6.1.1热电偶测温度（课件）-《传感器检测技术》同步教学（人民邮电版）

● 项目——温度检测 ● 任务——轧钢炉炉内温度检测 1 ► 任务导入 轧钢炉炉内温度检测 钢坯的轧制温度 加热炉的炉温在950～1200℃之间，它要跟随轧机轧制节奏的变化来随时调节 ► 热电偶 ● 定义：工程上常用的一种的温度检测传感器，它是一种自发电式传感器，测量时不需要外加电源，直接将被测温度转换成电势输出。 轧钢炉炉内温度检测 特点 应用 √ 结构简单、使用方便、测量精度高、测量范围宽等 √ 常用范围：-50～1600℃ √ 特殊材料测量范围更广，某些特殊热电偶最低可测到-270℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨铼） 3 ► 温度的基本知识 ● 定义：温度是表征物体冷热程度的物理量，为了定量的描述温度的高低，必须建立温度标尺，即温标。温标就是温度的数值表示。 轧钢炉炉内温度检测 4 温标的表示方法 摄氏温标 华氏温标 开氏温标 ► 温度的基本知识 ● 定义：温度是表征物体冷热程度的物理量，为了定量的描述温度的高低，必须建立温度标尺，即温标。温标就是温度的数值表示。 轧钢炉炉内温度检测 温度测量 接触式测量 非接触式测量 选择某一物体与被测物体相接触，并进行热交换。 当两者达到热平衡状态时，选择物体与被测物体温度相等。 从而得出被测物体的温度数值。 测温元件不与被测物体直接接触。 利用物体的热辐射，通过对辐射能量的检测来实现测温。 5 ● 热电效应：当两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，回路中将产生一个电动势，形成电流，这种现象称为热电效应。 轧钢炉炉内温度检测 温差 电压 当受热物体中的电子（空穴），因随着温度梯度由高温区往低温区移动时，所产生的电流或电荷堆积的一种现象。 ►热电偶的测温原理——热电效应 6 ►热电偶的测温原理——热电效应 轧钢炉炉内温度检测 热电极 热电极 工作端（热端） 自由端（冷端） 两种导体组成的闭合回路称为热电偶，回路中的电势称为热电势。 7 （1）接触电势 轧钢炉炉内温度检测 ►热电偶的测温原理——热电势的组成 接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关 取决于A、B的性质及接触点的温度，与其形状尺寸无关。所以在热电偶材料确定后，接触电势的大小只与温度有关系。 8 ►热电偶的测温原理——热电势的组成 轧钢炉炉内温度检测 同一导体中的，如果两端温度不同，在两端间会产生电动势，即产生单一导体的温差电动势。 T T0 T＞T0 _ _ _ + + + eA(T,To) （2）温差电势 9 （2）温差电势 轧钢炉炉内温度检测 ►热电偶的测温原理——热电势的组成 温差电势的大小与导体的性质和两端温度有关 在热电偶材料确定后，温差电势的大小只与温度有关系。 10 （3）热电偶的总电势 轧钢炉炉内温度检测 ►热电偶的测温原理——热电势的组成 回路中总的热电势为两个接触电势和两个温差电势之和 温差电势 远小于接触电势 11 ► 热电偶的测温原理——结论 01 02 03 √ 热电偶的两个热电极必须是两种不同材料的均质导体，否则热电偶回路的总电势为零。 √ 热电偶两接点温度必须不等，否则，热电偶回路总热电势为零。 √ 当热电偶材料均匀时，热电偶的热电势只与两个接点温度有关，而与中间温度取关，与热电偶的材料有关，而与热电偶的尺寸、形状无关。 轧钢炉炉内温度检测 01 02 03 04 √ 热电势足够大 √ 热电性能稳定， 热电势与温度有单值关系或简单的函数关系 √ 电阻温度系数和电阻率要小 √ 易于复制，工艺性与互换性好，便于制定统一的分度表，材料要有一定的韧性，焊接性能好，以利于制作 ► 热电偶的材料及结构 轧钢炉炉内温度检测 1. 热电偶的材料 ►热电偶的材料及结构——热电偶的基本结构 ● 主要用于测量气体、蒸汽和液体等介质的温度。 主要有热电极、保护套管、绝缘套管、接线盒等几部分组成。 热电极 绝缘套管 保护套管 接线盒 （1）普通热电偶 轧钢炉炉内温度检测 14 ● 定义：它是将热电极、绝缘材料和金属保护管组合在一起，经拉伸加工而成。 ● 分类：根据测量端的形式不同，可分为碰底型、不碰底型、露头型、帽型等。 ● 特点：铠装热电偶具有能弯曲、耐高压、热响应时间快和坚固耐用等许多优点，适用于位置狭小、结构复杂的测量对象、 （2）铠装型热电偶 ►热电偶的材料及结构——热电偶的基本结构 轧钢炉炉内温度检测 15 ● 定义：用真空蒸镀（或真空溅射）、化学涂层等工艺，将热电极材料沉积在绝缘基板上形成的一层金属薄膜。 ● 特点：热电偶测量端既小又薄（厚度可达0.01～0.1μm），因而热惯性小，反应快，可用于测量瞬变的表面温度和微小面积上的温度。薄膜热电偶分为片状、针状等。 （3）薄膜热电偶 ►热电偶的材料及结构——热电偶的基本结构 轧钢炉炉内温