【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 5 3 V )1 0 u FA使用前 調(diào) R3使 T T2基極電位相等， T3止，電橋無(wú)輸出。 當(dāng) T高 ， R4減， R1電位升高， IB1增， IE1增，則 VC1升， T3通， A點(diǎn)、 T4基極電位升， 電壓隨 T升高到 T4導(dǎo)通時(shí) ， T5止，即不報(bào)警； 當(dāng) T降低時(shí) ， VBE1下降使 VC1下降， T3止，VA低， T4止， T5通，音頻振蕩器振蕩使喇叭發(fā)聲報(bào)警。 其中 R1和 R3的阻值可根據(jù)溫度適當(dāng)選擇。 三部分： T T T3及電阻R R R RR R10和 NTC R4組成 測(cè)溫電橋 ， T4為 放大管 。 T5與 TR、電容組成 音頻振蕩器。 第一章 溫度傳感器 ? 電阻型溫度傳感器 ? 熱電偶 (thermocouple) ? 半導(dǎo)體 PN結(jié)型溫度傳感器 (Semiconductor PN Junction) ? 其它溫度傳感器 167。 熱電偶 thermocouple ? 熱電偶的基本原理 ? 熱電偶的種類和結(jié)構(gòu) ? 熱電偶的實(shí)用測(cè)量電路 熱電偶的基本原理 一、熱電效應(yīng) : 用兩種不同的金屬組成閉合回路，且使其兩接觸點(diǎn)處溫度不同，回路中就會(huì)產(chǎn)生電流，把這個(gè)物理現(xiàn)象亦稱為 塞貝克效應(yīng)。 原理圖 : 將導(dǎo)體 A和 B兩端連接在一起組成回路，一端為 T0，一端為 T（若TT0），則微安表上會(huì)有一定讀數(shù)。 若將 T0觸點(diǎn)分開，則端口產(chǎn)生與 T、 T0及導(dǎo)體材料 A、 B有關(guān)的電勢(shì) EAB(T, T0)，即 塞貝克電勢(shì) 。 uAT0A BTμ AT0T0EAB(T,T0)T熱 電 偶 回路的總電勢(shì)為 : 式中 α TAB為熱電勢(shì)率或塞貝克系數(shù)，其值與感熱材料和兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)。 熱電效應(yīng) 帕爾貼效應(yīng) 湯姆遜效應(yīng) Thermal electric effect A BE式中 k0為波爾茲曼常數(shù)； q為電子電量； nA、 nB分別為 A和 B的 T時(shí)自由電子密度。 將兩種金屬在同溫度接觸，設(shè) A中自由電子的密度 比 B的大，在界面處自由電子將從 A擴(kuò)散到 B，則 A失去電子 帶正電 ， B得到電子 帶負(fù)電 ，在接觸處形成自建電場(chǎng)，使電子由 B向 A漂移，當(dāng) 擴(kuò)散與漂移達(dá)到平衡時(shí)， 在接觸面附近產(chǎn)生 一個(gè)穩(wěn)定的電動(dòng)勢(shì)稱為 珀?duì)柼妱?shì) ，又稱 接觸電勢(shì)， 其大小可表示為： 式中 б A稱為 湯姆遜系數(shù) ，它表示溫差 1℃ 時(shí)所產(chǎn)生的電勢(shì)差。 電勢(shì) 一熱電效應(yīng) 設(shè)一均質(zhì)導(dǎo)體棒 兩端 的溫度不同，則高、低溫端有 溫度梯度 ，高溫端（ T）的自由電子具有較高的動(dòng)能而向低溫端（ T0）擴(kuò)散快， T端失去電子帶正電， T0端得到電子帶負(fù)電，形成 內(nèi)建電場(chǎng) ，電場(chǎng)使電子由低溫端向高溫端漂移，當(dāng)擴(kuò)散與漂移達(dá)到平衡時(shí)， T與 T0端產(chǎn)生一穩(wěn)定的電勢(shì)差稱為 湯姆遜電勢(shì) 或 溫差電勢(shì) 。此溫差電勢(shì)表示為： 熱電極 A、 B組成的熱電偶回路，當(dāng)溫度 TT0時(shí)， 式中 EAB(T)為熱端的熱電勢(shì) , EAB(T0)為冷端的熱電勢(shì)。 回路的總熱電勢(shì) EAB 討論 ：① 兩點(diǎn)溫度相同時(shí) 珀?duì)柼妱?shì) 大小相等方向相反，湯姆遜電勢(shì)為零， EAB(T0, T0)=0； ② 當(dāng)兩相同金屬組成熱電偶時(shí)，接點(diǎn)溫度不同，但接點(diǎn)處珀?duì)柼妱?shì)皆為零，兩個(gè)湯姆遜電勢(shì)大小相等方向相反，故回路總電勢(shì)仍為零； ③ 只有兩不同材料組成熱電偶、且 T,T0不同，才有 熱電勢(shì) EAB(T,T0)= E(T)E(T0)； 當(dāng) T0保持不變 E(T0)為常數(shù)， EAB(T,T0)僅為熱端溫度 T的函數(shù)，即 EAB(T,T0)=E(T)C；兩端點(diǎn)的溫差越大，回路的總電勢(shì)也越大，且EAB(T,T0)與 T有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系，這就是 熱電偶的測(cè)溫公式。 二、熱電偶的基本定律 ： 兩均質(zhì)金屬（ ρ均勻 ）組成熱電偶的 電勢(shì)大小與 熱電極的直徑、長(zhǎng)度及沿電極長(zhǎng)度方向上的溫度分布 無(wú)關(guān) ，只與熱電極材料和溫度有關(guān)。 ： 若三個(gè)熱電偶工作端溫度都為 T，參考端溫度都為 T0，兩種金屬組成熱電偶的熱電勢(shì)可用 它們分別與第三種金屬 組成熱電偶的熱電勢(shì)之差來(lái)表示。 T0AABBCCTT TT0T0 若在熱電偶的參考端接入 第三種均質(zhì)金屬 , 被插入金屬兩端溫度相同（ T0），則 回路總熱電勢(shì) 為三個(gè)接觸電勢(shì)與溫差電勢(shì)的代數(shù)和，為： 可見，只要所插入的導(dǎo)體兩端溫度與參考點(diǎn)相同，不會(huì)影響原來(lái)熱電勢(shì)的大小 ,即中間導(dǎo)體定律。 T0T0TnTA AB B 熱電偶的接點(diǎn)溫度為 T、 T0時(shí)，其熱電勢(shì)等于該熱電偶在接點(diǎn)溫度為 T、 Tn和 Tn、 T0時(shí)相應(yīng)的熱電勢(shì)的代數(shù)和 ,即： ABT CT0T0圖126 具有第三種導(dǎo)體的熱電偶回路m VCC167。 熱電偶 ? 熱電偶的基本原理 ? 熱電偶的種類和結(jié)構(gòu) ? 熱電偶的實(shí)用測(cè)量電路 熱 電 偶 一、熱電極材料 一般的熱電極材料必須具有以下 特性 ： 1. 在測(cè)量范圍內(nèi)，熱電勢(shì)與 T的對(duì)應(yīng)關(guān)系 不隨時(shí)間而變化 ，且有足夠的物理、化學(xué)穩(wěn)定性。 2. 熱電勢(shì)要 足夠大 ，易于測(cè)量、誤差小，且熱電勢(shì)與 T為單值關(guān)系，線性關(guān)系或簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系。 3. 電阻溫度系數(shù)小 ，電導(dǎo)率高，否則其電阻將隨 T而有較大變化，影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。 4. 材料的機(jī)械強(qiáng)度高，易制成標(biāo)準(zhǔn)分度，工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。 1 100%TTdRR d T? ??熱 電 偶 二、熱電偶的種類 按 標(biāo)準(zhǔn)化和非標(biāo)準(zhǔn)化 簡(jiǎn)單介紹幾種常用熱電偶： 鉑銠－鉑熱電偶（ WRLB） 鉑銠－鉑銠熱電偶（ WRLL） 鎳鉻－鎳硅 鎳鉻－鎳鋁（ WREU） 鎳鉻－考銅（ WREA） 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 鐵－康銅熱電偶 鎢－鉬熱電偶 鎢－錸系熱電偶 熱解石墨熱電偶 三、熱電偶的結(jié)構(gòu) 珠形絕緣子熱電偶 雙孔絕緣熱電偶 石棉絕緣管熱電偶 兩個(gè)熱電極，且一個(gè)端點(diǎn)緊密焊接在一起。熱電極間通常 用耐高溫絕緣材料 絕緣，不同測(cè)溫范圍，可選不同的絕緣材料。 四、熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償 將熱電偶的冷端置于恒溫器中，若恒溫器溫度調(diào)到0℃ ，電壓表讀數(shù)對(duì)應(yīng)的溫度為實(shí)際溫度，即冷端溫度誤差得到解決。若恒溫器溫度為 T0℃ ，則冷端誤差為： 冷端恒溫示意圖 ABT恒 溫 器T0可見， T0恒定時(shí)，冷端誤差為常數(shù)，只要在回路中加入相應(yīng)的修正電壓，或調(diào)整指示裝置 的起始值就能實(shí)現(xiàn)完全補(bǔ)償。 原理圖 R1R2R3RTabTmV是在 熱電偶 和 測(cè)量?jī)x表 間接一個(gè) 電橋補(bǔ)償器 ，其中R1,R2,R3固定， RT隨 T變化。當(dāng)熱電偶 冷端 T升高 時(shí)，回路中 總電勢(shì)降低 ，同時(shí)補(bǔ)償器中 RT變化使 ab間產(chǎn)生一個(gè)電位差 ，設(shè)計(jì)時(shí)讓其值正好補(bǔ)償熱電偶降低的量，達(dá)到自動(dòng)補(bǔ)償 167。 熱電偶 ? 熱電偶的基本原理 ? 熱電偶的種類和結(jié)構(gòu) ? 熱電偶的實(shí)用測(cè)量電路 熱電偶的實(shí)用測(cè)量電路 AAB BCCDT0儀 表T0T0T0T0T0T1T2一、單點(diǎn)溫度測(cè)量電路 二、兩點(diǎn)間溫差的測(cè)量電路 兩同型號(hào)熱電偶，且補(bǔ)償導(dǎo)線相同，使各自產(chǎn)生的熱電勢(shì)相互抵消，儀表讀數(shù)即為 T1和 T2的溫度差。 BT0CDRLμ AT0TT0T0 總電勢(shì)為 EAB(T,T0)，流過測(cè)溫毫伏計(jì)的電流與 T一一對(duì)應(yīng)，即在表上可標(biāo)出 T的刻度。 R1R2R3T0T0T0T1T2T3AA AB BE T儀表三、平均溫度測(cè)量電路 將同型號(hào)的熱電偶 并聯(lián) 。 R1,R2, R3阻值很大，以免 T1,T2,T3不等時(shí)每個(gè)熱電偶上的電流會(huì)因其熱電偶電阻變化而變化。 缺點(diǎn) ：若一個(gè)熱電偶被燒斷，儀表反映不出 回路中總的熱電勢(shì)為： 四、若干點(diǎn)溫度之和的測(cè)量電路 A A AB BBCCC D D DT0T0T0T0T1T2 T 3儀 表167。 半導(dǎo)體 PN結(jié)型溫度傳感器 ? PN結(jié)型溫度傳感器 ? 集成溫度傳感器 ? 溫敏閘流晶體管 ? 半導(dǎo)體結(jié)型溫度傳感器的應(yīng)用 一、二極管溫度傳感器 由 PN結(jié)理論可知，其正向電流 If與 Vf的關(guān)系： I0為反向 … ， B、 η 與材料和工藝有關(guān)常數(shù)， qVg0為禁帶寬度