热电式传感器的应用与发展 毕业论文

热电式传感器的应用与发展

摘要：热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。其工作原理的不同，常用热电式传感器分别分为热电偶和热电阻（金属）、热敏电阻（半导体）。它们分别具有测量精度高、范围广、构造简单、使用方便，信号输出较大、易于测量，体积小、重量轻、热惯性小、寿命长等一系列优点。广泛应用于工业，家庭，国防等中温度的测量。本文主要介绍热电式传感器的分类、原理、结构、特点、应用及发展、

关键词：热电式传感器，温度，热电偶，热电阻，热敏电阻。

目录

1 引言 (1)

1.1热电式传感器的重要性 (1)

1.2传感器的组成 (1)

1.3传感器的发展 (1)

2 热电式传感器 (2)

2.1热电偶 (2)

2.1.1基本概念 (3)

2.1.2热电偶构造及工作原理 (4)

2.1.3热电偶的应用与发展 (5)

2.2热电阻 (6)

2.2.1基本原理 (6)

2.2.2金属热电阻 (7)

2.2.3热敏电阻 (7)

2.2.4热电阻的发展与应用 (8)

3热电式传感器的发展趋势 (10)

结论 (12)

致谢 (13)

参考文献 (14)

1 引言

1.1热电式传感器的重要性

热电式传感器是将温度变化转换为电量变化的装置。而温度是一个基本的物理量，它在许多学科领域具有重要的作用，热力学、流体力学、传热学、空气动力学、宇航学、化学及物理等学科中所研究的基本规律都与温度密切相关，在国民经济的各个重要领域，例如交通运输、汽车工业、动力资源开发，工业测量与控制、防灾安全技术等方面都需要把温度作为设计或控制的重要参数。

随着现代工业技术的迅速发展温度的测量显得越来越重要，在现代化的钢铁冶炼、内燃机，火箭发动机的研究改良、工业加工、零件制造、兵器科学以及医学发展的研究中都需要精确的温度测量，并依据测得的温度两为设计制造提供理论依据，监控产品的质量，实现工业生产的自动化与安全生产，改善发动机的工作性能、对病人的临床监护等等，因此对于温度的测量任务显得越来越重要和紧迫，所以随之热电式传感器的重要性也越来越突出。1.2传感器的组成

传感器由三部分组成：敏感元件、转换元件和测量电路。传感器中的敏感元件感受被测量并按照某种确定的关系将之转换为电量的其它量，再由转换元件转换为电量，然后经测量电路转换为有用电信号。即使这么说，还是觉得它很抽象。形象点说，传感器相当如人的五官（眼、耳、口、鼻、舌）和皮肤，采集各种信息并送入计算机进行处理，产生并发出各种控制信号到执行机构。

1.3 传感器发展

随着科学技术的迅猛发展, 在机械制造、交通运输、石油化工以

及医疗卫生等领域，传感器技术的应用越来越广泛，它正逐渐地渗透

到人们的日常生活中去。

从某种程度上来讲, 衡量一个国家科学技术现代化程度的重要标

志是传感器技术水平的高低，主要体现在传感器能够较好地实现自动

控制水平和测试技术的高低。作为测量与自动控制的重要环节的传感

器，不仅是新技术革命的重要技术基础，而且还是当今信息社会的重

要技术基础。笔者就当前一些重要的领域里，讲述了传感器技术的应

用情况，并按照目前传感器技术的发展现状，对其将来的发展方向加

以预测。

2 热电式传感器

热电式传感器是一种将温度变化为电量变化的装置。在各种热电式传感器中，其中最常用的是热电偶和热电阻，，热电偶是将温度变化为电势变化，而热电阻是将温度变化转换为电阻值的变化。这两种热电式传感器目前在工业生产中已得到广泛应用，而且有与其相配套的显示仪表与记录仪表。

分类介绍:

2.1热电偶

热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件,是由两种不同成分的导体两端接合成回路时，当两接合点热电偶温度不同时，就会在回路内产生热电流。如果热电偶的工作端与参比端存有温差时，显示仪表将会指示出热电偶产生的热电势所对应的温度值。热电偶的热电动热将随着测量端温度升高而增长，它的大小只与热电偶材料和两端的温度有关，与热电极的长度、直径无关。各种热电偶的外形常因需要而极不相同，但是它们的基本结构却大致相同，通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成，通常和显示仪表,记录仪表和电子调节器配套使用。它在许多方面都具备了一种理想温度传感器的条件,是一种典型的自发电传感器。在温度测量领域获得广泛应用。在《自动检测技术》、《传感器技术》等课教学中,热电偶传感器也是比较重要的内容，它涉及较

多的理论与基本定律。在温度测量中，热电偶的应用极为广泛，它的优点是：结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等等。热电偶是一个有源元件，测量时不需要外加电源。所以常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。

2.1.1基本概念

热电偶是一种感温元件，是一种仪表。它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号, 通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,其中两个接点的温度假设分别为T和T0。当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，利用EAB(T和T0)表示，这种现象称为热电效应，也就是所谓的塞贝克效应（如图1）。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系, 制成热电偶分度表; 分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同，热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此，在热电偶测温时，可接入测量仪表，测得热电动势后，即可知道被测介质的温度。