常用温度传感器演示幻灯片.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,学习要点,常用温度传感器,热电阻温度传感器,模块2 常用温度传感器,1,温度传感器有3个发展阶段：即传统的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器、智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。,2.1 温度传感器概述,2,一、温度与温标,温度是衡量物体（或物质）冷热程度的物理量，能够把温度的变化转化为电量（电压、电流或阻抗等）变化的传感器称为温度传感器。,温标是衡量温度的标准尺度，目前国际上使用较多的是摄氏温标和热力学温标。,3,二、温度传感器的工作原理,定义：利用各种物质材料的不同物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的装置。,水银温度计-热胀冷缩,双金属温度计-两种不同金属在温度改变时膨胀程度不同,4,三、温度传感器的分类,用来测量温度的传感器种类种类很多，常用的有热敏电阻、热电阻、PN结、热电偶以及为简化测量电路而开发的集成温度传感器。,温度传感器按不同的分类依据分类如下：,（1）按传感器于被测介质的接触方式：接触式 和非接触式,（2）按物理现象分类 P44 表2-1,（3）按测温范围分类 P44 表2-2,（4）按测温特性分类 P44 表2-3,5,四.温度传感器的主要发展方向,超高温与超低温传感器,提高温度传感器的精度和可靠性,研制家用电器、汽车及农畜业所需要的价廉的温度传感器,发展新型产品,发展适应特殊测温要求的温度传感器,发展数字化、集成化和自动化的温度传感器,6,把由,金属导体,铂、铜、镍,等制成的测温元件称为,金属热电阻,，可构成,热电阻传感器,。,把由,半导体材料,制成的测温元件称为,热敏电阻，,可构成,热敏电阻传感器,，它的灵敏度比前者高十倍以上。,热电阻分类,作用：,测量,温度,及与温度有关的参量。,2.2,热电,阻,温度传感器,7,一、热电阻的测温原理,热电阻效应：,物质的,电阻率,随,温度,变化而变化的物理现象。,金属的电阻温度系数为正值，如图,。,因为：,在金属中，载流子为自由电子，当温度升高时,，,每个自由电子的,动能将增加,，因而在一定的电场作用下，要使这些杂乱无章的电子作定向运动,就会遇到更大的阻力,，导致金属电阻值随温度的,升高,而,增加,。,金属的电阻,温度特性曲线,热电阻温度传感器是利用物质的电阻率随温度变化而变化的特性来进行温度测量的。,热电阻的温度特性主要是指热电阻的阻值Rt与温度t之间的关系，热电阻的电阻值与温度之间呈非线性关系。,8,热电阻测量电路作用,：,将由温度引起的,阻值的变化,转换成,电压信号,。,热电阻温度传感器的测温电路通常采用电桥把热电阻的阻值的微小变化转化为电压的微小变化，再由差动放大器放大成较大的电压信号输出，去带动指针式表头指示温度，或经A/D转换后由数显表头显示温度，或由微处理器采集温度。,9,如果热电阻安装的位置与仪表相距较远，当环境温度变化时，其连接导线电阻也要变化。为消除连接导线电阻变化带来的测量误差，测量时采用三线制连接法。除了三线制接法，另外还有四线制接法，主要用于精密测量。,热电阻两线测量桥路:热电阻的两端各引出一根导线与指示仪表连接，称为二线制接法，二线制接法仅适用于热电阻与指示仪表距离较近、连接导线较短或精度不高的场合。,热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成，电路装在指示仪表、置于控制室中，热电阻装在金属护套内置于现场被测介质中，由导线将两者连接起来。,10,二、,热电阻材料、结构及参数,1、热电阻材料,较为广泛应用的电阻体材料有：,铂、铜、镍、铁等，而常用的是,铂、铜,。,对电阻体材料的基本要求：,电阻温度系数大,-,提高灵敏度,电阻率尽可能大,-,减小电阻尺寸,材料的化学、物理性质稳定,-,减小误差,材料易于加工,-,提高工艺性,11,铂热电阻,铂电阻的特点是耐高温、性能稳定、抗氧化能力强、电阻率高、材料易于提纯等优点，在国际实用温标中以铂电阻作为标准。,铂电阻的测量范围为,-200,960,。,铂电阻,价格较贵,。,它们的分度号分别为Pt10、Pt50、Pt100，其中Pt100最常用。,我国工业用铂热电阻有：,12,铜热电阻,由于铂是贵金属，在测量精度要求不高、温度范围在,-50,150,时普遍采用铜电阻。,铜电阻的,R,0,常取,100,、,50,两种，分度号为,Cu100,、,Cu50,。,优点：,铜易于提纯，价格低廉，电阻,_,温度特性线性较好；,价格低廉，互换性好，固有电阻小。,缺点：,电阻率较小（仅为铂的几分之一），因此铜电阻所用阻丝细而且长；,机械强度较差，热惯性较大，在温度高于,100,时，易氧化，稳定性较差。因此，只能用于低温及无腐蚀性的介质中。,13,铜的机械强度较差，一般用双绕法：先将铜丝对折，两根丝平行绕制，两个端头处于支架的同一端。,2、热电阻的结构,电阻体的结构,电阻体由,电阻丝,和,支架,组成。通常铂丝直径在,0.03,0.07mm,之间，可单层绕制，电阻体可做得很小。,铜丝的直径较大,，,一般为,0.1mm,的漆包铜线分层绕在骨架上，并涂上绝缘漆而成。,14,玻璃骨架铂热电阻感温元件,云母骨架铂热电阻,铜热电阻感温元件,热电阻式传感器的结构,:,由,电阻体,（感温元件）、,引出线,、,绝缘套管,和,接线盒,等部件组成。其中，,电阻体（感温元件）,是主要部件。,普通工业用热电阻基,型产品结构,15,3、热电阻的基本参数,(1)标称电阻(R,0,)：热电阻在0时的电阻值,(2)分度表：以表格形式表示热电阻的电阻-温度对照表,分度号：Pt100，表示金属材料为铂，标称电阻为100,(3)温度测量范围及允许偏差范围,(4)热响应时间,(5)额定工作电流,16,Rt1,和,Rt2,分别接入电桥两相邻桥臂。,R,t1,放在被测介质的流通管道的中心。,R,t2,放在连通室中，不受介质流速影响。,当被测介质处于静止状态时，将电桥调到平衡状态，检流计指零。,当介质流动时，由于介质流动要带走热量，,Rt1,所耗散的,热量,与被测介质的,平均流速,成正比。,因而,Rt1,温度下降,，引起,电阻下降,，电桥失去平衡，检流计有相应指示，可用流量或流速标定。,三,、,热电阻应用,热电阻式流量计,17,突,断型温度传感器,电热,水壶接通电源加热后，水温逐步上升到100度，水开始沸腾，蒸汽冲击蒸汽开关上面的双金属片，由于热胀冷缩的作用，双金属片膨胀变形，顶开开关触点断开电源。,如果,蒸汽开关失效，壶内的水会一直烧下去，直到水被烧干，发热元件温度急剧上升，位于发热盘底部的有两个双金属片，会因为热传导作用温度急剧上升，膨胀变形，断开电源。,18,19,实验一 Pt100铂电阻(Cu50铜热电阻)测温特性实验,一、实验目的,了解Pt100(,Cu50,)热电阻电压转换方法及Pt100(,Cu50,)热电阻测温特性与应用。,20,二、基本原理：,Rt=R3K(R1+RW1)Vc-(R4+R1+RW1)VoKVcR4+(R4+R1+RW1)Vo,21,三、需用器件与单元,四、实验步骤,22,23,五、实验结果记录,附表：Pt100 铂电阻分度表(tRt对应值),Cu50铜电阻分度表(tRt对应值),t(),室温,40,45,80,Vo(V),Rt(),24,休 息 一 下,Smell the flowers,25,学习要点,热敏电阻温度传感器,集成温度传感器,模块2 常用温度传感器,26,1、定义,半导体热敏电阻简称,热敏电阻,，是一种新型的半导体测温元件，它是用电阻值随温度而显著变化的半导体电阻制成的。通常采用重金属氧化物锰、钛、钴等材料，在高温下烧结混合而成。,热敏电阻分类,正温度系数热敏电阻,（PTC）,各种热敏电阻的特性曲线,1,突变型NTC 2,负温度NTC,3,线形型PTC 4,突变型PTC,负温度系数热敏电阻,（NTC）,一、热敏电阻传感器,突变型(又称临界温度型，,英文缩写CTR),表2-4,27,2、特点,用半导体材料制成的热敏电阻，与金属热电阻相比，有如下特点：,电阻温度系数大，热敏电阻,的温度系数比金属电阻大,10,倍左右，因此它的灵敏度很,高；,结构简单，体积小；,电阻率高，热惯性,小，适宜动态,测量；,阻值,与温度变化呈非线性,关系；,稳定性,和互换性,相对较差,28,3、结构,29,热敏电阻结构,MF12型,NTC热敏电阻,塑料封装,热敏电阻,30,玻璃封装NTC,热敏电阻,MF58型热敏电阻,31,4、热敏电阻的应用,热敏电阻用于温度补偿,仪表中线圈一般用铜线绕制，当温度上升时，线圈电阻增大，产生温度误差，如果在线圈回路中串入一负温度系数的热敏电阻，则可抵消由于温度变化产生的误差。,过热保护,NTC,薄膜热敏电阻,MF52A,抑制浪涌工作电流,冰箱压缩机启动,过电流保护,32,热敏电阻测温,33,高低温度范围自动控制电路,34,35,家用空调温度检测,智能电饭煲温度检测,其他家用电气产品的温度检测,36,集成温度传感器则是将晶体管的,b-e,结作为温度敏感元件，加上信号放大、调理电路、甚至,A/D,转换或,U/f,转换等电路集成在一个芯片上制成的，按其输出信号的不同,可分为,：,以,电压、电流、频率或周期形式输出的模拟,集成温度传感器,以,数字量形式输出的数字集成温度传感器。,集成,温度传感器的优点是：使用简便、价格低廉、线性好、误差小、适合远距离测、控温、免调试等。,二、,集成温度传感器,37,AD590温度传感器在温度测量中的应用,以AD590为传感器，设计一数字显示温度表，测温范围0100，误差不大于1。,38,AD590,是,AD,公司利用,PN,结正向电流与温度的关系制成的电流型集成,温度传感器。,这种,器件在被测温度一定时，相当于一个,恒流源。,该,器件具有良好的线性和互换性，测量精度高，并具有消除电源波动的特性。即使电源在,5,15V,之间变化，其电流只是在,1A,以下作微小变化，一般用于高精度温度测量,电路，,其,封装形式有,三种：,b)两脚封装 c)SOIC封装,a）TO-52封装及符号,图 AD590的封装形式,39,AD590的输出电流是以绝对温度零度（-273）为基准，每增加1，它会增加1A输出电流，因此在室温25时，其输出电流Iout=（273.2+25）=298.2A。,图 AD590基本应用电路,注意事项：,1、Vo的值为Io乘上10K，以室温25而言，输出值为10K298.2A=2.982V,2、测量Vo时，不可分出任何电流，否则测量值会不准,若使用AD590测温并以摄氏度表示时，则要通过调零电路（最简单的为电桥）来实现，使零摄氏度时，送到放大电路的净输入电压为零。,40,差动放大器输出Vo为(100K/10K)(V2-V1)=T/10V。,图 AD590温度传感器测温原理图,41,42,作 业,P82 6、7,43,休 息 一 下,Smell the flowers,44,学习要点,热电偶温度传感器测温原理,热电偶三大定律,模块2 常用温度传感器,45,学习要点,热电偶温度传感器测温原理,热电偶三大定律,模块2 温度传感器的应用,46,热电偶是工程上应用,最广泛的温度传感器,。,其结构简单、使用方便、准确度高、响应速度快、便于维修、复现性好；,测温范围广,，一般为,-270,+2800,；,直接输出电信号，,无测量转换电路,。,适于,远距离测量,、自动记录、集中控制。,缺点,是存在冷端温度补偿问题。,一、,热电偶传感器的工作原理,47,1、,热电效应,两种不同材料的导体A和B组成一个,闭合电路,时，若两个接点温度不同，则在该电路中会产生电动势，这种现象称为,热电效应,。,热电偶,的工作原理是基于物体的热电效应,；,图3-20,热电偶测温原理图,有关热电偶的基本概念：,热电极,热电势,测量端（工作端、热端）,参考端（自由端、冷端）,48,热电偶工作原理演示,热端温度高于冷端温度时，回路中产生的热电势大于零,49,冷热端温度相等时，回路中不产生热电势,50,热端温度低于冷端温度时，回路中产生的热电势小于零,51,2、接触电动势,由于两种不同导体的,自由电子密度不同,，在接触处会发生,自由电子的扩散,形成的电动势。,接触电动势的形成过程:,由于两导体自由电子密度不同而发生,电子扩散现象,；,导体,A,因失去电子而带,正电,，导体,B,则因获得电子而带,负电,，在接触面处形成,电场,，该电场的存在,阻碍,了电子的继续扩散；,当电子扩散达到,动态平衡,时，就在接触区形成一个稳定的,电位差,，即接触电动势,接触电动势的数值取决于两种导体的性质和接触点的温度，而与导体的形状及尺寸无关。,52,3、温差电动势,在,同一导体中,，由于,温度不同,而产生的一种电动势。,温差电势很小,温差电动势形成过程：,高温端的自由电子具有较大的动能而向低温端,扩散,，因而导致导体的,高温端因失去电子而带,正电,，低温端由于获得电子而带,负电,。,当电子扩散达到动态平衡时，则在导体两端间产生,温差电动势：,53,热电偶回路热电动势的组成,To,恒定时，,则总的热电动势就只与热端,温度,T,成,单值函数,关系，即:,热端接触电势,B导体的温差电势,冷端接触电势,A导体的温差电势,温差电势很小，可忽略不计,总热电势表达式:,54,若构成热电偶的两个材料相同，即使温渡不同，但回路总的热电动势=0，因此,必须由两种不同的材料才能构成热电偶,。,热电偶的热电动势只与热电极材料和结点温度有关，,与热电偶的形状和尺寸无关,。,若,T,T,0,尽管导体,A,，,B,的材料不同，但回路总的热电动势=0。因此,热电偶的两结点温度必须不相等,。,由热电动热的表达式可得下列规律：,55,1、中间导体定律,在热电偶回路中接入第三种导体，,只要该导体两端温度相等,，则对热电偶回路总的热电动势无影响。,同样加入第四、第五种导体后，只要其两端温度相同，不影响电路中的总热电动势。,第三种导体,*二、热电偶定律,56,中间导体定律的意义,根据这个定律，我们可采取任何方式焊接导线，可以将热电动势通过导线接至测量仪表进行测量,且不影响测量精度。,可采用,开路热电偶,对,液态金属,和,金属壁面,进行温度测量，只要保证两热电极插入地方的,温度相同,即可。,连接仪表的热电偶测量回路,开路热电偶测温,57,2、中间温度定律,在热电偶测量电路中，测量端温度为,t,，自由端为,t,o,，中间温度为,t,则（,t,t,o,）的热电势,等于,（,t,t,）与（,t,t,o,）热电势代数和,。,58,中间温度定律的意义,当自由端温度为,0,时，将热电偶工作端温度与热电动势对应关系制成热电偶的,分度表,（附录），利用该定律，,可对参考端温度不为,0,的热电势进行修正。,运用补偿导线延长测温距离，消除热电偶自由端温度变化影响：,即选用廉价的热电偶,A,、,B,代替,t,到,to,段的热电偶,A,、,B,，只要在,(,t,to,),温度范围内两者具有相近的热电势特性，便可将热电偶冷端延长到温度恒定的地方再进行测量，使测量距离加长，成本降低，而且不受原热电偶自由端温度,t,的影响。,59,课本第51页:第6题,60,已知热电极,A,、,B,与参考电极,C,组成的热电偶在接点温度为（,t,，,to,）时的热电动势分别为,E,AC,（,t,，,to,）、,E,BC,（,t,，,to,），则在相同温度下，由,A,，,B,两种热电极配对后的热电动势,E,AB,（,t,，,to,）可按下面公式计算为,：,3、参考电极定律,61,参考电极定律的意义,由于,纯铂丝,的物理化学性能稳定，熔点较高，易提纯，所以目前常用纯铂丝作为,参考电极,。,参考电极定律大大,简化了热电偶选配电极的过程,，只要获得有关电极与,参考电极,配对的热电势，那么任何两种电极配对后的热电势均可利用该定理计算，而不需要逐个进行测定。,已知：,铂铑30,铂,热电偶的,E,（1084.5，0）=13.937mV，,铂铑6,铂,热电偶的,E,（1084.5，0）=8.354mV，,求：,铂铑30,铂铑6,热电偶在同样温度条件下的热电动势。,解:设,A,为铂铑30电极，,B,为铂铑6电极，,C,为纯铂电极,E,AB,（1084.5，0）,=,E,AC,（1084.5，0）-,E,BC,（1084.5，0）,=5.622mV,62,补充:,当,T为100,T,0,为0 时,铬合金,铂热电偶的E(100,0)=3.13mV,铝合金铂热电偶的E(100,0)=,-,1.02mV,求铬合金-铝合金组成热电偶的热电势E(100,0)。,63,作 业,P82 9,64,休 息 一 下,Smell the flowers,65,学习要点,热电偶的种类和结构,热电偶的冷端补偿和测温电路,热电偶的应用及配套仪表,模块2 常用温度传感器,66,1、热电偶的结构,绝缘套管：,防止两根热电极之间短路，采用陶瓷、石英等材料，一般做成圆形或椭圆形，中间有孔，装入电极。,保护管：,电极套在绝缘套管后装入保护管，隔离电极与被测介质，避免电极受到介质侵蚀与损伤；保护管材料：黄铜、钢等传热材料。,接线盒：,连接电极和测量仪表，多用铝合金制成；,工程上实际使用的热电偶大多是由,热电极、绝缘套管、保护套管,和,接线盒,等部分组成。,热电极：,热电偶常以热电极的材料种类来命名（铂铑,铂热电偶）；,热电极的直径：,0.350.65mm,（贵重金属）,0.53.2mm,（普通金属）；,热电偶的长度,3502000mm,，部分达,3500mm,；,一、,热电偶的种类和结构,67,主要用于测量气体、蒸汽和液体等介质温度。,铠装热电偶,薄膜热电偶,它是将金属保护套管、绝缘材料、热电极组合成一体，可以做得很细长、也称缆式热电偶。,这种结构耐高压、反应时间短、坚固耐用、可以弯曲，适用狭小弯道内使用。,用真空镀膜技术，将热电偶材料沉积在绝缘片表面而构成，适用于测量微小面积上的瞬变温度。,2、热电偶的种类,普通型热电偶,68,普通装配型热电偶的外形,69,铠装热电偶外形,铠装热电偶横截面,电极,铠体,70,目前工业上常用的,4,种标准化的热电偶材料为：,铂铑,30,铂铑,6,：,测温范围,0,1600,，性能稳定，精度高，价格高。,铂铑,10,铂：,测温范围,0,1300,，由直径,0.5mm,的纯铂丝和同直径的铂铑丝制成，用于精密温度测量、属贵重金属、成本较高。,镍铬,镍硅：,测温范围,-200,900,，热偶丝直径为,1.2,2.5mm,精度偏低,价格便宜,一般用于工业测量,.,镍铬,考铜,:,测温范围,-200,600,。热电偶丝直径,1.2,2mm,灵敏度高、价格便宜，测温范围小，考铜易氧化变质。,组成热电偶的两种材料写在前面的为正极，后面为负极。,铂铑,30,指铂,70%,、铑,30%,；铂铑,6,指铂,94%,、铑,6%,；,3、常用热电偶简介,71,在工程应用中，常用实验的方法得出温度与热电势的关系并做成表格（热电偶分度表），以供备查。分度表是自由端温度在 0 时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。,常用的热电偶有:铂铑-铂,（,S,型）、镍铬考铜,（E,型）、,镍铬-镍硅,（镍铝）,(K型),、铂铑,30,铂铑,6,（,S,型）,等。组成热电偶的两种材料写在前面的为正极，后面的负极。,72,为什么要进行冷端补偿？,根据热电偶的测温原理，热电偶回路的热电势,只与冷端和热端的温度,有关，当冷端温度保持不变时，热电势才与测量端温度成单值对应关系。但在实际测量时，冷端温度常随环境温度变化而变化，不能保持恒定，因而会产生测量误差。,二、,热电偶的冷端补偿和测温电路,1、热电偶的冷端补偿,73,0,冷端恒温法（冰浴法）,将热电偶的,冷端,置于,0,的恒温器内，保持为,0,。此时测得的热电势可以准确的反映热端温度变化的大小，直接查对应的热电偶分度表即可得知热端温度的大小。,在冰瓶中，冰水混合物的温度能较长时间的保持在0,不变,74,把热电偶的参比端置于冰水混合物容器里，使T0=0。这种办法仅限于科学实验中使用。为了避免冰水导电引起两个连接点短路，必须把连接点分别置于两个玻璃试管里，浸入同一冰点槽，使相互绝缘。,75,冷端温度校正法,当热电偶的冷端温度,t,0,0,时，测得的热电动势,:,E,AB,（,t,，,t,0,）,E,AB,（,t,，,0,）,利用,中间温度定律,进行冷端温度校正：,为什么要进行冷端温度校正？,如果热电偶测量时冷端温度,不为,0,，测得的热电势就不能直接去查相应的分度表。因为热电偶的分度表是按,冷端温度为,0,制作的。,测量值,校正值（查分度表）,76,例：,用镍铬,镍硅热电偶测温度，已知冷端温度为40,，,测得这时的热电动势为29.188mV，求被测点温度。,解：,利用中间温度定律修正后的电势为：,E,AB,（,t,0,）=,E,AB,（t,40,）+,E,AB,（,40,0,）,根据冷端温度查分度表：,E,AB,（,40,0,）=1.611mV,则：,E,AB,（,t,0,）,=,29.188mV+1.611mV=30.799mV,根据修正后的电势,30.799mV,查分度表得：,t,740,77,补偿导线法,实际测温时，由于热电偶的长度有限，,冷端温度将受到被测介质温度和周围环境的影响,.,如热电偶安装在电炉壁上，电炉周围的空气温度的不稳定会影响到接线盒中的冷端的温度，造成测量误差。,为了使冷端不受测量端温度的影响，同时为了节省费用，可采用与热电偶热电特性相近且廉价配套的,补偿导线,将冷端延伸到,温度稳定处,再进行温度测量。,如图所示。,A,、,B,为补偿导线，,根据补偿导线的定义有,:,78,电桥补偿法,当热电偶冷端温度,t,0,上升时，热电势值将减小，但电阻 阻值增加，电桥失去平衡，,a,b,间显现的电位差 ，如果适当选取桥臂电阻，便可使 正好,等于,减小的热电势值，仪表读出的热电势值便不受自由端温度变化的影响，即起到了自动补偿的作用,。,当冷端温度,t,0,=0,时，将电桥调至平衡状态，,a,、,b,两点电位相等，电桥对仪表读数无影响；,电桥补偿法,电阻温度,系数较小,电阻温度,系数较大,79,（1）测量某一点温度,（,一个热电偶和一个仪表配用的基本电路,）,仪表的读数为：,补偿导线,热电偶,测量某一点温度,2、热电偶的测温电路,80,（2）测量两点间温度和的电路,两支同型号的热电偶,正向,串联,仪表的读数为：,该电路的特点是,：输出的热电势较大，提高了测试灵敏度，可以测量微小温度的变化。,因为热电偶串联，只要有一支热电偶烧断，仪表即没有指示，可以立即发现故障。,测量两点间温度和,81,（,3）测量两点温度之差的电路,两支同型号的热电偶,反向,串联,仪表的读数为：,测量两点温度之差,82,（4）测量两点间平均温度的电路,两支同型号的热电偶,并联,仪表的读数为：,该电路的缺点：,当某一热电偶烧断时，不能立即察觉出来，会造成测量误差。,测量两点间平均温度,83,（5）多点温度测量线路,该种连接方法要求,每只热电偶型号相同,，测量范围不能超过仪表指示量程，热电偶的冷端处于同一温度下。,多点测量电路多用于自动巡回检测中，可以节约测量经费。,通过波段开关，可以用一台显示仪表分别测量多点温度。,一台仪表分别测量多点温度,84,1）、伺服式温度表,开关合向：,检查电路，此时检流计指零，,E,B,=IR,B,成立，否则，应调整工作电流,I,。,开关合向：,测量电路，移动触点,b,使检流计指零时，系统达到平衡，即有,Ex=,IR,ab,。当电流,I,和电阻,R,ab,已知时，则可以用触点,b,的位置标明被测电势的数值。即用,b,的位置,跟踪,E,X,的变化。,3、热电偶的应用及配套仪表,功能：,自动地移动触点,b,以,跟踪被测电势,E,X,（即温度）,的变化。,85,2）、动圈仪表,XC系列动圈仪表测量机构的核心器件是一个,磁电式毫伏计,。,设表内电阻为,R,IS,，表外电阻为,R,OS,则流经回路的电流为,当被测,温度变化,时，,变化,，回路电流,随之变化,，动圈转动力矩变化，带动指针,转动,。,86,一般当被测金属表面温度在,200,300,左右或以下时，,可采用,粘接,剂将热电偶的结点粘附于金属表面。,当被测表面,温度较高,，而且要求测量精度高和响应时间,常数小的情况下，常采用,焊接,，将热电偶的头部焊于金,属表面,。,3）、热电偶用于金属表面温度的测量,87,如图所示为管道内温度测量热电偶的安装方法（,垂直管道轴线的安装,、,倾斜管道轴线的安装,、,弯曲管道上的安装,）。,不管采用何种安装方式，均应使热电偶插入管道内有,足够的深度,。安装热电偶时，应将测量端,迎着流体方向,。,4）、热电偶用于管道内温度的测量,88,图中由,毫伏定值器,给出设定温度对应的毫伏数，当热电偶测量的热电势与定值器输出的数值,有偏差,时，说明炉温偏离设定值，此偏差经,放大器,放大后送到,调节器,，再经晶闸管,触发器,推动晶闸管,执行器,，从而,调整,炉丝加热功率，消除偏差，达到温控的目的。,5）、炉温测控应用,89,热电偶传感器在燃气热水器中的应用,利用热电偶温度传感器设计一个设置有防止不完全燃烧的安全装备、熄火安全装置、空烧安全装置及过热安全装置的燃气直流式热水器原理图。,90,1.水气联动装置原理,水气联动装置实际是一个压力敏感元件，它根据不同的水压控制燃气阀的开关。当打开冷水阀时，膜片右部的水压大于左部的气压，膜片向左鼓起，当水压力大于弹簧的预压力时，通过阀杆压缩弹簧打开燃气阀门。,91,2.燃气直流式加热器工作原理,当打开燃气进气阀，按动开关S时，电源通过VD,1,向C,1,充电，使VT,1,、VT,2,导通，电磁阀Y得电工作，打开燃气输入通道，高压发生器输出高压脉冲点燃长明灯。打开冷水阀门，在水压作用下燃气进入主燃烧室，经长明火引燃。,1-进燃气电磁阀 2-热电偶1 3-长明灯 4-水气联动装置,5-主燃烧器 6-热电偶2 7-热交换器 8-燃烧室,92,热电偶2设置在长明火的旁边，其热电动势加在电磁阀Y线圈的两端，在松开开关S时维持电磁阀的工作。如果发生意外时长明灯熄灭，热电偶2的热电动势降低，则电磁阀关闭，切断燃气通路。,1-进燃气电磁阀 2-热电偶1 3-长明灯 4-水气联动装置,5-主燃烧器 6-热电偶2 7-热交换器 8-燃烧室,93,热电偶6为缺氧保护，设置在燃烧室的上方，与热电偶2反极性串联。热水器正常工作时，热电偶6的热电动势较小不影响电磁阀的工作状态。当氧气不足时，火焰变红且拉长，热电偶6被拉长的火焰加热，产生较大的电动势，抵消了热电偶2的热电动势，使电磁阀Y关闭，起到了缺氧保护的作用。,1-进燃气电磁阀 2-热电偶1 3-长明灯 4-水气联动装置,5-主燃烧器 6-热电偶2 7-热交换器 8-燃烧室,94,作 业,课本第51页:,第7题,95,实验二 K（E）热电偶测温性能实验,一、实验目的：,了解热电偶测温原理及方法和应用。,二、基本原理：,96,国际上，将热电偶的A、B热电极材料不同分成若干分度号，如常用的(镍铬-镍硅或镍铝)、(镍铬-康铜)、(铜-康铜)等等，并且有相应的分度表即参考端温度为0时的测量端温度与热电动势的对应关系表；可以通过测量热电偶输出的热电动势值再查分度表得到相应的温度值。,97,三、需用器件与单元,四、实验步骤,例：,用一支分度号为(镍铬-镍硅)热电偶测量温度源的温度，工作时的参考端温度(室温)t0=20，而测得热电偶输出的热电势(经过放大器放大的信号，假设放大器的增益A=10)32.7mv，则E(t,t0)=32.7mV/10=3.27mV，那么热电偶测得温度源的温度是多少呢?,解：由附表3 查得：,E(t0,t0)=E(20,0)=0.798mV,已测得 E(t,t0)=32.7mV/10=3.27mV,故 E(t,t0)=E(t,t0)+E(t0,t0)=3.27mV+0.798mV=4.068mV,热电偶测量温度源的温度可以从分度表中查出，与4.068mV所对应的温度是100。,98,99,（E）热电偶热电势(经过放大器放大A=100倍后的热电势)与温度数据,t(,),室温,40,50,80,Vo(mV),由E(t,t0)=E(t,t0)+E(t0,t0)=Vo/A计算得到E(t,t0)，再根据E(t,t0)的值从附表可以查到相应的温度值并与实验给定温度值对照计算误差。,100,