【正文】 ?TTE A第 2章 熱電式傳感器 中間導(dǎo)體定律 A B C T0 T0 T 在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體 C， 只要第三種導(dǎo)體的兩接點(diǎn)溫度相同 ， 則回路中總的熱電動(dòng)勢(shì)不變 。 ⑤ 對(duì)于由幾種不同材料串聯(lián)組成的閉合回路，若各接點(diǎn)溫度分別為 T T2??T N ，閉合回路總的熱電動(dòng)勢(shì)為： ? ? ? ? ? ?NNABC1ABNAB TeTeTeE ????????? 2返回 第 2章 熱電式傳感器 二、熱電偶基本定律 由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路 ， 不論其導(dǎo)體是否存在溫度梯度 ， 回路中沒(méi)有電流 (即不產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) )； 反之 ， 如果有電流流動(dòng) ， 此材料則一定是非均質(zhì)的 ， 即熱電偶必須采用兩種不同材料作為電極 。 第 2章 熱電式傳感器 ④ 導(dǎo)體材料確定后，熱電勢(shì)的大小只與熱電偶兩端的溫度有關(guān)。 ② 只有用不同性質(zhì)的導(dǎo)體 (或半導(dǎo)體 )才能組合成熱電偶；相同材料不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，因?yàn)楫?dāng) A、 B兩種導(dǎo)體是同一種材料時(shí)， ln(NA/NB)=0，也即 EAB(T，T0)=0。 ? 如果 A和 B材料不同，但 兩接點(diǎn)溫度相同 也不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。 由同一金屬導(dǎo)體兩端處于不同的溫度場(chǎng)中，由于自由電子密度不同產(chǎn)生的電勢(shì)。 兩種導(dǎo)體在溫度 T中接觸，由于自由電子濃度不同在接觸點(diǎn)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)接觸電勢(shì)。 熱電勢(shì)由兩部分組成 ， 即接觸電勢(shì) 和 溫差電勢(shì) 。 1821年首先由西拜克（ Seebeck） 發(fā)現(xiàn) ,所以又稱(chēng) 西拜克效應(yīng) 。 第 2章 熱電式傳感器 第一節(jié) 熱電偶傳感器 一、熱電效應(yīng) 二、熱電偶基本定律 三、熱電偶的常用材料與結(jié)構(gòu) 四、常用測(cè)量電路 五、熱電偶冷端補(bǔ)償方式 六、熱電偶傳感器應(yīng)用 第 2章 熱電式傳感器 熱電偶工作原理演示 結(jié)論：當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。 熱力學(xué)溫標(biāo) 開(kāi)氏溫度 =（ +攝氏溫度） K 注意： 攝氏溫度的分度值與攝氏溫度分度值相同 ， 即溫度間隔 1K=1℃ 。 絕對(duì)零度是指 ， 在這個(gè)溫度下的物體不包含熱量 ，氣體的體積將減小到零 。湯姆遜 均分 100等份 ， 每一等份稱(chēng)為 攝氏一度 (℃ )， 與華氏溫度計(jì)使用的是同一種測(cè)溫介質(zhì) ， 利用相同的測(cè)溫特性 ，但由于規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)和分度單位不同 ，就造成了兩種不同的溫標(biāo) ， 產(chǎn)生了兩個(gè)不同的溫度的數(shù)值 ， 是工程上最通用的溫度標(biāo)尺 。 F表示，冰的融點(diǎn)為 32華氏度，水的沸點(diǎn)為212華氏度，中間等分為 180份， 每一 等份稱(chēng)為 華氏一度 ，符號(hào)用 ℉ 。第 2章 熱電式傳感器 溫度 電量 熱電傳感器 熱電式傳感器 熱電偶 熱電阻 PN結(jié)集成溫度傳感器 第 2章 熱電式傳感器 第 2章 熱電式傳感器 第 2章 熱電式傳感器 華氏溫標(biāo) 1714年荷蘭人 華倫海特 (Fahrenheit)以水銀為測(cè)溫介質(zhì)，制成玻璃水銀溫度計(jì)。它規(guī)定 在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下把冰、水、氯化銨和氯化鈉的混合物的熔點(diǎn)定為零度，以 0176。 華氏溫度 =（ *攝氏溫度 +32） ℉ 第 2章 熱電式傳感器 攝氏溫標(biāo) 1740年瑞典人 攝耳修斯 (Celsius)提出 ， 在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下將把水的冰點(diǎn)規(guī)定為 0度 ， 水的沸點(diǎn)規(guī)定為 100度 。 攝氏溫度 =5/9 *（華氏溫度 32） ℃ 攝氏溫標(biāo) 第 2章 熱電式傳感器 1848年英國(guó)物理學(xué)家 威廉 開(kāi)爾文 Ketvin根據(jù)熱力學(xué)第二定理和卡諾熱循環(huán)理論提出的 。 這種溫標(biāo)的最大特點(diǎn)是與選用的測(cè)溫介質(zhì)性質(zhì)無(wú)關(guān) ， 克服了經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)隨測(cè)溫介質(zhì)而變的缺陷 ， 故稱(chēng)它為科學(xué)的溫標(biāo)或絕對(duì)熱力學(xué)溫標(biāo) ,由此而得的溫度稱(chēng)為 熱力學(xué)溫度 。 第 2章 熱電式傳感器 第一節(jié) 熱電偶傳感器 第二節(jié) 熱電阻傳感器 第三節(jié) PN結(jié)及集成溫度傳感器 內(nèi)容提要 學(xué)習(xí)目標(biāo) 掌握熱電效應(yīng)定義、熱電偶基本定律及各種測(cè)量電路、熱電偶補(bǔ)償方式；熟悉金屬熱電阻的結(jié)構(gòu)及測(cè)量線路；掌握熱敏電阻的種類(lèi)及特性；理解溫敏二極管、三極管、集成溫度傳感器原理；了解各種熱電傳感器的應(yīng)用。 熱電極 A 右端稱(chēng)為：自由端（參考端、冷端 ） 左端稱(chēng)為：測(cè)量端（工作端、熱端 ） 熱電極 B 熱電勢(shì) A B 第 2章 熱電式傳感器 定義： 兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體 A和 B組合成閉合回路 ， 連接點(diǎn)處于不同的溫度場(chǎng)中 （ 設(shè) T＞ T0） ， 則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生 ， 也就是說(shuō)回路中有電動(dòng)勢(shì)存在 ， 這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng) 。 一、工作原理 回路中所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) ， 叫熱電勢(shì) 。 工作端（熱 端） 自由端（冷端） 熱電效應(yīng) 返回 第 2章 熱電式傳感器 BNN A ?自由電子密度、 ???????BA NNCeKJk1923/? ?BAAB NNekTTe ln?? ?BAAB NNekTTe ln00 ?A B 產(chǎn)生原因 （ 1）接觸電勢(shì) 接觸電勢(shì)的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。 接觸電勢(shì) 返回 第 2章 熱電式傳感器 A To T dTTTeTT AA ??0),( 0 ?（ 2）溫差電勢(shì) —— 溫差系數(shù) —— 熱端和冷端的絕對(duì)溫度 dTTTe TT BB ??0),( 0 ?溫差電勢(shì)的大小與材料性質(zhì)及兩端溫度有關(guān)。 溫差電勢(shì) 返回 第 2章 熱電式傳感器 回路總電勢(shì) T＞ T0、 NA＞ NB 回路總電勢(shì) ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ?? ?dTNNekTNNekTTTeTTeTeTeTTETTBTATBTATABABABAB????? 00000000lnln,ＡＢ－－－－??返回 第 2章 熱電式傳感器 ? ? ? ? ? ?? ?BAABABABNNTTekTeTeTTEln≈,000－－?接觸電動(dòng)勢(shì)起主要作用 在標(biāo)定熱電偶時(shí)，一般使 T0為常數(shù)，則 ? ? ? ? ? ? ? ? CTfTeTeT,TE ABABAB －－ ?? 00第 2章 熱電式傳感器 ? ? ? ?dTNNTTekTTE TT ABBAAB ? ???? 00 0ln)(, ??討論 (熱電效應(yīng) ) ? 如果 A和 B材料相同 ，無(wú)論接點(diǎn)處溫度如何，不 會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。 第 2章 熱電式傳感器 第 2章 熱電式傳感器 ① 熱電偶回路熱電勢(shì)只與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)；與熱電偶的長(zhǎng)度、粗細(xì)無(wú)關(guān)。 熱電偶基本性質(zhì) ③ 只有當(dāng)熱電偶 兩端溫度不同 ,熱電偶的 兩導(dǎo)體材料不同 時(shí)才能有熱電勢(shì)產(chǎn)生。如果使 EAB(T0)=常數(shù)，則回路熱電勢(shì)EAB(T， T0)就只與溫度 T有關(guān)，而且是 T的單值函數(shù)，這就是利用 熱電偶測(cè)溫的原理 。 1. 均質(zhì)導(dǎo)體定律 該定律可作為檢驗(yàn)材質(zhì)均勻性的原則： 同名極檢驗(yàn)法 。 ? ? ? ? ? ? ? ?0CA0BCAB0A B C TeTeTeTT ???，E? ?0AB TT ，E?第 2章 熱電式傳感器 E T0 T0 T T1 C T0 T1 T B A ? ? ? ?1CA1 TeT －?ACe? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ?00ABAB0BA0A B CTeTeTeTTTTTEeEABAB，－，????( ) ( ) ( ) ( ) ( )1CA1AC0BAAB0A B C TeTeTeTeTTE +++=，意義：可用電器測(cè)量?jī)x表直接測(cè)量熱電勢(shì) 第 2章 熱電式傳感器 ),()()(),(),( 0000 TTETeTeTTETTE ABABABBCAC ???? 標(biāo)準(zhǔn)電極定律 如果兩種導(dǎo)體分別與第三種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)已知，則由這兩種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)也就可知。 整理得： ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ?? ? ? ?? ?0000TTETeTe TeTeTeTeTTETTEABABABBC0ACBCACBC0AC，－－－－，－，???第 2章 熱電式傳感器 4. 連接導(dǎo)體定律 A B A` B` T Tn T0 Tn B A T Tn B` A` Tn T0 + )()()()(),( 00 TeTeTeTeTTTE ABnBAnBAABnABAB ?????? ????),(),( 0TTETTE nBAnAB ????由此可知，回路總熱電勢(shì)等于熱電偶電勢(shì) EAB(T,Tn)與連接導(dǎo)線熱電勢(shì) EA`B`(