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热电偶动画ppt课件1热电偶传感器热电偶工作原理热电现象:两种不同材料导线在连接处形成节,如将这两个节分别置于不同的温度下(T0和T1),便会在回路中形成电流。热电势分为接触电势和温差电势接触电势:不同材料电子浓度不同,在节点处发生扩散导致电势设:导体A、B的电子浓度分别为NA、NB,则:其中:K为波尔兹曼常数T为结点所处温度若NA>NB,则eAB(T)>0,反之亦然。故:电子浓度高的材料电位高。温差电势:同一种金属导体,由于二头的温度不同,电子从高温段向低温段扩散,高温处带正电。
σA与T0、T有关,汤姆逊系数,表示导体两端单位温度差时产生的电势。若T>T0,则eAB(T)>0,反之亦然。ABTT0热电偶传感器热电偶工作原理ABTT02热电偶传感器接触电势与温差电势的性质回路总电势讨论:①热电偶的材料相同时,EAB(T,T0)=0②热电偶的两个节点所处的温度相同时,EAB(T,T0)=0所以形成热电势的两个必要条件:①两种导体的材料不同②节点所处的温度不同热电偶传感器接触电势与温差电势的性质3热电偶传感器热电偶基本定律①均质导体定律:热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成。②中间导体定律:在热电偶测温回路内,接入第三种导体时,只要第三种导体的两端温度相同,则对回路的总热电势没有影响,即热电偶接过渡(中间)导体(传感器引出)时,总回路电势不变。(测量引线)③中间温度定律:在热电偶测温回路中,tc为热电极上某一点的温度,热电偶AB在接点温度为t、t0时的热电势eAB(t,t0)等于热电偶AB在接点温度t、tc和tc、t0时的热电势(温度补偿)常用热电偶铂铹—铂热电偶,特点:精度高,〈1300°C镍铬—镍硅热电偶,特点:线性好,-50~1300°C,价格低镍铬—铐铜热电偶,特点:灵敏度高,常温测量,-50~500°C,价格低钨铼10—钨铼20热电偶,特点:精度高,测高温、~2000°C,成本高热电偶传感器热电偶基本定律4热电偶传感器热电偶的温度补偿标准测量时,T=0°C,但实际应用时较难实现。常用方法为电位补偿法。补偿电路置于变化的温度环境(tn)中,调整R使E(tn,to)=UA,一般t0=0°C,Rt为正温度系数电阻。当tn↑,UA↑以补偿U(t,tn)的下降
V+RR1RttnUAT:测量温度E(t,t0)CCBA热电偶传感器热电偶的温度补偿V+RR1RttnUAT:测量温5热电阻传感器原理:导体的ρ随温度T变化。特点:灵敏度低,精度高,宜用于常温和低温测量。对导体材料的要求:理化性能稳定,ρ随T的变化大,线性好。常用:铂、铜。热电阻传感器原理:导体的ρ随温度T变化。6半导体热敏电阻传感器特点:灵敏度高,A系数是金属的10~100倍;响应速度快;非线性大;互换性、稳定性差分类:负温度系数;正温度系数(常用于温度补偿电路中)半导体热敏电阻传感器特点:灵敏度高,A系数是金属的10~107集成温度传感器(半导体PN结电压随温度变化)集成温度传感器(半导体PN结电压随温度变化)8热电偶动画ppt课件9热电偶动画ppt课件10热电偶动画ppt课件11热电偶动画ppt课件12热电偶动画ppt课件13热电偶动画ppt课件14热电偶动画ppt课件15热电
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