第六章热电偶传感器.pptx

2017/8/1
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第六章热电偶传感器及应用
热电偶是工程上应用最广泛的温度传感器。
它构造简单,使用方便,具有较高的准确度、稳定性及复现性,温度测量范围宽,在温度测量中占有重要的地位。
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主要内容



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工作原理

将两种不同成分的导体组成一个闭合回路,当闭合回路的两个结点分别置于不同的温度场中时,回路中将产生一个电势,这种现象称为“热电效应”。



热电效应
回路中会产生热电动势。
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热电偶回路原理
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热电势由两部分组成
两种导体组成的回路称为“热电偶”,这两种导体称为“热电极”,产生的电势则称为“热电势”,热电偶的两个结点,一个称为测量端(工作端或热端),另一个称为参考端(自由端或冷端)。
一部分是两种导体的接触电势,另一部分是单一导体的温差电势。
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接触电势
当A和B两种不同材料的导体接触时,由于两者内部单位体积的自由电子数目不同(即电子密度不同),因此,电子在两个方向上扩散的速率就不一样。
。假设导体A的自由电子密度大于导体B的自由电子密度,则导体A扩散到导体B的电子数要比导体B扩散到导体A的电子数大。所以导体A失去电子带正电荷,导体B得到电子带负电荷。于是,在A、B两导体的接触界面上便形成一个由A到B的电场。

:如果构成热电偶的两种材料相同,不会产生热电动势。
利用该定律,可以检查两种热电极材料是否相同,或一种热电极材料是否均匀。
:断开热电偶回路,接入第三种导体,只要两个新接入点等温,则回路总热电动势不变。
该定律说明在冷端接入放大电路,不会影响结果。
:如果已知两种导体分别对第三种导体的热电动势,则前两种导体之间的热电动势可求。
:
如热电偶在两端接点温度t、t0时的热电动势为
在两端接点温度t、tn时的热电动势为
在两端接点温度tn、t0时的热电动势为
则:
根据该定律,热电偶本身的导线如果不够长,可以用同样性质(同样热电特性)的补偿导线加以延长。延长后的热电动势与延长线的中间温度无关,只与延长后的两端温度有关。
热电偶结构形式及材料
对制成热电偶的材料的要求:
(1)温度测量范围广,温度线性度好,测量精确度高,输出热电动势大。
(2)热电性能稳定。
(3)物理化学性能好。不蒸发、抗氧化等。

我国标准热电偶有六种:
铜-康铜镍铬-考铜镍铬-镍硅
镍铬-镍铝铂铑10-铂铂铑30-铂铑6
非标准热电偶: 铂铑13-铂铂铑-铱等
发展中产品: 镍铬-康铜铁-康铜
一、热电偶材料