指数规律增加，电阻率迅速减小。
• NTC型温度特性
第7章 热电式传感器
概述
温度传感器的种类很多，如果按原理可分为：
1. 热胀冷缩原理：水银温度计 2. 电气参数的变化：热电偶、热电阻温度计 3. 物体表面热辐射与温度的关系：辐射温度
计，比色温度计
• 工业上使用的温度传感器，性能价格差别比较 大。如传感器的精度直接关系到产品质量和 控制过程，通常价格比较贵。
消除了引线、连接导线的电阻影响。
测量电路
第7章 热电式传感器
7.1 热电阻 7.1.2 热敏电阻 近年来，几乎所有的家用电器产品都装有微处 理器，温度控制完全智能化，这些温度传感器 几乎都使用热敏电阻。 热敏电阻用半导体材料氧化复合烧结而成 • 主要材料有：Mn、Co、Ni、Cu、Fe氧化物，
集成温度传感器把热敏晶体管和外围电路、放大 器、偏置电路及线性电路制作在同一芯片上；
利用发射极电流密度在恒定比率下工作的晶体管 对的基极—发射极之间电压VBE的差与温度呈线性 关系。
第7章 热电式传感器
7.2半导体集成温度传感器 7.2.1 集成温度传感器测温原理
图为是绝对温度比例电路 V1、V2是两只互相匹配的
热 容 量 C ： 每变化1度时吸收或释放的能量。
时间常数 ：0.5-1秒
第7章 热电式传感器
7.1 热电阻 7.1.2 热敏电阻
第7章 热电式传感器
7.1 热电阻 7.1.2 热敏电阻
1. 测温材料：对温度非常敏感的热敏电阻，所用材料一
般为陶瓷半导体，其导电性取决于电子—空穴的浓度。
• NTC测温机理：在低温下电子—空穴的浓度很低，
故电阻率很大。随着温度的升高，电子—空穴的浓
度按指数规律增加，电阻率迅速减小。
• NTC型温度特性
第7章 热电式传感器
概述
温度传感器的种类很多，如果按原理可分为：
1. 热胀冷缩原理：水银温度计 2. 电气参数的变化：热电偶、热电阻温度计 3. 物体表面热辐射与温度的关系：辐射温度
计，比色温度计
• 工业上使用的温度传感器，性能价格差别比较 大。如传感器的精度直接关系到产品质量和 控制过程，通常价格比较贵。
消除了引线、连接导线的电阻影响。
测量电路
第7章 热电式传感器
7.1 热电阻 7.1.2 热敏电阻 近年来，几乎所有的家用电器产品都装有微处 理器，温度控制完全智能化，这些温度传感器 几乎都使用热敏电阻。 热敏电阻用半导体材料氧化复合烧结而成 • 主要材料有：Mn、Co、Ni、Cu、Fe氧化物，
集成温度传感器把热敏晶体管和外围电路、放大 器、偏置电路及线性电路制作在同一芯片上；
利用发射极电流密度在恒定比率下工作的晶体管 对的基极—发射极之间电压VBE的差与温度呈线性 关系。
第7章 热电式传感器
7.2半导体集成温度传感器 7.2.1 集成温度传感器测温原理
图为是绝对温度比例电路 V1、V2是两只互相匹配的
热 容 量 C ： 每变化1度时吸收或释放的能量。
时间常数 ：0.5-1秒
第7章 热电式传感器
7.1 热电阻 7.1.2 热敏电阻
《热电传感器》课件
的温度。
薄膜热电偶
具有体积小、重量轻、灵敏度 高、响应速度快等优点，适用
于微小面积的温度测量。
集成热电偶
将热电偶与信号处理电路集成 在一起，具有测量精度高、抗
干扰能力强等优点。
热电传感器的应用领域
工业自动化
用于测量各种工业设备 的温度，如炉温、液温
等。
医疗领域
用于测量体温、血液温 度等。
环境监测
用于测量环境温度、气 象温度等。
拓展应用领域与市场推广
总结词
拓展热电传感器的应用领域和市场推广是推动其发展的关键。
详细描述
随着环保意识的提高和物联网技术的发展，热电传感器在能源监测、环境监测、智能家居等领域的应 用越来越广泛。加强市场推广和合作，推动产学研用一体化发展，有助于加快热电传感器技术的普及 和应用。
PART 06
热电传感器案例分析
湿度
湿度对热电传感器的性能也有一定影响，湿度过高可能导致传感器性能下降或 出现误差。因此，在高湿度环境下使用时，需要进行相应的防护措施。
PART 04
热电传感器的设计与优化
结构设计
01
02
03
结构设计
热电传感器的结构设计应 考虑热电效应的原理，确 保热电材料能够有效地将 温度差转化为电信号。
热电偶设计
线性范围与测量误差
线性范围
线性范围是指热电传感器输出电压 与温度变化之间的线性关系能够覆盖 的范围。线性范围越宽，传感器能够 测量的温度范围越广。
测量误差
测量误差是指由于传感器本身的误差 以及环境因素的影响，导致实际测量 值与真实值之间的偏差。误差越小， 传感器性能越好。
响应时间与稳定性
响应时间
详细描述
薄膜热电偶
具有体积小、重量轻、灵敏度 高、响应速度快等优点，适用
于微小面积的温度测量。
集成热电偶
将热电偶与信号处理电路集成 在一起，具有测量精度高、抗
干扰能力强等优点。
热电传感器的应用领域
工业自动化
用于测量各种工业设备 的温度，如炉温、液温
等。
医疗领域
用于测量体温、血液温 度等。
环境监测
用于测量环境温度、气 象温度等。
拓展应用领域与市场推广
总结词
拓展热电传感器的应用领域和市场推广是推动其发展的关键。
详细描述
随着环保意识的提高和物联网技术的发展，热电传感器在能源监测、环境监测、智能家居等领域的应 用越来越广泛。加强市场推广和合作，推动产学研用一体化发展，有助于加快热电传感器技术的普及 和应用。
PART 06
热电传感器案例分析
湿度
湿度对热电传感器的性能也有一定影响，湿度过高可能导致传感器性能下降或 出现误差。因此，在高湿度环境下使用时，需要进行相应的防护措施。
PART 04
热电传感器的设计与优化
结构设计
01
02
03
结构设计
热电传感器的结构设计应 考虑热电效应的原理，确 保热电材料能够有效地将 温度差转化为电信号。
热电偶设计
线性范围与测量误差
线性范围
线性范围是指热电传感器输出电压 与温度变化之间的线性关系能够覆盖 的范围。线性范围越宽，传感器能够 测量的温度范围越广。
测量误差
测量误差是指由于传感器本身的误差 以及环境因素的影响，导致实际测量 值与真实值之间的偏差。误差越小， 传感器性能越好。
响应时间与稳定性
响应时间
详细描述
传感器技术课件——热电式传感器
17
A
A
T 证明：
E AB T ， T0
Tm
B B
T0
Tm
E AB T － E AB T0
E AB T － E AB Tm E AB Tm － E AB T0 E AB T ， Tm
E A B T m， T 0
9
由于在金属中自由电子数目很多，温度对自由电子密度的影响很小，故温 差电动势可以忽略不计，在热电偶回路中起主要作用的是接触电动势。
E A B (T , T 0 ) E A B (T ) E A B (T 0 ) K (T T 0 ) e ln nA nB
在工程上常用上式来表征热电偶回路的总电势。
如果回路中三个接点的温度都相同，即T＝T0， 则回路总电动势必为零，即：
E A B T0 E B C T0 E C A T0 0
T0 A T
T0 B
即
E B C T0 E C A T0 E A B T0
则
E A B C T ， T0 E A B T - E A B T0 E A B T ， T0
两式相减得：
E AC T ， T0 - E BC T ， T0
E BC T0
E AC T － E AC T0 － E BC T
E AC T － E BC T － E AC T0 － E BC T0
并通常使 T 0 为常数，即 这样回路总热电势就是温度 测量温度带来极大方便。
o
E A B (T , T 0 ) E A B (T ) E A B (T 0 )
第7章热电式传感器案例
4
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 )
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 )
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。
第热电式传感器幻灯片
第热电式传感器幻 灯片
优选第热电式传感器
介绍几种温度测量方法 示温涂料（变色涂料） 装满热水后图案变散 热风扇
温度升高后变为红色
低温时显示 蓝色
体积热膨胀式
不需要电源，耐用；但 感温部件体积较大。
气体的体积与热 力学温度成正比
红外温度计
• 温差热电偶（简称热电偶）是目前温度测量中使 用最普遍的传感元件之一。
（3）热电偶回路总电势
假设导体A的电子密度大于导体B的电子密度，则 总电动势为：
E A B ( t , t 0 ) E A B ( t ) E A ( t , t 0 ) E B ( t , t 0 ) E A B ( t 0 )
总电势中，温差电动势比接触电动势小很多，经常可以 忽略不计，则热电偶的热电动势可表示为：
t0
nB
(t
d )
[nB
(t )t ]
温差电势
To A
eA(T,To)
t
EA(t,t0) t0Adt
T 温差电势原理图
EA(t，t0)——导体A两端温度为t，t0时 形成的温差电动势； t，t0——高低端的绝对温度；
σA——汤姆逊系数，表示导体A两端的
温度差为1℃时所产生的温差电动势，
例如在0℃时，铜的σ =2μV/℃。
（1）两种导体的接触热电势
由于不同金属内自由电子的密度不同，在两金属A和B的 接触点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失去电子带正电，B得到电 子带负电，从而产生热电势。
A＋
T
自由 B 电子
eAB（ T ）
（1）两种导体的接触热电势
接触电势的大小与温度高低及 导体中的电子密度有关。即， 取决于A、B的性质及接触点 的温度，而与其形状尺寸无关。
优选第热电式传感器
介绍几种温度测量方法 示温涂料（变色涂料） 装满热水后图案变散 热风扇
温度升高后变为红色
低温时显示 蓝色
体积热膨胀式
不需要电源，耐用；但 感温部件体积较大。
气体的体积与热 力学温度成正比
红外温度计
• 温差热电偶（简称热电偶）是目前温度测量中使 用最普遍的传感元件之一。
（3）热电偶回路总电势
假设导体A的电子密度大于导体B的电子密度，则 总电动势为：
E A B ( t , t 0 ) E A B ( t ) E A ( t , t 0 ) E B ( t , t 0 ) E A B ( t 0 )
总电势中，温差电动势比接触电动势小很多，经常可以 忽略不计，则热电偶的热电动势可表示为：
t0
nB
(t
d )
[nB
(t )t ]
温差电势
To A
eA(T,To)
t
EA(t,t0) t0Adt
T 温差电势原理图
EA(t，t0)——导体A两端温度为t，t0时 形成的温差电动势； t，t0——高低端的绝对温度；
σA——汤姆逊系数，表示导体A两端的
温度差为1℃时所产生的温差电动势，
例如在0℃时，铜的σ =2μV/℃。
（1）两种导体的接触热电势
由于不同金属内自由电子的密度不同，在两金属A和B的 接触点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失去电子带正电，B得到电 子带负电，从而产生热电势。
A＋
T
自由 B 电子
eAB（ T ）
（1）两种导体的接触热电势
接触电势的大小与温度高低及 导体中的电子密度有关。即， 取决于A、B的性质及接触点 的温度，而与其形状尺寸无关。
车辆检测技术——热电式传感器
第七章热电式传感器第一节热电偶热电式传感器是一种利用敏感元件的电磁参数随温度变化而变化的特性来测量温度的装置。
在各种热电式传感器中，把温度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温度传感器，将温度转换为电阻值的热电式传感器叫电阻式温度传感器。
金属热电式传感器简称热电阻，半导体式传感器简称热敏电阻。
热电式传感器目前在工业生产中得到了广泛的应用，并且可以选用定型的显示仪表和记录仪来进行显示和记录。
在计算机控制系统中，热电式传感器的输出信号可直接进入I/O卡，进行信号的预处理、显示和控制。
热电偶由于性能稳定、结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传的特点，在工业和科研领域中得到广泛应用。
常用的热电偶，低温可测到-50℃，高温可达到+1600℃。
若配用特殊材料，其温度范围可达到-150℃～2000℃。
如图7-1所示，热电偶温度传感器将被测温度转换成毫伏级热电势，通过连接导线与显示表构成温度检测系统，从而实现温度的显示、记录和调节。
图7-1热电偶测温示意图一热电偶的基本原理1 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），发现放在回路中的电流表指针发生偏转。
如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热，指针的偏转角反而减小。
显然，指针的偏转说明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。
据此，赛贝克发现和证明了将两种不同性质的导体A 、B 组成闭合回路，如图7-2所示。
若节点(1)、(2)处于不同的温度(T≠T 0)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，这种现象称为热电效应。
两种不同材料的导体所组成的回路称为“热电偶”，组成热电偶的导体称为“热电极”，热电偶所产生的电动势称为热电势。
热电偶的两个结点中，置于温度为T 的被测对象中的结点称之为测量端，又称为工作端或热端；而置于参考温度为T 0的另一结点称之为参考端，又称自由端或冷端。
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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)
3. 补正系数法 把参比端实际温度TH乘上系数k，加到由EAB(T，TH)查分度表 所得的温度上，成为被测温度T。用公式表达即
e：制造简单，使用寿命长。
（2）正温度系数热敏电阻
（3）临界温度系数热敏电阻
(2） 负温度系数热敏电阻的特性
B
电阻—温度特性曲线经验公式： RT AeT 式中：RT — 温度为T（K）时的电阻值； A —与热敏电阻的材料和几何尺寸有关
B — 热敏电阻常数
若已知 T1 和 T2时的电阻为 RT1 和 RT2，则
安装螺 纹
安装法兰
第7章 热电式传感器
接线盒
普通装配型热电偶 结构放大图
引出线套管
不锈钢保护管
固定螺纹 （出厂时用 塑料包裹）
热电偶工作端（热端）
第7章 热电式传感器 铠装型热电偶外形
铠装型热电偶可 上百米
长达
绝缘 材料
AB
薄壁金属 保 护套管（铠
体）
铠装型热电偶横截面
法兰
第7章 热电式传感器
/℃）
B — 常数（ C — 常数（
4.221012
5.847107
/℃) /℃）
第7章 热电式传感器
7.1.2 热敏电阻
（1）热敏电阻的特点
（1）负温度系数热敏电阻
a：电阻温度系数大，灵敏度高，约为热电阻的十倍。
b：结构简单，体积小，可测量点温度。
c：电阻率高，热惯性小，适宜动态测量。
d：易于维护和进行远距离控制。
结论：
T
EAB (T ,T0 ) EAB (T ) E(T0 ) T0 ( A B )dT
（1）如果热电偶两电极的材料相同，即 A B NA NB ，
虽然两端温度不同，但闭合回路的总电势为零。因此，热电偶必须用两 种不同的材料作热电极。
（2）如果热电偶两极材料不同，而热电偶两端的温度相同，即 T T0
第7章 热电式传感器
目录
本章主要内容 7.1热电阻传感器 7.1.1 热电阻 7.1.2 热敏电阻 （1）特点（2）特性（3）结构（4）应用 ７.2 热电偶传感器 7.2.1 热电效应和工作定律 （1）热电效应（2）工作定律 7.2.2 热电材料 7.2.3 冷端处理和温度补偿 （1）冰点槽法 （2）计算修正法 （3）补正系数法（4）冷端补偿法
隔爆型热电偶外形
厚壁保护管
压铸的接线盒
电缆线
第7章 热电式传感器 其他热电偶外形
小形K型热电偶
第7章 热电式传感器
7.2.3 热电偶的冷端处理和温度补偿
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。
闭合回路中也不产生热电势。
第7章 热电式传感器
热电偶工作原理演示
热电极A
左端称为：
测量端
A
（工作
端、热
端）
B
热电势
热电极B
右端称为
自由端
（参考 端、冷 端）
结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。
第7章 热电式传感器
（2）工作定律 1）中间导体定律
在热电偶回路中接入第三种材料的导体，
T0 T T0
A
只要其两端的温度相等，该导体的接入就不会影 T
C
响热电偶回路的总热电动势。
B
T0 2）连接导体定律
由一种均质导体组成的闭合回路，不论导
A
A’
体的横截面积、长度以及温度分布如何均不产生 T 热电动势。
B
B’ T0
3）参考两电种极导定体律A,B分别与参考电极C组成热电偶，如果他们所Tn产生的T热0电
动势为已知，A和B两极配对后的热电动势可用下式求得：
T＝ T′＋ k T H
式中：T——为未知的被测温度； T′——为 参比端在室温下热电偶电势与分度表上对应 的某个温度； TH——室温； k——为补正系数，其它参数见下表。
B
A=
R e T1 T1
B=
T1 • T2 ln RT 1 T1 T2 RT2
第7章 热电式传感器 (3) 热敏电阻的结构
第7章 热电式传感器 (4)热敏电阻的应用
汽车发动机传感器 电子体温计
水温感应塞
第7章 热电式传感器
7.2 热电偶传感器 7.2.1 热电效应及其工作定律
（1）热电效应（演示）
c 良好的输出特性
d 良好的工艺性
2. 铂 铜热电阻的特性
铂电阻阻值与温度变化之间的关系
0～660℃ Rt R0 (1 At Bt 2 )
-190℃～0℃ Rt R0[1 At Bt 2 C(t 100)t3]
式中：R0 、Rt — 分别为0℃和t℃的电阻值
A — 常数（
3.9687 103
EAB (T ,Tn ,T0 ) EAB (T ,Tn ) EAB (Tn ,T0 ) T A Tn
EAC (T ,T0 ) EBC (T ,T0 ) EAB (T ,T0 )
C
C
B
EAB (T ,T0 )
第7章 热电式传感器
7.2.2 热电材料 几种常用热电偶的测温范围及热电势
分度号
名称