《传感器技术与应用》课件-12.2热电偶

传感器技术与应用12.2

热电偶12.2.1热电效应热电效应：为两种不同类型的金属导体，导体两端分别接在一起构成闭合回路，当两个结点温度不等有温差时回路里会产生热电势，形成电流，这种现象称为热电效应。利用这种效应，只要知道一端结点温度，通过热电势就可以测出另一端结点的温度。热电偶是利用金属的温差电动势测温12.2.1热电效应这种将温度转换成热电动势的传感器称热电偶，金属电极称热电极;电极:冷端与热端（冷端）T0——基准端，固定温度节点，恒定在某一标准温度；冷端标准温度为冰点（0℃）。（热端）T——测温端，待测温度的接点，置于被测温度场中。根据两导体的接触电势和单一导体温差电势，热电偶总的热电势为接触电势、温差电势之和：12.2.1热电效应结论：1.若热电偶两电极材料相同（NA=NB、σA=σB），无论两端点温度如何，总热电势EAB为零；2.

如果热电偶两接点温度相同（T=T0）时，A、B材料不同，回路总电势EAB为零；3.

因此，热电偶必须用不同材料做电极，在T、T0

两端必须有温差梯度，这是热电偶产生热电势的必要条件。ＡＢＣＴT０Ｔ０测量仪器12.2.2热电偶基本定律（1）中间导体定律当热电偶引入第三导体C时，只要C导体两端温度相同，回路总电势不变。中间导体定律说明，回路中接入导体和仪表后不会影响热电势。根据这一定律，将导体C作为测量仪器接入回路，就可以由总电势求出工作端温度，条件是：保证两端温度一致。(2)参考电极定律（中间温度定律）在热电偶测温回路中TC为热电极上某点温度；热电偶在接点温度为T、T0

时的热电势EAB（T，T0），等于接点温度

T、TC

和TC、T0时的热电势的代数和，A-B

热电偶的热电势为：12.2.2热电偶基本定律实际测量时，利用这一性质，对参考端温度不为零度时的热电势以及冷端延伸引线进行修正和补偿。12.2.3热电偶的结构和种类1.热电偶种类贵金属热电偶铂铑—铂铑（600～1700）℃铂铑—铂（0～1600）℃普通金属热电偶镍铬—镍硅（-200～1200）℃镍铬—镍铜（-40～750）℃，铁—康铜（0～400）℃热电偶可以测量上千度高温，并且精度高、性能好，这是其它接触式温度传感器无法替代的。国际电工委员会IEC(InternationalElectroTechnicalCommission)推荐８种标准化热电偶，已列入工业标准化文件，具有统一的分度表。温度℃0102030405060708090热电动势mV00.0000.3970.7981.2031.6112.0222.4362.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.3387.7372008.1378.5378.9389.3419.74510.15110.56010.96911.38111.79330012.20712.62313.03913.45613.87414.29214.71215.13215.55215.97440016.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91922.34622.77223.19823.62424.05024.47660024.90225.32725.75126.17626.59927.02227.44527.86728.28828.70970029.12829.54729.96530.38330.79931.21431.62932.02432.45532.86680033.27733.68634.09534.50234.90935.31435.71836.12136.52436.92590037.32537.72438.12238.51938.91539.31039.70340.09640.48840.879100041.26941.65742.04542.43242.81743.20243.58543.96844.34944.729110045.10845.48645.86346.23846.61246.98547.35647.72648.09548.462120048.82649.19249.55549.91650.27650.63350.99051.34451.69752.049130052.39852.74753.09353.43953.78254.12554.46654.807——镍铬—镍硅热电偶(K型)分度表（参考端温度为0℃）12.2.3热电偶的结构和种类2.热电偶结构普通热电偶，测量气体、蒸汽、液体等，棒形结构；薄膜热电偶，用于火箭、飞机喷嘴温度测量，结构较薄；铠装热电偶，用以测量狭小对象，结构细长、可弯曲；表面热电偶，用于弧形表面物体测温；消耗式热电偶，主要用于钢水温度测量。12.2.3热电偶的结构和种类普通热电偶：测量气体、蒸汽、液体等12.2.3热电偶的结构和种类薄膜热电偶：用于火箭、飞机喷嘴等温度测量铠装热电偶：用以测量狭小对象，结构细长、可弯曲。12.2.3热电偶的结构和种类12.2.4热电偶测量电路及应用通过查分度表可知热电偶产生的热电势；如K型热电偶：

0℃时E=0mV，

600℃时E=24.902mv；分度表以t=0℃作基准.电路调试步骤：调零：T=0℃时调整调零电位器RP2使运放输出为零；调增益：温度600℃时调节反馈电阻RP1

使运放输出在6V。600℃时K型热电偶热电势E=24.902mv，放大器增益为6V/24.902mv=240.945，可得到6V满量程输出。12.2.4热电偶测量电路及应用实际应用若参考端温度不为0℃，工作端温度为t时，由分度表可查出EA（t，0）;与实际热电势EAB（t,t0）之间的关系可通过中间温度定律得出：12.2.4热电偶测量电路及应用例：使用

K型热电偶测温，当基准接点为0℃，测量接点为30℃和900℃时，温差电动势分别为1.203mV和37.325mV。

当基准接点为30℃，测温接点为900℃时的温差电动势

E

为多少？解：t=900℃（测温点）t0=30℃（基准点）

∵

K型热电偶900℃时总的温差电势为

37.325mV=E

（900℃，30℃）+E（30℃，0℃）=E