热电偶温度传感器

热电偶温度传感器,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2701800。,热电偶传感器,热电偶传感器测温时需将热电偶通过连接导线与显示仪表相连接组成测温系统，实现远距离温度自动测量、显示、记录、报警和控制等。,图热电偶测温系统示意图,如图所示的测温系统应用非常广泛,热电偶的工作原理,01,1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，如图2.2所示，当两个接点分别置于不同温度t、t0（tt0）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。,热电动势由接触电动势和温差电动势两部分组成。,（1）接触电动势当A、B两种不同导体接触时，由于两者电子密度不同（设NANB），从A扩散到B的电子数要比从B扩散到A的电子数多，于是在A、B接触面上形成了一个由A到B的静电场。该静电场的作用一方面阻碍了A导体电子的扩散运动，同时对B导体电子的扩散运动起促进作用，最后达到动态平衡状态。这时A、B接触面所形成的电位差称为接触电动势，其大小分别用eAB(t)、eAB(t0)表示。,注：接触电动势的大小与接点处温度高低和导体的电子密度有关。温度越高，接触电动势越大；两种导体电子密度的比值越大，接触电动势越大。,（2）温差电动势将一根导体A或者B的两端分别置于不同的温度t、t0（tt0）中时，由于导体热端的自由电子具有较大的动能，使得从热端扩散到冷端的电子数比从冷端扩散到热端的多，于是在导体两端便产生了一个由热端指向冷端的静电场。与接触电势形成原理相同，在导体两端产生了温差电动势，分别用eA(t，t0)、eB(t，t0)表示。,t,t0,_,+,-,eA(t，t0),tt0,注：温差电动势的大小与导体的电子密度及两端温度有关。,A,2热电偶回路总热电动势热电偶回路的总热电动势包括两个接触电动势和两个温差电动势。,EAB(t，t0)=eAB(t)eAB(t0)eA(t，t0)+eB(t，t0),EAB(t,t0),（2.1）,由于热电偶的接触电动势远远大于温差电动势，且tt0，所以总热电动势的方向取决于eAB(t)，故式（2.1）可以写为EAB(t，t0)=eAB(t)eAB(t0)（2.2）热电动势的大小与组成热电偶的导体材料和两接点的温度有关。热电偶回路中导体电子密度大的称为正极，所以A为正极，B为负极。,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）,热电偶的热电动势与温度的对应关系可以用热电势温度曲线表示。由于多数热电偶的输出都是非线性的，所以通常用下表查询，但应注意分度表是在t0=0时编制的。注：自动检测中，事先将分度表输入到计算机中，自动查表可获得被测温度值。,热电偶分度表,当冷端温度t0恒定时，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：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。若热电偶两接点温度相同，尽管采用了两种不同的金属，回路总电动势恒为零。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。,热电偶的基本定律,2,1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导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。,2中间温度定律,热电偶在两接点温度t、t0时的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，即EAB(t，t0)=EAB(t，tn)+EAB(tn，t0)（2.5）当t0=0，tn=t0时，上式可写成EAB(t，0)=EAB(t，t0)+EAB(t0，0)（2.6）,【例】用镍铬-镍硅热电偶测炉温，当冷端温度为30（且为恒定时），测出热端温度为t时的热电动势为38.893mV，求炉子的真实温度。,解：设炉子真实温度为t，已知冷端温度t0=30，则热电偶测得的热电势为E(t，t0)=E(t，30)=38.893mV查镍铬-镍硅热电偶分度表：E(30，0)=1.203mV根据中间温度定律：E(t，0)=E(t，30)+E(30，0)=38.893+1.203=40.096mV再查镍铬-镍硅热电偶分度表可知40.096mV所对应的温度为970，因此炉子真实温度为t=970,热电偶的材料和结构,3,1热电偶材料测量范围广。要求在规定的温度测量范围内具有较高的测量精确度、较大的热电动势，温度与热电动势的关系是单值函数。性能稳定。要求在规定的温度测量范围内使用时热电性能稳定，有较好的均匀性和复现性。化学性能好。要求在规定的温度测量范围内使用时有良好的化学稳定性、抗氧化或抗还原性能，不产生蒸发现象。,2热电偶结构热电偶温度传感器广泛应用于工业生产过程中的温度测量，根据其用途和安装位置不同，它具有多种结构形式。（1）普通工业热电偶普通工业热电偶通常由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒等几个主要部分组成，其结构如图2.3所示。,1热电极；2焊点；3绝缘套管；4保护套管；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）铠装热电偶它是由金属套管、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100m以上,最细能达0.25mm。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），彼此间互不接触铠装热电偶体积小、热容量小、动态响应快、可挠性好、柔软性良好、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。,LOREMIPSUMDOLOR,Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit,seddoeiusmodtemporincididuntutlaboreetdoloremagnaaliqua.Utenimadminimveniam,quisnostrudexercitationullamcolaborisnisiutaliquipexeacommodoconsequat.Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit,seddoeiusmodtemporincididuntutlaboreetdoloremagnaaliqua.Utenimadminimveniam,quisnostrudexercitationullamcolaborisnisiutaliquipexeacommodoconsequat.Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit,seddoeiusmodtemporincididuntutlaboreetdoloremagnaaliqua.Utenimadminimveniam,quisnostrudexercitationullamcolaborisnisiutaliquipexeacommodoconsequat.,LOREMIPSUMDOLOR,Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit,seddoeiusmodtemporincididuntutlaboreetdoloremagnaaliqua.Utenimadminimveniam,quisnostrudexercitationullamcolaborisnisiutaliquipexeacommodoconsequat.Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit,seddoeiusmodtemporincididuntutlaboreetdoloremagnaaliqua.Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit,seddoeiusmodtemporincididuntutlaboreetdoloremagnaaliqua.,Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit,seddoeiusmodtemporincididuntutlaboreetdoloremagnaaliqua.Utenimadminimveniam,quisnostrudexercitationullamcolaborisnisiutaliquipexeacommodoconsequat.Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit,seddoeiusmodtemporincididuntutlaboreetdoloremagnaaliqua.Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit,seddoeiusmodtemporincididuntutlaboreetdoloremagnaaliqua.,LOREMIPSUMDOLOR,Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit,seddoeiusmodtemporincididuntutlaboreetdoloremagnaaliqua.Utenimadminimveniam,quisnostrudexercitationullamcolaborisnisiutaliquipexeacommodoconsequat.Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit,seddoeiusmodtemporincididuntutlaboreetdoloremagnaaliqua.Utenimadminimveniam,quisnostrudexercitationullamcolaborisnisiutaliquipexeacommodoconsequat.Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit,seddoeiusmodtemporincididuntutlaboreetdoloremagnaaliqua.Utenimadminimveniam,quisnostrudexercitationullamcolaborisnisiutaliquipexeacommodoconsequat.Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit,seddoeiusmodtemporincididuntutlaboreetdoloremagnaaliqua.Utenimadminimveniam,quisnostrudexercitationullamcolaborisnisiutaliquipexeacommodoconsequat.,LOREMIPSUMDOLOR,Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit,seddoeiusmodtemporincididuntutlaboreetdoloremagnaaliqua.Utenimadminimveniam,quisnostrudexercitationullamcolaborisnisiutaliquipexeacommodoconsequat.Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit,seddoeiusmodtemporincididuntutlaboreetdo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