自动检测技术与应用第九章
64页1、第九章第九章 热电偶传感器热电偶传感器 本章学习的主要内容有本章学习的主要内容有: 1、了解了解温度测量温度测量的的基本概念基本概念和方法和方法; 2、了解了解热电偶热电偶的的工作原理工作原理,了解热电了解热电偶的偶的分类及特点分类及特点; 3、掌握掌握控温仪表的控温仪表的接线方法接线方法。 第一节第一节 温度测量的基本概念温度测量的基本概念 一一、温度测量温度测量 的基本概念的基本概念 温度标志着物温度标志着物 质内部大量质内部大量分子无分子无 规则运动的剧烈程规则运动的剧烈程 度度。温度越高温度越高,表表 示物体内部分子热示物体内部分子热 运动越剧烈运动越剧烈。 模拟图模拟图:在一个密闭的空间里在一个密闭的空间里,气体分气体分 子在高温时的运动速度比低温时快子在高温时的运动速度比低温时快! 低温低温 高温高温 二二、温标温标 1 1、温度的数值表示方法称为温标温度的数值表示方法称为温标。它它规定了温度的读数的起点规定了温度的读数的起点(即零点即零点)以以及及温度的单位温度的单位。各类温度计的刻度均由温各类温度计的刻度均由温标确定标确定。 2 2、国际上规定的温标有国际上规定的温标有
2、:摄氏温摄氏温标标、华氏温标华氏温标、热力学温标热力学温标等等。 几种温标的对比几种温标的对比 正常正常 体温为体温为37 C C ,相相 当于华氏当于华氏 温度多少温度多少 度度? 热力学温标热力学温标(K K) 热力学温标是建热力学温标是建 立在立在热力学第二定律热力学第二定律 基础上的基础上的最科学的温最科学的温 标标,是由是由开尔文开尔文 (Kelvin)根据热力根据热力 学定律提出来的学定律提出来的,因因 此又称此又称开氏温标开氏温标。它它 的的符号是符号是T,单位是单位是 开尔文开尔文(K) 。 威廉威廉汤姆逊汤姆逊开尔文勋爵像开尔文勋爵像 1990国际温标国际温标( (ITS-90) ) 从从1990年年1月月1日开始日开始在全世界范围内在全世界范围内采用采用1990年国际温标年国际温标,简称简称ITS-90。它它定义定义了一系列温度的固定点了一系列温度的固定点,测量和重现这些测量和重现这些固定点的标准仪器以及计算公式固定点的标准仪器以及计算公式,例如水例如水 的三相点为的三相点为273.16K(0.01 C)等等。 三三、温度测量及传感器分类温度测量及传感器分类 温度传
3、感器按照温度传感器按照用途用途可分为基准温度计和可分为基准温度计和工业温度计工业温度计;按照测量方法又可分为按照测量方法又可分为接触式接触式和和非接触式非接触式;按工作原理又可分为按工作原理又可分为膨胀式膨胀式、电阻电阻式式、热电式热电式、辐射式辐射式等等等等;按输出方式分按输出方式分,有有自发电型自发电型、非电测型等非电测型等。 介绍几种温度测量方法介绍几种温度测量方法 示温涂料示温涂料(变色涂料变色涂料) 装满装满热水后图案热水后图案 变得清晰可辨变得清晰可辨 变色涂料在电脑内部温度中的示温作用变色涂料在电脑内部温度中的示温作用 CPU散散 热风扇热风扇 低温时显示低温时显示 蓝色蓝色 温度升高后变为红色温度升高后变为红色 2015/12/6 Sunday 10 体积体积热膨胀式热膨胀式 不需要电源不需要电源,耐用耐用;但但 感温部件体积较大感温部件体积较大。 气体的体积与气体的体积与 热力学温度成正比热力学温度成正比 2015/12/6 Sunday 11 红外温度计红外温度计 热电偶测温的主要优点热电偶测温的主要优点 1、它属于它属于自发电型自发电型传感器传感器:测量时可以测量
4、时可以 不需外加电源不需外加电源,可直接驱动动圈式仪表可直接驱动动圈式仪表; 2、测温范围广测温范围广:下限可达下限可达-270 C C ,上限上限 可达可达18001800 C C以上以上; 3 3、各温区中的热电势均符合各温区中的热电势均符合国际计量委国际计量委 员会员会的标准的标准。 先看一个实验先看一个实验热电偶工作原理演示热电偶工作原理演示 结论结论: 当两个结点温度不相同时当两个结点温度不相同时,回路中将产生电动势回路中将产生电动势。 热热电极电极A A 右端称右端称为为:自自 由端由端 (参考参考 端端、冷冷 端端) 第二节第二节 热电偶的工作原理热电偶的工作原理 左端称左端称为为:测测 量端量端 (工作工作 端端、热热 端端) 热热电极电极B B 热电势热电势 A B 通过以上演示得出结论通过以上演示得出结论 有关热电偶热电势的讨论有关热电偶热电势的讨论 热电偶两结点所产生的总的热电偶两结点所产生的总的热电势热电势等于热端热电势等于热端热电势 与冷端热电势与冷端热电势之差之差,是两个结点的是两个结点的温差温差t t 的函数的函数: EAB(T,T0)=eAB ( T T
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