2.2 热电偶传感器测量温度（课件）-《传感器检测技术》同步教学（中国铁道出版社）

第2章 温度的检测 本 章 小 结 2.4电机温控电路的制作与调试 2.3 集成温度传感器测量温度 2.2 热电偶传感器测量温度 2.1 热电阻传感器测量温度 2.2 热电偶传感器测量温度 2.2 热电偶传感器测量温度 2.2.1热电偶测温原理 1.热电效应 将两种不同的导体A和B连成闭合回路，若两个接点处温度不同，则回路中会产生电动势，从而形成电流，这个物理现象称为热电势效应，简称热电效应。 热电偶热电势的大小，只与组成热电偶的材料和两结点的温度有关，而与热电偶的形状尺寸无关，当热电偶两电极材料固定后，热电势便是两结点电势差。 2.2 热电偶传感器测量温度 2.热电偶的基本定律 1）均质导体定律 由同一种导体组成的闭合回路，无论结点的温度如何，均不产生热电动势，这是因为同一种导体不产生接触电势，温差电势也相抵消，所以总的热电势为零。 2）中间导体定律 在热电偶回路中接入中间导体，只要中间导体两端温度相同，热电偶的热电势不变，这就是中间导体定律。 温度相同 2.2 热电偶传感器测量温度 3）中间温度定律 热电偶回路两接点（温度为T、T0）间的热电势，等于热电偶在温度为T、Ta时的热电势与在温度为Ta、T0时的热电势的代数和，Ta称中间温度。即 4）标准电极定律 工作端和自由端温度为T和T0时，用导体AB组成热电偶的热电动势等于AC热电偶和CB热电偶的热电动势之代数和。即： 2.2 热电偶传感器测量温度 2.2.2 热电偶的外形结构和种类特性 1.热电偶传感器的结构类型 （1）普通型热电偶 普通型热电偶也称工业装配式热电偶，是工业中使用最多的热电偶，主要用来测量气体、蒸汽和液体等介质的温度。 1-接线盒 2-接线端子 3-保护管 4-绝缘套管 5-热电极 ①热电极 是热电偶的核心部分，其测量端一般采用焊接方式构成。 ②绝缘套管 用于防止两根热电极短路．通常采用陶瓷、石英等材料。 ③保护管 套在热电极(含绝缘套管)之外，防止热电偶被腐蚀，避免火焰和气流直接冲击以及提高热电偶强度。 ④接线盒 用来固定接线座和连接外接导线，保护热电极免受外界环境侵蚀，保证外接导线与接线柱良好接触。 2.2 热电偶传感器测量温度 （2）铠装热电偶 铠装热电偶又称缆式热电偶，是由热电极、绝缘材料（通常为电熔氧化镁）和金属保护管三者结合，经焊接而成一个坚实的整体。 1—内电极；2—绝缘材料；3—薄壁金属保护套管；4—屏蔽层 （3）表面热电偶 表面热电偶的测温结构分为凸形、弓形和针形，主要用于测量各种固体表面，如金属块、炉壁、涡轮叶片等的温度。 2.2 热电偶传感器测量温度 （4）薄膜式热电偶 薄膜式热电偶是用真空蒸镀的方法，将两种热电极材料蒸镀到绝缘基板上，形成薄膜状热电极及热接点。 （5）快速消耗型热电偶 这是一种专为测量钢水及熔融金属温度而设计的特殊热电偶。 2.2 热电偶传感器测量温度 2.标准热电偶 所谓标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用，其名称用专用字母，这个字母即热电偶型号标志，称为分度号。表2-4列出了八种标准热电偶的特性。表2-5列出了K型热电偶分度表，其它分度表见附录。 3.非标准化热电偶 非标准化热电偶一般没有统一的分度号和与其配套的显示仪表，在使用范围或数量上均不及标准化热电偶，但这些热电偶具有某些特殊性能，能满足一些特殊条件下测温需要，如超高温、极低温、高真空或核辐射环境。非标准化热电偶有铂铑系、铱铑系、钨铼系及金铁热电倡、双铂钼等热电偶。 2.2 热电偶传感器测量温度 2.2.3 热电偶的冷端补偿 在实际应用中，由于热电偶的冷、热端距离通常很近，冷端受热端及环境温度的影响很难保持稳定，更难以保持在0℃。因此必须采取措施，消除冷端温度波动及不为0℃所产生的误差，即需进行冷端温度补偿。 1.补偿导线 补偿导线：指在一定温度范围内，与配用热电偶的热电特性相同的一对带有绝缘层的导线。 2.2 热电偶传感器测量温度 补偿导线使用须注意事项如下： ①各种补偿导线只能与相配用型号的热电偶匹配使用；连接时，应注意极性不能接错。 ②补偿导线与热电偶连接端的温度，不能超过规定的使用温度范围，通常接点温度在100℃以下，耐热用的补偿导线可达200℃。同时两连接点温度必须相同，否则会产生附加电势、引入误差。 ③在高精度测温场合，测量时应加上补偿导线的修正值，以保