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第5章 热电式传感器热电式传感器：是一种将温度转换为电量的装置。
5.1 热电偶（Thermocouple ）5.1.1 热电效应（Pyroelectric Effect, Thermoelectric Effect ）定义：由两种不同材料的导体构成闭合回路，当两个接点处的温度不相等时，回路中就会产生电动势（热电势），形成电流，这种现象被称为热电效应。
A 、B —热电极T —工作端（测量端、热端） T 0—自由端（参考端、冷端）1. 接触电势A n 、B n —导体A 、B 自由电子浓度B AAB n n e KT T e ln)(=BAAB n n e KT T e ln)(00=其数量级约为3210~10--伏（V ） T —绝对温度K —波尔兹曼常数)/1038.1(23K J K -⨯= e —电子电荷电量)106.1(19C e -⨯=总的接触电势：BA AB AB n n T T e KT e T e ln )()()(00-=- 2. 温差电势单一导体，如果两端温度不同，在两端间会产生温差电势。
⎰=TT A A dT T T e 0),(0σ⎰=TT B B dT T T e 0),(0σ 其数量级约为510-伏（V ）A σ 、B σ—汤姆逊系数总的温差电势：⎰-=-TT B A B A dT T T e T T e 0)(),(),(00σσ3. 热电偶总的热电势[][]),(),()()(),(0000T T e T T e T e T e T T E A B AB AB AB -+-=由于温差电势较小，可以忽略，所以 BA AB AB AB n n T T e KT e T e T T E ln )()()(),(000-=-≈感测技术讲义- 47 -结论：(1)若构成热电偶的两个导体材料相同，即B A n n =，则0ln )(),(00=-=BA AB n n T T e KT T E ，所以必须采用两种不同的材料。
热电式传感器的原理和应用一、热电式传感器的原理热电式传感器是一种使用热电效应来测量温度的传感器。
它利用了热电效应在两个不同材料接合处产生的温度差，从而生成一个电压或电流信号，用于测量温度。
1. 热电效应的基本原理热电效应是指两个不同材料的接触处由于温度差异而产生的电势差。
根据这个原理，热电式传感器通常由两种不同材料的导线或导体构成。
2. 热电偶原理热电偶是热电式传感器的一种常见类型，它由两根不同材料的导线通过焊接连接而成。
当一个导线的接触处受到热源的加热时，会产生一个电势差，这个电势差与温度成正比。
通过测量这个电势差，可以间接测量热源的温度。
3. 温度与电势差的关系热电偶的电势差与温度之间的关系可以通过热电势-温度特性曲线来描述。
每种材料的热电性质都不同，因此每根导线的热电特性也不同。
通过测量两个导线的电势差，可以确定温度的值。
二、热电式传感器的应用热电式传感器由于其简单、可靠的原理，被广泛应用于温度测量以及其他相关领域。
1. 工业自动化在工业自动化中，热电式传感器常用于测量各种流体、气体以及固体的温度。
它可以实时监测温度变化，并与控制系统相连，实现温度的自动调控。
2. 热处理过程热电式传感器在热处理过程中起到关键作用。
通过测量加热炉、熔炉等设备的温度，可以确保热处理过程的准确性和稳定性。
3. 医疗设备热电式传感器在医疗设备中也有广泛应用。
例如，体温计和血糖仪等便携式医疗设备都采用了热电式传感器来测量体温和血糖水平。
4. 环境监测热电式传感器还可以用于环境监测。
例如，测量室内和室外温度、湿度等参数，可以帮助调节室内环境，提供舒适的生活和工作环境。
结论热电式传感器是一种常见且有效的温度测量工具。
它利用热电效应的原理，通过测量热源产生的电势差来间接测量温度。
热电式传感器应用广泛，在工业自动化、热处理过程、医疗设备和环境监测等领域都有重要作用。
热电式传感器的原理和应用对提升生活和工作环境的舒适性，以及保证工业生产过程的准确性和稳定性都起到了关键作用。
热电式传感器是一种常用的温度测量装置，它基于热电效应来实现温度的检测和测量。
其工作原理可以归纳如下：
1.热电效应：热电效应是指当两个不同金属或半导体材料形成一个闭合回路时，在两个接
点处存在温差时会产生电势差。
这种现象称为热电效应，主要有两种类型：塞贝克效应和佩尔丹效应。
2.塞贝克效应：塞贝克效应是指当两种不同金属材料的接点处存在温差时，由于热电效应
产生的电势差。
这个电势差与温差之间的关系是线性的，即温差越大，产生的电势差越大。
3.佩尔丹效应：佩尔丹效应是指当两种不同半导体材料的接点处存在温差时，由于热电效
应产生的电势差。
与塞贝克效应类似，佩尔丹效应也具有线性关系。
4.传感器结构：热电式传感器通常由两种不同金属或半导体材料组成的热电偶或热敏电阻
构成。
其中一个接点暴露于待测温度环境，而另一个接点则与参考温度保持恒定。
当两个接点存在温差时，通过测量产生的热电势差就可以确定温度。
5.信号读取：为了读取热电势差并将其转换为温度值，通常使用热电偶仪表或热敏电阻仪
表。
这些仪器测量和解释由热电效应产生的微弱电信号，并将其转化为相应的温度值。
总结起来，热电式传感器利用热电效应来测量温度变化。
通过测量不同金属或半导体材料之间的热电势差，可以确定温度差异并将其转化为实际温度值。
这种原理使得热电式传感器在许多应用领域中被广泛使用，如工业过程控制、温度监测等。
⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧热电偶传感器热敏电阻热电阻热电阻传感器热电式传感器温度变化转换为电阻变化温度变化转换为热电动势变化金属半导体 热电式传感器热电式传感器是利用转换元件电磁参量随温度变化的特性，对温度和与温度有关的参量进行检测的装置。
可分为：一、热电偶传感器标准化热电偶： 型号标志材料温度范围/℃型号标志材料温度范围/℃ S铂铑10-铂-50～1768 N镍铬硅-镍硅 -270～1300 R铂铑13-铂-50～1768 E 镍铬-康铜 -270～1000 B铂铑30-铂铑60～1820J 铁-康铜-210～1200 K镍铬-镍硅-270～1372T铜-康铜-270～400铜—康铜热电偶（T 型）。
属低温热电偶，正极为纯铜；负极为60％铜，40％镍的康铜合金。
热电极在0℃以下时极性相反。
特点：稳定性好、均匀性好，易老化。
测温区：－200～300℃。
镍铬—康铜热电偶（E型）。
正极为90%镍、10％镍铬合金；负极为44％镍，56％铜的合金。
特点：热电动势大、灵敏度高、抗氧化好、低价。
适用于石化行业、800℃以下测温。
镍铬—镍硅热电偶（K型）。
正极为90%镍、9％～10％铬、0.4％硅的合金；负极为90％镍，2.5％～3％硅、0.6％钴的合金。
特点：高温下抗氧化、抗腐蚀能力强、稳定性好，广泛用于0～1300℃测温。
铂铑10—铂热电偶（S型）。
属贵金属热电偶，正极为90％铂、10％铑的铂铑合金；负极为纯铂。
特点：测量精度高、稳定性好、抗氧化性能好。
适用于各种高温加热炉、热处理及钢水的测温，最高应用温度为1100℃。
铂铑30—铂铑热电偶（B型）。
属贵金属热电偶，正极为70％铂、30％铑的合金；负极为94％铂、6％铑的合金。
特点：测量精度高，稳定性好、抗氧化性更强，可长期在1600℃下使用，适用于各种高温测量。
二、热电阻传感器利用电阻随温度变化的特性制成的传感器叫热电阻传感器，它主要用于对温度和与温度有关的参量进行检测。
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