傳感器與檢測技術(shù)---第10章熱電勢傳感器-在線瀏覽
2025-01-25 07:25本頁面
【正文】 e 為單位電荷電量 。 第 10章 熱電勢傳感器 溫差電勢 ——是同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種熱電勢 。 第 10章 熱電勢傳感器 實際應(yīng)用中 , 熱電勢與溫度之間關(guān)系是通過熱電偶分度表來確定的 。 用熱電偶測溫 , 還要掌握熱電偶基本定律 。 2. 熱電偶基本定律 （ 1） 中間導(dǎo)體定律 在熱電偶測溫回路內(nèi) , 接入第三種導(dǎo)體時 , 只要第三種導(dǎo)體的兩端溫度相同 ， 則對回路的總熱電勢沒有影響 。 由于溫差電勢可忽略不計 , 則回路中總熱電勢等于各接點的接觸電勢之和 。 熱電偶 AB在接點溫度為 T、 T0時的熱電勢 EAB(T, T0)等于熱電偶 AB在接點溫度 T、 Tc和 Tc、 T0時的熱電勢 EAB(T, Tc)和EAB(Tc, T0) 的代數(shù)和 （ 見圖 10 7 ） , 該定律是參考端溫度計算修正法的理論依據(jù) 。 ),(),(),( 00 TTETTETTE CABCABAB ??第 10章 熱電勢傳感器 (3) 均質(zhì)導(dǎo)體定律 由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路中 , 不論導(dǎo)體的截面和長度如何 ， 各處的溫度分布如何 , 都不能產(chǎn)生熱電勢 。 且熱電偶的熱電勢僅與兩接點的溫度有關(guān) ， 而與沿?zé)犭姌O的溫度分布無關(guān) 。 從而造成測量誤差 。 第 10章 熱電勢傳感器 3. 熱電偶類型 理論上講 , 任何兩種不同材料的導(dǎo)體都可以組成熱電偶 , 但為了準確可靠地測量溫度 , 對組成熱電偶的材料必須經(jīng)過嚴格的選擇 。 目前國際上被公認比較好的熱電偶材料只有幾種 。 我國從 1988年開始采用 IEC標準生產(chǎn)熱電偶 。 第 10章 熱電勢傳感器 表 10－ 1 標準化熱電偶的主要性能和特點 第 10章 熱電勢傳感器 第 10章 熱電勢傳感器 表中所列的每一種熱電偶中前者為熱電偶的正極 , 后者為負極 。 如用于測量 3800℃ 超高溫的鎢鎳系列熱電偶 , 用于測量 2~273K的超低溫的鎳鉻 金鐵熱電偶等 。 (1)普通型熱電偶 普通型結(jié)構(gòu)熱電偶工業(yè)上使用最多 , 它一般由熱電極 、絕緣套管 、 保護管和接線盒組成 ， 其結(jié)構(gòu) 如下圖 10－ 9 所示 。 第 10章 熱電勢傳感器 圖 10－ 9 第 10章 熱電勢傳感器 (2)鎧裝熱電偶 鎧裝熱電偶又稱套管熱電偶 。 它可以做得很細很長 , 使用中隨需要能任意彎曲 。 第 10章 熱電勢傳感器 圖 10－ 10 第 10章 熱電勢傳感器 (3)薄膜熱電偶 薄膜熱電偶是由兩種薄膜熱電極材料 , 用真空蒸鍍 、 化學(xué)凃?qū)拥绒k法蒸鍍到絕緣基板上面制成的一種特殊熱電偶 , 如下圖 10 11 所示 。 第 10章 熱電勢傳感器 圖 10 11 第 10章 熱電勢傳感器 5. 熱電偶的補償導(dǎo)線及冷端溫度補償方法 從熱電偶測溫基本公式可以看到 , 對某一種熱電偶來說熱電偶產(chǎn)生的熱電勢只與工作端溫度 t和自由端溫度 t0有關(guān) , 即 : EAB(t, t0)=EAB(t)EAB(t0) （ 10 13） 熱電偶的分度表是以 t0=0℃ 作為基準進行分度的 , 而在實際使用過程中 , 參考端溫度往往不為 0℃ , 那么工作端溫度為 t 時 , 分度表所對應(yīng)的熱電勢 EAB(t,0)與熱電偶實際產(chǎn)生的熱電勢 EAB(t, t0)之間的關(guān)系可根據(jù)中間溫度定律得到下式 : EAB(t, 0)= EAB(t, t0)+ EAB(t0, 0) 第 10章 熱電勢傳感器 由此可見 , EAB(t0, 0)是參考端溫度 t0的函數(shù) , 因此需要對熱電偶參考端溫度進行處理 。 熱電偶一般做得較短 需要用導(dǎo)線將熱電偶的冷端延伸出來 。 常用熱電偶的補償導(dǎo)線列于 表 10 6 第 10章 熱電勢傳感器 表 10－ 6 第 10章 熱電勢傳感器 (2) 冷端溫度修正法 采用補償導(dǎo)線可使熱電偶的參考端延伸到溫度比較穩(wěn)定的地方 , 但只要參考端溫度不等于 0℃ , 需要對熱電偶回路的電勢值 EAB(t , t0)加以修正 , 修正值為 EAB(t0,0)。 (3) 參考端 0℃ 恒溫法 在實驗室及精密測量中 , 通常把參考端放入裝滿冰水混合物的容器中 , 以便參考端溫度保持 0℃ , 這種方法又稱冰浴法 。 如下圖 1012 所示 , 不平衡電橋由三個電阻溫度系數(shù)較小的錳銅絲繞制的電阻 R R2 、 R3電阻溫度系數(shù)較大的銅絲繞制的電阻 RCu 和穩(wěn)壓電源組成 。 第 10章 熱電勢傳感器 圖 10－ 12 第 10章 熱電勢傳感器 4． 熱電偶測溫線路 熱電偶測溫時 , 它可以直接與顯示儀表 （ 如電子電位差計 、 數(shù)字表等 ） 配套使用 , 也可與溫度變送器配套 , 轉(zhuǎn)換成標準電流信號 , 圖 10 13 為典型的熱電偶測溫線路 。 特殊情況下 , 熱電偶可以串聯(lián)或并聯(lián)使用 , 但只能是同一分度號的熱電偶 , 且參考端應(yīng)在同一溫度下 。 在測量兩點溫差時 , 可采用熱電偶反向串聯(lián) 。 熱電偶串 、 并聯(lián)線路 如圖 10 15 所示 第 10章 熱電勢傳感器 熱電阻傳感器 熱電阻傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進行測溫的 。 熱電阻廣泛用來測量 200~+850℃ 范圍內(nèi)的溫度 , 少數(shù)情況下 , 低溫可測量至 1K, 高溫達 1000℃ 。 熱電阻傳感器由熱電阻 、 連接導(dǎo)線及顯示儀表組成 , 如下圖 10 16所示 。 第 10章 熱電勢傳感器 圖 10 16 第 10章 熱電勢傳感器 （ 一 ） 常用熱電阻 用于制造熱電阻的材料應(yīng)具有盡可能大和穩(wěn)定的電阻溫度系數(shù)和電阻率 , Rt 關(guān)系最好成線性 , 物理化學(xué)性能穩(wěn)定 , 復(fù)
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