《传感器技术》课件-2.2热电偶温度传感器

热电偶传感器概念解读热电偶传感器构造简单较高的精确度和稳定性测温范围宽使用方便PART01热电偶的测温原理1.1热电偶测温原理热电效应1.1热电偶测温原理两种不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两接点温度不同，则在该回路中会产生电动势。这种现象称为热电效应热电效应1.2两种导体的接触电势假设两种金属A、B的自由电子密度分别为nA和nB,且nA>nB。当两种金属相接时，将产生自由电子的扩散现象。达到动态平衡时，在A、B之间形成稳定的电位差，即接触电势eAB，如图所示。两种导体的接触电势1.3单一导体的温差电势对于单一导体，如果两端温度分别为T、TO，且T>TO，如图所示。导体中的自由电子，在高温端具有较大的动能，因而向低温端扩散，在导体两端产生了电势，这个电势称为单一导体的温差电势。单一导体温差电势1.3单一导体的温差电势势电偶回路中产生的总热电势接触电势示意图EAB(T,TO)=eAB(T)+eB(T,TO)-eAB(TO)-eA(T,TO)或EAB(t,tO)=eAB(t)+eB(t,tO)-eAB(tO)-eA(t,tO)1.3单一导体的温差电势eAB(T)热端接触电势eB(T,TO)B导体温差电势eA(T,TO)A导体温差电势eAB(TO)冷端接触电势EAB(T,TO)热电偶回路中的总电动势1.3单一导体的温差电势热电偶的热电势：EAB(T,TO)=eAB(T)-eAB(TO)总的热电势就只与温度T成单值函数关系，即：EAB(T,TO)=eAB(T)-C

=f(T)实际应用时可通过热电偶分度表查出温度值。分度表是在参考端温度为00C时，通过实验建立的热电势与工作端温度之间的数值对应关系。PART02热电偶的定律1.4热电偶的基本定律中间导体定律1在热电偶回路中接入第三种导体，只要该导体两端温度相等，则热电偶产生的总热电势不变。可得回路总的热电势EABC(T,TO)=eAB(T)-eAB(TO)=EAB(T,TO)根据这个定律，我们可采取任何方式焊接导线，将热电势通过导线接至测量仪表进行测量，且不影响测量精度。中间导体定律示意图1.4热电偶的基本定律中间导体定律2在热电偶测量回路中，测量端温度为T，自由端温度为TO，中间温度为ＴO′T，TO热电势等于T，TO′与TO′，TO热电势的代数和。即EAB(T,TO)=EAB(T,TO′)+EAB(TO′,TO)运用该定律可使测量距离加长，也可用于消除热电偶自由端温度变化影响。中间温度定律示意图1.4热电偶的基本定律参考电极定律3已知热电极A、B与参考电极C组成的热电偶在结点温度为(T，T0)时的热电动势分别为EAC(T，T0)、EBC(T，T0)则相同温度下，由A、B两种热电极配对后的热电动势EAB(T，T0)可按下面公式计算：EAB(T，T0)=EAC(T，T0)-EBC(T，T0)大大简化了热电偶选配电极的工作。例题解析解：设鉻合金为A，铝合金为B，铂为C。即EAC（100℃，0℃）=+3.13mVEBC（100℃，0℃）=-1.02mV则EAB(100℃,0℃)=+4.15mVBIGIDEA当T为100℃，T0为0℃时，鉻合金—铂热电偶的E（100℃，0℃）=+3.13mV，铝合金—铂热电偶E（100℃，0℃）为-1.02mV，求鉻合金—铝合金组成热电偶的热电势E（100℃，0℃）。本