热电偶传感器简介.ppt

热电偶传感器
热电偶是基于热电效应原理而工作,属于有源传感器,使用时不需外加电源,可以方便地测量炉子、管道中的气体或液体温度,也可测量固体表面温度。
特点:
a、接触式测温,准确度高;
b、测量范围广: ,采用特殊材料时可达;
c、结构简单,体积小,安装方便;
d、便于远距离传输。
一、热电偶工作原理
由两种导体A、B构成一个闭合回路,使两端结点处于不同温度下,回路中便产生热电势和电流。
1、热电效应
A
B
T
T0
不同材料之间:
节点处电子的扩散所致
(1)接触电动势
(2)温差电动势
同种材料:
两端温度不同电子运动速度不同
回路中总电动势:
(1)均质导体定律
由一种均质导体组成的闭合回路,不论导体的横截面积、长度以及温度分布如何均不产生热电动势。
2、热电偶测温基本定律
(2)中间导体定律
在热电偶回路中接入第三种材料的导体,只要其两端的温度相等,该导体的接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。
(3)参考电极定律
两种导体A,B分别与参考电极C组成热电偶,如果他们所产生的热电动势为已知,A和B两极配对后的热电动势可用下式求得:
T
T0
V
(4)中间温度定律
热电偶在两接点温度T 、 T0时的热电动势等于该热电偶在接点温度为T 、Tn和Tn、 T0时的相应热电动势的代数和。中间温度定律可以用下式表示:
二、热电偶材料、结构和种类
1、热电偶材料
对制成热电偶的材料的要求:
a、温度测量范围广,温度线性度好,测量准确度高,
输出热电动势大;
b、热电性能稳定;
c、物理化学性能好。不蒸发、抗氧化等。
我国标准热电偶有六种:
铜-康铜镍鉻-考铜镍鉻-镍硅
镍鉻-镍铝铂铑10-铂铂铑30-铂铑6
非标准热电偶: 铂铑13-铂铂铑-铱等
发展中产品: 镍鉻-康铜铁-康铜
2、热电偶结构
热电偶通常由热电极、绝缘管、
保护套管和接线盒等几个主要部分
组成。
(1)普通工业装配式热电偶的结构
热电极
绝缘管
保护套管
接线盒
(2)铠装热电偶的结构
a、露端型
b、接壳型
c、绝缘型
d、圆变截面型
e、扁变截面型
3、热电偶种类
a、铂铑30-铂铑6 分度号B 0—1700度
B、铂铑10-铂分度号S 0--1600度
c、镍铬-镍硅分度号K -200--1200度
d、镍铬-康铜分度号E -200--900度
e、铁-康铜分度号J -200--750度
f、铜-康铜分度号T -200--350度
(1)标准热电偶
(2)非标准热电偶
铂铑系、铱铑系、钨铼系热电偶,用于高温测量,可达2500度。
4、热电
偶型号
三、热电偶冷端补偿
1)采用0度恒温器,保持冷端温度为0 ℃;(冰浴法)
2)采用其他恒温器,保持冷端温度一定,须温度修正。
1、冷端恒温法
2、补偿导线法(中间温度定律)
利用与热电偶热电特性一致的补偿导线,将热电偶延伸
到恒温的冷端。
3、计算修正法(参考电极定律)
冷端温度为T1不为T0( ℃)时,可以通过计算获得冷端
为T0( ℃)时的热电动势:
4、电桥补偿法
电桥补偿法是利用不平衡电桥产生的不平衡电压来自动补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值,可购买与被补偿热电偶对应型号的补偿电桥。
四、热电偶的应用
冰浴法接线原理图