环境量检测传感器

4.1 热电偶温度传感器
图4-7 快速微型热电偶 1—钢帽 2—石英管 3—纸环 4—绝热水泥 5—热电偶冷端 6—棉花 7—绝热纸管 8—纸管 9—补偿导线 10—塑料插座 11—簧片
4.1.3 热电偶的冷端温度补偿
4.1 热电偶温度传感器
由热电偶的工作原理可知，对于一定材料的热电偶来说，其热电 动势的大小除与测量端温度有关外，还与冷端温度t0有关。因此， 只有在冷端温度t0固定时，热电动势才与测量端温度t成单值函数
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4.1 热电偶温度传感器
图4-2
引入第三导体的热电偶
4.1 热电偶温度传感器
图4-3 开路热电偶的使用 a)测量液态金属温度 b)测量固态金属表面温度 1—显示仪表 2—连接导线 3—热电极A 4—热电 极B 5—液态金属 6—固态金属
4.1 热电偶温度传感器
(2)中间温度定律 1)为在热电偶回路中应用补偿导线提供了理论依据。 2)为制定和使用热电偶分度表奠定了基础。
关系，并且，我们平时使用的热电偶的分度表都是在t0为0℃的情 况下给出的，但实际应用中，其冷端温度一般都高于0℃且不稳定， 如果不加以适当的处理，就会造成测量误差。消除这种误差的方 法称为冷端温度补偿，下面就介绍几种常用的冷端温度补偿方法。 1.补偿导线法 在实际应用中，热电偶一般较短，冷端温度受热源 影响，难以保持恒定，通常热电偶的输出信号要传至远离数十米 的控制室里，且中间不能用一般的铜导线连接。
较成熟，能成批生产，性能优良，应用广泛并已列入工业标准文 件中的几种热电偶。同一型号的标准化热电偶可以互换，并具有 统一的分度表，使用很方便，且有与其配套的显示仪表可供使用。 目前国际上已有8种标准化热电偶，其主要性能和特点见表
4.1 热电偶温度传感器
表4-1 标准化热电偶的主要性能和特点
4.1 热电偶温度传感器
者所测温度各为多少?又与实际温度相差多少? 解：查镍铬—镍硅热电偶(分度号为K)的分度表，得E(1000,0)=41.2 69mV，2.022mV，E(20,0)=0.798mV。 (2)型号和结构 补偿导线也是由两种不同的金属材料组成的。
例4-1 用镍铬—镍硅(K型)热电偶测量炉温，热电偶的冷端温度为 40℃，测得的热电动势为35.72mV，问被测炉温为多少? 解：查K型热电偶分度表知E(40,0)=1.611mV，测得E(t,40)=35.72m V (3)标准电极定律 4.1.2 热电偶的种类及结构
4.1 热电偶温度传感器
1.热电偶的种类 理论上讲，任何两种不同材料的导体都可以组成 热电偶，但为了准确可靠地测量温度，对组成热电偶的材料必须 经过严格的选择，工程上用于热电偶的材料应满足以下条件：热
4.1 热电偶温度传感器
图4-5 铠装型热电偶 1—引出线 2—金属套管 3—固定法兰 4—绝缘材料 5—热电极
4.1 热电偶温度传感器
图4-6 薄膜型热电偶 1—热电极 2—热接点 3—绝缘基板 4—引出线 5—引线接头部分
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(4)快速微型热电偶 这是一种用来测量钢液温度的热电偶，其结 构如图4-7所示。
表4-1 标准化热电偶的主要性能和特点
① 此栏中t为被测温度(℃)，在同一栏给出的两种允差值中，取 绝对值较大者。
4.1 热电偶温度传感器பைடு நூலகம்
2.热电偶的结构形式 为了适应不同生产对象的测温要求和条件， 热电偶的结构形式可分为普通型、铠装型、薄膜型和快速微型等。 (1)普通型热电偶 普通型热电偶在工业上使用最多，它一般由热
电动势率尽量大，热电动势与温度关系尽量接近线性关系，物理、 化学性能稳定，易加工，复现性好，便于成批生产，有良好的互 换性。
4.1 热电偶温度传感器
从实际上讲，并非所有材料都能满足上述要求。目前在国际上被 公认比较好的热电偶的材料只有几种，国际电工委员会（IEC）向 世界各国推荐八种标准化热电偶。所谓标准化热电偶，是指工艺
4.1 热电偶温度传感器
图4-8 带补偿导线的热电偶测温原理图 A、B—热电偶电极 A′、B′—补偿导线 —热电偶原冷端温度 —热电偶新冷端温度
(1)原理 在100℃以下的温度范围内，热电特性与所配热电偶相同 且价格便宜的导线称为补偿导线。
4.1 热电偶温度传感器
例4-2 用镍铬—镍硅热电偶测量实际温度为1000℃的某一对象的 温度。所配用仪表在温度为20℃的控制室里，设热电偶冷端温度 为50℃。若热电偶与仪表的连接用补偿导线或普通铜导线，问两
第4章 环境量检测传感器
第4章 环境量检测传感器
4.1 热电偶温度传感器
4.2 热电阻温度传感器 4.3 气敏传感器 4.4 湿敏传感器 4.5 离子敏传感器
4.1 热电偶温度传感器
4.1.1 热电偶的测温原理 1.热电偶的热电效应 把两种不同材料的金属导体(或半导体)A和B 连接成如图4-1所示的闭合回路，若两个接点温度t与t0不相等，则
电极、绝缘套管、保护管和接线盒组成，其结构如图4-4所示。 (2)铠装型热电偶 铠装型热电偶又称套管热电偶。 (3)薄膜型热电偶 薄膜型热电偶是用真空蒸镀的方法将两种金属 热电极材料蒸镀到绝缘基板上而形成的一种特殊结构的热电偶， 如图4-6所示。
4.1 热电偶温度传感器
图4-4 普通型热电偶 a)法兰安装式 b)螺纹安装式 1—热电偶自由端 2—绝缘套 3—下保护套管 4—绝缘珠管 5—固定法兰 6—上保护套管 7—接线盒底座 8—接线绝缘座 9—引出线套管 10—固定螺钉 11—接线盒外罩 12—接 线柱
回路中就会产生热电动势，这一现象称为热电效应。
图4-1
热电偶回路
4.1 热电偶温度传感器
2.热电偶回路特性 前面介绍了热电偶的测温原理，而在实际应用 之前，还必须对热电偶回路的三个定律搞清楚，然后才能正确地 掌握、应用它。
(1)中间导体定律 如图4-2所示，在热电偶回路中引入第三种导体， 只要第三种导体两端的温度相同，则此第三种导体的引入不会影 响热电偶回路的热电动势。 1)为在热电偶回路中连接各种仪表、连接导线等提供理论依据。 2)可采用开路热电偶测量温度。