第二章 温度检测220329111

传感器与检测技术

结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。

这些现象说明什么？讨论第二章温度检测第一节热电偶传感器主要内容热电偶冷端温度补偿热电偶的测温原理热电偶的测温定律熟悉热电偶的测温定律掌握四种冷端补偿方法掌握热电偶测温原理目的方法要求

2学时时间认真听讲，课后复习课堂讲解为主，多媒体资源辅助温度标志着物质内部大量分子无规那么运动的剧烈程度。温度越高，表示物体内局部子热运动越剧烈。

在一个密闭的空间里，气体分子在高温时的运动速度比低温时快！模拟图：温度的数值表示方法称为温标温标规定了温度的读数的起点〔即零点〕以及温度的单位。国际上规定的温标有：摄氏温标华氏温标热力学温标摄氏温标标准大气压下水的冰点定为零摄氏度标准大气压下水的沸点定为100摄氏度100等分，每等分1℃符号是t单位是℃华氏温标标准大气压下水的冰点定为32华氏度标准大气压下水的沸点定为212华氏度180等分，每等分1oF符号是F单位是oF

人的正常体温为37C，相当于华氏温度多少度？37C相当于华氏温度98.6oF列氏温标标准大气压下水的冰融点定为0列氏度标准大气压下水的沸点定为80列氏度80等分，每等分1oR符号是R单位是oR热力学温标热力学温标由开尔文〔Kelvin〕根据热力学定律提出来的，因此又称开氏温标。它的符号是T，单位是开尔文〔K〕。1K定义为水三相点热力学温度的1/273.16指化学纯水在固态、液态、气态三项平衡时的温度。273.16K

摄氏温度的分度值与开氏温度分度值相同，即温度间隔1K相当于间隔1℃。一、热电偶的测温原理

将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合回路，当两个接点温度不同时，在回路中就会产生热电势，形成电流，此现象称为热电效应。ABTT0热电偶两个热电极ABTT0测量端热端参考端冷端热电偶产生的热电势由接触电势和温差电势两局部组成。接触电势

接触电势就是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势，又称帕尔帖(Peltier)电势。ABT+-+-+-+-NA>NBEAB(T)ABTT0+-+-e——单位电荷，1.610-19C；k——玻耳兹曼常数，1.3810-19J/K；NA(T)——材料A在温度T时的自由电子密度；NB(T)——材料B在温度T时的自由电子密度；接触电势为

温差电势是在同一导体的两端因其温度不同而产生的一种热电势。又称汤姆孙(Thomson)电势。温差电势A+-TT0T>T0ABTT0+-+-EA(T,T0)——导体A在两端温度分别为T，T0

时的温差电势；EB(T,T0)——导体B在两端温度分别为T，T0时的温差电势；e——单位电荷，1.610-19C；k——玻耳兹曼常数，1.3810-19J/K；NA(t)——材料A在温度t时的自由电子密度；NB(t)——材料B在温度t时的自由电子密度；EAB(T)+-EB(T,T0)+-EA(T,T0)+-EAB(T0)+-ABTT0回路热电势NA>NBT>T0导体A,B组成热电偶回路的热电势为EAB(T)+-EB(T,T0)+-EA(T,T0)+-EAB(T0)+-ABTT0NA>NBT>T0

在总热电势中，温差电势和接触电势相比小得多，可忽略不计。

当热电偶材料一定时，热电偶的总电势成为温度T和T0的函数差,即

如果使冷端温度T0固定，总电势就只与温度T成单值函数关系，即结论：①热电偶必须采用两种不同材料作为热电极，否那么热电偶回路的总电势为0。结论：

②热电偶两结点温度相等，回路总电势为0。①热电偶必须采用两种不同材料作为热电极，否那么热电偶回路的总电势为0。结论：①热电偶必须采用两种不同材料作为热电极，否那么热电偶回路的总电势为0。③热电偶的热电势只与结点温度有关，与中间各处温度无关。②热电偶两结点温度相等，回路总电势为0。二、热电偶测温根本定律由一种均质导体组成的闭合回路，不管导体的横截面积、长度以及温度分布如何均不产生热电动势。TT01.均质导体定律2.中间导体定律TT0V

在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。T>T0NA>NB>NCEAB(T)+-EAC(T0)-EB(T,T0)+EA(T,T0)+--+EBC(T0)+-TT0T0ABCECA(T0)+EBC(T0)=-EAB(T0)将一灵敏度为0.08mV/℃的热电偶与电压表相连接，电压表接线端是50℃，假设电位计上读数是60mV，热电偶的热端温度是多少？TT0V计算3.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时的相应热电动势的代数和。ABTTnABTnT0冷端温度为0℃用〔K型〕热电偶测量某一温度，假设参比端温度Tn=30℃，测得的热电势EAB(T,Tn)=6.9mV，求测量端实际温度T。分度表中查EAB(30，0)例题冷端温度为0℃用〔K型〕热电偶测量某一温度，假设参比端温度Tn=30℃，测得的热电势EAB(T,Tn)=6.9mV，求测量端实际温度T。例查分度表有EAB(30，0)=1.203mV分度表反查T冷端温度为0℃用〔K型〕热电偶测量某一温度，假设参比端温度Tn=30℃，测得的热电势EAB(T,Tn)=6.9mV，求测量端实际温度T。例查分度表有EAB(30，0)=1.203mV反查分度表有T≈200℃，即测量端实际温度为200℃。只有当热电偶冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度得单值函数。实际应用中，由于冷端暴露在空气中，往往和工作端又比较接近，故冷端温度易波动。三、热电偶冷端温度补偿1.冷端恒温法冰水混合物热电偶2.计算修正法

设热电偶测量端温度为t，冷端温度t0

0C，根据中间温度定律：EAB(t，0)=EAB(t，t0)+EAB(t0，0)热电偶冷端温度为t0时应加的修正值，只要t0，可由分度表查出。3.仪表机械零点调整法机械零点EAB(t0，0)+EAB(t，t0)EAB(t0，0)4.电桥补偿法

利用直流不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶冷端温度变化而引起的热电势的变化值。四、热电材料及常用热电偶ABTT0测温范围内，热电性质稳定，不随时间和被测介质而变化，物理化学性能稳定，不易氧化或腐蚀电导率要高，并且电阻温度系数要小热点势随温度的变化率要大材料的机械强度要高，复制性好常用热电偶分为标准化与非标准化热电偶。国际通用热电偶：

B:铂铑30—铂铑6

S:铂铑10—铂

K:镍铬—镍硅

E:镍铬—铜镍N:镍铬硅—镍硅、R:铂铑13—铂、J:铁—铜镍、T:铜—铜镍

几种常用热电偶的测温范围及热电势

分度号

名称

测量温度范围

1000C热电势/mVB铂铑30－铂铑650～1820C4.834S铂铑10—铂-50～1768C9.587K镍铬－镍铬

(铝)-270～1370C41.276E镍铬－铜镍(康铜)－270～800C——?

哪几种热电偶的测温上限较高？

哪一种热电偶的灵敏度较高？

哪一种热电偶