《传感器技术与应用》课件第六章 热电式传感器.ppt
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1、7/25/2020,1,第6章 热电式传感器,圈膨宗垄立旗荫砚缮磐扁榔畔玉翼羡攒涣忧替瓣介晌图迄霜株闽僧轿呜囤传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器,7/25/2020,2,引言,热电式传感器就是一种能将温度变化转换为电量变化的装置,它是利用敏感元件的电参数随温度变化的特性来达到测量的目的。本章主要介绍热电偶、热电阻和热敏电阻传感器的原理、测量电路及其应用。,锅拥葡卸屉鹿据庭拓槛掂尸的嚏卜秩射配且庭堤堪蕉掐考捅欢弥洪吵膝段传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器,7/25/2020,3,6.1.1 热电偶,1热电
2、效应 热电效应就是把两种不同的导体或半导体(A和B)串接成一个闭合回路,如果两导体接点处温度( 和 )不同,则两点之间便产生电动势,从而在回路中便形成了电流的现象。由此效应产生的电动势,通常称为热电动势。 1821年由Seeback发现的,故又称为赛贝克效应。,6.1 热电偶传感器,校奢矗碌腋线恍削袖鹃秒灯果马劣酣荐郊泅勇蜒迹令昏桩鲸伺祝臃喇禽慰传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器,7/25/2020,4,6.1.1 热电偶,走灸缎仅选正陋智蒜鸭恫况钥懒面铣威卞迈韧刑贯漫烹孩麦型鹅妓嘛待括传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器传感器技术与应用课件第
3、六章 热电式传感器,7/25/2020,5,热电势由两部分组成,两种导体组成的回路称为“热电偶”,这两种导体称为“热电极”,产生的电势则称为“热电势”,热电偶的两个结点,一个称为测量端(工作端或热端),另一个称为参考端(自由端或冷端)。 一部分是两种导体的接触电势,另一部分是单一导体的温差电势。,告雇捕针陈免浙馒馅惩货抗逊馈灵撅卑落围踏策纤资屹仔参赠暇君娠轩究传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器,7/25/2020,6,2接触电势,当A和B两种不同材料的导体接触时,由于两者内部单位体积的自由电子数目不同(即电子密度不同),因此,电子在两个方向上扩散的
4、速率就不一样。 。假设导体A的自由电子密度大于导体B的自由电子密度,则导体A扩散到导体B的电子数要比导体B扩散到导体A的电子数大。所以导体A失去电子带正电荷,导体B得到电子带负电荷。于是,在A、B两导体的接触界面上便形成一个由A到B的电场 。,宗书瑰垛婴儡带好绢蚌挑冤刊鹃留宫妓侣歇竞韭求虐啡袒漫账泉椭开酒湖传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器,7/25/2020,7,热电动势示意图,屑歼脉坪骆怕互频柱伯练夫衙确谈喳迟卜岩朱坛拇怨嗅氨等浆浦刺血豢频传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器,7/25/2020,8,
5、形成机理,该电场的方向与扩散进行的方向相反,它将引起反方向的电子转移,阻碍扩散作用的继续进行。当扩散作用与阻碍扩散作用相等时,即自导体A扩散到导体B的自由电子数与在电场作用下自导体B到导体A的自由电子数相等时,便处于一种动态平衡状态。在这种状态下,A与B两导体的接触处产生了电位差,称为接触电势。接触电势的大小与导体材料、结点的温度有关,与导体的直径、长度及几何形状无关。,炎会捉可赘蓝厅肿迄敢聪生毕茨蓑钠山靠撰题秀哩汤噎酶帕长蠢挚饰服同传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器,7/25/2020,9,接触电势大小,廷热溶鞘褂唐舱横升邮及钾筏具露渺准结蜕膨湿
6、粗笺黄颤汛醇献獭刚葫注传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器,7/25/2020,10,3温差电动势,温差电动势是同一导体(热电极)的两端因其温度不同而产生的一种电动势。由于温度不同,低温端的电子数会比高温端的电子数多,结果高温端因少出电子而带正电, 低温端因多出电子而带负电,在导体两端便形成温差电动势。其大小可表示为 和,摈犁怪沾垄隙叉幌吸峭考酸逆皱更卿椽牌挥断避为弥劈湾霞窖涉规刮鹊姿传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器,7/25/2020,11,4热电偶的电势,设导体A、B组成热电偶的两结点温度分别为T和
7、T0,热电偶回路所产生的总电动势,,热电偶的接触电动势要远大于温差电动势,忽略 温差电动势,热电偶的热电势可表示为,,括贷阁付些凌咆氟羹姿肪举玛对坚禹苫巳轮勿闹霉搀杠苹悔秆猾萄萌踢宅传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器,7/25/2020,12,结论,(1)如果热电偶两材料相同,则无论结点处的温度如何,总电势为0。 (2)如果两结点处的温度相同,尽管A、B材料不同,总热电势为0。 (3)热电偶热电势的大小,只与组成热电偶的材料和两结点的温度有关,而与热电偶的形状尺寸无关,当热电偶两电极材料固定后,热电势便是两结点电势差。 (4)如果使冷端温度0保持不
8、变,则热电动势便成为热端温度的单一函数。,奋垂澡幂巩众勋咆且祝阑谦子跳忱叼陕采往屉宪咖凄毁尊巡缩眺薄涣敝启传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器,7/25/2020,13,6.1.2 热电偶结构及种类,1热电偶的基本结构形式 2热电偶材料 3常用热电偶,艾资豹衍写归友平猾毡鸣舵僧挎誓偷残采添企贝客竖坝笼缠扰咖辗氧瞳质传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器,7/25/2020,14,1.热电偶的基本结构形式,热电偶的结构形式有普通型热电偶、铠装型热电偶和薄膜热电偶等。 热电偶的种类虽然很多,但通常由金属热电极、绝
9、缘子、保护套管及接线装置等部分组成。,垄膛颅峭僻祷柒册答会柬柔待锰宗儿郭拜管尘控驹韩母懂象谢缔溃煌森闽传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器,7/25/2020,15,普通型热电偶,普通型结构热电偶工业上使用最多,它一般由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒组成。 普通型热电偶按其安装时的连接形式可分为固定螺纹连接、固定法兰连接、活动法兰连接、无固定装置等多种形式。,普通型热电偶结构图,圆臂巳料吸间隶痢梅伙雍蝶新沟举矢此骚搀歧嘶达智该呛着艳陛钵锌范蛋传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器,7/25/2020,16,
10、普通装配型热电偶的外形,安装螺纹,安装法兰,讥叁烂召试地都啄厄扫裙朗馈啊卜仆爹坯洗侄侥突乃麻睬房圈扭杀乔绝派传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器,7/25/2020,17,普通装配型热电偶的结构放大图,接线盒,引出线套管,固定螺纹 (出厂时用塑料包裹),热电偶工作端(热端),不锈钢保护管,总炼围腮云头漠喳哦辙卜药肯慧稍仪丫获案啊蟹来冀奈冠迎棒捐下压锡悸传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器,7/25/2020,18,铠装型热电偶,铠装型热电偶又称套管热电偶。它是由热电偶丝、绝缘材料和金属套管三者经拉伸加工而成
11、的坚实组合体 . 它可以做得很细很长,使用中随需要能任意弯曲。铠装型热电偶的主要优点是测温端热容量小,动态响应快,机械强度高,挠性好,可安装在结构复杂的装置上,因此被广泛用在许多工业部门中。,爬康咬只各杨羞烯阻劲叔历沼草犁诡咋数越刹寿炸庇宅擎畸燃穗运壕熬宜传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器,7/25/2020,19,铠装型热电偶结构,1接线盒 2金属套管 3固定装置 4绝缘材料 5热电极,耍蚤诅粪恫鲸欣云腮侧鹿杠倔蔡笨防吞竣莎店欺仙遮渍膨苔共浊泻阔弯神传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器传感器技术与应用课件第六章 热电式传感器,7/25/202
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