文档介绍：检测与转换温度传感器课件
第1页，共64页，2022年，5月20日，5点48分，星期四
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■了解温度传感器的作用、地位和分类
■理解热电效应定义，掌握热电偶三定律及相关计算， 热电偶冷端补偿原因及补偿方法
辐射传感器、热电偶
中高温用传感器
500～1000℃
光学高温计、辐射传感器、热电偶
中温用
传感器
0～500℃
低温用
传感器
-250～0℃
极低温用传感器
-270～-250℃
BaSrTiO3陶瓷
晶体管、热敏电阻、
压力式玻璃温度计
见表下内容
测 温 范 围
温度传感器分类(1)
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温差热电偶（简称热电偶）是目前温度测量中使用最普遍的传感元件之一。
特点：结构简单，测量范围宽、准确度高、热惯性小，输出信号为电信号便于远传或信号转换，还能用来测量流体的温度、测量固体以及固体壁面的温度。微型热电偶还可用于快速及动态温度的测量。
第二节 热电偶温度传感器
★热电偶的工作原理
★热电偶回路的性质
★热电偶的常用材料与结构
★冷端处理及补偿
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两种不同的导体或半导体A和B组合成闭合回路，若导体A和B的连接处温度不同（设T＞T0），则在此闭合回路中就有电流产生，也就是说回路中有电动势存在，这种现象叫做热电效应。这种现象早在1821年首先由西拜克（See－back）发现,所以又称西拜克效应。
热电偶原理图
T
T0
A
B
一、工作原理
回路中所产生的电动势，叫热电势。热电势thermo-electric force由两部分组成，即温差电势和接触电势。
热端
冷端
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1. 接触电势
+
A
B
T
eAB(T)
-
eAB(T)——导体A、B结点在温度T 时形成的接触电动势；
e——单位电荷， e =×10-19C；
k——波尔兹曼常数， k =×10-23 J/K ；
NA、NB ——导体A、B在温度为T 时的电子密度。
接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。
接触电势原理图
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A
eA(T,To)
To
T
eA(T，T0)——导体A两端温度为T、T0时形成的温差电动势；
T，T0——高低端的绝对温度；
σA——汤姆逊系数，表示导体A两端的温度差为1℃时所产生的温差电动势，例如在0℃时，铜的σ =2μV/℃。
2. 温差电势
温差电势原理图
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由导体材料A、B组成的闭合回路，其接点温度分别为T、T0,如果T＞T0，则必存在着两个接触电势和两个温差电势，回路总电势：
T0
T
eAB(T)
eAB(T0)
eA(T,T0)
eB(T,T0)
A
B
3. 回路总电势
NAT、NAT0——导体A在结点温度为T和T0时的电子密度； NBT、NBT0——导体B在结点温度为T和T0时的电子密度；
σA 、 σB——导体A和B的汤姆逊系数。
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导体材料确定后，热电势的大小只与热电偶两端的温度有关。如果使EAB(T0)=常数，则回路热电势EAB(T，T0)就只与温度T有关，而且是T的单值函数，这就是利用热电偶测温的原理。
只有当热电偶两端温度不同，热电偶的两导体材料不同时才能有热电势产生。
热电偶回路热电势的大小只与组成热电偶的材料及两端温度有关；与热电偶的长度、粗细无关。
只有用不同性质的导体(或半导体)才能组合成热电偶；相同材料不会产生热电势，因为当A、B两种导体是同一种材料时，ln(NA/NB)=0，也即EAB(T，T0)=0。
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在实际测量中只需用仪表测出回路中总电势即可。由于温差电势与接触电势相比较，其值很小，因此，在工程技术中认为热电势近似等于接触电势。
在工程应用中，测出回路总电势后，用查热电偶分度表的方法确定被测温度。
由一种均质导体组成的闭合回路，不论其导体是否存在温度梯度，回路中没有电流(即不产生电动势)；反