热电偶热电阻资料课件.ppt

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1、温度温度测量测量热电偶温度计热电偶温度计热电阻温度计热电阻温度计一、热电偶的基本原理一、热电偶的基本原理 热电偶测温主要利用热电效应热电偶测温主要利用热电效应热电偶测温主要利用热电效应热电偶测温主要利用热电效应热电效应：热电效应：两种不同的导体（或半导体）两种不同的导体（或半导体）A A和和B B组组成闭合回路，如下图所示。当成闭合回路，如下图所示。当A A和和B B相接的两个相接的两个接点温度接点温度T T和和T T0 0不同时，则在回路中就会产生一不同时，则在回路中就会产生一个电势，这种现象叫做个电势，这种现象叫做热电效应热电效应。由此效应所。由此效应所产生的电势，通常称为产生的电势，通常

2、称为热电势热电势，用符号，用符号EAB（T，T0）表示。表示。热电偶原理图热电偶原理图TT0AB热端热端冷端冷端什么是热电偶？什么是热电偶？图中的闭合回路称为图中的闭合回路称为热电偶热电偶，导体，导体A和和B称为称为热电偶的热电偶的热电极热电极。热电偶的两个接点中，置。热电偶的两个接点中，置于被测介质（温度为于被测介质（温度为T）中的接点称为）中的接点称为工作端工作端或热端或热端，温度为参考温度，温度为参考温度T0的一端称为的一端称为参考参考端或冷端端或冷端。热电现象中产生的热电势是由热电现象中产生的热电势是由接触电势接触电势和和温差电温差电势势两种电势的综合效果。两种电势的综合效果。1接触电

3、势接触电势接触电势接触电势原理图原理图T+ABeAB(T)-接触电势：是指两热电极由于材料不同而接触电势：是指两热电极由于材料不同而具有不同的自由电子密度，而热电极接点具有不同的自由电子密度，而热电极接点接触面处就产生自由电子的扩散现象，当接触面处就产生自由电子的扩散现象，当达到动态平衡时，在热电极接点处便产生达到动态平衡时，在热电极接点处便产生一个稳定电势差。一个稳定电势差。结论：结论：1.1.接触电势的大小和方向主要取决于接触电势的大小和方向主要取决于两种两种材料的性质（电子密度）和接触面温度材料的性质（电子密度）和接触面温度的高低的高低。2.2.温度越高，接触电势越大；两种导体电温度越高

4、，接触电势越大；两种导体电子密度比值越大，接触电势也越大。子密度比值越大，接触电势也越大。2 2温差电势温差电势温差电势温差电势：同一热同一热电极两端因温度不电极两端因温度不同而产生的电势同而产生的电势。为了分析方便，温差为了分析方便，温差电势可由下面函数差电势可由下面函数差来表示：来表示：AeA(T,To)ToT结论：结论：1.热热电电偶偶回回路路热热电电势势的的大大小小只只与与组组成成热热电电偶偶的的材材料料和和材材料料两两端端连连接接点点所所处处的的温温度度有有关关，与与热热电电偶偶丝丝的的直直径径、长长度度及沿程温度分布无关。及沿程温度分布无关。2.只只有有用用两两种种不不同同性性质质

5、的的材材料料才才能能组组成成热热电电偶偶，相相同同材材料料组组成成的的闭闭合合回回路路不会产生热电势。不会产生热电势。二、热电偶的基本定律二、热电偶的基本定律1均质导体定律均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路中，不论其截面和长由一种均质导体组成的闭合回路中，不论其截面和长度如何以及沿长度方向上各处的温度分布如何，都不能产度如何以及沿长度方向上各处的温度分布如何，都不能产生热电势。反之，如果回路中有热电势存在则材料必为非生热电势。反之，如果回路中有热电势存在则材料必为非均质的均质的.结论：结论：（1 1）热电偶必须由两种不同性质的材料构成。）热电偶必须由两种不同性质的材料构成。（2 2）由

6、一种材料组成的闭合回路存在温差时，回路如）由一种材料组成的闭合回路存在温差时，回路如产生热电势，便说明该材料是不均匀的。据此，可检查热产生热电势，便说明该材料是不均匀的。据此，可检查热电极材料的均匀性。电极材料的均匀性。2中间导体定律中间导体定律 在在热热电电偶偶回回路路中中接接入入第第三三种种导导体体，只只要要第第三三种种导导体体两两端端温温度度相相同同，该该导导体体的的引引入入对对热热电电偶回路的总电势没有影响。偶回路的总电势没有影响。引出结论：热电偶回路中接入多种导体后，只引出结论：热电偶回路中接入多种导体后，只要保证接入的每种导体的两端温度相同，则对要保证接入的每种导体的两端温度相同，

7、则对热电偶的热电势没有影响。热电偶的热电势没有影响。T2T1AaBC23EABAT023ABEABT1T2 CT0(a)(b)T0T0第三种材料第三种材料接入热电偶接入热电偶回路图回路图应用：应用：该定律表明热电偶回路中可接入各种该定律表明热电偶回路中可接入各种仪表或连接导线。只要仪表或导线处于仪表或连接导线。只要仪表或导线处于稳定的环境温度，原热电偶回路的热电稳定的环境温度，原热电偶回路的热电势将不受接入仪表或导线的影响势将不受接入仪表或导线的影响。ET0T0TET0T1T1T3中间温度定律中间温度定律 热电偶回路中，两接点温度分别为热电偶回路中，两接点温度分别为T、T0时时的热电势，等于接

8、点温度为的热电势，等于接点温度为T、TN和和TN、T0的的两支同性质热电偶的热电势的代数和。两支同性质热电偶的热电势的代数和。EAB(T,T0)=EAB(T,TN)+EAB(TN,T0)作用：该定律为制定和使用热电偶的热电势作用：该定律为制定和使用热电偶的热电势-温温度关系即分度表奠定了理论基础。度关系即分度表奠定了理论基础。BBA Tn T T0 AAB1.热电偶结构热电偶结构 普通型、铠装普通型、铠装型和薄膜型型和薄膜型普通型：普通型：（1）热电极）热电极（2）绝缘套管）绝缘套管（3）保护套管）保护套管（4）接线盒）接线盒三、常用热电偶的材料及特点三、常用热电偶的材料及特点普通型热电偶的结

9、构普通型热电偶的结构 普通型热电偶的结构普通型热电偶的结构2.分类分类（1）廉价金属热电偶）廉价金属热电偶 1）T型（铜康铜）热电偶，测温范围型（铜康铜）热电偶，测温范围-200-350 2）K型（镍铬镍铝或镍硅）热电偶，范围型（镍铬镍铝或镍硅）热电偶，范围-200-1100 3）E型（镍铬康铜）热电偶，上限型（镍铬康铜）热电偶，上限1000 4）J型（铁康铜）热电偶型（铁康铜）热电偶 5）镍铬考铜热电偶）镍铬考铜热电偶（2）贵金属热电偶）贵金属热电偶 1）S型（铂铑型（铂铑10铂）热电偶铂）热电偶 2）R型（铂铑型（铂铑13铂）热电偶铂）热电偶 3）B型（铂铑型（铂铑30铂铑铂铑6）热电偶）

10、热电偶 4）铱铑热电偶）铱铑热电偶 1 1铂铂铂铑热电偶铂铑热电偶(S(S型型)测量温度：长期：测量温度：长期：1300、短期：、短期：1600。标准化热电偶标准化热电偶2 2镍铬镍铬镍硅镍硅(镍铝镍铝)热电偶热电偶(K(K型型)测量温度：长期测量温度：长期1000，短期，短期1300。3 3镍铬镍铬考铜热电偶考铜热电偶(E(E型型)测量温度：长期测量温度：长期600，短期，短期800。4 4铂铑铂铑3030铂铑铂铑6 6热电偶热电偶(B(B型型)测量温度：长期可到测量温度：长期可到1600，短期可达，短期可达1800。热电阻温度计热电阻温度计 WZP2-240/A级级3线线300/150mm

11、E(0-300)隔爆热电阻隔爆热电阻 WZC-111/12*1000mm Cu50铜热电阻铜热电阻 WZPK2-103/B级级6*515mm(0-300)铂热电阻铂热电阻热电阻温度计的测量范围为热电阻温度计的测量范围为300300以下以下.优点：优点：无冷端温度补偿问题无冷端温度补偿问题,特别适宜于低温特别适宜于低温测量测量,在中低温下测温在中低温下测温,它的输出信号比热电它的输出信号比热电偶的要大得多偶的要大得多,故灵敏度高；电阻温度计的输故灵敏度高；电阻温度计的输出是电信号，因此便于信号的远传和实现多点出是电信号，因此便于信号的远传和实现多点切换测量。切换测量。缺点：缺点：不能测太高的温度

12、，需外部电源供电，不能测太高的温度，需外部电源供电，连接导线的电阻易受环境温度影响而产生测量连接导线的电阻易受环境温度影响而产生测量误差。误差。一、电阻温度计的测温原理 导体或半导体的电阻率与温度有关导体或半导体的电阻率与温度有关，利用，利用此特性制成热电阻温度感温件，它与测量电此特性制成热电阻温度感温件，它与测量电阻阻值的仪表配套组成热电阻温度计。阻阻值的仪表配套组成热电阻温度计。电阻温度计就是利用导体电阻温度计就是利用导体(或半导体或半导体)的电阻的电阻值随着温度变化这一特性来进行温度测量的值随着温度变化这一特性来进行温度测量的,即把温度变化所引起导体电阻变化即把温度变化所引起导体电阻变化

13、,通过测量通过测量桥路转换成电压桥路转换成电压(毫伏级毫伏级)信号信号,然后送入显示然后送入显示仪表以指示或记录被测温度。仪表以指示或记录被测温度。二、常用热电阻元件二、常用热电阻元件1.1.铂热电阻铂热电阻铂是一种贵金属。它的特点是铂是一种贵金属。它的特点是精度高，稳定性好，精度高，稳定性好，性能可靠性能可靠，尤其是，尤其是耐氧化性能耐氧化性能很强。很强。铂在很宽的温度范围内约铂在很宽的温度范围内约12001200 C C以下都能保证上述以下都能保证上述特性。特性。铂很容易提纯铂很容易提纯，复现性好，有良好的工艺性，复现性好，有良好的工艺性，可制成很细的铂丝可制成很细的铂丝(0.02mm(0

14、.02mm或更细或更细)或极薄的铂箔。或极薄的铂箔。与其它材料相比，铂有较高的电阻率，因此普遍认与其它材料相比，铂有较高的电阻率，因此普遍认为是一种较好的热电阻材料。为是一种较好的热电阻材料。缺点：铂电阻的电阻温度系数比较小；缺点：铂电阻的电阻温度系数比较小；价格贵价格贵 2 2铜热电阻铜热电阻u特特点点：它它的的电电阻阻值值与与温温度度的的关关系系是是线线性性的的，电电阻阻温温度度系系数数也也比比较较大大，而而且且材材料料易易提提纯纯，价价格格比较比较便宜便宜，但它的，但它的电阻率低电阻率低，易于，易于氧化氧化。3.两线制测量线路利用不平衡电桥测量。缺点：即使被测温度没有变化，如果环境温度发生变化，也会使测量值发生变化。适用场合：环境温度恒定或变化不大的现场。4.三线制测量线路克服了两线制测量线路的缺陷，当环境温度发生变化，但是测量温度没有变化时不会引起测量数值的变化。现场通常采用这种接线方式。三、热电阻测温元件的结构热电阻体、引线、绝缘套管、保护套管、接线盒。