智能控制ppt課件(2)(已修改)
2025-01-26 20:52 本頁面
【正文】 第 7章 熱電偶傳感器 第 7章 熱電偶傳感器 ? 熱電偶的工作原理 ? 常用熱電偶及結(jié)構(gòu) ? 熱電偶冷端溫度補(bǔ)償 第 7章 熱電偶傳感器 2 一 、 熱電效應(yīng) 167。 71 熱電偶的工作原理 把兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的這種組合稱為熱電偶， A和 B稱為熱電極。溫度高的接點(diǎn)稱為熱端（或工作端），溫度低的接點(diǎn)稱為冷端（或自由端）。 把兩種不同導(dǎo)體 (或半導(dǎo)體 )材料 A、 B連接成一個閉合回路，當(dāng)兩個接點(diǎn)溫度不同時，回路中將會產(chǎn)生熱電動勢 (稱為熱電勢 )，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。 第 7章 熱電偶傳感器 3 熱電偶工作原理演示 當(dāng)兩個接點(diǎn)溫度不相同時，回路中將產(chǎn)生熱電動勢。熱電勢由兩種材料的接觸電勢和單一材料的溫差電勢決定。 熱電極 A 自由端（參考端、冷端） 測量端 （工作端、熱端） 熱電極 B 熱電勢 A B 第 7章 熱電偶傳感器 4 （一）接觸電勢 BAABnnekTTe ln)( ?eAB(T) － 導(dǎo)體 A、 B結(jié)點(diǎn)在溫度 T 時形成的接觸電動勢； e － 單位電荷， e = 1019C； k －波爾茲曼常數(shù)， k = 1023 J/K ； nA、 nB －導(dǎo)體 A、 B在溫度為 T 時的電子密度。 可見，接觸電勢的大小與溫度高低及導(dǎo)體的電子密度有關(guān)。 在不同導(dǎo)體的接觸面上，因自由電子密度不同而發(fā)生電子擴(kuò)散，導(dǎo)體 A失去電子帶正電荷，導(dǎo)體 B則帶負(fù)電荷。達(dá)到平衡時，在接觸區(qū)形成一個穩(wěn)定的電位差 —— 接觸電勢。 第 7章 熱電偶傳感器 5 eA(T， T0)－導(dǎo)體 A兩端溫度為 T、 T0時形成的溫差電動勢； T， T0 －高低溫端的絕對溫度； σA －湯姆遜系數(shù)，表示導(dǎo)體 A兩端的溫度差為 1℃ 時所產(chǎn)生的溫差電動勢 ,與兩端溫度及材料性質(zhì)有關(guān)。 dTTTeTT AA ??0),( 0 ?+ + + A eA(T,To) T T0 0TT ?導(dǎo)體內(nèi)自由電子在高溫端具有較大動能，向低溫端擴(kuò)散，使高溫端帶正電荷，低溫端帶負(fù)電荷。達(dá)到平衡時，在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電位差 —— 溫差電勢。 （二）溫差電勢 第 7章 熱電偶傳感器 6 dTnneKTnneKT TT ABBTATBTAT ? ????0000 )(lnln ??nAT/nAT0， nBT/nBT0－導(dǎo)體 A/B在結(jié)點(diǎn)溫度為 T和 T0時的電子密度 σA /σB—— 導(dǎo)體 A/B的湯姆遜系數(shù)。 )],(),([)]()([),( 0000 TTeTTeTeTeTTE BAABABAB ?????等于整個回路中各接觸電勢與各溫差電勢的代數(shù)和 溫差電勢很小，上式中起決定作用的是接觸電勢。 （三）熱電偶回路總的熱電勢 第 7章 熱電偶傳感器 7 結(jié)論： dTnneKTnneKTTTE TT ABBTATBTATAB ? ????00000 )(lnln),( ??① 如果 A和 B兩導(dǎo)體的材料相同，即 nA=nB， σA=σB，即使兩端溫度 T、 T0不同，總熱電勢也為零，因此熱電偶必須用兩種不同成分的材料做熱電極。 ② 如果熱電偶的兩電極材料不同，但熱電偶的兩端溫度相同，即 T＝ T0，總的熱電勢也為零。 ③ 熱電勢的大小僅與熱電極材料的性質(zhì)、兩個接點(diǎn)的溫度有關(guān)，與熱電偶的尺寸及形狀無關(guān)。 第 7章 熱電偶傳感器 8 綜上所述，熱電動勢的大小只與材料和接點(diǎn)溫度有關(guān)
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