传感器与智能检测技术-第5章-热电式传感器
10页1、,热电式传感器,第5章,传感器与智能检测技术,热电式传感器,5,传感器与智能检测技术,热电偶传感器,5.1,热电阻传感器,5.2,热敏电阻传感器,5.3,热电式传感器,5,温度是工业生产中常见的工艺参数之一,任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关,因此温度控制是生产自动化的重要任务。如冶金、机械、热处理、食品、化工以及玻璃、陶瓷和耐火材料等各类工业生产过程中广泛使用各种加热炉、热处理炉、反应炉等。图5-1为热电式传感器工作原理示意图。,传感器与智能检测技术,热电式传感器,5,热电偶的测温原理基于热电效应。 将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合回路,当两个接点1和2的温度不同时,如TT0 ,在回路中就会产生热电动势,并在回路中有一定大小的电流,此种现象称为热电效应。该电动势就是著名的“塞贝克温差电动势”,简称“热电动势”,记为EAB,导体A,B称为热电极。接点1通常是焊接在一起的,测量时将它置于测温场所感受被测温度,故称为测量端(或工作端,热端)。接点2要求温度恒定,称为参考端(或冷端)。由两种导体的组合并将温度转化为热电动势的传感器叫做热电偶传感器。,传感器与智能检测技术,5.
2、1 热电偶传感器 5.1.1 热电偶的测温原理,热电式传感器,5,1.铂銠-铂热电偶 铂銠-铂热电偶属于贵金属热电偶。其中,正极较硬,是90铂、10銠的铂銠合金(简写铂銠10)。负极柔软,是纯金属铂。该热电偶可测量较高的温度,短时间可测量1600,长时间可工作在1300以下。一般用于较精密的测温或作标准热电偶。由于它的热电势较小,本身电阻较大,测量时需配用灵敏度和准确度较高的仪表。 2.镍铬-镍硅热电偶 镍铬-镍硅是非贵金属热电偶中性能最稳定的一种。其热电极通常做得较粗。它的正极不亲磁,是90镍、910铬、0.4硅的合金。负极稍亲磁,是90镍、2.53硅、0.6钴的合金。因为热电极中含有大量镍,故高温下抗氧化能力和抗腐蚀能力都很强。 镍铬-镍硅热电偶短时间可用到1200,长时间可工作在1000以下。它有接近线性的分度曲线。相同温度下,它的热电势值比铂銠-铂热电偶的大45倍 3.铂銠-铂銠热电偶 铂銠-铂銠热电偶属于高温热电偶。其中:正极较硬,是70铂、30銠的合金(简写铂銠30);负极稍软,是94铂、6銠的合金(简写铂銠6)。该热电偶在长期使用时,温度可达1600。 4.铜-康铜热电偶
3、 铜-康铜热电偶属于低温热电偶,是低温热电偶中唯一定型的通用热电偶。其中:正极为红色,是纯铜;负极是银白色,是60铜、40镍的康铜合金,主要用于-200300区间的温度测量。,传感器与智能检测技术,5.1 热电偶传感器 5.1.1 热电偶的测温原理,热电式传感器,5,1.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。如果热电偶的两根热电极由两种均质导体组成,那么,热电偶的热电动势仅与两接点的温度有关,与热电偶的温度分布无关;如果热电极为非均质电极,并处于具有温度梯度的温场时,将产生附加电势,如果仅从热电偶的热电动势大小来判断温度的高低就会引起误差。 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。根据这一定则,可以将热电偶的一个接点断开接入第三种导体,也可以将热电偶的一种导体断开接入第三种导体,只要每一种导体的两端温度相同,均不影响回路的总热电动势。在实际测温电路中,必须有连接导线和显示仪器,若把连接导线和显示仪器看成第三种导体,只要他们的两端温度相同,则不
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