温度传感器培训课件

3.1.3 热电偶的冷端补偿
热电偶只有当冷端温度恒定时，热电动势才是热端温度的 单值函数。
热电偶分度表是以冷端温度为0℃时做出的， 热电偶通常靠近被测对象，且受到周围环境温度的影响， 其冷端温度不可能恒定不变。 必须采取一些相应的措施进行补偿或修正， 消除冷端温 度变化和不为0℃所产生的影响。
1．补偿导线法
熟悉半导体热敏电阻的特性及典型应用
了解红外传感器测温知识
热电偶传感器
知识链接
3.1 热电偶传感器
热电偶温度传感器 将被测温度转化为mV级热电动势信号输出， 属于自发电型传感器， 测温范围为180～1 800℃。
3.1.1 热电偶结构 1.普通工业热电偶
通常由热电极、绝缘管、保护管和接线盒等 几个主要部分组成，其结构如图2.3所示。
绝缘材料:电熔氧化镁、氧化铝、氧化铍等的粉末。
热电极有单支（双芯）、双支（四芯），彼此间互 不接触。
2.铠装热电偶
铠装热电偶体积小、热容量小、动态响应快、挠性 好、柔软性好、强度高、耐压、耐震、耐冲击等许多优 点，广泛应用于工业生产过程。
表面热电偶
一体化工业热电偶
图3.1 热电偶测温系统示意图
导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。
(3)中间温度定律
热电偶两接点温度t、t0，中间温度tn， 热电动势等于该热电偶在接点温度为t、tn和tn、t0时的热电
动势的代数和，
EAB(t，t0)=EAB(t，tn)+EAB(tn，t0)
当t0=0，tn= t0时，上式可写成 EAB(t，0)=EAB(t，t0)+EAB(t0，0)
（2.5） （2.6）
(3)中间温度定律：热电偶AB在接点温度为t、t0时的热电势
EAB(t，t0)等于热电偶AB在接点温度t、tn和tn、t0时的热电势 EAB(t，tn)和EAB(tn，t0)的代数和。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。
EAB (T ,T0 ) EAB (T ,Tn ) EAB (Tn ,T0 )
采用补偿导线将冷端延伸至远离温度对象而温
度恒定的场所（如控制室或仪表室）。
补偿导线由两种不同性质的廉价金属材料制 成，在0～150℃温度范围内与配接的热电偶具有 相同的热电特性。
补偿导线起到了延伸热电极的作用，达到了 移动热电偶冷端位置的目的。
图2.4 补偿导线在测温回路中的连接
补偿导线的型号：两个字母组成。
3.1 热电偶传感器
• 4、热电偶基本定律 （1）均质导体定律
由一种均质导体或半导体组成的闭合回路，不论其 截面、长度如何以及各处的温度如何分布，都不会产生 热电动势。即热电偶必须采用两种不同材料作为电极。
4. 热电偶的基本定律
(2)中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体和原
热电偶温度传感器的工作原理
热电偶工作原理演示
热端温度高于冷端温度时，回路中产生的热电势大于零
冷热端温度相等时，回路中不产生热电势
热端温度低于冷端温度时，回路中产生的热电势小于零
3.1.2 热电偶工作原理 1．热电效应 将两种不同的导体或半导体两端相接组成闭合回路， 当两个接点分别置于不同温度t、t0（t > t0）中时， 回路中就会产生一个热电动势， 这种现象称为热电效应。 两种导体称为热电极， 所组成的回路称为热电偶， 热电偶的两个工作端分别称为热端和冷端。
2020/10/1
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当热电偶两电极材料确定后，热电动势便
是两接点温度t和t0的函数差，即
EAB(t, t0) = f(t) f(t0)
（2.3）
如果使冷端温度t0保持不变，热电动势就成 为热端温度t的单一函数，即
EAB(t, t0) = f(t) C = (t)
（2.4）
当冷端温度t0恒定时，
t
t0
t＞t0
温差电动势的小
与导体的电子密度及两端温度有关。
A导体 eA(t，t0)
B导体 eB(t，t0)
• （3）热电偶回路总电势 • 图所示为热电偶回路接触和温差电势分布。
EAB (T ,T0 ) [EAB (T ) EAB (T0 )] [EA (T ,T0 ) EB (T ,T0 )]
• 设导体A、B组成热电偶的两结点温度分别为T和T0， 热电偶回路所产生的总电动势
EAB (T ,T0 ) [EAB (T ) EAB (T0 )] [EA (T ,T0 ) EB (T ,T0 )]
热电动势的大小 与组成热电偶的导体材料 两接点的温度有关。
热电偶回路中导体电子密度大的称为正极， A为正极，B为负极。
1—热电极；2—热接点；3—绝缘管；4—保护管； 5—接线盒；6—引线口 图2.3 普通工业热电偶结构
热电偶 补偿导线
温度计
2.铠装热电偶
是由金属套管、绝缘材料和热电极经焊接密封和装 配等工艺制成的坚实组合体。
金属套管材料:铜、不锈钢（1Cr18Ni9Ti）或镍基高 温合金（GH30）等；
套管最长可达100 m以上,最细能达0.25 mm。
热电偶产生的热电动势只与热端的温度有关。
热电偶的几个结论：
① 热电偶必须采用两种不同材料作为电极，否则 无论导体截面如何、温度分布如何，回路中的总 热电动势恒为零。
② 热电偶两接点温度必须不同，否则尽管采用了 两种不同的金属，回路总电动势恒为零。
③ 热电偶回路总热电动势的大小只与材料和接点 温度有关，与热电偶的尺寸、形状无关。
EAB(t, t0) 图2.2 热电偶回路
热电动势： 接触电动势 温差电动势
（1）接触电动势
A导体
eAB(t)
+_ +_ +_ 浓度高
B导体
接触点t eAB(t)
接触点t0 eAB(t0)
接触电动势的大小 与接点处温度高低 与导体的电子密度有关。
（2）温差电动势 eA(t，t0)
+_ +_ +_
第3章 温度传感器
技能目标
能熟练使用热电偶传感器进行温度测量
学
能熟练使用热电阻传感器进行温度测量 能熟练使用热电阻传感器进行温度测量
习
知识目标
目
掌握热电偶的工作原理、常用的两个基本定律 熟悉工业热电偶的种类和几种常用热电偶的特性
标
掌握热电偶温度补偿原理及常用补偿方法
掌握常用铂、铜热电阻的特性和热电阻传感器的三线制接法