热电偶传感器简介~

热电偶传感器09机制1班 赖绪华 200930510107

热电偶是基于热电效应原理而工作，属于有源传 感器，使用时不需外加电源，可以方便地测量炉子、 管道中的气体或液体温度，也可测量固体表面温度。 特点： a、接触式测温，准确度高； b、测量范围广： 150 C 1600 C ,采用特殊材料 时可达 2800 C ; c、结构简单，体积小，安装方便； d、便于远距离传输。

一、热电偶工作原理1、热电效应 T由两种导体A、B构成一个闭合 回路，使两端结点处于不同温度下， 回路中便产生热电势和电流。 (1)接触电动势 不同材料之间: 节点处电子的扩散所 致

A T0 B

kT N A eAB (T ) ln e NB

kT0 N A eAB (T0 ) ln e NB

k 玻尔兹曼常数1.38 10 28 J/K e 电子电荷量4.802 10 19 C T 接触处的温度 N A、N B 分别为导体A和B的自由电子密度。

同种材料： (2)温差电动势 两端温度不同 电子运动速度不同

eA A (T T0 ) A、 B 汤姆逊温度系数

eB B (T T0 )

回路中总电动势：

EAB eAB (T ) eAB (T0 ) eA (T , T0 ) eB (T , T0 )2、热电偶测温基本定律(1)均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的横截面 积、长度以及温度分布如何均不产生热电动势。

(2)中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要其两端的温 度相等，该导体的接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。

T

T0

V

(3)参考电极定律 两种导体A,B分别与参考电极C组成热电偶，如果他们所 产生的热电动势为已知，A和B两极配对后的热电动势可用 下式求得：EAB (T , T0 ) EAC (T , T0 ) ECB (T , T0 ) (4)中间温度定律 热电偶在两接点温度T 、 T0时的热电动势等于该热电 偶在接点温度为T 、Tn和Tn、 T0时的相应热电动势的代 数和。中间温度定律可以用下式表示：

EAB (T , T0 ) EAB (T , Tn ) EAB (Tn , T0 )

二、热电偶材料、结构和种类1、热电偶材料对制成热电偶的材料的要求： a、温度测量范围广，温度线性度好，测量准确度高， 输出热电动势大； b、热电性能稳定； c、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 镍鉻-考铜 镍鉻-镍铝 铂铑10-铂 非标准热电偶： 铂铑13-铂 发展中产品： 镍鉻-康铜

镍鉻-镍硅 铂铑30-铂铑6 铂铑-铱等 铁-康铜

2、热电偶结构(1)普通工业装配式热电偶的结构 接线盒 保护套管

热电偶通常由热电极、绝缘管、 保护套管和接线盒等几个主要部分 组成。(2)铠装热电偶的结构 a、露端型 b、接壳型 c、绝缘型 d、圆变截面型 e、扁变截面型

绝缘管

热电极

3、热电偶种类(1)标准热电偶 a、

铂铑30-铂铑6 B、铂铑10-铂 c、镍铬-镍硅 d、镍铬-康铜 e、铁-康铜 f、铜-康铜 (2)非标准热电偶 铂铑系、铱铑系、钨铼系热电偶，用于高温测 量，可达2500度。 分度号B 分度号S 分度号K 分度号E 分度号J 分度号T 0—1700度 0--1600度 -200--1200度 -200--900度 -200--750度 -200--350度

4、 热 电 偶 型 号

三、热电偶冷端补偿1、冷端恒温法 1)采用0度恒温器，保持冷端温度为0 ℃;(冰浴法) 2)采用其他恒温器，保持冷端温度一定，须温度修正。 2、补偿导线法(中间温度定律)

利用与热电偶热电特性一致的补偿导线，将热电偶延伸 到恒温的冷端。3、计算修正法(参考电极定律) 冷端温度为T1不为T0( ℃ )时，可以通过计算获得冷端 为T0( ℃ )时的热电动势： AB T,T0 )=EAB T,T1 )+EAB T1 ,T0 ) E( ( ( 4、电桥补偿法 电桥补偿法是利用不平衡电桥产生的不平衡电压来自 动补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值， 可购买与被补偿热电偶对应型号的补偿电桥。

四、热电偶的应用

冰浴法接线原理图

燃气热水器防熄火防缺氧

动圈式温度指示仪工作原理