热电式传感器(讲简版)

热电偶热电偶是将温度量转换为电势大小的热电式传感器。自19世纪发现热电效应以来,热电偶被越来越广泛地用来（工业）测量100~1300℃范围内的温度，根据需要还可以用来测量更高或更低的温度。具有的优点结构简单使用方便精度高热惯性小可测局部温度便于远距离传送与集中校测自动记录等一、热电效应热电偶的基本原理两种不同类型金属（丝）的两端分别连接在一起，组成一闭合回路，当两种不同类型金属接触处的温度不同时，回路中就要产生热电势，此现象是1823年塞贝克（T.J.Seebeck）用铜和锑做实验时发现的，称为塞贝克电势。这个物理现象称为金属丝的热电效应。热电效应原理图如下把两种不同导体材料A、B连接成闭合回路，这种组合称为热电偶。TT0BA热电效应原理图工作端热端自由端冷端将两个接点置于温度为T和T0（设T>T0），T称为热端（工作端）T0称为冷端（自由端）在该回路会产生电动势（热电势），用EAB(T,T0)

表示。温差电势单一导体中，如果两端温度不同，在两端间会产生电势，即单一导体的温差电势。这是由于导体内自由电子在高温端具有较大的动能，因而向低温端扩散（运动），结果高温端中的原子因失去电子而带正电荷，低温端中的原子因得到电子而带负电荷，从而形成一个静电场；这个电场阻碍了电子的继续扩散，当达到动态平衡时，在导体两端形成一个稳定的电位差，即温差电势，其可表示为：式中：eA(T，T0)导体A两端温度为T、T0时的温差电势σ汤姆逊系数，表示单一导体两端温度差为1℃时产生的温差电势，其值与材料性质和两端温度有关+++---AeA（T,T0）温差电势TT0—在金属导体中自由电子数目很多，但温度不能显著地改变导体中自由电子的动能，所以，在同一种金属导体内，温差电势极小，可以忽略。因此，在一个热电偶回路中起决定作用的是两个接点处材料的性质和该点所处温度有关的接触电势。故上式可以近似为：eAB(T)eAB(T0)TT0热电偶回路接触电势在工程中，常用上式表示热电偶回路的总热电势。从上式可以看出，回路的总电势是随T和T0而变化的，即总电势为T和T0的函数，这在实际使用中不方便。为此，在使用和标定热电势时，使T0为常数，即:eAB(T0)=f(T0)=C(常数)则上式可写成EAB(T,T0)=eAB(T)-f(T0)=f(T)-CeAB(T)eAB(T0)TT0热电偶回路接触电势EAB(T,T0)=eAB(T)-f(T0)=f(T)-C上式表明●当热电偶回路的一个端点（冷端）保持温度T0不变，则热电势EAB（T,T0）只随另一个端点（热端）的温度T变化而变化，回路总电势是（热端）温度T的单值函数；●两个端点温差（T-T0）越大，回路总电势EAB（T,T0）也越大；这给工程使用带来方便。eAB(T)eAB(T0)TT0热电偶回路接触电势常用热电偶目前，常用热电材料分贵金属和普通金属两大类我国使用的热电偶有以下几种铂铑-铂热电偶镍铬-镍硅热电偶分度号为S测温范围：0-1300℃分度号为K测温范围：0-1000℃镍铬-考铜热电偶分度号为E测温范围：0-600℃分度号为B测温范围：0-1800℃分度号为T测温范围：0-1000℃铂铑30-铂铑6热电偶铜-康铜热电偶热电阻Resistance一、常用热电阻热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性，对和温度有关的参数进行测量的元件。绝大多数金属具有正的电阻温度系数，利用这一特性制成温度传感器，称为热电阻。（1）铂电阻铂电阻的温度特性Rt=R0(1+At+Bt2+Ct3)式中：Rt

温度为t℃时铂电阻的电阻值（Ω）R0温度为0℃时铂电阻的电阻值（Ω）A常数，3.96847×10-3/℃B常数，-5.847×10-7/℃C常数，-4.22×10-12/℃t测量温度铂电阻的分度号：Pt10测温范围：0-850℃

Pt100测温范围：-200-850℃（2）铜电阻铜电阻的温度特性Rt=R0（1+αt）式中：Rt温度为t℃时铜电阻的电阻值（Ω）R0温度为0℃时铜电阻的电阻值（Ω）α

常数，4.28899×10-3/℃t

测量温度铜电阻的分度号：Cu50测温范围：-50-150℃Cu100测温范围：-50-150℃传感器的防爆在石油、化工、冶金等工业生产过程中，有爆炸性、可燃性气体、液体、粉尘存在，所以，要求传感器具有防爆功能。如何防爆具有防爆的意识掌握防爆的基本知识清楚防爆的原理、方法、