学习资料 单片机电子技术 第8章 热电式传感器.ppt

河南科技大学机电学院第8章热电式传感器本章学习要求：1.掌握热电偶传感器的工作原理、基本定律、冷端补偿及工程应用；2.掌握热电阻传感器的工作原理、特点及工程应用；3.了解PN结温度传感器的工作原理及工程应用；4.了解集成温度传感器的类型及工程应用。传感器原理及应用8.1热电偶传感器8.1.1工作原理：热电效应（温度→热电势）两种不同导体(或半导体)A和B，串联组成一个闭合回路，当两个接点温度不同时，回路中就会产生热电势，这一现象称为热电效应。第8章热电式传感器热电极测温端参考端(冷端)k——玻耳兹曼常数(1.38×10-23J/K)；q——电子电荷量(1.6×10-19C)；NA，NB——导体A和B的自由电子密度。8.1.1热电效应1.接触电势：导体材料不同，电子扩散(NANB)。AT0BT2.温差电势：接点温度不同，温度扩散(TT0)。——汤姆逊系数，与材料性质和两端温度有关。，当热电偶材料一定，冷端温度时，总热电势为热端温度的单值函数(分度表)。ABTT08.1.1热电效应8.1.2热电偶的基本定律2.中间导体定律在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要被接入导体的两端温度相等，则热电偶回路的总热电势不变。故热电偶回路中的测量仪表、导线等均可视为中间导体。1.匀质导体定律两种匀质导体材料组成的热电偶，其热电势与热电极的长度、截面积以及沿热电极长度方向的温度分布无关，仅与热电极材料的性质和热端、冷端的温度有关。若热电极的材质不均匀，则会产生附加热电势。TT0V8.1热电偶传感器3.标准电极定律若热电极A、B与第三种电极C(标准铂电极)分别组成三种热电偶，在相同的结点温度下，则4.中间温度定律热电极A、B分别与导线、相连，结点温度为分别T、Tn、T08.1.2热电偶的基本定律8.1.3热电偶的冷端补偿1.计算修正法：1）热电势修正法：2）温度修正法：2.电桥补偿法3.补偿导线法4.恒温法：将冷端置于纯水和冰屑相混合的冰瓶内。8.1热电偶传感器8.1.4常用热电偶8.1热电偶传感器8.1.5热电偶传感器的应用1.为了提高灵敏度，将n支同型号的热电偶串联，则只要有一支热电偶发生断路，整个电路将无法工作。2.为了提高测量精度，将n支同型号的热电偶并联，则某个热电偶断路并不影响整个电路的工作，且相对误差为单支热电偶相对误差的倍。8.1热电偶传感器1）两点间温差测量将两支型号相同的热电偶反向串接，且配接相同的补偿导线，测量仪表示值：2）炉温测量实例热电偶的热端插入炉内感受待测温度，冷端通过补偿导线与测量仪表的输入导线(铜线)相连，并插入冰瓶以保证。8.1.5热电偶传感器的应用8.1.5热电偶传感器的应用第8章热电式传感器工作原理：热阻效应(温度→电阻)利用电阻值随温度变化的特点制成。1.铂电阻：2.铜电阻：8.2热电阻传感器：8.2.1金属热电阻：正电阻温度系数3.铟和锰电阻：，：：：8.2.1金属热电阻4.热电阻测温电桥电路三线接法四线接法8.2.2热敏电阻热敏电阻不宜用于较宽的温度范围，但对于特定温度点的检测却十分灵敏。因此可用做检测元件、电路保护元件、温度补偿元件、温度报警元件等。（2）PTC型：正电阻温度系数(过热保护)（3）CTR型：临界电阻温度系数(开关元件)（1）NTC型：负电阻温度系数(温度测量和温度补偿)B——热敏电阻材料的特征常数(2000~6000K)。8.2热电阻传感器（）8.2.2热敏电阻产品8.2.2热敏电阻热敏电阻线性化处理的方法：1.串联电阻补偿法RT为负温度系数，Rc为正温度系数， 。(a)补偿电路；(b)电阻与温度的关系；(c)电流与温度的关系8.2.2热敏电阻2.并联电阻补偿