4.1电加热炉温度检测系统设计（课件）-《传感器检测技术》同步教学（华南理工大学出版社）

项目四：温度检测 电子课件 学习重点 学习重点 1.热电偶温度传感器原理 2. 热电阻测温原理 3.数字式温度传感器 目 录 任务一：电加热炉温度检测系统设计 任务二：PT100铂电阻温度计—热电阻温度传感器 任务三：仓库温度数字化检测系统 过度页 任务一：电加热炉温度检测系统设计 任务引入 任务引入 电加热炉是一种新型、安全、高效节能，低压（常压下或较低压力）并能提供高温热能的特种工业炉，以导热油为热载体，通过热油泵使热载体循环，将热量传递给用热设备。 任务引入 对于电加热油炉，热量是由浸入导热油的电加热元件产生和传输的，以导热油为介质，利用循环泵，强制导热油进行液相循环，将热量传递给用一个或多种用热设备，经用热设备 任务引入 卸载后，重新通过循环泵，回到加热器，再吸收热量，传递给用热设备，如此周而复始，实现热量的连续传递，使被加热物体温度升高，达到加热的工艺要求。 任务引入 因此，在加热炉的整个工作过程中需要对其温度进行实时监测和调控，以保证设备安全工作。 任务分析 任务分析 电加热炉温度的检测通常采用热电偶传感器检测，因此，如何合理的选择和设计热电偶传感器检测系统是整个至关重要的。 任务一：电加热炉温度检测系统设计 （1）工作原理 热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，它具有测量精度高、测量范围广、构造简单、使用方便等优点。 一、热电偶温度传感器 二、基本定律 三、热电偶冷端温度补偿 任务一：电加热炉温度检测系统设计 常用的热电偶可测温度范围为-50℃～1600℃。若配用特殊材料，其温度范围可扩大为-180℃～2800℃。 一、热电偶温度传感器 二、基本定律 三、热电偶冷端温度补偿 任务一：电加热炉温度检测系统设计 1. 热电效应 热电偶温度传感器是基于热电效应的测温传感器。当将两种不同的导体或半导体A和B串接成一个闭合回路（如图4-1所示） 一、热电偶温度传感器 二、基本定律 三、热电偶冷端温度补偿 任务一：电加热炉温度检测系统设计 若导体A和B的两接点处温度不同(T＞T0)，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一定大小的电流，这种现象称为热电效应。由此效应产生的电动势，通常称为热电动势。 一、热电偶温度传感器 二、基本定律 三、热电偶冷端温度补偿 任务一：电加热炉温度检测系统设计 热电效应于1821年首先由Seeback发现，故又称塞贝克效应。 热电动势的大小与两种导体或半导体材料的性质和结点温度有关。 一、热电偶温度传感器 二、基本定律 三、热电偶冷端温度补偿 任务一：电加热炉温度检测系统设计 组成回路的A、B导体或半导体称为热电偶的电极。其中两个接点，一端称为工作端或热端(T)，另一端称为参比端或冷端(T0)。当A、B材料确定，且冷端温度T0恒定，则热电动势仅与测量端温度T有关。 一、热电偶温度传感器 二、基本定律 三、热电偶冷端温度补偿 任务一：电加热炉温度检测系统设计 热电偶两端的热电动势是由A、B两种导体的接触电动势和单一导体的温差电动势所组成。 一、热电偶温度传感器 二、基本定律 三、热电偶冷端温度补偿 任务一：电加热炉温度检测系统设计 一、热电偶温度传感器 二、基本定律 三、热电偶冷端温度补偿 图4-1 热电偶结构原理 任务一：电加热炉温度检测系统设计 2． 接触电动势(珀耳帖电势) 接触电动势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势。此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。 一、热电偶温度传感器 二、基本定律 三、热电偶冷端温度补偿 任务一：电加热炉温度检测系统设计 由于不同的金属材料所具有的自由电子密度不同，当两种不同的金属导体接触时，在接触面上就会发生电子扩散。电子扩散的速率与两导体的电子密度有关，并和接触区的温度成正比 一、热电偶温度传感器 二、基本定律 三、热电偶冷端温度补偿 任务一：电加热炉温度检测系统设计 如图4-2所示。 一、热电偶温度传感器 二、基本定律 三、热电偶冷端温度补偿 图4-2 接触电势 任务一：电加热炉温度检测系统设计 设导体A和B的自由电子密度为nA和nB，且有nA＞nB，电子扩散的结果使导体A失去电子而带正电，导体B则因获得电子而带负电，接触面形成电场。 一、热电偶温度传感器 二、基本定律 三、热电偶冷端温度补偿 任务一：电加热炉温度检测系统设计 这个电场阻碍了电子继续扩散，当电子扩散能力与电场的阻力达到动态平衡时，在接触