热电式传感器.

物联网传感器技术与应用点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网系列教材荣获陕西省高等教育教学成果二等奖点击此处结束放映物联网传感器技术与应用第6章热电式传感器点击此处结束放映热电阻传感器6.1热电偶传感器6.2热敏电阻传感器6.3物联网传感器技术与应用点击此处结束放映物联网传感器技术与应用热电式传感器是利用某种材料或元件与温度有关的特性，将温度的变化转换为电量变化的装置或器件。这里介绍热电阻传感器、热电偶传感器和热敏电阻传感器。点击此处结束放映热电阻传感器6.1物联网传感器技术与应用点击此处结束放映物联网传感器技术与应用6.1.1金属热电阻大多数金属导体的电阻都随温度变化，称为电阻-温度效应，其特性方程为点击此处结束放映201ttRRt物联网传感器技术与应用1.铂热电阻由于铂的物理、化学性质非常稳定，铂是目前制造热电阻的最好材料。在0～650℃温度范围内为在-200～0℃温度范围内为点击此处结束放映201BtAtRRt3201001ttCBtAtRRt物联网传感器技术与应用工业上将铂电阻相应于和的-关系制成分度表，对应的分度号分别为Pt50和Pt100，其0℃的电阻值分别为和。点击此处结束放映50t50100100tR物联网传感器技术与应用2.铜热电阻铜容易提纯，在-50～150℃范围内化学、物理性能稳定，铜丝可用于制作-50～150℃范围内的工业用电阻温度计。点击此处结束放映物联网传感器技术与应用点击此处结束放映物联网传感器技术与应用6.1.2热电阻测量电路为了避免或减小导线的电阻对测温的影响，人们设计了三线制及四线制连接方法。点击此处结束放映物联网传感器技术与应用热电偶传感器6.2点击此处结束放映物联网传感器技术与应用6.2.1热电效应1823年，塞贝克发现了热电效应。如图6.2所示，若两接触点的温度（T，T0）不同，两者之间将产生热电势。点击此处结束放映物联网传感器技术与应用1.接触电势当两种金属接触在一起时，在两种不同金属的接触处会形成电势，称为接触电势。点击此处结束放映BAABABnneTTkTETEln00物联网传感器技术与应用2.温差电势对于单一金属，如果两端的温度不同，温度高端的自由电子会向低端迁移，使单一金属两端产生不同的电位，形成电势，称为温差电势。点击此处结束放映物联网传感器技术与应用3.回路总热电势回路总热电势由接触电势和温差电势两部分组成。（1）热电偶必须用两种不同的金属材料。（2）只有热电偶两端的温度不同才能产生热电势。（3）热电偶测温的基本公式。点击此处结束放映TnneTTkTTETTBABAABd0ln,00物联网传感器技术与应用6.2.2热电偶基本定律1.均匀导体定律两种均匀金属（热电极）组成的热电偶，其热电势大小仅与热电极材料和两端温度有关。2.中间导体定律只要第三种导体C的材质均匀且两端温度相同，就对总热电势没有影响。点击此处结束放映物联网传感器技术与应用3.连接导体定律和中间温度定律点击此处结束放映物联网传感器技术与应用4.中间导体定律点击此处结束放映物联网传感器技术与应用6.2.3热电偶的种类和结构1.对热电偶电极材料的基本要求2.常用热电偶（1）标准化热电偶铂铑10-铂、铂铑30-铂铑6、镍铬-镍硅、镍铬-考铜、铜-康铜。（2）非标准化热电偶点击此处结束放映物联网传感器技术与应用3.热电偶结构（1）普通型热电偶普通型热电偶在测量时将测量端插入被测对象的内部，主要用于测量容器或管道内的气体、流体的温度。（2）铠装热电偶铠装热电偶又称为缆式热电偶，它可以做得很细、很长。（3）薄膜热电偶点击此处结束放映物联网传感器技术与应用点击此处结束放映物联网传感器技术与应用点击此处结束放映热电偶的外形物联网传感器技术与应用6.2.4热电偶冷端温度补偿1.补偿导线法热电偶的长度一般只有1米左右，在实际测量时需要将热电偶输出的电势传输到数十米以外的显示仪表。根据热电偶的“连接导体定律”，可以实现上述要求。点击此处结束放映物联网传感器技术与应用2.冷端温度修正法由于热电偶的分度表是在冷端温度保持0℃的情况下得到的，只要冷端温度不等于0℃，就必须对仪表的示值加以修正。利用“中间温度定律”，可进行修正。点击此处结束放映物联网传感器技术与应用点击此处结束放映物联网传感器技术与应用3.0℃恒温法点击此处结束放映被测流体管道热电偶接线盒补偿导线铜导线毫伏表冰瓶冰水混合物试管新的冷端物联网传感器技术与应用4.补偿电桥法补偿电桥法利用不平衡电桥产生的电压补偿热电偶参考端温度变化引起的电势变化。点击此处结束放映物联网传感器技术与应用点击此处结束放映物联网传感器技术与应用6.2.5热电偶的实用测温电路1.热电偶串联测量电路把几个型号相同的热电偶串联在一起，如图6.12所示，所有测量端都处于同一温度T之下，所有连接点都处于另一温度T0之下，则输出电动势为各热电偶热电动势之和。点击此处结束放映物联网传感器技术与应用2.热电偶并联测量电路把几个型号相同的热电偶的同性电极参考端并联在一起，这种热电偶可用于测量平均温度。点击此处结束放映物联网传感器技术与应用热敏电阻传感器6.3点击此处结束放映物联网传感器技术与应用热敏电阻是一种用半导体材料制成的感温元件，它的阻值随温度的变化而变化。半导体热敏电阻有很高的电阻温度系数，其灵敏度比金属热电阻高得多，而且体积可以做得很小，特别适于在-100～300℃之间测温。点击此处结束放映物联网传感器技术与应用点击此处结束放映MF12型NTC热敏电阻聚酯塑料封装热敏电阻物联网传感器技术与应用6.3.1热敏电阻的结构和材料1.热敏电阻的结构热敏电阻主要由电阻体、壳体和引线构成，如图6.14所示。点击此处结束放映物联网传感器技术与应用2.热敏电阻的材料最常见的热敏电阻是由金属氧化物半导体材料制成。将锰（Mn）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）等氧化物按不同比例配方在不同条件下高温烧成半导体陶瓷，可获得热敏特性。点击此处结束放映物联网传感器技术与应用6.3.2热敏电阻的基本参数1.标称电阻值R252.材料常数B3.电阻温度系数4.耗散系数H5.时间常数6.最高工作温度Tmax点击此处结束放映物联网传感器技术与应用6.3.3热敏电阻的主要特性1.电阻-温度特性热敏电阻按温度特性分为3大类：随温度上升电阻增加的正温度系数（PTC）热敏电阻；随温度上升电阻减小的负温度系数（NTC）热敏电阻；临界温度系数（CTR）热敏电阻。点击此处结束放映物联网传感器技术与应用（1）NTC热敏电阻的电阻-温度特性（2）PTC热敏电阻的电阻-温度特性（3）CTR热敏电阻的电阻-温度特性点击此处结束放映物联网传感器技术与应用点击此处结束放映物联网传感器技术与应用2.伏-安特性伏-安特性也是热敏电阻的重要特性之一。在稳态状态下，通过热敏电阻的电流I与其两端之间的电压U的关系，称为热敏电阻的伏-安特性。伏-安特性能体现热敏电阻与周围介质热平衡时的相互关系。点击此处结束放映物联网传感器技术与应用6.3.4热敏电阻的应用实例1.温度测量可以利用热敏电阻进行温度测量。多谐振荡器测温电桥可作为温度-频率转换电路。点击此处结束放映物联网传感器技术与应用2.流量测量利用热敏电阻上的热量消耗和介质流速的关系，可以测量流量、流速和风速等。点击此处结束放映物联网传感器技术与应用点击此处结束放映