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1、单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 *1 学习目标与任务 1.了解温度测量的基本概念和方法； 2.了解热电偶的工作原理与结构类型； 3.掌握热电偶的型号构成及选用方法； 4.学会用其进行温度测量； 5.了解常见热电偶测温系统的组成与功能； 第五章 热电偶传感器 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 第一节 温度测量的基本概念 一、温度测量的基本概念 温度标志着物质内 部大量分子无规则运动 的剧烈程度。温度越高 ，表示物体内部分子热 运动越剧烈。 模拟图：在一个密闭的
2、空间里，气体分 子在高温时的运动速度比低温时快！ 低温 高温 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 二、温标 1、温度的数值表示方法称为温标。它规定了温 度的读数的起点（即零点）以及温度的单位。各类温 度计的刻度均由温标确定。 2、国际上规定的温标有：摄氏温标、华氏温标 、热力学温标等。 课本 P213定义 第一节 温度测量的基本概念 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。
3、几种温标的对比 正常体温为 37 C ，相 当于华氏温 度多少度？ 二、温标 第一节 温度测量的基本概念 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 热力学温标（K） 热力学温标是建立 在热力学第二定律基础 上的最科学的温标，是 由开尔文（Kelvin）根据 热力学定律提出来的， 因此又称开氏温标。它 的符号是T，单位是开尔 文（K） 。 威廉汤姆逊开尔文勋爵像 二、温标 第一节 温度测量的基本概念 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和
4、。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 1990国际温标(ITS-90) 从1990年1月1日开始在全世界范围内采用 1990年国际温标，简称ITS-90。它定义了一系列 温度的固定点，测量和重现这些固定点的标准仪 器以及计算公式，例如水的三相点为273.16K（ 0.01C）等。 二、温标 第一节 温度测量的基本概念 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 按照用途可分为基准温度计和工业温度计； 按照测量方法又可分为接触式和非接触式； 按工作原理又可分为膨胀式、电
5、阻式、热电式、 辐射式等等； 按输出方式分，有自发电型、非电测型等。 三、温度测量及传感器分类 第一节 温度测量的基本概念 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 介绍几种温度测量方法 示温涂料（变色涂料） 装满热水后图案变得清晰可辨 三、温度测量及传感器分类 第一节 温度测量的基本概念 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 变色涂料在电脑内部温度中的示温作用 CPU散热风扇
6、 低温时显示蓝色 温度升高后变为红色 三、温度测量及传感器分类 第一节 温度测量的基本概念 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 不需要电源，耐用；但感温部 件体积较大。 气体的体积与热 力学温度成正比 介绍几种温度测量方法 体积热膨胀式 三、温度测量及传感器分类 第一节 温度测量的基本概念 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 介绍几种温度测量方法 红外温度计 三、温度测
7、量及传感器分类 第一节 温度测量的基本概念 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 热电偶测温的主要优点: 1、它属于自发电型传感器：测量时可以不需外加电源 ，可直接驱动动圈式仪表； 2、测温范围广：下限可达-270C ，上限可达1800C以 上； 3、各温区中的热电势均符合国际计量委员会的标准。 三、温度测量及传感器分类 第一节 温度测量的基本概念 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信
8、念来维持的。 热电极A 右端称为 ：自由 端（参 考端、 冷端） 第二节 热电偶的工作原理 左端称为 ：测量 端（工 作端、 热端） 热电极B 热电势 A B 先看一个实验热电偶工作原理演示 结论： 当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。 一、热电效应 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 1821年，德国物理学家赛贝克用两种不同金属组成闭 合回路，并用酒精灯加热其中一个接触点（称为结点），发 现放在回路中的指南针发生偏转（说明什么？），如果用两 盏酒精灯对两个结点同时加热，指
9、南针的偏转角反而减小（ 又说明什么？） 。 显然，指南针的偏转说明回路中有电动势产生并有电 流在回路中流动，电流的强弱与两个结点的温差有关。 从实验到理论：热电效应 第二节 热电偶的工作原理 一、热电效应 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 自由 电子 A B eAB（ T ） T 结点产生热电势的微观解释及图形符号 两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自由电子的密 度不同，在两金属A和B的接触点处会发生自由电子的扩散现象。 自由电子将从密度大的金属A扩散到密度小的金属B，使A
10、失去电 子带正电，B得到电子带负电，从而产生热电势。 从实验到理论：热电效应 第二节 热电偶的工作原理 一、热电效应 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 热电效应的定义： 将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合回路，当两个 接点温度不同时，在回路中就会产生热电势，形成电流，此现 象称为热电效应。 第二节 热电偶的工作原理 一、热电效应 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的
11、。 A B TT0 k玻耳兹曼常数，e电子电荷量， T接触处的温度，NA，NB分别为导体A和B的自由电子密度。 接触电动势 不同材料之间: 节点处电子的扩散所致 第二节 热电偶的工作原理 二、热电势 （接触电动势和温差电动势） 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 温差电动势 A，B汤姆逊温度系数。 同种材料： 两端温度不同电子运动速度不同 回路中总电动势： 第二节 热电偶的工作原理 二、热电势 （接触电动势和温差电动势） A B TT0 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体
12、与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 2)中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要其两端的温 度相等，该导体的接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。 T T0V 1)均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的横截面积、 长度以及温度分布如何均不产生热电动势。 第二节 热电偶的工作原理 三、热电偶测温基本定律 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 A B TT 0 = A C TT 0 C B
13、 T T 0 3)参考电极定律 两种导体A,B分别与参考电极C组成热电偶，如果他们所产 生的热电动势为已知，A和B两极配对后的热电动势可用下式求 得： 4)中间温度定律 热电偶在两接点温度t、t0时的热电动势等于该热电偶在接点 温度为t、tn和tn、t0时的相应热电动势的代数和。中间温度定律 可以用下式表示： 中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据。 第二节 热电偶的工作原理 三、热电偶测温基本定律 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 根据金属的热电效应原理，任意两种不同材料的
14、导体都可 以作为热电极组成热电偶。 在实际应用中，用作热电极的材料应具备如下几方面的 条件： (1)温度测量范围广； (2)性能稳定； (3)物理化学性能好； 第三节 热电偶的材料、结构及种类 1、热电偶的材料 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 1）普通工业装配式热电偶的结构 热电偶通常由热电极、绝缘管、 保护套管和接线盒等几个主要部分组 成。 2、热电偶的结构 第三节 热电偶的材料、结构及种类 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范
15、的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 2）铠装热电偶的结构 2、热电偶的结构 铠装热电偶的制造工艺：把热电极材料与高温绝缘材料预置 在金属保护管中、运用同比例压缩延伸工艺、将这三者合为一 体，制成各种直径、规格的铠装偶体，再截取适当长度、将工 作端焊接密封、配置接线盒即成为柔软、细长的铠装热电偶。 铠装热电偶特点：内部的热电偶丝与外界空气隔绝，有着良好 的抗高温氧化、抗低温水蒸气冷凝、抗机械外力冲击的特性。 铠装热电偶可以制作得很细，能解决微小、狭窄场合的测温问 题，且具有抗震、可弯曲、超长等优点。 第三节 热电偶的材料、结构及种类 道德是一定社会、一定阶级调节人与
16、人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 铠装热电偶结构 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 铠装型热电偶外形 法兰 铠装型热电偶可 长达上百米 薄壁金属 保护套管 （铠体） BA 绝缘 材料 铠装型热电偶 横截面 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 2、热电偶的结构 3）隔爆型热电偶 结构特点：隔爆热电偶的接线盒在设计时采用防爆的特 殊结构，它的接线盒是经过压铸而成的，有一定的厚度、隔爆空 间，机构强度较高；采用螺纹隔爆接合面，并采用密封圈进行密 封，因此，当接线盒内一旦放弧时，不会与外界环境的危险气体 传爆，能达到预期的防爆、隔爆效果。 使用场合：工业用的隔
