第9篇+++热电式传感器.ppt

非标准化热电偶 测温上限受绝缘材料的限制，一般可测到2400℃高 温，采用钨铼合金代替钝钨和钝铼，热电偶的性能可得 到改善。 铁—康铜热电偶 测温上限为600℃（长期），温度与热电势的线性 关系好，灵敏度高，但铁极易生锈。 钨—钼热电偶 测温上限2100℃，但容易氧化，在使用中要加石墨 保护管，使热电偶的热惰性增大。 钨铼系热电偶 2、热电偶结构 普通型热电偶 热端 铠装热电偶 单芯结构 碰底型 不碰底型 露头型 帽型 小惯性热电偶 五、热电偶的测量及标定 1、热电偶的测量 伺服式温度表 开关合向C时 伺服式温度表是根据自平衡式电位差计的原理工作的。 检流计G指示为 i ,移动触点b，使检流计指零（即i=0）时,系统达到平衡，即有 电流 I 和电阻 Rab 已知时,则可以用可变电阻触点b的位置标明被测电势数值。 2、热电偶的标定 标定的目的是核对标准热电偶热电势－温度关系是否符合标准，或确定非标准热电偶的热电势－温度标定曲线，标定方法有定点法和比较法（分为双极法和单极法），下面主要介绍双极法。 手工标定 标定铂铑—铂热电偶时，将标准电偶与被标定热电偶的工作端，用铂丝捆扎在一起，插到管式炉内的均匀温度场中，冷端分别插在0℃的恒温器中。用自耦变压器1调节炉温，当炉温到达所需的定标定温度点±10℃内，且炉温变化每分钟不超过0.2℃时，就可读数。每一个标点温度的读数不得少于四次。 自动标定 同时测量电炉温度t，分别输出热电势EB和Et，在减法器内被比较得电势差值 △E = Et－EB , △E 输入记录仪进行记录。 同型号热电偶的自动标定 不同型号热电偶的自动标定 用标准铂铑热电偶标定贱金属热电偶，两者的热电势不能直接比较，因此，由函数发生器将标准热电偶输出的热电势E/B转换为EB，然后输入减法器与Et相比较。 程序控制器包括升温指示器、恒温时间控制器和记录控制器三部分。其作用是在标定过程中，诸如电炉的升温、恒温、标定结果的显示、记录及转换和工作结束后自动切断电源等一系列动作，能够按预先给定的程序自动进行。 微机全自动检定系统 应用微机实现的热电偶全自动检定系统，能实现自 动控温、自动检测和自动处理数据。 自动控制炉温：在升温段，控制量取一固定值，其大小与将要升到的检定点温度有关，以得到一个合适的升温率。当炉温将升到检定点温度时，通过一个预测炉温在预定惯性时间内能否达到检定点温度的判别式，决定控制量控制量是否取零（即停止加温）；停止加温后，炉温借热惯性继续上升，但其变化率由其某个正值越来越小，在变化率小至将近零值时，采用PC控制律（或非线性控制律）恒温，使炉温维护不变。 第二节 热电阻 有些温度传感器是利用热电阻和热敏电阻的电阻率温度系数而制成的。大多数金属导体和半导体的电阻率都随温度发生变化，都称为热电阻，纯金属有正的温度系数，半导体有负的温度系数。 一、金属热电阻 1、工作原理、结构和材料 热电阻随温度变化的特征方程 ：热电阻的电阻温度系数 选作感温元件的材料应满足要求 ： 材料的电阻温度系数要大 在测温度范围内，材料的物理、化学性质应稳定 在测温范围内，温度系数保持常数，便于实现温度表的线性刻度特性 具有比较大的电阻率，以利于减少热电阻的体积，减小热惯性 特性复现性好，容易复制 【1】铂热电阻 铂电阻与温度的关系： 铂热电阻的构造 【2】铜热电阻 铜电阻与温度的关系是线性的 2、金属热电阻的测量电路 由于热电阻的电阻值很小，所以导线电阻值不可忽视 , 取 电阻为r1和r2的导线完全相同. 热电阻三线测温电桥 Ra 为调整电桥的精密电阻,调节使电桥平衡 若 就可消除引线电阻的影响。 热电阻三线测温电桥 * 第九章 热电式传感器 第九章热电式传感器 热电偶 热电阻 晶体管和集成温度传感器 本章所讲的热电 式传感器 第一节 热电偶 一、热电效应 A和B两种不同的金属材料连接成闭合回路, 若一端 温度为T, 另一端为T0,且T>T0, 如果在回路中接入电流计M, 就会看到M的指针偏转, 这一 现象称为热电效应. 1 、热电效应现象 2、热电效应产生的原因 产生热电效应,这是因为产生了电动势, 称为热电势, 用 EAB( T ,T0 ) 表示. 通常把两种不同的金属的这种 组合称为热电偶。 A和B ---- 热电极 温度高一