第四章热电式热电阻集成温度传感器2013.ppt

传感器与检测技术
天津工业大学电气工程与自动化学院
主讲王红一
内容回顾
第四章热电式传感器
概述
热电偶
常用热电偶及其结构
热电偶的测温原理、基本定律及温度补偿
热电偶的应用
被测量温度() 电阻变化(R)、电势变化、磁导率变化、热膨胀变化。
内容回顾
1、常用热电偶的分类及其结构
1)普通型热电偶
2)铠装热电偶
3)薄膜热电偶
2、热电偶的测温原理?
热电效应:将不同的导体或半导体组成闭合回路。当两个接合点温度T 和 T0不同时,则在该回路中就会产生电动势。
热电偶回路产生的电动势
两种导体的接触电势
单一导体的温差电势
内容回顾
3、热电偶基本定律:
(1)均质导体定律:均匀导体(或半导体)组成的闭合回路不产生热电势;
(2)中间导体定律:
—接入导体和仪表测量热电势的条件和基础。
(3)中间温度定律:
—参考温度计算修正法的理论依据,为热电势分度奠定理论基础
(4)标准电极定律:
内容回顾
4、热电偶冷端补偿:
为什么要进行冷端补偿?
冷端补偿的方法有哪些?
不稳定
(1)冰点法
(2)补偿导线法
(3)冷端补偿器法
(4)热电势修正法
硬件法、软件法
(5)采用集成电路
补
偿
方
法
热电偶测温原理:只有参比端温度恒定时,回路总热电势EAB(T,T0)才是温度T的单值函数!
热电偶分度表中,热电势—温度的对应值以T0=0℃为基础。
2)补偿导线法
补偿导线
0~100C
如果B、Q的性质相同,则;如果 A、P 的性质相同,则,所以
内容回顾
冷端温度补偿
补偿导线法又称冷端延长法或延伸热电极法,远移至温度变化较平缓的环境中。
材料:热电性质与热电偶相近(0~100C):
3)冷端补偿器法(补偿电桥法)
不平衡电桥
R4(铜丝)
R1=R2=R3=1Ω(锰铜丝)
Rg(限流)
0C 恒温
T0=f (时间, 环境)
内容回顾
冷端温度补偿
调整Rg电阻→ Uba=E(T0, 0),
说明:当T0变化时,由于冷端补偿器的接入,仪表所指示的总电势E仍保持为E(T,0),相当于热电偶冷端自动处于0C。
4) 热电势修正法
中间温度定律
得
方法:测T0 →查表EAB(T0, 0)→测EAB(T, T0) →计算EAB(T, T0, 0)→查表求T。
冷端温度补偿
内容回顾
第四章热电式传感器
概述
热电偶
热电阻
热电阻的测温原理
热电阻的种类及特点
热电阻测温电桥
集成温度传感器
集成温度传感器基本原理
集成温度传感器举例(AD590)
热电阻
热电阻测温原理
原理:利用导体或半导体的电阻值随温度的变化而改变的性质来测量温度。
实验证明:
多数金属导体在温度升高1℃时,阻值变化 % ~ %;
多数具有负温度系数的半导体在温度升高1℃时,阻值变化 3% ~ 6%;
多数导体或半导体电阻值随温度变化的关系式为:
测温范围: -200~500℃