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第6章温度传感器目录简介什么是温度传感器？分类热电偶热电偶热电偶的基本原理热电效应原理1．珀尔帖效应珀尔帖效应根据电子理论:2．汤姆逊效应对于导体A、B组成的热电偶回路，当接点温度T＞T0时，回路的温差电势等于导体温差电势的代数和，即:重要结论：热电极的极性：测量端失去电子的热电极为正极，得到电子的热电极为负极。在热电势符号EAB(T,T0)，规定写在前面的A、T分别为正极和高温，写在后面的B、T0分别为负极和低温。如果它们的前后位置互换，则热电势极性相反，如:EAB(T,T0)＝一EBA(T,T0)EAB(T,T0)=一EAB(T0,T)判断热电势极性最可靠的方法是将热端稍加热，在冷端用直流电表辨别。二、热电偶的基本定律3．中间温度定律热电偶在接点温度为T，T0时的热电势等于该热电偶在接点温度为T，Tn和Tn，T0时相应的热电势的代数和，即:EAB(T,T0)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,T0)如T0=0,有：EAB(T,T0)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,T0)三、热电偶冷端温度及其补偿补偿措施：1．冷端温度修正法1)热电势修正法例用镍铬一镍硅热电偶测炉温。当冷端温度T0＝30℃时，测得热电势为E(T,T0)＝39.17mV，则实际炉温是多少度?由T0＝30℃查分度表得E(30，0)＝1.2mV则E(T,0)＝E(T，30)十E(30，0)＝39.17十1.2＝40.37(mV)再用40.37mv查分度表得977℃，即实际炉温为977℃．若直接用测得的热电势39.17mv查分度表则其值为946℃，产生31℃的测量误差。2)温度修正法温度T´/℃2．冷端温度自动补偿法电桥补偿法说明补偿原理pn结补偿法3．延引热电极法说明mV热电偶的类型及结构1．对热电极材料的基本要求2．热电偶类型标准化热电偶测量范围和准确度非标准化热电偶3.热电偶结构热电势的测量及热电偶的标定一、热电势的测量1.伺服式温度表工作原理2.数字式温度表二、热电偶的标定定点法是以纯元素的沸点或凝固点作为温度标准。如基准铂铑10-铂热电偶在630.755-1064.43℃的温度间隔内，以金的凝固点1064.43℃、银的凝固点961.93℃、锑凝固点630.7752作为标准温度进行标定。比较法是将标准热电偶与被标定热电偶之间直接进行比较，比较法又可分为双极法，同名极法(单极法)和微差法．这里主要介绍双极法。7双极法标定系统原理图(a)用于同型号热电偶的自动标定图（b)不同型号的热电偶自动标定图(a)工作原理图(b)工作原理热电偶的传热误差和动态误差一、传热误差二、动态误差热电阻金属热电阻选作感温元件的材料应满足如下要求：材料的电阻温度系数a要越大越好，纯金属的a比合金的高，所以一般均采用纯金属作熟电阻元件；在测温范围内，材料的物理、化学性质应稳定；在测温范围内，a保持常数，便于实现温度表的线性刻度特性；具有比较大的电阻率，以利于减少热电阻的体积，减小热惯性.特性复现性好，容易复制。比较适合以上要求的材料有：铂、铜、铁和镍。1．铂热电阻铂电阻一般由直径为0.05一0.07mm铂丝绕在片形云母骨架上，铀丝的引线采用银线，引线用双孔瓷绝缘套管绝缘。铂热电阻的结构2．铜热电阻分度号铁电阻和镍电阻热电阻的结构比较简单，一般将电阻丝绕在云母、石英、陶瓷、塑料等绝缘骨架上，经过固定，外面再加上保护套管。但骨架性能的好坏，影响其测量精度、体积大小和使用寿命。对骨架的要求是：电绝缘性能好；在高、低温下有足够的机械强度，在高温下有足够的刚度；体膨胀系数要小，在温度变化后不结热电阻丝造成压力；不对电阻丝产生化学作用。二、测量电路热电阻测量电桥的三线连接法调零的Ra电位器的接触电阻和检流计串联，这样，接触电阻的不稳定不会破坏电桥的平衡和正常工作状态。热电阻式温度计优点：性能最稳定，测量范围广、精度也高。特别是在低温测量中得到广泛的应用。其缺点是需要辅助电源。热容量大限制了它在动态测量中的应用。为避免热电阻中流过电流的加热效应，在设计电桥时,要使流过热电阻的电流尽量小，一般小于10mA．(????)半导体热敏电阻CTR热敏电阻采用VO2系列等材料，在某个温度值上电阻值急剧变化。其用途主要用作温度开关。NTC热敏电阻具有很高的负电阻温度系数，特别适用于-100～300℃之间测温。在点温、表面温度、温差、温场等测量中得到日益广泛的应用，同时也广泛地应用在自动控制及电子线路的热补偿线路中。一、热敏电阻的主要特性已知T1、T2对应的电阻为R1、R2热敏电阻在其本身温度变化1℃时，电阻值的相对变化量，称为热敏电阻的温度系数。即:2．伏—安特性大电流3．安—时特性二、热敏电阻的主要参数(4)热容量C，热敏电阻的温度变化1℃所需吸收或释放的热量单位为J℃-1；(5)能量灵敏度G，使热敏电阻的阻