第八章-热电式传感器PPT课件

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第章热电式传感器-PPT精选

第7章热电式传感器
概述温度是诸多物理现象中具有代表性的物理量，现代生活中准确的温度是不可缺少的信息内容，如家用电器有：电饭煲、电冰箱、空调、微波炉这些家用电器中都少不了温度传感器。
第7章热电式传感器
概述根据ຫໍສະໝຸດ 用测温物质的不同和测温范围不同，有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差温度计、辐射温度计、光测温度计等等。
B(11 )
RT R0e T T0
B为热敏材料系数
电阻温度系数：

B T2
一般（ 3~ 为 5） %oC /
第7章热电式传感器
7.1 热电阻 7.1.2 热敏电阻
2.分类：正温度系数热敏电阻(PTC)：在测量温度范围内，其阻值随温度增加而增加。
临界温度系数热敏电阻(CTR)：在临界温度附近电阻有急剧变化，因此不适于较宽温度范围内的测量。
7.3 热电偶 7.3.1 热电效应
热电效应:两种不同类型的金属导体两端，分别接在一起构成闭合回路，当两个结点温度不等（T＞T0) 有温差时，回路里会产生热电势，形成电流。
利用这种效应，只要知道一端结点温度，就可以测出另一端结点的温度。
第7章热电式传感器
7.3 热电偶 7.3.1 热电效应 • 固定温度的结点称基准点（冷端）T0 ，恒定在某一标准温度； • 待测温度的结点称测温点（热端）T ，置于被测温度场中。
IT2I12R VBE
2TKln
qR
若R=358Ω，电路输出温度系数为：
CTddITT 2qK Rln1A/K
电流输出型电路
第7章热电式传感器
7.2半导体集成温度传感器 7.2.3 AD590集成温度传感器

传感器与检测技术ppt课件

22
重复性
图1-4所示为校正曲线的重复特性。
正行程的最大重复性偏差为△Rmax1, 反行程的最大重复性偏差为△Rmax2，重复性误差取这两个最大偏差中之较大者为△Rmax，再以满量程输出的百分数表示，即
rR
Rmax yFS
100%
（1-15）
式中 △Rmax----输出最大不重复误差。
精选课件ppt
现代人们的日常生活中，也愈来愈离不开检测技术。例如现代化起居室中的温度、湿度、亮度、空气新鲜度、防火、防盗和防尘等的测试控制，以及由有视觉、听觉、嗅觉、触觉和味觉等感觉器官，并有思维能力机器人来参与各种家庭事务管理和劳动等，都需要各种检测技术。
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34
自动检测系统的基本组成
自动检测系统是自动测量、自动资料、自动保护、自动诊断、自动信号处理等诸系统的总称，基本组成如图1-7。
图1-10 微差法测量稳压电源输出电压的微小变化
精选课件ppt
44
误差处理主要内容
• 一、误差与精确处理 • 二、测量数据的统计处理 • 三、间接测量中误差的传递 • 四、有效数字及其计算法则
精选课件ppt
45
误差与精确处理
主要内容
(1)绝对误差与相对误差 (2)系统误差、偶然误差和疏失误差 (3)基本误差和附加误差 (4)常见的系统误差及降低其对测量结果影响的方法
（1-17）
由于种种原因，会引起灵敏度变化，产生灵敏度误差。灵敏度误差用相对误差来表示
k10% 0 sk
（1-18）
精选课件ppt
25
分辨率
分辨率是指传感器能检测到的最小的输入增量。分辨率可用绝对值表示，也可以用满量程的百分比表示。

热电式传感器传感器PPT演示课件

④ 导体材料确定后，热电动势的大小只与热电偶两端的温度有关。如果使eAB（T0）=常数，则回路热电动势 EAB（T， T0 ）就只与温度T有关，而且是T的单值函数，这就是利用热电偶测温的基本原理。
14
⑤ 对于有几种不同材料串联组成的闭合回路，若各接点温度分别为T1、T2……TN ，闭合回路总的热电动势为：
② 只有用不同性质的材料才能组合成热电偶，相同材料不会产生热电动势。
因为当A、B两种导体是同一种材料时， ln（nA/nB）=0，所以EAB（T，T0）=0。
13
③ 只有当热电偶两端温度不同时，不同材料组成的热电偶才能有热电动势产生；当热电偶两端温度相同时，不同材料组成的热电偶也不产生热电动势，即EAB（T， T0）=0。
4
热电势 EAB( T,T0 )
接触电势温差电势
（1 ）接触电动势
若金属A的自由电子浓度大于金属B的，则在同一瞬间由A扩散到B的电子将比由B扩散到A的电子多，因而A对于B因失去电子而带正电，B获得电子而带负电，在接触处便产生电场。A、B之间便产生了一定的接触电动势。
5
接触电动势的大小与两种金属的材料、接点的温度有关，与导体的直径、长度及几何形状无关。
ln
nA nB

k (T
T0 ) ln
nA nB
上式说明接触电动势的大小与接点温度的高低及导体的性质有关。如果两接触点的温度相同，尽管两接触点处都存在接触电势，但回路中总接触电势等于零。
7
（2）温差电动势对于任何一种金属，当其两端温度不同时，两端
的自由电子浓度也不同，温度高的一端浓度大，具有较大的动能；温度低的一端浓度小，动能也小。因此高温端的自由电子要向低温端扩散，高温端因失去电子而带正电，低温端得到电子而带负电，形成温差电动势，又称汤姆森电动势。

热电式传感器讲课文档

性。
第三十二页，共69页。
使用补偿导线时注意问题：
补偿导线的作用是对热电偶冷端延长。补偿导线只能用在规定的温度范围内（0~100℃）；热电偶和补偿导线的两个接点处要保持温度相同；
第章热电式传感器
第一页，共69页。
第一节热电偶传感器
热电偶是工程上应用最广泛的温度传感器。
优点有：构造简单,
使用方便,
具有较高的精度、稳定性及复现性好, 温度测量范围宽（100~1600℃）,
在温度测量中占有重要的地位。
第二页，共69页。
一、热电偶测温原理
1、热电偶的结构
图中的闭合回路称为热电偶，导体A和B称为热电偶的热电极。热电偶的两个接点中，置于被测介质（温度为T）中的接点称为工作端或热端，置于温度为参考温度T0的一端称为参考端或冷端。
第五页，共69页。
热电偶两接点的接触电势 e A B (和T ) e A B (T大0 )小可表示为：
eAB(T )
KT e
ln NAT NBT
eAB(T0)
KT0 e
ln
NAT0 NBT0
式中: K——波尔兹曼常数，k=1.38*10-23J/K; e——单位电荷电量，e=1.6*10-19C;
第十八页，共69页。
（2）参考电极定律当结点温度为T、 T0时，用导体AB组成的热电偶的热
电势等于AC热电偶和CB热电偶的热电势的代数和。
即： E A B ( T ,T 0 ) E A C ( T ,T 0 ) E C B ( T ,T 0 )
证明过程见课本。
导体C称为标准电极
（一般由铂制成）。
用在许多工业部门中。
第二十七页，共69页。
(3) 薄膜热电偶

热电式传感器PPT学习教案

得到：
E eAB (T ) eAB (T0 )
与没有插入第三种材料前一样，总热电势没变！
第15页/共60页
16
5、如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所
产生的热电势已知，则此两种导体组成热电偶的热电势就已知。即：如图所示，已知材料A分别和材料B和材料C构成热电偶的热电势 EAB (T,T0), EAC (T,T0) 则可求得由B和 C构成热电偶的热电势为：
EBC (T,T0 ) EAC (T,T0 ) EAB (T,T0)
图7-5
第16页/共60页
17
三、热电偶结构和种类
1．结构：
普通型热电偶通常将热电极加上绝缘套、保护套管和接线盒做成如图7-5所示的结构。安装连接时，可采用螺纹或法兰方式连接；根据使用条件，可制作成密封式普通型或高压固定螺纹型。除此之外微型热电偶结构。
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10
11
第10页/共60页
12
第11页/共60页
二、热电偶基本定律
从式 EAB (T,T0) eAB (T ) eAB (T0) f (T ) C (T ) 中可以得出热电偶的一些基本定律．即：
1、只有由化学成分不同的两种导体材料组成的热电
偶，其两端点间的温度不同时，才能产生热电势。热电势的大小与材料的性质及其两端点的温度有关，而与形状、大小无关。
由图可见当流过热敏电阻的电流较小时曲线呈直线状服从欧姆定律当电流增加时热敏电阻自身温度明显增加由于负温度系数的关系阻值下降电压上升速度减小出现了非线性当电流速度增加时热敏电阻自身温度上升更快阻值大幅度下降于是出现了电压随电流增长而下降的现象
热电式传感器
会计学
1
第一节热电式传感器概论

传感器技术课件-热电式传感器

热电式传感器的应用领域
工业自动化
用于测量温度、流量、气体浓度等参数，提高生产效率和质量。
能源管理
用于监测和控制能源消耗，优化能源利用效率。
汽车工业
用于发动机温度、刹车系统和座椅加热等应用。
热电式传感器与其他传感器的比较
热电式传感器
• 适用于高温环境 • 温度测量范围宽 • 稳定性和精度高
压力传感器
热电式传感器的结构及原理
结构
热电式传感器通常由热电材料、保护层、连接线和环境接口组成。
原理
当热电材料的两端产生温度差时，热电效应将使电场中的电子产生电流，从而实现温度测量。
热电式传感器的分类
1 温度差型热电式传感器
适用于测量温度差异的传感器，如热电偶和热敏电阻。
2 温度感应型热电式传感器
适用于测量单一温度的传感器，如热电阻和热电堆。
选择离测量对象最近的位置，避免热量流失。
2 防护和维护
确保传感器受到适当的防护，并进行定期检查和校准。
3 电源和电路设计
考虑传感器的电源供应和信号处理电路的设计，以确保准确运行。
热电式传感器的校验方法
1 对比法
2 零点校准
将传感器与已知准确度的参考温度计进行偏差。
传感器技术课件-热电式传感器
热电式传感器是一种能够将热量转化为电能的传感器。了解其基本原理、结构和应用领域，以及其优点和缺点是非常重要的。
什么是热电式传感器
热电式传感器是一种将温度变化转化为电压或电流输出的传感器。它利用热电效应来测量温度，并将温度变化转化为电信号。
热电效应的基本原理
热电效应是指当两个不同材料的接触点形成温度差时，产生的电压或电流。这种效应是由于不同材料的电子在温度梯度下产生的差异。

常用传感器与敏感元件(热电式传感器)

B
即：EABT1，T3 EABT1，T2 EABT2，T3
热电偶传感器
（5）在热电偶回路中接入第三种材料的导线，只要第三种导线的两端温度相同，第三种导线的引入不会影响热电偶的热电势。中间导体定律
C
T0
T0
A
B
T
T0
C
T1
A T1 B
T
热电偶传感器
（6）当温度为T1、T2时，用导体A、B组成的热电偶的热电势等于AC热电偶和CB热电偶的热电势的和，即：EAB(T,T0)=EAC(T,T0)+ECB(T,T0) 标准电极定律或：EAB(T,T0)=EAC(T,T0)-EBC(T,T0)
热电偶传感器
◆镍铬－镍硅(镍铬－镍铝)热电偶(WREU)
（1）由直径1.22.5mm的镍铬与镍硅制成，用符号EU表示，镍铬为正极，纯镍硅为负极。
（2）化学稳定性好，1200C以下范围长期使用，短期测量温度高达1300℃，热电势大，线性好价格便宜。（3）测量精度偏低。
热电偶传感器
◆镍铬－考铜热电偶(WREA) （1）由直径1.22.0mm的镍铬材料与镍、铜合金制成，用符号EA表示，镍铬为正极，考铜为负极。
镍铬-镍硅
镍铬-考铜镍铬-铜镍
WRN
EU-2 或K
0～ 1300℃
≤400℃ ±3.0℃
>400℃ ±0.75%t
0～
WRK EA-2 800℃ ≤300℃ >300℃
WRE 或E 0～ ±3.0℃ ±1.0%t
1000℃
例1：用铂铑30-铂铑6热电偶测温，已知冷端温度为50ºC，实测的热电势为8.954mV，试求预测的温度值。
2.95mV-(-4.0mV)=6.95mV

传感器与检测技术第2版教学课件ppt作者胡向东第8章

热敏电阻的温度特性；8.1 热电偶传感器　1. 热电偶测温原理热电效应：两种不同材料的导体（或半导体）组成一个闭合回路，当两接点温度T和T0不同时，则在该回路中就会产生电动势的现象。

热电势、热电偶、热电极热端（测量端或工作端）、冷端（参考端或自由端）接触电动势的数值取决于两种不同导体的材料特性和接）可表示为(T,T ，热电偶的热电势可表示为：)()AB e T 0()AB e T•影响因素取决于材料和接点温度，与形状、尺寸等无关S型(铂铑10-铂)热电偶分度表0t t ：利用热电偶进行测温，必须在回路中引入连接导线和仪表，接入导线和仪表后不会影响回路中的热电势。

AB (,)(t t E t ==测量仪表及引线作为第三种导体的热电偶回路中间温度定律的应用•根据这个定律，可以连接与热电偶热电特性相近的导体A′和B，将热电偶冷端延伸到温度恒定的地方，这就为热电偶回路中应用补偿导线提供了理论依据。

•该定律是参考端温度计算修正法的理论依据。

在实际热电偶测温回路中, 利用热电偶这一性质, 可对参考端温度不为0℃的热电势进行修正。

标准导体（电极）定律000t t －标准导体定律的意义⏹通常选用高纯铂丝作标准电极⏹只要测得它与各种金属组成的热电偶的热电动势，则各种金属间相互组合成热电偶的热电动势就可根据标准电极定律计算出来。

例子⏹热端为100℃，冷端为0℃时，镍铬合金与纯铂组成的热电偶的热电动势为2.95mV，而考铜与纯铂组成的热电偶的热电动势为－4.0mV，则镍铬和考铜组成的热电偶所产生的热电动势应为：⏹2.95－(－4.0)=6.95(mV) 均质导体定律由两种均质导体组成的热电偶，其热电动势的大小只与两材料及两接点温度有关，与热电偶的大小尺寸、形状及沿电极各处的温度分布无关。

即热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成。

　意义：有助于检验两个热电极材料成分是否相同及材料的均匀性。

　9.1.2 热电偶的结构与种类•普通型热电偶•特殊热电偶－铠装型热电偶－薄膜热电偶等。

第8章热电式传感器传感器基础课件

对于A、B构成的闭合回路总的温差电势为
T
T
T
eA (T ,T0 ) eB (T ,T0 )
T0
AdT
T0 BdT
T0 ( A B )dT
第8章热电式传感器
由导体A、B组成的热电偶回路，当温度 T ＞ T0 时，
可表示为
EAB (T ,T0 ) eAB (T ) eAB (T0 ) eA (T ,T0 ) eB (T ,T0 )
EABB’A’(T,Tn,T0)=EAB(T,Tn)+EA’B’(Tn,T0)
第8章热电式传感器
❖ 如A与A’、B与B’材料相同，且结点温度分别为T、Tn、T0
时，有：热电偶在结点温度为T、T0时的热电势值
EAB(T,T0 )，等于热电偶在(T,Tn ) 、 (Tn,T0 ) 时相应的热电势EAB(T,Tn )与 EAB(Tn,T0 ) 的代数和。如下式所示：
kT ln NAT e NBT
kT0 ln N AT0
e
N BT0
T
T0 ( A B )dT
热电偶回路电势分布图
第8章热电式传感器
由于温差电动势比接触电动势小，又 T＞，T0 所以总电动势中以导体A、B在端T 的接触电动势所占百分比最大，故总电动势的方向取决于的eAB方(T) 向。
热敏电阻作温度补偿用
第8章热电式传感器
8.4 集成温度传感器工作原理
AD590属于电流型集成温度传感器，电流型集成温度传感器是一个输出电流与温度成比例的电流源，由于电流很容易变换成电压，因此这种传感器应用十分方便。
第8章热电式传感器
1. 电流型集成温度传感器AD590的应用温度测量
能稳定。 ⑤ 较好的工艺性能，便于成批生产，且复现性好，便

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eAB(t,t0)=eAB(t,tc)+eAB(tc,t0)
.
16
A
t
t0
B
A
t
A
tc tc
t0
B

中间温度定律
.
17
中间温度定律的应用
• 根据这个定律，可以连接与热电偶热电特性相近的导体
A′和B，将热电偶冷端延伸到温度恒定的地方，这就为热
电偶回路中应用补偿导线提供了理论依据。
•该定律是参考端温度计算修正法的理论依据。在实际热电偶测温回路中, 利用热电偶这一性质, 可对参考端温度不为 0℃的热电势进行修正。
.
2
8.1 热电偶传感器
8.1.1 热电偶 1．热电效应
热电效应就是把两种不同的导体或半导体（A和B）串接成一个闭合回路，如果两导体接点处温度（和）不同，则两点
之间便产生电动势，从而在回路中便形成了电流的现象。由此效应产生的电动势，通常称为热电动势。
1821年由Seeback发现的，故又称为赛
一部分是两种导体的接触电势，另一部分是单一导体的温差电势。
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.
5
接触电动势
含义：由于两种不同导体的自由电子
A
密度不同而在接触处形成的电动势。
EAB (t)
＋＋＋－－－
nA nB
B
接触电动势的数值取决于两种不同导体的材料特性和接触点的温度。
两接点的接触电动势eAB(T)和eAB（T0）可表示为
t0
B
B
t1
C
t1
（b)
E A B C ( t ,t 0 ) E A B ( t ) E A B ( t 0 ) E A B ( t ,t 0 )
应用：利用热电偶进行测温，必须在回路中引入连接导
线和仪表，接入导线和仪表后不会影响回路中的热电势。
.
14
测量仪表及引线作为第三种导体的热电偶回路
t0
（4）如果使冷端温度Ｔ0保持不变，则热电动势便成为热端温度Ｔ的单一函数。
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.
10
讨论
•影响因素取决于材料和接点温度，与形状、尺寸等无关
•两热电极相同时，总电动势为0
•两接点温度相同时，总电动势为0
•对于已选定的热电偶，当参考端温度T0恒定时，eAB(T0)=c
为常数，则总的热电动势就只与温度T成单值函数关系，
EAB
t
kt e
ln
nA nB
t t
EABt0ket0
lnnAt0 nBt0
.
6
温差电动势
同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电动势。
机理：高温端的电子能量要比低温端的电子能量大，从高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高温端的要多，结果高温端因失去电子而带正电，低温端因获得多余的电子而带负电，在导体两端便形成温差电动势。
.
18
标准导体（电极）定律
t0
t0
t0
A
C
B
C
A
B
t
t
t
E A B ( t,t0 ) E A C ( t,t0 ) － E B C ( t,t0 )
.
19
标准导体定律的意义
通常选用高纯铂丝作标准电极
只要测得它与各种金属组成的热电偶的热电动势，则各种金属间相互组合成热电偶的热电动势就可根据标准电极定律计算出来。
A t0
C
t
B t0
C
AC t1 B t1 A C
t
(a)
(b)
.
15
中间温度定律
在热电偶测温回路中，tc为热电极上某一点的温度，
热电偶AB在接点温度为t、t0时的热电势eAB(t, t0)等于热电偶AB在接点温度t、tc和tc、t0时的热电势eAB(t, tc)和
eAB(tc, t0)的代数和，即
即
E A B ( t ,t 0 ) f( t ) f( t 0 ) f( t ) C ( t )
可见：只要测出eAB（T,T0）的大小，就能得到被测温度T，这就是利用热电偶测温的原理。
.
11
热电偶的分度表
不同金属组成的热电偶，温度与热电动势之间有不同的函数关系，一般通过实验的方法来确定，并将不同温度下测得的结果列成表格，编制出热电势与温度的对照表，即分度表。
E A(B T ,T 0) E A(B T ) E A(B T 0) q K 0(T T 0)ln N N B A
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.
9
结论
（1）如果热电偶两材料相同，则无论结点处的温度如何，总电势为0。
（2）如果两结点处的温度相同，尽管A、B材料不同，总热电势为0。
（3）热电偶热电势的大小，只与组成热电偶的材料和两结点的温度有关，而与热电偶的形状尺寸无关，当热电偶两电极材料固定后，热电势便是两结点电势差。
第8章热电式传感器
8.1 热电偶传感器 8.2 热电阻传感器 8.3 热敏电阻
.
1
教学基本要求和重点
掌握有关热电偶、热电阻和热敏电阻的基本概念
掌握三类热电式传感器的基本工作原理
掌握热电偶的基本定律、基本类型、温度补偿方法、使用热电偶的测温方法
掌握热电阻的内部引线方式及其适用场合掌握热敏电阻的电阻－温度特性会使用分度表
供查阅使用，每10℃分档。中间值按内插法计算。
tMtLE EM H E EL L(tHtL)
.
12
S型(铂铑10-铂)热电偶分度表
.
13
2. 热电偶基本定律中间导体定律
在热电偶测温回路内，接入第三种导体时，只要第三种导体的两端温度相同，则对回路的总热电势没有影响。
A
t0
A
t
T
t0
C
B （a)
大小表示： e A ( T , T 0 )
eB (T ,T0 )
.
7
热电动势示意图
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.
8
热电偶的电势
设导体A、B组成热电偶的两结点温度分别为
T和T0，热电偶回路所产生的总电动势，
E A ( T , T B 0 ) [ E A ( T ) B E A ( T 0 ) B [ E ] A ( T , T 0 ) E B ( T , T 0 ) 热电偶的接触电动势要远大于温差电动势，忽略温差电动势，热电偶的热电势可表示为，
贝克效应。 16.01.2021
.
3
热电偶回路
A
T eAB (T )
B
eA (T ,T0 ) eB (T ,T0 )
T0 eAB (T0 )
.
4
热电势由两部分组成
两种导体组成的回路称为“热电偶”，这两种导体称为“热电极”，产生的电势则称为“热电势”，热电偶的两个结点，一个称为测量端（工作端或热端），另一个称为参考端（自由端或冷端）。
.
20
例子
热端为100℃，冷端为0℃时，镍铬合金与纯铂组成的热电偶的热电动势为 2.95mV，而考铜与纯铂组成的热电偶的热电动势为－4.0mV，则镍铬和考铜组成的热电偶所产生的热电动势应为：