溫度傳感器基本原理

1、<p><b>　　溫度傳感器基本原理</b></p><p>　　熱電偶傳感器在溫度測量中應用極為廣泛，因為它結構簡單、制造方便、測溫范圍寬、熱慣性小、準確度高、輸出信號便于遠傳。</p><p><b>　　熱電效應</b></p><p>　　將兩種不同性質的導體A、B組成閉合回路，如圖所示。若節(jié)點處于不

2、同的溫度(T≠T0)時，兩者之間將產(chǎn)生一熱電勢，在回路中形成一定大小的電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應。其電</p><p>　　勢由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成。</p><p><b>　　接觸電勢 </b></p><p>　　當兩種金屬接觸在一起時，由于不同導體的自由電子密度不同，在結點處就會發(fā)生電子遷移擴散。失去自由電子的金屬呈正

3、電位，得到自由電子的金屬呈負電位。當擴散達到平衡時，在兩種金屬的接觸處形成電勢Uab，稱為接觸電勢。其大小除與兩種金屬的性質有關外，還與結點溫度有關。</p><p><b>　　溫差電勢 </b></p><p>　　對于單一金屬，如果兩端的溫度不同，則溫度高端的自由電子向低端遷移，使金屬兩端產(chǎn)生不同的電位，形成電勢，稱為溫差電勢。其大小與金屬材料的性質和

4、兩端的溫差有關。產(chǎn)生溫差電勢的裝置叫熱電偶。</p><p>　　溫差電勢的大小與金屬的性質、接觸面處的溫度差有關。溫差電勢與接觸電勢的關系為：</p><p>　　Uab = a(T2-T1)+ ½ b(T2-T1)²</p><p>　　式中a、b是與金屬性質有關的實驗常數(shù)。T2是熱端溫度，T1是冷端溫度。</p><p&

5、gt;<b>　　結論：</b></p><p>　　1、如果熱電偶兩電極的材料相同，雖然兩端溫度不同，但閉合回路的總熱電勢仍為零。因此，熱電偶必須用兩種不同材料作熱電極。</p><p>　　2、如果熱電偶兩電極材料不同，而熱電偶兩端的溫度相同，即T＝T0，閉合回路中也不產(chǎn)生熱電勢。</p><p>　　3、通常的溫度變化內(nèi)，溫差電勢很小，一

6、般只有幾mV—幾十mV。</p><p><b>　　中間導體定律 </b></p><p>　　將A、C處斷開，接入第三種導體B，如圖所示。則A、C之間的電勢仍和它們直接接觸時相同。</p><p>　　          

7、60; </p><p><b>　　結論：</b></p><p>　　導體A、C組成的熱電偶，當引入第三導體B時，只要保持其兩端溫度相同，則對回路總熱電勢無影響，這就是中間導體定律。利用這個定律可以將第三導體換成測量儀表，只要保證兩個接點溫度一致，就可以完成熱電勢的測量而不影響熱電偶的輸出。</p><p><b>　　連接導體定

8、律：</b></p><p>　　回路的總電勢等于熱電偶電勢UAB(T,Tn) 與連接導線電勢UAB（Tn,T0）的代數(shù)和。連接導體定律是工業(yè)上運用補償導線進行溫度測量的理論基礎。</p><p><b>　　中間溫度定律：</b></p><p>　　回路的總熱電勢等于UAB（T，Tn）與UAB（Tn，T0）的代數(shù)和。Tn稱為中間

9、溫度。中間溫度定律為制訂分度表奠定了理論基礎 。</p><p><b>　　熱電偶的溫度補償</b></p><p>　　熱電偶輸出的電熱是兩結點溫度差的函數(shù)。為了使輸出的電勢是被測溫度的單一函數(shù)，一般將T作為被測溫度端，T0作為固定冷端(參考溫度端)。通常要求T0保持為0℃，但是在實際使用中要做到這一點比較困難，因而產(chǎn)生了熱電偶冷端溫度補償問題。</p>

10、;<p>　　(1) 0℃恒溫法 即在標準大氣壓下，將清潔的水和冰屑混合后放在保溫容器內(nèi)，可使T0保持0℃。近年來已研制出一種能使溫度恒定在0℃的半導體致冷器件。</p><p>　　(2) 補正系數(shù)修正法 利用中間溫度定律可以求出T0≠0時的電勢。該法較精確，但繁瑣。因此，工程上常用補正系數(shù)修正法實現(xiàn)補償。</p><p>　　(3) 延伸熱電極法(即補償導線法) 如圖7