热电偶产生热电势的必要条件学习教案

1、会计学1热电偶产生热电偶产生(chnshng)热电势的必要条热电势的必要条件件第一页，共44页。第1页/共44页第二页，共44页。第2页/共44页第三页，共44页。热电式传感器是一种将温度变化热电式传感器是一种将温度变化(binhu)转转换为电量的装置。换为电量的装置。它是利用某些材料或元件的性能随温度变化它是利用某些材料或元件的性能随温度变化(binhu)的特性来进行测量的。例如将温度变的特性来进行测量的。例如将温度变化化(binhu)转换为电阻、热电动势、热膨胀、转换为电阻、热电动势、热膨胀、导磁率等的变化导磁率等的变化(binhu)，再通过适当的测量，再通过适当的测量电路达到检测温度的目

2、的。电路达到检测温度的目的。 第3页/共44页第四页，共44页。第4页/共44页第五页，共44页。第5页/共44页第六页，共44页。第6页/共44页第七页，共44页。第7页/共44页第八页，共44页。第8页/共44页第九页，共44页。第9页/共44页第十页，共44页。( )lnAABBNKTETeN冷端（0）接触电势：00()lnAABBKTNETeN 式中： A、B 代表不同材料； ，0 为两端温度； k波尔兹曼常数； e 电子电荷量； BNAN是A、B 材料的电子浓度；第10页/共44页第十一页，共44页。00ln,AABBNKETTT TeN0lnABNKTTeN第11页/共44页第十二

3、页，共44页。2、单一导体的温差电势（汤姆逊电势） 对单一金属如果两边温度不同，两端也产生电势。 产生这个电势是由于导体内自由电子(z yu din z)在高温端具 有较大的动能，会向低温端扩散。由于高温端失 去电子带正电，低温端得到电子带负电。第12页/共44页第十三页，共44页。v A、B 两导体构成闭合回路总的温差电势为：000,()TABABTeT TeT TdT00,TAATeT TdT单一导体的温差电势为：:汤姆逊系数00,TBBTeT TdT第13页/共44页第十四页，共44页。根据两导体(dot)的接触电势（珀尔帖电势）和单一导体(dot)温差电势（汤姆逊电势）。热电偶总的热电

4、势为：0000,()TABABABTET TeT TeT TdT00ln()TAABTBNKTTdTeN第14页/共44页第十五页，共44页。000,ln()TAABABTBNKET TTTdTeN第15页/共44页第十六页，共44页。第16页/共44页第十七页，共44页。 000,ABCABBCCAET TETETET第17页/共44页第十八页，共44页。0TT设 时， 00ABCET000BCCAABETETET 将 代入上式有： 000,ABCABABABET TETETET T第18页/共44页第十九页，共44页。第19页/共44页第二十页，共44页。,ABCET T与 0,ABCET

5、 T的代数和为：0,0,ABABCABCET TET TET T第20页/共44页第二十一页，共44页。000,ln()TAABABTBNKET TTTdTeN第21页/共44页第二十二页，共44页。第22页/共44页第二十三页，共44页。第23页/共44页第二十四页，共44页。第24页/共44页第二十五页，共44页。(3)延伸热电极法(即补偿导线法) 热电偶长 度一般只有一米左右，在实际测量时，需要将热电偶输出的电势传输到数十米外的显示仪表或控制仪表，根据中间导体定律即可实现上述要求。一般选用直径(zhjng)粗、导电系数大的材料制作延伸导线，以减小热电偶回路的电阻，节省电极材料。第25页/

6、共44页第二十六页，共44页。 该法利用不平衡电桥产生的电压来补偿热电偶参考端温度变化引起的电势变化。 电桥四个桥臂与冷端处于(chy)同一温度，其中R1=R2=R3为锰铜线绕制的电阻，R4为铜导线绕制的补偿电阻，E是电桥的电源，R为限流电阻，阻值取决于热电偶材料。 (4)补偿(bchng)电桥法 第26页/共44页第二十七页，共44页。使用时选择R4的阻值使电桥保持平衡，电桥输出 Uab=0。当冷端温度升高时，R4阻值随之增大，电桥失去 图示 补偿电桥法示意图平衡，Uab相应增大，此时热电偶电势(dinsh)Ex由于冷端温度升高而减小。若Uab的增量等于热电偶电势(dinsh)Ex的减小量，

7、回路总的电势(dinsh)Uab的值就不会随热电偶冷端温度变化而变化，即： UAB=EX+Uab 第27页/共44页第二十八页，共44页。结构：普通热电偶，测量气体、蒸汽、液体等，棒形结构；薄膜热电偶，用于火箭、飞机(fij)喷嘴温度测量，结构较薄；铠装热电偶，用以测量狭小对象，结构细长、可弯曲；表面热电偶，用于弧形表面物体测温；消耗式热电偶，主要用于钢水温度测量。a)a)普通普通(ptng)(ptng)热电偶热电偶 b) b)薄膜热电偶薄膜热电偶 c) c)铠装热电偶铠装热电偶第28页/共44页第二十九页，共44页。热电偶广泛应用于各种( zhn)条件下的温度测量，尤其适用于500以上较高温

8、度的测量，普通型热电偶和铠装型热电偶是实际应用最广泛的两种结构。 接线盒保护套管绝缘管热电偶安装法兰引线口普通型热电偶主要由热电极、绝缘管、保护(boh)套管和接线盒等主要部分组成。贵重金属热电极的直径一般为0.30.65mm，普通金属热电极的直径一般为0.53.2mm；热电极的长度由安装条件和插入深入而定，一般为3502000mm。绝缘管用于防止两根电极短路保护套管用于保护热电极不受化学腐蚀和机械损伤普通型热电偶主要有法兰式和螺纹式两种安装方式第29页/共44页第三十页，共44页。热电极 绝缘材料 金属套管热电极绝缘材料铠装型热电偶断面结构铠装型热电偶是由热电极、绝缘材料和金属套管(to u

9、n)三者经过拉伸加工成型的金属套管一般(ybn)为铜、不锈钢、镍基高温合金等保护套管和热电极之间填充绝缘材料粉末，常用的绝缘材料有氧化镁、氧化铝等。铠装型热电偶可以做得很细，一般为28mm，在使用中可以随测量需要任意弯曲。铠装热电偶具有动态响应快、机械强度高、抗震性好、可弯曲等优点，可安装在结构较复杂的装置上，应用十分广泛。 第30页/共44页第三十一页，共44页。第31页/共44页第三十二页，共44页。00,0,0ABABABEtEt tEt第32页/共44页第三十三页，共44页。第33页/共44页第三十四页，共44页。第34页/共44页第三十五页，共44页。第35页/共44页第三十六页，共44页。第36页/共44页第三十七页，共