【图】热电式温度传感器的结构_热电式温度传感器的工作原理
|
有关热电式温度传感器的结构与工作原理，热电偶所提供的信号为“热电动势”，它是至多不过几十毫伏的微小直流电动势，热电偶的组成分为接触电动势与温度电动势等。 热电式温度传感器的结构与原理工业用热电偶必须长期工作在恶劣环境下，应特别注意被测介质对热电偶材质的损害。 常用的廉价金属热电偶不可用在氧化件或腐蚀性环境中，贵金属热电偶不宜用在还原性气氛中。 因此，都必须有不锈钢保护套管，管内有陶瓷绝缘管使焊点以外的导体部分互相绝缘，保护套管一端封闭，另一端有接线端子以便与导线或延长线连接。见图2.3.5(d) 所示。 热电偶
尽管陶瓷是较好的绝缘材料.但在高温下仍不免有漏电现象。因此，测带毛物的温度或电加热设备的温度时，热电偶的信号线上可能有共模干扰电压，这对于某些仪表或计算机的工作十分有害，应给予充分注意。 保护套管及瓷管的热容量肯定会增大热惯性，使热电偶的时间常数加大，对反映动态温度变化石利。所以科学实验中的测温，如果可以不考虑防护的话，宁愿用裸露的热电偶直接与被测介质接触，特别是直径小的热偶丝反应更为快速。 二、热电式温度传感器的工作原理 热电偶所提供的信号为“热电动势”，它是至多不过几十毫伏的微小直流电动势.出两种物理效应所形成：
1、热电偶的组成(热电式温度传感器) (1)接触电动势 两种不同导体A和B，其自由电子密度不等，在焊点处有电子扩散现象，因而产生接触电动势。此电动势不仅与材质有关，且与温度有关。可表示为eAB(t)。 (2)温差电动势 同一材质的导体A、当两端存在温反差时，自由电子的分布不均匀，会出现温差电动势。此电动势勺材质有关，且与温度t和t0有关，表示为eA(t,t0)。此处，t和t0代表导体A 两端的温度。 注意，以上各电动势从其代数和都印导体的粗细及长短无关。只要知道导体A和B的性质及温度t0的数值。就能根据EAB(t,t0)判断被测温度t。 问题在干图2.3.1(d)的闭合回路个的总电动势EAB(t,t0)究竟有多大无法知道，必须把它断开.接入仪表才能测出总电动势值。所接入的仪表是另外一种材质c所构成的导体。于是.电路成为图2.3.1之(b)。 闭合回路中出现了除A，B以外的第三种字体C之后，总电动势会有什么变化呢?根据热电偶的第三导体定则可知，只要这第三导体C的两端温度相等，就对EAB(t,t0)的大小毫无影响。既然如此，把冷端焊点打开，接入仪表，并保持其两端都在冷端温度t0之下，如图2.31之(c)，就能测出总电动势。 关键是导体A和B的材质选定之后，还必须保证to已知，并且稳定不变，才能根据回路的总电动势判断温度to为此，首光应使冷端远离热端，以免受高温影响而5r起to波动。然后用适当人法把fi测出。如果导体八和出是廉价材质，可用与A,B量同样材质但包有绝缘层的导线，把冷端引到远处。这种导线叫做“延伸导线”。如果A和B是贵重金属，就必须用价格便宜的专用导线A'和B'接在A和B.把冷端从温度不稳定的t'o处移到温度稳定的to处，如图2.3.1之(d)所示。这种专用导线A'和B'叫做“补偿导线”，它必须与热电偶的材质A和B有相同的热电性质.但因工作在非高温区、不必考虑其耐热性。补偿导线和延伸导线部是用规定的台金制成的，为了便于敷设，用柔软的多股芯线外包绝缘层的形式。 延伸导线和所接的热电偶材质相同，其效果等于把热电偶接长，冷端当然被移远。补偿导线虽然棚所接热电偶材质不同，但因在非高温区具有同样的热电性质，两者连接之后等于在热电动势EAN(t,t'o)懊的基础亡又增加门十偿电动势EAB(t'0,to)。而A，B扣A'，B'的性质相同，所以.总电动势是EAB(t,to)，和整支长热电偶效果—样，因此有补偿导线这个称呼。 如果被测温度很高，例如1000℃以上，冷端温度在室温范围，则to的波动引起的相对误差不十分严重。反之，被测温度接近室温时，to的影响决不能忽视。 延伸导线或补偿导线的极性—定要与热电偶的极性正确连接，不然，非但起不了应有的作用，反而会使误差增大，这一点要待别注意。 |
