第15讲热电偶传感器

1、热电偶传感器热电偶传感器 热电偶测温的基本原理热电偶测温的基本原理 1 1、热电效应：、热电效应：t0t热端热端冷端冷端2 2、接触热电势、接触热电势BTATBTATNNeKTABNNeKTABTETEln)(ln)(00AB 由于两种材料电子密度由于两种材料电子密度不同（如不同（如N NA ANNB B），其电子），其电子在两个方向上的扩散速度就在两个方向上的扩散速度就不同，在不同，在A A、B B的接触面上便的接触面上便形成了一个从形成了一个从A A到到B B的静电场的静电场E E。 静电场静电场E E的大小取决于的大小取决于A A、B B的性质（电子密度）及的性质（电子密度）及接触点的温

2、度，而与其形状接触点的温度，而与其形状尺寸无关。尺寸无关。 热端从热端从A A扩散扩散到到B B的电子的电子数目多，冷端少。因此：数目多，冷端少。因此：NANANBNBt0t)(TEAB)(0TEABE E)(TEAB)(0TEAB TTANTTAtNdeKEA00)(1),(0TT3 3、 温差电动势温差电动势 温差电动势是在同一导体的两端因温差电动势是在同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电动势其温度不同而产生的一种电动势. .高温侧高温侧电子受热能运动加剧失去电子而带正电电子受热能运动加剧失去电子而带正电, ,低温侧得到电子带负电，形成一个从高低温侧得到电子带负电，形成一个从高温侧到低

3、温侧的静电场。温侧到低温侧的静电场。E E),(0TTEA),(0TTEB),()(),()(),(0000TTETETTETETTEAABBABAB)(0TEAB)(TEAB),(0TTEA),(0TTEBCTfTTEAB)(),(0固定固定T0后有：后有：)()(),(00TETETTEABABAB),(0TTEAB000)()(),(00TETETTEAAAAAAA0)()(),(TETETTEABABAB三、热电偶的重要定律：三、热电偶的重要定律：1.中间温度定律： 1t2t3t1t3t),(),(),(322131ttEttEttEABABAB 热电偶热电偶ABAB在在接点温度为接点

4、温度为T1T1、T3 T3 时的热电动时的热电动势，等于热电偶势，等于热电偶在接点温度为在接点温度为T1T1、T2T2和和T2T2、T3T3时的时的热电动势总和。热电动势总和。),()()()()()()(),(),(313132213221ttEtEtEtEtEtEtEttEttEABABABABABABABABAB1t2t2.2.中间导体定律中间导体定律: : 在热电偶回路中接入第三种材料的导体，在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要这第三种材料的导体两端温度相同，第只要这第三种材料的导体两端温度相同，第三种材料导线的引入不会影响热电偶的热电三种材料导线的引入不会影响热电偶的热电动势，这

5、一性质称为中间温度定律。动势，这一性质称为中间温度定律。mV)()()()()()()()()()()()()(),(212212222122121tEtEtEtEtEtEtEtEtEtEtEtEtEttEABABBAABACCBABCABCABAB3.3.标准电极定律标准电极定律: : 当温度为当温度为T1T1、T2T2时，用导体时，用导体A A、B B组成的热组成的热电偶的热电动势等于电偶的热电动势等于ACAC热电偶和热电偶和CBCB热电偶的热热电偶的热电动势的代数和。电动势的代数和。 EAB（ T1,T2）=EAC（ T1,T2 ） +ECB（ T1,T2） 导体导体C C称为标准电极（

6、一般由铂组成），称为标准电极（一般由铂组成），故把这一性质称为标准电极定律。故把这一性质称为标准电极定律。T1T1T1T2T2T2AABBCC EAB（ T1,T2）=EAC（ T1,T2 ） -EBC（ T1,T2）EAB（ T1,T2） T1T1T2T2T2AABBCCEAB（ T1,T2）=EAC（ T1,T2 ） EBC（ T1,T2）五、常用热电偶五、常用热电偶1 1、 提供冷端提供冷端 当冷端不为当冷端不为 时但稳定时，查表补偿时但稳定时，查表补偿C00)()()()(),(),(),(010101tEtEtEtEttEttEttEABnABnABABnABnABAB例如：例如：E

7、型型实际温度实际温度300度度,环境温度环境温度30度时度时,问仪问仪表显示的温表显示的温度值是多少度值是多少?mvttEAB033.21),(01当冷端当冷端 为为 仪表显示仪表显示? C030nt查：mvttEAB801. 1),(030则：mvttEnAB232.19801. 1033.21),(1Ctb0280)()(),(0101tEtEttEABABAB)()(),(101nABABABtEtEttEn增大时电势减小增大时电势减小 当冷端不为当冷端不为 时但稳定时，查表补偿时但稳定时，查表补偿C00),(),(),(0101ttEttEttEnABnABABmvttEnAB232.19),(0当冷端当冷端 为为 仪表显示仪表显示280度度 C030ntmvttEAB801. 1),(030则：mvttEAB033.21801. 1232.19),(01Ct01300例如：例如：E型型显示温度显示温度280度度,环境温度环境温度30度时度时,问测问测温端实际的温端实际的温度值是多温度值是多少少?1