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1、热电势温度传感器第1页，本讲稿共11页1.1 热电势测温原理l热电势热电势：两种不同的导体或半导体构成闭合回路，两种不同的导体或半导体构成闭合回路，若两个接触端若两个接触端温度不同（温度不同（TT0)，回路中就会产生，回路中就会产生热电势热电势，并产生电流。，并产生电流。热电势由两种材料的热电势由两种材料的接触电势接触电势和单一材料的和单一材料的温差电势温差电势决定决定,主要是由主要是由接触电势接触电势组成。组成。上一页下一页返 回第2页，本讲稿共11页1.1.2 接触电势接触电势上一页下一页返 回 接触电势接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势
2、。产生的电势。两种不同的导体接触时，由于两边自由电子的密度不两种不同的导体接触时，由于两边自由电子的密度不两种不同的导体接触时，由于两边自由电子的密度不两种不同的导体接触时，由于两边自由电子的密度不同，在交界面产生电子的相互扩散，导致导体接触时产生同，在交界面产生电子的相互扩散，导致导体接触时产生同，在交界面产生电子的相互扩散，导致导体接触时产生同，在交界面产生电子的相互扩散，导致导体接触时产生电场，以阻碍电子的进一步扩散，达到最后平衡。电场，以阻碍电子的进一步扩散，达到最后平衡。电场，以阻碍电子的进一步扩散，达到最后平衡。电场，以阻碍电子的进一步扩散，达到最后平衡。此电势与两种导体或半导体的
3、性质及在接触点的温度此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关，这种装置又称为有关，这种装置又称为有关，这种装置又称为有关，这种装置又称为热电偶热电偶。第3页，本讲稿共11页1.1.3.1.1.3.温差电势温差电势上一页下一页返 回 温差电势温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势。此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关，而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。将电偶材料一端（自由端或冷端）温度保持恒定，而将另一端（工作端）插在需要测温的地方，这样两端的热电势就
4、是被测温度，测出这一点电势就能确定被测温度。第4页，本讲稿共11页 热电势存在必须具备两个条件：热电势存在必须具备两个条件：一、两种不同的金属材料组成热电偶一、两种不同的金属材料组成热电偶 二、它的两端存在温差二、它的两端存在温差 热电偶的材料中，铂及其合金属属于贵金属，价格最热电偶的材料中，铂及其合金属属于贵金属，价格最贵，优势是热电势非常稳定；铜、康铜价格最便宜；贵，优势是热电势非常稳定；铜、康铜价格最便宜；镍铬、考铜居中，且灵敏度最高。镍铬、考铜居中，且灵敏度最高。上一页下一页返 回第5页，本讲稿共11页1.2 热电势的冷端处理和补偿 热热电电偶偶的的热热电电势势大大小小不不仅仅与与热热
5、端端温温度度的的有有关关，而而且且也也与与冷冷端端温温度度有有关关，只只有有当当冷冷端端温温度度恒恒定定，通通过过测测量量热热电势的大小得到热端的温度。电势的大小得到热端的温度。热电偶的冷端处理和补偿热电偶的冷端处理和补偿:当当热热电电偶偶冷冷端端处处在在温温度度波波动动较较大大的的地地方方时时，必必须须首首先先使使用用补补偿偿导导线线将将冷冷端端延延长长到到一一个个温温度度稳稳定定的的地地方方，再考虑将冷端处理为再考虑将冷端处理为。上一页下一页返 回第6页，本讲稿共11页1.2.1几种冷端处理方法1.补偿导线法补偿导线法2.热电偶冷端温度恒温法热电偶冷端温度恒温法3.冷端补偿电桥法冷端补偿电
6、桥法上一页下一页返 回第7页，本讲稿共11页1.补偿导线法补偿导线法 组成组成：补偿导线合金丝、绝缘层、护套和屏蔽层补偿导线合金丝、绝缘层、护套和屏蔽层 热电偶补偿导线功能热电偶补偿导线功能：将电偶的自由端延长到距离热源较远，温度较稳定的将电偶的自由端延长到距离热源较远，温度较稳定的地方地方 补偿导线又分为补偿导线又分为延长型延长型和和补偿型补偿型两种两种 上一页下一页返 回第8页，本讲稿共11页使用补偿导线时注意问题：补偿导线只能用在规定的温度范围（补偿导线只能用在规定的温度范围（01000100）；）；热电偶和补偿导线的两个接点处要保持温度相同；热电偶和补偿导线的两个接点处要保持温度相同；
7、不同型号的热电偶配有不同的补偿导线；不同型号的热电偶配有不同的补偿导线；补偿导线的正、负极需分别与热电偶正、负极相连；补偿导线的正、负极需分别与热电偶正、负极相连；补偿导线的作用是对热电偶冷端延长。补偿导线的作用是对热电偶冷端延长。上一页下一页返 回第9页，本讲稿共11页2.热电偶冷端温度恒温法热电偶冷端温度恒温法 适用于实验室中的精确测量和检定热电偶时使用。适用于实验室中的精确测量和检定热电偶时使用。上一页下一页返 回3.冷端补偿电桥法冷端补偿电桥法 利用直流不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶冷端温度利用直流不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶冷端温度变化而引起的热电势的变化值变化而引起的热电势的
8、变化值 第10页，本讲稿共11页1.3 热电势安装注意事项 插入深度要求插入深度要求测测量量端端应应有有足足够够的的插插入入深深度度，应应使使保保护护套套管管的的测测量量端端超过管道中心线超过管道中心线510mm510mm。注意保温注意保温为为防防止止传传导导散散热热产产生生测测温温附附加加误误差差，保保护护套套管管露露在在设设备外部的长度应尽量短，并加保温层。备外部的长度应尽量短，并加保温层。防止变形防止变形应应尽尽量量垂垂直直安安装装。在在有有流流速速的的管管道道中中必必须须倾倾斜斜安安装，若需水平安装时，则应有支架支撑。装，若需水平安装时，则应有支架支撑。上一页返 回第11页，本讲稿共11页