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(cè)量中應(yīng)用極為廣泛，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、測(cè)溫范圍寬、熱慣性小、準(zhǔn)確度高、輸出信號(hào)便于遠(yuǎn)傳。</p><p><b>　　熱電效應(yīng)</b></p><p>　　將兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體A、B組成閉合回路，如圖所示。若節(jié)點(diǎn)處于不

2、同的溫度(T≠T0)時(shí)，兩者之間將產(chǎn)生一熱電勢(shì)，在回路中形成一定大小的電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。其電</p><p>　　勢(shì)由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)兩部分組成。</p><p><b>　　接觸電勢(shì) </b></p><p>　　當(dāng)兩種金屬接觸在一起時(shí)，由于不同導(dǎo)體的自由電子密度不同，在結(jié)點(diǎn)處就會(huì)發(fā)生電子遷移擴(kuò)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(fù)電位。當(dāng)擴(kuò)散達(dá)到平衡時(shí)，在兩種金屬的接觸處形成電勢(shì)Uab，稱為接觸電勢(shì)。其大小除與兩種金屬的性質(zhì)有關(guān)外，還與結(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)。</p><p><b>　　溫差電勢(shì) </b></p><p>　　對(duì)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(shì)，稱為溫差電勢(shì)。其大小與金屬材料的性質(zhì)和

4、兩端的溫差有關(guān)。產(chǎn)生溫差電勢(shì)的裝置叫熱電偶。</p><p>　　溫差電勢(shì)的大小與金屬的性質(zhì)、接觸面處的溫度差有關(guān)。溫差電勢(shì)與接觸電勢(shì)的關(guān)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(zhì)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)常數(shù)。T2是熱端溫度，T1是冷端溫度。</p><p&

5、gt;<b>　　結(jié)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(shì)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(shì)。</p><p>　　3、通常的溫度變化內(nèi)，溫差電勢(shì)很小，一

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

7、60; </p><p><b>　　結(jié)論：</b></p><p>　　導(dǎo)體A、C組成的熱電偶，當(dāng)引入第三導(dǎo)體B時(shí)，只要保持其兩端溫度相同，則對(duì)回路總熱電勢(shì)無(wú)影響，這就是中間導(dǎo)體定律。利用這個(gè)定律可以將第三導(dǎo)體換成測(cè)量?jī)x表，只要保證兩個(gè)接點(diǎn)溫度一致，就可以完成熱電勢(shì)的測(cè)量而不影響熱電偶的輸出。</p><p><b>　　連接導(dǎo)體定

8、律：</b></p><p>　　回路的總電勢(shì)等于熱電偶電勢(shì)UAB(T,Tn) 與連接導(dǎo)線電勢(shì)UAB（Tn,T0）的代數(shù)和。連接導(dǎo)體定律是工業(yè)上運(yùn)用補(bǔ)償導(dǎo)線進(jìn)行溫度測(cè)量的理論基礎(chǔ)。</p><p><b>　　中間溫度定律：</b></p><p>　　回路的總熱電勢(shì)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(chǔ) 。</p><p><b>　　熱電偶的溫度補(bǔ)償</b></p><p>　　熱電偶輸出的電熱是兩結(jié)點(diǎn)溫度差的函數(shù)。為了使輸出的電勢(shì)是被測(cè)溫度的單一函數(shù)，一般將T作為被測(cè)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(shí)際使用中要做到這一點(diǎn)比較困難，因而產(chǎn)生了熱電偶冷端溫度補(bǔ)償問(wèn)題。</p>

10、;<p>　　(1) 0℃恒溫法 即在標(biāo)準(zhǔn)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(lái)已研制出一種能使溫度恒定在0℃的半導(dǎo)體致冷器件。</p><p>　　(2) 補(bǔ)正系數(shù)修正法 利用中間溫度定律可以求出T0≠0時(shí)的電勢(shì)。該法較精確，但繁瑣。因此，工程上常用補(bǔ)正系數(shù)修正法實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。</p><p>　　(3) 延伸熱電極法(即補(bǔ)償導(dǎo)線法) 如圖7