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热电式传感器

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第8章 热电式传感器
一、单项选择题
1、在实际应用中，用作热电极的材料一般应具备的条件不包括（ B ）。
A. 物理化学性能稳定 B. 温度测量范围广
C. 电阻温度系数要大 D. 材料的机械强度要高
2、为了减小热电偶测温时的测量误差，需要进行的温度补偿方法不包括（ D ）。
A. 补偿导线法 B. 电桥补偿法
C. 冷端恒温法 D. 差动放大法
3、用热电阻测温时，热电阻在电桥中采用三线制接法的目的是（ B ）。
A．接线方便
B. 减小引线电阻变化产生的测量误差
C. 减小桥路中其它电阻对热电阻的影响
D. 减小桥路中电源对热电阻的影响
4、目前我国使用的铂热电阻的测量范围是（ A ）
A．－200～850℃ B．－50～850℃
C．－200～150℃ D．－200～650℃
5、我国目前使用的铜热电阻，其测量范围是（ A ）。
A．－200～150℃ B．0～150℃
C．－50～150℃ D．－50～650℃
6、热电偶测量温度时（ C ）
A. 需加正向电压 B. 需加反向电压
C. 加正向、反向电压都可以 D. 不需加电压
7、热电偶中热电势包括（ C ）
A．感应电势 B．补偿电势
C．接触电势 D．切割电势
8、用热电阻传感器测温时，经常使用的配用测量电路是（ D ）。
A．交流电桥 B．差动电桥
C．直流电桥 D. 以上几种均可
9、一个热电偶产生的热电势为E0，当打开其冷端串接与两热电极材料不同的第三根金属
导体时，若保证已打开的冷端两点的温度与未打开时相同，则回路中热电势（D ）。
A．增加 B．减小
C．增加或减小不能确定 D．不变
10、利用热电偶测温时，只有在（ C ）条件下才能进行。
A．分别保持热电偶两端温度恒定 B．保持热电偶两端温差恒定
C．保持热电偶冷端温度恒定 D．保持热电偶热端温度恒定
11、实用热电偶的热电极材料中，用的较多的是（ D ）。
A．纯金属 B．非金属 C．半导体 D．合金
12、下列关于热电偶传感器的说法中，（ B ）是错误的。
A.热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成
B.计算热电偶的热电势时，可以不考虑接触电势
C.在工业标准中，热电偶参考端温度规定为0℃
D.接入第三导体时，只要其两端温度相同，对总热电势没有影响
13、在实际的热电偶测温应用中，引用测量仪表而不影响测量结果是利用了热电偶的哪个
基本定律（ A ）。
A. 中间导体定律 B. 中间温度定律
C. 标准电极定律 D. 均质导体定律
14、热电阻的引线电阻对测量结果有较大影响，采用（ C ）引线方式测量精度最高。
A．两线制 B．三线制
C．四线制 D．五线制
15、下列方法中，不属于热电偶的冷端温度补偿法的是（ D ）
A．补偿导线法 B．冷端恒温法
C．电桥补偿法 D．热端温度校正法
16、对于热电偶冷端温度不等于( B )，但能保持恒定不变的情况，可采用修正法。
A.20℃ B.0℃ C.10℃ D.5℃
二、填空题
1、 热电偶是将温度变化转换为 的测温元件；热电阻和热敏电阻是将温度变
化转换为 变化的测温元件。
2、热电动势来源于两个方面，一部分由两种导体的 构成，另一部分
是单一导体的 。
3、由于两种导体 不同，而在其 形成的电动势称为接触电
动势。
4、接触电动势的大小与导体的 、 有关，而与导体的直径、
长度、几何形状等无关。
5、温差电动势的大小取决于 和 。
6、热电偶的 与 的对照表，称为分度表。
7、热电阻是利用 的电阻值随温度变化而变化的特性来实现对温度的测量；
热敏电阻是利用 的电阻值随温度显著变化这一特性而制成的一种热敏元
件。
9、工业和计量部门常用的热电阻，我国统一设计的定型产品是 和
。
10、铜热电阻在一些测量精度要求 ，且温度较低的场合，用来测量
℃范围的温度。
11、热敏电阻的阻值与 之间的关系称热敏电阻的热电特性，它是热敏电阻测
温的基础。
12、热电偶传感器是基于 工作的。
13、热电阻在电桥测量电路中的接法有： 制、 制和 制。
14、补偿导线法常用作热电偶的冷端温度补偿，它的理论依据是 定律。
15、常用的热电式传感元件有 、 和热敏电阻。
16、热电阻引线方式有3种，其中 适用于工业测量，一般精度要求场合； 适
用于引线补偿，精度要求较低场合； 适用于实验室测量，精度要求高的场合。
17、热敏电阻是利用 的电阻值随温度显著变化这一特性而制成的一种热敏元件，
特点是 随温度显著变化。根据半导体电阻—温度特性，热敏电阻可分为
、 和 。

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传感器的分类

传感器的分类

这种分类方法把种类繁多的被测量分为基本被测量和派生被测量两 类。例如，力可视为基本被测量，从力可派生出压力、重力、应力、力 矩等派生被测量。当需要测量这些被测量时，只要采用力敏传感器就可 以了。了解基本被测量和派生被测量的关系，对选用传感器类型很有帮 助。
传感器的分类
常见的非电基本被测量和派生被测量见表1－1。
热电式传感器所基于的物理原理主要包括热电效应、热阻效应、热 辐射、磁导率随温度变化的特性等，因此按照工作原理，可将热电式传 感器分为热敏电阻、热电偶、PN结型测温传感器、辐射高温计等。下 面主要介绍热敏电阻。
传感器的分类
热敏电阻是最常见的温度检测元件之一，其测量精度高、种类 多、发展较成熟，它由一种半导体材料制成，特点是电阻随温度变化 而显著变化，能直接将温度的变化转换为电量的变化。
热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度变化的特性制成的一种 热敏元件。热敏电阻的导电性能主要由内部的载流子（电子和空穴） 密度和迁移率所决定，当温度升高时，外层电子在热激发下大量成为 载流子，载流子的密度大大增加，活动能力加强，从而导致其阻值的 急剧下降。
传感器的分类
按照电阻的阻值随温度变化的情形，可将热敏电阻分为三类：阻 值随温度的上升而减小的负温度系数（negative temperature coefficient，NTC）热敏电阻，它的主要材料是过渡金属氧化物半导 体陶瓷；阻值随温度的上升而增加的正温度系数（positive temperature coefficient，PTC）热敏电阻，其主要材料是掺杂的半 导体陶瓷；临界温度系数热敏电阻（critical temperature resistor， CTR），它的阻值在特定的温度范围内随温度升高而降低3~4个数量 级，主要材料是二氧化钒，并添加了一些金属氧化物，可组成理想的 控制开关。在温度测量中，主要采用的是NTC和PTC热敏电阻，尤其 是NTC热敏电阻。
202006 - 第3章 热电式传感器【传感器技术案例教程】

202006 - 第3章 热电式传感器【传感器技术案例教程】


3.2.3 测温电桥电路
2. 不平衡电桥
常值电阻
R1 R2 R3 R0
初始温度感温电阻
Rt R0
温度变化后电桥不平衡输出
不平衡电桥电路原理图
Uout
Rt
2 2R0 Rt
U in
特点：快速、小范围线性、受电桥工作电压干扰
传感器技术案例教程
(第3章 热电式传感器)
3.2 热电阻温度传感器
3.3.4 热电偶的误差及补偿 3.3.5 热电偶的组成、分类及特点
传感器技术案例教程
3.3 热电偶
3.3.1 热电效应
接触热电动势：Peltie 效应
eAB T
KT e
ln
nA T nB T
K 1.38 10 23 J K
— 玻尔兹曼常数
e 1.6021019 C
— 电子电荷量
nA T ,nB T
自动平衡电桥电路原理图
温度变化，电桥不平衡，差分放大器 A 输出不为零，伺服电 机 SM 带动电位器 RP 电刷移动，直到电桥重新处于平衡
特点：负反馈，快速测量、线性范围大、抗干扰能力强等； 相对复杂、成本高
传感器技术案例教程
(第3章 热电式传感器)
3.3 热电偶
3.3.1 热电效应
3.3.2 热电偶的工作原理 3.3.3 热电偶的基本定律
传感器技术案例教程
3.2 热电阻温度传感器
3.2.1 金属热电阻 3.2.2 半导体热敏电阻 3.2.3 测温电桥电路
(第3章 热电式传感器)
传感器技术案例教程
(第3章 热电式传感器)
3.2 热电阻温度传感器
3.2.1 金属热电阻
基本原理：温度升高，自由电子动能增加，改变自由电子运动，使 之定向运动所需能量增加；多数金属电阻随温度升高而增加；可描 述为
传感器原理与应用习题-第7章热电式传感器

传感器原理与应用习题-第7章热电式传感器

《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书第7章热电式传感器7-1 热电式传感器有哪几类？它们各有什么特点？答：热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。

它可分为两大类：热电阻传感器和热电偶传感器。

热电阻传感器的特点：（1)高温度系数、高电阻率。

(2)化学、物理性能稳定。

(3)良好的输出特性。

(4).良好的工艺性，以便于批量生产、降低成本。

热电偶传感器的特点：（1）结构简单（2）制造方便（3）测温范围宽（4）热惯性小（5）准确度高（6）输出信号便于远传7-2 常用的热电阻有哪几种？适用范围如何？答：铂、铜为应用最广的热电阻材料。

铂容易提纯，在高温和氧化性介质中化学、物理性能稳定，制成的铂电阻输出－输入特性接近线性，测量精度高。

铜在-50～150℃范围内铜电阻化学、物理性能稳定，输出－输入特性接近线性，价格低廉。

当温度高于100℃时易被氧化，因此适用于温度较低和没有侵蚀性的介质中工作。

7-3 热敏电阻与热电阻相比较有什么优缺点？用热敏电阻进行线性温度测量时必须注意什么问题？7-4 利用热电偶测温必须具备哪两个条件？答：（1）用两种不同材料作热电极（2）热电偶两端的温度不能相同7-5 什么是中间导体定律和连接导体定律？它们在利用热电偶测温时有什么实际意义？答：中间导体定律：导体A、B组成的热电偶，当引入第三导体时，只要保持第三导体两端温度相同，则第三导体对回路总热电势无影响。

利用这个定律可以将第三导体换成毫伏表，只要保证两个接点温度一致，就可以完成热电势的测量而不影响热电偶的输出。

连接导体定律：回路的总电势等于热电偶电势E AB(T,T0)与连接导线电势E A’B’(Tn,T0)的代数和。

连接导体定律是工业上运用补偿导线进行温度测量的理论基础。

7-6 什么是中间温度定律和参考电极定律？它们各有什么实际意义？答：E AB(T,Tn,T0)=E AB(T,Tn)+E AB(Tn,T0)这是中间温度定律表达式，即回路的总热电势等于E AB(T,Tn)与E AB(Tn,T0)的代数和。

热电式传感器课程设计

热电式传感器课程设计

热电式传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解热电式传感器的工作原理，掌握其基本构成及功能。

2. 学生能掌握热电式传感器在温度测量和控制中的应用，了解其优缺点。

3. 学生能了解热电式传感器在生活中的实际应用案例，提高对传感器技术的认识。

技能目标：1. 学生能运用热电式传感器进行简单的温度测量实验，具备实际操作能力。

2. 学生能通过查阅资料、小组讨论等方式，分析并解决热电式传感器在应用过程中可能遇到的问题。

3. 学生能运用所学知识，设计简单的温度控制系统，提高创新实践能力。

情感态度价值观目标：1. 学生对热电式传感器产生兴趣，增强对物理学科的学习热情。

2. 学生通过学习热电式传感器，认识到科学技术在生活中的重要性，培养科学素养。

3. 学生在小组合作中，学会倾听、尊重他人意见，培养团队协作精神。

课程性质：本课程为物理学科选修课程，以实践性、应用性为主，注重培养学生的动手操作能力和实际问题解决能力。

学生特点：学生为九年级学生，具备一定的物理知识基础，对新鲜事物充满好奇，但可能缺乏实际操作经验。

教学要求：教师应结合学生特点，采用启发式教学，引导学生主动探究，注重理论与实践相结合，提高学生的综合运用能力。

在教学过程中，关注学生的学习成果，及时调整教学策略，以确保课程目标的实现。

二、教学内容1. 热电式传感器原理及构成- 热电偶原理- 热电偶的种类及特点- 热敏电阻原理及其分类2. 热电式传感器的应用- 温度测量- 温度控制- 实际应用案例分析3. 热电式传感器实验操作- 实验器材准备与操作步骤- 温度测量实验- 数据采集与分析4. 温度控制系统设计- 控制系统组成- 控制策略与实现- 设计实例分析5. 教学内容安排与进度- 第一课时：热电式传感器原理及构成- 第二课时：热电式传感器的应用- 第三课时：热电式传感器实验操作- 第四课时：温度控制系统设计教学内容依据课本相关章节进行组织，确保科学性和系统性。