热电偶传感器.ppt

基本原理
热电偶测温是基于热电效应原理，热电效应的基本原理是：两种不同材料的导体（或半导体）紧密结合，组成一个闭合回路，当两接点温度T和To不同时，则在该回路中就会产生电动势的现象。其电动势由接触电势（珀尔帖电势）和温差电势（汤姆种导体的两端温度相同，则对回路的总热电势没有影响，如图4-4所示。
热电偶基本定律
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图4-4
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基本原理
2. 中间温度定律
热电偶基本定律
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基本原理
3. 标准电极定律
热电偶基本定律
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标准导体定律的意义在于：通常选用高纯铂丝作标准电极，只要测得它与各种金属组成的热电偶的热电动势，则各种金属间相互组合成热电偶的热电动势就可根据标准电极定律计算出来
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基本原理
4. 均质导体定律
由两种均质导体组成的热电偶，其热电动势的大小只与两材料及两接点温度有关，与热电偶的大小尺寸、形状及沿电极各处的温度分布无关。即热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成。利用这一定律有助于检验两个热电极材料成分是否相同及材料的均匀性。
热电偶基本定律
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冷端补偿原理
热电偶的热电势大小不仅与热端的温度有关，而且也与冷端温度有关，只有当冷端温度恒定，通过测量热电势的大小才可得到热端的温度。当热电偶冷端处在温度波动较大的地方时，必须首先使用补偿导线将冷端延长到一个温度稳定的地方，再考虑将冷端处理为0℃。
当热端温度为T时，分度表所对应的热电势 与热电偶实际产生的热电势 之间的关系可根据中间温度定律得到下式：
由此可见， 是冷端温度 的电动势，因此需要对热电偶冷端温度进行处理。
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冷端补偿原理
工业现场测温时，由于热电偶的长度有限，一般为350～2000mm。冷端温度直接受到被测介质和周围环境的影响，不仅很难保持在0℃，而且经常波动，因此需要采用冷端延长线（或称冷端补偿导线）进行补偿。需要把热电偶输出的电势信号传输到远离现场数十米远的控制室里的显示仪表或控制仪表，这样冷端温度 才能比较稳定。在0～100℃温度范围内，要求补偿导线和所配热电偶具有相同的热电特性。
热电偶补偿导线
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冷端补偿原理
补偿导线分两种。延长型：导线的化学成分与被补偿的热电偶相同；补偿型：补偿型导线的化学成分与被测热电偶不同。
补偿导线的作用：用廉价的补偿导线作为贵金属热电偶的延长导热电偶的参比端迁移至离被侧对象较远且环境温度较恒定的地方，有利于参比端温度的修正和导线的节省，以节约贵金属热电偶；减少测量误差；用粗直径和导电系数大的补偿导线作为热电偶的延长线，可减小热电偶回路电阻，以利于动圈式显示仪表的正常工作。
应注意的问题：各种延长线只能与相应型号的热电偶配用，而且必须在规定的温度范围内使用；注意极性的正与负，不能接反，否则会造成更大的误差；延长线与热电偶连接的两个接点温度必须相同。
热电偶补偿导线
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热电偶类型
补偿导线类型
补偿导线
正极
负极
铂铑10－铂
铜－铜镍合金
铜
铜镍合金（%）
镍铬－镍硅
I型：镍铬－镍硅
镍铬
镍硅
镍铬－镍硅
II型：铜－康铜
铜
康铜
镍铬－康铜
镍铬－康铜
镍铬
康铜
铁－康铜
铁－康铜
铁
康铜
铜－康铜
铜－康铜
铜
康铜
常用补偿导线
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冷端补偿原理
将热电偶的冷端置于装有冰水混合物的恒温容器中，使冷端的温度保持在0℃不变。此法也称冰浴法，它消除了 不等于0℃而引入的误差，由于冰融化较快，所以一般只适用于实验室中。
冷端0℃恒温法
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