第5章 热电式传感器习题

第5章 热电式传感器习题

1、 热电偶结构由哪几部分组成

2、 用热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿其冷端温度补偿的方法有哪几种

3、热电阻温度计有哪些主要优点

4、 已知铜热电阻—Cul00的百度电阻比W(100)=，当用此热电阻测量50℃温 度时，其电阻值为多少若测温时的电阻值为92Ω，则被测温度是多少

解：由 W （100）=R 100 /R 0 =，则其灵敏度为

()

C 42010042010010042010042101000000100o /..R .R R .R R K Ω=?==-=--= 则温度为50℃时，其电阻值为

R 50 = R 0 +K×50=100+×50=121()

当R t =92时，由R t = R 0 +Kt ，得

，

t=( R t ﹣R 0)/K=(92﹣100)/=﹣19(℃)

5、 将一灵敏度为℃的热电偶与电位计相连接测量其热电势，电位计接线端是30℃，若电位计上读数是60mV ，热电偶的热端温度是多少

解： C C C mV mV t ?=?+?=78030/08.060

6、参考电极定律有何实际意义已知在某特定条件下材料A 与铂配对的热电势为，材料B 与铂配对的热电势是，求出在此特定条件下，材料A 与材料B 配对后的热电势。 解：由标准电极定律

E (T,T 0 )=E A 铂(T,T 0 )﹣E B 铂 (T,T 0 )

=﹣=(mV)

7、 镍铬—镍硅热电偶灵敏度为℃，把它放在温度为1200℃处，若以指示仪表作为冷端，此处温度为50℃，试求热电势大小。

解： E(1200,50)= (120050)×=46(mV)

8、 热电偶温度传感器的输入电路如习题图7-20所示，已知铂铑—铂热电偶在温度0~100℃之间变化时，其平均热电势波动为6μV/℃，桥路中供桥电压为4V ，三个锰铜电阻(R l 、R 2、R 3)的阻值均为1Ω，铜电阻的电阻温度系数为α=℃，已知当温度为0℃时电桥平衡，为了使热电偶的冷端温度在0~50℃范围其热电势得到完全补偿，

试求可调电阻的阻值只R 5。

（

解：热电偶冷端补偿电势

E(t,0)=kt ，

式中，k 为热电偶灵敏度(k=6V/℃)，

而补偿电桥输出电压（见习题图7-20） t U R t R U R R U U i i αα4440==??=

冷端补偿时有 V k U t U kt i i μαα6000004.06444=?==?==6mV

根据电桥电路，其等效电路为R 1、R cu 和R 2、R 3分别串联后再并联，然后与电源、R 串联，桥臂电阻串并联后为1Ω，由此可得

1×U i =1E/(R+1)

所以 R=E/ U i ﹣1=4000/6﹣1=(Ω)

}

9、在某一瞬间，电阻温度计上指示温度θ2=50℃，而实际温度θ1=100℃，设电阻温度计的动态关系为

)(212θθθ-=k dt d

其中，k=s 。试确定温度计达到稳定读数θ1)所需时间。

解：θ2 从50℃上升到θ1 =×100=99.5℃

()kdt d k dt d =θ-θθ?θ-θ=θ2

12212

()()????=---=-t t dt k d kdt d 05.050212105

.9950212θθθθθθθ ()()s t kt 232.05.050ln ln 5.05021==?=--θθ 10、 某热敏电阻，其B 值为2900K ，若冰点电阻为500KΩ，求热敏电阻在100℃时的

阻值。

解：T 0 =0℃=273K ，R 0 =500k ；T=100℃=373K

则

R 373 =R 273 e 2900(1/3731/273) =(k )

传感器原理与应用习题_第7章热电式传感器

《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案 教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书 第7章热电式传感器 7-1 热电式传感器有哪几类？它们各有什么特点？ 答：热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。它可分为两大类：热电阻传感器和热电偶传感器。 热电阻传感器的特点：（1)高温度系数、高电阻率。(2)化学、物理性能稳定。(3)良好的输出特性。(4).良好的工艺性，以便于批量生产、降低成本。 热电偶传感器的特点：（1）结构简单（2）制造方便（3）测温范围宽（4）热惯性小（5）准确度高（6）输出信号便于远传 7-2 常用的热电阻有哪几种？适用范围如何？ 答：铂、铜为应用最广的热电阻材料。铂容易提纯，在高温和氧化性介质中化学、物理性能稳定，制成的铂电阻输出－输入特性接近线性，测量精度高。铜在-50～150℃范围内铜电阻化学、物理性能稳定，输出－输入特性接近线性，价格低廉。当温度高于100℃时易被氧化，因此适用于温度较低和没有侵蚀性的介质中工作。 7-3 热敏电阻与热电阻相比较有什么优缺点？用热敏电阻进行线性温度测量时必须注意什么问题？ 7-4 利用热电偶测温必须具备哪两个条件？ 答：（1）用两种不同材料作热电极（2）热电偶两端的温度不能相同 7-5 什么是中间导体定律和连接导体定律？它们在利用热电偶测温时有什么实际意义？ 答：中间导体定律：导体A、B组成的热电偶，当引入第三导体时，只要保持第三导体两端温度相同，则第三导体对回路总热电势无影响。利用这个定律可以将第三导体换成毫伏表，只要保证两个接点温度一致，就可以完成热电势的测量而不影响热电偶的输出。 连接导体定律：回路的总电势等于热电偶电势E AB(T,T0)与连接导线电势E A’B’(Tn,T0)的代数和。连接导体定律是工业上运用补偿导线进行温度测量的理论基础。 7-6 什么是中间温度定律和参考电极定律？它们各有什么实际意义？ 答：E AB(T,Tn,T0)=E AB(T,Tn)+E AB(Tn,T0) 这是中间温度定律表达式，即回路的总热电势等于E AB(T,Tn)与E AB(Tn,T0)的代数和。Tn为中间温度。中间温度定律为制定分度表奠定了理论基础。 7-7 镍络-镍硅热电偶测得介质温度800℃，若参考端温度为25℃，问介质的实际温度为多少？ 答：t=介质温度+k*参考温度（800+1*25=825） 7-8 热电式传感器除了用来测量温度外，是否还能用来测量其他量？举例说明之。 7-9 实验室备有铂铑-铂热电偶、铂电阻器和半导体热敏电阻器，今欲测量某设备外壳的温度。已知其温度约为300~400℃，要求精度达±2℃，问应选用哪一种？为什么？

第5章热电式传感器习题

第五章会计凭证练习题 页脚内容1 第5章热电式传感器习题 1、 热电偶结构由哪几部分组成？ 2、 用热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温度补偿的方法有哪几种？ 3、 热电阻温度计有哪些主要优点？ 4、 已知铜热电阻一CulOO 的百度电阻比 W(100)=1.42,当用此热电阻测量 50C 温 度 时，其电阻值为多少？若测温时的电阻值为 92Q,则被测温度是多少？ 解：由 W (100) =R IOO /R O =1.42,则其灵敏度为 R 100 R O 1 .42R O R O 0.42R 。 K 100 0 100 100 则温度为50 C 时，其电阻值为 R 50 = R O +K X 50=100+0.42 X 50=121( 当 R t =92 时，由 R t = R D +Kt ，得 t=( R t - R O )/K=(92 - 100)/0.42= - 19(C ) 5、 将一灵敏度为0.08mV/ C 的热电偶与电位计相连接测量其热电势，电位计接线端是 30C,若电位计上读数是 60mV ，热电偶的热端温度是多少 ？ 丄 60mV “ t ------ 30 C 780 C 解： 0.08mV / C 6、 参考电极定律有何实际意义 ？已知在某特定条件下材料 A 与铂配对的热电势为 13.967mV ,材料B 与铂配对的热电势是 8.345mV ，求出在此特定条件下，材料 A 与材料B 配对后的热电势。 解：由标准电极定律 E (T,T O )=E A 铂(T,T O )- E B 铂(T,T O ) =13.967- 8.345=5.622(mV) 7、 镍铬一镍硅热电偶灵敏度为 0.04mV/ C ，把它放在温度为1200C 处，若以指示仪表 作为冷端，此处温度为 50 C ，试求热电势大小。 解： E(1200,50)= (1200 50) X 0.04=46(mV) 8、 热电偶温度传感器的输入电路如习题图 7-20所示，已知铂铑 一铂热电偶在温度 0~100C 之间变化时，其平均热电势波动为 6卩V C ，桥路中供桥电压为 4V ,三个锰铜电阻(R I 、 R 2、R 3)的阻值均为1 R 铜电阻的电阻温度系数为 a =0.004/C ，已知当温度为 0 C 时电桥平 衡,为了使热电偶的冷端温度在 0~50 C 范围其热电势得到完全 补偿，试求可调电阻的阻值只 100 °42 0.42 /O C 100 R 5O 解：热电偶冷端补偿电势 E(t,O)=kt , 式中，k 为热电偶灵敏度(k=6 V/C ), 而补偿电桥输出电压(见习题图 Ui R U R t 0 4 冷端补偿时有 7-20) 4 4 6 0.004 根据电桥电路，其等效电路为 R 1、R cu 和R 2、R 3分别串联后再并联，然后与电源、 R 串联，桥臂电阻串并联后为 1Q 由此可得 1XU =1 E/(R+1) 1=4000/6 - 1=665.7(Q ) 02=50 C,而实际温度 01=100 C ，设电阻温度 kt t U i 4k 6000 V =6mV 所以 R=E/ U i - 9、在某一瞬间，电阻温度计上指示温度 计的动态关系为 d 2 dt 其中，k=0.2/s O 试确定温度计达到稳定读数 (0.995 9i)所需时间。 k( 1 2)

各种温度传感器分类及其原理.

各种温度传感器分类及其原理

各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件，其种类最多，应用最广，发展最快。众所周知，日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化，在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1.热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体A和B 组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO,称为自由端(也称参考端或冷端，则回路中就有电流产生，如图2-1(a所示，即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。 与塞贝克有关的效应有两个：其一，当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向， 称为珀尔帖效应；其二，当有电流流过存在温度梯度的导体时，导体吸收或放出热量(取决 于电流相对于温度梯度的方向，称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T，T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同 的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。 温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势， 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关，而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。 无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势：热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时，在断开处a，b 之间便有一电动势差△ V，其极性和大小与回路中的热电势一致，如图 2-1(b所示。并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B 为负极。实验表明，当△ V很小时，△ V与厶T成正比关系。定义△ V对厶T 的微分热电势为热电势率，又称塞贝克系数。

温度传感器简介

简谈温度传感器及研究进展 摘要：温度传感器是使用范围最广，数量最多的传感器，在日常生活，工业生产等领域都扮演着十分重要的角色。从17世纪温度传感器首次应用以来，依次诞生了接触式温度传感器，非接触式温度传感器，集成温度传感器。近年来在智能温度传感器在半导体技术，材料技术等新技术的支持下，温度传感器发展迅速。由于智能温度传感器的软件和硬件的合理配合既可以大大增强传感器的功能、提高传感器的精度，又可以使温度传感器的结构更为简单和紧凑，使用更加方便，因此智能温度传感器是当今的一个研究热点。微处理器的引入，使得温度信号的采集，记忆，存储，综合，处理与控制一体化，使温度传感器向智能化方向发展。关键词：温度传感器；智能温度传感器；接触式温度传感器 中图分类号：TP212.1 文献标识码：A Abstract:temperature transducer is used most widely, the largest number of sensors, in daily life, such as industrial production field plays a very important role.Since the 17th century temperature sensor for the first time application, was born in turn contact temperature sensor, non-contact temperature sensor, integrated temperature sensor.Intelligent temperature sensor in recent years in semiconductor technology, materials technology, under the support of new technologies such as the temperature sensor is developing rapidly.Due to the software and hardware of the intelligent temperature sensor reasonable matching can greatly enhance the function of the sensor, improve the precision of the sensor, and can make the temperature sensor has simple and compact structure, use more convenient, thus intelligent temperature sensor is a hot spot nowadays.The introduction of the microprocessor, which makes the temperature signal collection, memory, storage, comprehensive, processing and control integration, make the temperature sensor to the intelligent direction. Key words：temperature transducer; Smart temperature sensor; Contact temperature sensors 前言：温度作为国际单位制的七个基本量之一，测量温度的传感器的各种各样，温度传感器是温度测量仪表的核心部分，十分重要。据统计，温度传感器是使用范围最广，数量最多的传感器。简而言之，温度传感器（temperature transducer）就是是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。在材料技术的支持下，陶瓷，有机，纳米等新材料用于温度传感器中可以使温度的测量和控制更加科学和精确。由于智能温度传感器的软件和硬件的合理配合既可以大大增强传感器的功能、提高传感器的精度，又可以使温度传感器的结构更为简单和紧凑，使用更加方便，因此智能温度传感器是当今的一个研究热点。微处理器的引入，使得温度信号的采集，记忆，存储，综合，处理与控制一体化，使温度传感器向智能化方向发展。

第5章 热电式传感器习题

第5章 热电式传感器习题 1、 热电偶结构由哪几部分组成？ 2、 用热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温度补偿的方法有哪几种？ 3、热电阻温度计有哪些主要优点？ 4、 已知铜热电阻—Cul00的百度电阻比W(100)=1.42，当用此热电阻测量50℃温 度时，其电阻值为多少?若测温时的电阻值为92Ω，则被测温度是多少? 解：由 W （100）=R 100 /R 0 =1.42，则其灵敏度为 () C 42010042010010042010042101000000100o /..R .R R .R R K Ω=?==-=--= 则温度为50℃时，其电阻值为 R 50 = R 0 +K×50=100+0.42×50=121() 当R t =92时，由R t = R 0 +Kt ，得 t=( R t ﹣R 0)/K=(92﹣100)/0.42=﹣19(℃) 5、 将一灵敏度为0.08mV/℃的热电偶与电位计相连接测量其热电势，电位计接线端是30℃，若电位计上读数是60mV ，热电偶的热端温度是多少? 解： C C C mV mV t ?=?+?=78030/08.060 6、参考电极定律有何实际意义?已知在某特定条件下材料A 与铂配对的热电势为13.967mV ，材料B 与铂配对的热电势是8.345mV ，求出在此特定条件下，材料A 与材料B 配对后的热电势。 解：由标准电极定律 E (T,T 0 )=E A 铂(T,T 0 )﹣E B 铂 (T,T 0 ) =13.967﹣8.345=5.622(mV) 7、 镍铬—镍硅热电偶灵敏度为0.04mV/℃，把它放在温度为1200℃处，若以指示仪表作为冷端，此处温度为50℃，试求热电势大小。 解： E(1200,50)= (120050)×0.04=46(mV) 8、 热电偶温度传感器的输入电路如习题图7-20所示，已知铂铑—铂热电偶在温度0~100℃之间变化时，其平均热电势波动为6μV/℃，桥路中供桥电压为4V ，三个锰铜电阻(R l 、R 2、R 3)的阻值均为1Ω，铜电阻的电阻温度系数为α=0.004/℃，已知当温度为0℃时电桥平衡，为了使热电偶的冷端温度在0~50℃范围其热电势得到完 全补偿，试求可调电阻的阻值只R 5。 解：热电偶冷端补偿电势 E(t,0)=kt ， 式中，k 为热电偶灵敏度(k=6V/℃)， 而补偿电桥输出电压（见习题图7-20） t U R t R U R R U U i i αα4440==??= 冷端补偿时有 V k U t U kt i i μαα6000004.06444=?==?==6mV 根据电桥电路，其等效电路为R 1、R cu 和R 2、R 3分别串联后再并联，然后与电源、R 串联，桥臂电阻串并联后为1Ω，由此可得 1×U i =1E/(R+1) 所以 R=E/ U i ﹣1=4000/6﹣1=665.7(Ω) 9、在某一瞬间，电阻温度计上指示温度θ2=50℃，而实际温度θ1=100℃，设电阻温度计的动态关系为 )(212θθθ-=k dt d 其中，k=0.2/s 。试确定温度计达到稳定读数(0.995θ1)所需时间。

各种温度传感器分类及其原理.

各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化, 在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1. 热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体 A 和 B 组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为 T ,称为工作端或热端,另一端温度为 TO ,称为自由端 (也称参考端或冷端,则回路中就有电流产生,如图 2-1(a所示,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个:其一, 当有电流流过两个不同导体的连接处时, 此处便吸收或放出热量 (取决于电流的方向 , 称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量 (取决于电流相对于温度梯度的方向 ,称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势 EAB(T, T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势, 此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势, 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关, 而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势, 热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时,在断开处 a , b 之间便有一电动势差△ V ,其极性和大小与回路中的热电势一致,如图 2-1(b所示。并规定在冷端,当电流由 A 流向 B 时, 称 A 为正极, B 为负极。实验表明,当△ V 很小时,△ V 与△ T 成正比关系。定义△ V 对△ T 的微分热电势为热电势率, 又称塞贝克系数。塞贝克系数的符号和大小取决于组成热电偶的两种导体的热电特性和结点的温度差。 2. 热电偶的种类

热电式温度传感器作业与习题

热电式传感器作业与习题 作业习题 1.判断题： a) 热电偶使用时，常配用冷端延长线，延长线可以采用任何一种金属 材料制造。 b) 把N 支相同型号的热电偶依次将正、负极连接，则串联线路的相对 误差会减少。 c) 两种金属相接触时会产生接触电势，两种半导体也会产生接触电势， 但金属和半导体间不会产生接触电势。 d) 热电偶传感器的中间导体定律保证了接入热电偶回路中的第三甚至 第四种导体只要它们几端的温度相同就一定不会影响回路的总电势。 e) 热电偶的补偿导线法与零度恒温法一样，可完全消除冷端温度变化 带来的测温误差。 f) 热电偶的工作机理是导体的热电效应。而热电势的产生必须具备两 个条件，即两种导体材质不同且两个节点的温度不同。 2.已知铜热电阻Cu100的百度电阻比W(100)=1.42，当用此热电阻测量50℃温度时，其电阻值为_______欧；若测温时的电阻值为83欧，则被测温度是_______℃（保留小数点后两位） 3. 叙述并证明热电偶参考电极定律，其中k 为玻尔兹曼常数；e 为电子电荷量； n A 、n B 、 n C 分别为材料A 、B 、C 的自由电子密度；A σ、B σ、C σ分别为材料A 、B 、 C 的汤姆逊系数。且已知在某特定条件下材料A 与铂配对的热电势为13.967mV ，材料B 与铂配对的热电势是8.345mV ，求出在此特定条件下，材料A 与材料B 配对后的热电势。(材料A 在前，材料B 在后) 4.将一灵敏度为0.08 mV/℃的热电偶与电压表相连接，电压表接线端是50℃，若电位计上读数是60mV ，热电偶的热端温度是___________________。 T C T B T

传感器原理与应用习题-第7章热电式传感器

传感器原理与应用习题-第7章热电式传感器

《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案 教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书 第7章热电式传感器 7-1 热电式传感器有哪几类？它们各有什么特点？ 答：热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。它可分为两大类：热电阻传感器和热电偶传感器。热电阻传感器的特点：（1)高温度系数、高电阻率。(2)化学、物理性能稳定。(3)良好的输出特性。(4).良好的工艺性，以便于批量生产、降低成本。 热电偶传感器的特点：（1）结构简单（2）制造方便（3）测温范围宽（4）热惯性小（5）准确度高（6）输出信号便于远传 7-2 常用的热电阻有哪几种？适用范围如何？ 答：铂、铜为应用最广的热电阻材料。铂容易提纯，在高温和氧化性介质中化学、物理性能稳定，制成的铂电阻输出－输入特性接近线性，测量精度高。铜在-50～150℃范围内铜电阻化学、物理性能稳定，输出－输入特性接近线性，价格低廉。当温度高于100℃时易被氧化，因此适用于温度较低和没有侵蚀性的介质中工作。7-3 热敏电阻与热电阻相比较有什么优缺点？用热敏

电阻进行线性温度测量时必须注意什么问题？ 7-4 利用热电偶测温必须具备哪两个条件？ 答：（1）用两种不同材料作热电极（2）热电偶两端的温度不能相同 7-5 什么是中间导体定律和连接导体定律？它们在利用热电偶测温时有什么实际意义？ 答：中间导体定律：导体A、B组成的热电偶，当引入第三导体时，只要保持第三导体两端温度相同，则第三导体对回路总热电势无影响。利用这个定律可以将第三导体换成毫伏表，只要保证两个接点温度一致，就可以完成热电势的测量而不影响热电偶的输出。 连接导体定律：回路的总电势等于热电偶电势E AB(T,T0)与连接导线电势E A’B’(Tn,T0)的代数和。连接导体定律是工业上运用补偿导线进行温度测量的理论基础。 7-6 什么是中间温度定律和参考电极定律？它们各有什么实际意义？ 答：E AB(T,Tn,T0)=E AB(T,Tn)+E AB(Tn,T0) 这是中间温度定律表达式，即回路的总热电势等于E AB(T,Tn)与E AB(Tn,T0)的代数和。Tn为中间温度。中间温度定律为制定分度表奠定了理论基础。 7-7 镍络-镍硅热电偶测得介质温度800℃，若参考端

常用温度传感器比较

一．主题：温度传感器 二．内容 接触式温度传感器 1.热电偶： （1）测温原理: 两种不同成分的导体（称为热电偶丝或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电动势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表连接，显示出热电偶所产生的热电动势，通过查询热电偶分度表，即可得到被测介质温度。 （2）测温范围： 常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。 （3）常用热电偶型号： （4）实例： T型热电偶，测温范围-40~350℃。 2.热电阻： （1）测温原理: 热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。 目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。 金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即： R t=R t0[1+α（t-t0）] 式中，R t为温度t时的阻值；R t0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。半导体热敏电阻的阻值和温度关系为： R t =Ae B/t 式中R t为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的常数。

（2）测温范围： 金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠。 半导体热敏电阻测温范围只有-50~300℃左右, 且互换性较差，非线性严重，但温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上）。 （3）常用热电阻： 目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜：铂电阻精度高，适用于中性和氧化性介质，稳定性好，具有一定的非线性，温度越高电阻变化率越小；铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度线数大，适用于无腐蚀介质，超过150℃易被氧化。 中国最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等几种，它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000；铜电阻有R0=50Ω和R0=100Ω两种，它们的分度号为Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。 （4）实例： Pt100为正温度系数热敏电阻传感器，测量范围-200℃~850℃，允许温度偏差值0.15+0.002|t|，最小置入深度200mm，最大允许电流5mA。 3.集成温度传感器： <1>模拟式温度传感器： （1）原理： 将驱动电路、信号处理电路以及必要的逻辑控制电路集成在单片IC上，具有实际尺寸小、使用方便、灵敏度高、线性度好、响应速度快等优点。 （2）常见模拟式温度传感器： 电压输出型： LM3911、LM335、LM45、AD22103。 电流输出型： AD590。 （3）实例： LM135\235\335系列是美国国家半导体公司（NS）生产的一种高精度易校正的集成温度传感器，是电压输出型温度传感器，工作特性类似于齐纳稳压管。该系列器件灵敏度为10mV/K，具有小于1Ω的动态阻抗，工作电流范围从400μA 到5mA，精度为1℃，LM135的温度范围为-55℃～+150℃，LM235的温度范围为-40℃～+125℃，LM335为-40℃~+100℃。封装形式有TO-46、TO-92、SO-8。该器件广泛应用于温度测量、温差测量以及温度补偿系统中。详细信息见LM135，235，335.pdf。 AD590是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器，供电电压范围为3~30V，可以承受44V正向电压和20V反向电压，测温范围为-55℃～+150℃，输出电流为223μA~423μA，输出电流变化1μA相当于温度变化1℃，最大非线性误差为±0.3℃，响应时间仅为20μs，重复性误差低至±0.05℃，功耗约为2mW,输出电流信号的传输距离可达到1km以上，作为一种高阻电流源，最高可达20MΩ，所以它不必考虑选择开关或CMOS多路转换器所引入的附加电阻造成的误差,适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。 4.数字式温度传感器： （1）原理： 将敏感元件、A/D转换单元、存储器等集成在一个芯片上，直接输出反应被

热电偶温度传感器

南昌航空大学 课程论文 题目热电偶温度传感器 姓名学号 1508408520316 姓名学号 1508208520322 姓名学号 1508081520330 专业年级 15级仪器仪表工程 2015年 12月 8日

目录 1 热电偶温度传感器的技术参数 (1) 1.1 热电偶、热电阻分度号 (1) 2 热电偶温度传感器的工作原理 (1) 2.1 温度传感器热电阻测温原理及材料 (2) 2.2.温度传感器热电阻的结构 (2) 3 热电偶温度传感器的基础指标 (2) 3.1 接触热电动势 (2) 3.2 温差电动势 (3) 3.3 热电偶回路总电动势 (3) 4 热电偶温度传感器的设计指标 (3) 5 热电偶温度传感器的静态指标及动态指标 (4) 5.1 静态指标 (4) 5.2 动态指标 (5) 6 热电偶温度传感器的静态及动态测试方法 (6) 6.1 静态测试方法 (6) 6.2 动态测试方法 (7) 7 热电偶温度传感器的安全性及可靠性分析 (7) 7.1 误差来源分析 (7) 7.2 补偿方法研究 (8) 参考文献 (9)

热电偶温度传感器 摘要 热电偶是将温度变化量转换为热电势大小的热电传感器，是一种广泛应用的间接测量温度的方法，即利用一些材料或元件的性能参数随温度而变化通过测量该性能参数，而得到被测温度的大小本文中主要介绍利用热电偶传感器测温的原理及系统设计。在论述测温的同时，针对不足,提出了一种基于数值计算软件化测温方法，并给出了实现这种测温的4个步骤，给出了相关电路、拟合关系式和计算方法。为了是测温精度更高，在此分析了误差优化方法，探讨了误差时间常数分析、非线性补偿法及冷端温度补偿技术。 【关键词】热电偶、软件化、时间常数、非线性补偿、冷端温度补偿

第5章热电式传感器习题

11 第5章热电式传感器习题 1、热电偶结构由哪几部分组成 用热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿其冷端温度补偿的方法有哪几种 3、热电阻温度计有哪些主要优点 若电位计上读数是 60mV 热电偶的热端温度是多少 t 60mV 30 C 780 C 解： 0.08mV/ C 6、参考电极定律有何实际意义已知在某特定条件下材料 A 与铂配对的热电势为，材料 B 与铂配对的热电势是，求出在此特定条件下，材料 A 与材料 B 配对后的热电势。 解：由标准电极定律 E (T,T o )=E A 铂(T,T o ) - E B 铂(T,T O ) = -=(mV) 7、 镍铬一镍硅热电偶灵敏度为C,把它放在温度为 1200 C 处，若以指示仪表作为冷 端，此处温度为50 C ，试求热电势大小。 解： E(1200,50)= (1200 50) X =46(mV) 8、 热电偶温度传感器的输入电路如习题图 7-20所示，已知铂铑一铂热电偶在温度 0~100C 之间变化时，其平均热电势波动为 6卩V/C,桥路中供桥电压为 4V,三个锰铜电阻 (R I 、R 2、R 3)的阻值均为1Q,铜电阻的电阻温度系数为 a = C, 已知当温度为 0C 时电桥平衡，为了使热电偶的冷端温度在 0~50C 范围其热电势得到完全补偿， 试求可调电阻的阻值只 Rs 。 解：热电偶冷端补偿电势 2、 4、已知铜热电阻一CulOO 的百度电阻比W(100)=,当用此热电阻测量 50C 温 度时, 其电阻值为多少若测温时的电阻值为 92Q ，则被测温度是多少 解：由W( 100) =R OO /R O =，则其灵敏度为 R 100 R 1.42R 0 R 0 0.42R 0 K 100 0 100 则温度为50C 时，其电阻值为 100 100 °42 0.42 100 R 50 = R 0 +K X 50=100+X 50=121( 当 R=92 时，由 R = R 0 +Kt ，得 t=( R t - R)/K=(92 - 100)/= - 19( C ) 5、 将一灵敏度为C 的热电偶与电位计相连接测量其热电势，电位计接线端是 30C, 习眩图7-20

热电式温度传感器作业与习题(1)

热电式传感器作业与习题 作业习题 1.判断题： a) 热电偶使用时，常配用冷端延长线，延长线可以采用任何一种金属材料制造。 b) 把N 支相同型号的热电偶依次将正、负极连接，则串联线路的相对误差会减少。 c) 两种金属相接触时会产生接触电势，两种半导体也会产生接触电势，但金属和半导体间不会产生接触电势。 d) 热电偶传感器的中间导体定律保证了接入热电偶回路中的第三甚至第四种导体只要它们几端的温度相同就一定不会影响回路的总电势。 e) 热电偶的补偿导线法与零度恒温法一样，可完全消除冷端温度变化带来的测温误差。 f) 热电偶的工作机理是导体的热电效应。而热电势的产生必须具备两个条件，即两种导体材质不同且两个节点的温度不同。 2.已知铜热电阻Cu100的百度电阻比W(100)=1.42，当用此热电阻测量50℃温度时，其电阻值为_______欧；若测温时的电阻值为83欧，则被测温度是_______℃（保留小数点后两位） 3. 叙述并证明热电偶参考电极定律，其中k 为玻尔兹曼常数；e 为电子电荷量；n A 、n B 、 n C 分别为材料A 、B 、C 的自由电子密度；A σ、B σ、C σ分别为材料A 、B 、C 的汤姆逊系数。且已知在某特定条件下材料A 与铂配对的热电势为13.967mV ，材料B 与铂配对的热电势是8.345mV ，求出在此特定条件下，材料A 与材料B 配对后的热电势。(材料A 在前，材料B 在后) 4.将一灵敏度为0.08 mV/℃的热电偶与电压表相连接，电压表接线端是50℃，若电位计上读数是60mV ，热电偶的热端温度是___________________。 5.用两个AD590测量两点温度差的电路如图所示，设1# 和2# AD590处的温度分别为t 1（℃）和t 2（℃）。图中电位器R 2用于调零，电位器R 4用于调整运放LF355T C 0 T B T

热电式传感器

热电式传感器 热电式传感器是一种将温度变化转化为电阻、磁导或电势等的变化，通过适当的测量电路，就可由这些电参数的变化来表达所测温度的变化。 在各种热电式传感器中，以把温度转换为电势和电阻的方法最为普遍。其中将温度转换为电势大小的热电式传感器叫做热电偶，将温度转换为电阻值大小的热电势传感器叫做热电阻。这两种热电式传感器目前在工业生产中已得到广泛的应用。另外利用半导体PN结与温度的关系所制成的结型温度传感器在窄温场中也得到了十分广泛的应用。 一、热电偶 1.热电效应； 两种不同的导体或半导体两端相互紧密地连接在一起，组成一个闭合回路，当两接点温度不等式，回路中就会产生电势，这种物理现象成为热点效应，简称热点效应，该电势称为热电势。 热电偶产生的热电势有接触电势和温差电势两部分构成。 2.热电偶的结构和种类 热点偶的类型、规格、结构品种繁多。根据热电极材料可分为难溶、贵金属、廉金属、非金属热电偶等；根据侧温范围可分为高温、中温、低温热电偶；根据工业标准可分为标准化、非标准化热点偶；按结构可分为普通型、铠装、薄膜热电偶等。 3.热电偶冷端补偿方式 从热电偶的测原理知道，热电势的大小取决于热电偶两端的温度，只有冷端温度保持恒定时，其输出的热电是才是测量端（热锻）温度的单值函数，所以如何处理热电偶的冷端温度是个重要的问题。下面介绍几种处理的方法。1.0℃恒温法2.计算修正法3.电桥补偿法4.冷端延长法 二、热电阻 物质的电阻随温度变化的物理现象称为热电阻效应。根据热电阻效应制成的传感器叫热电阻传感器，简称热电阻。热电阻按电阻—温度特性的不同可分为金属热电阻和半导体热电阻两大类。一般情况下，金属热电阻的电阻温度系数为正，而热敏电阻的电阻温度系数为负

热电式传感器经典版应用.

热电式传感器 1.废弃再循环系统监测温度传感器 （1）废气再循环系统监测温度传感器的结构和原理 EGR检测温度传感器安装在EGR阀的出气道上。如下图 EGR监测温度传感器采用负温度系数的热敏电阻为检测元件，其结构如上图所示。它用来监测EGR阀内再循环气体的温度变化情况并监测EGR阀的正常工作，从而控制从排气歧管出来的部分废气再循环进入进气歧管中，降低气缸的最高燃烧温度，并减少尾气中 NO的含量，从而降低对环境的污染程度。 x EGR阀在发动机中速运转及中等负荷时开启，在发动机低速运转且冷却液温度低于60℃时EGR阀关闭，以防止发动机怠速不稳，在发动机大负荷运转时，EGR阀也关闭，以保证发动机有足够的功率输出。因此，EGR监测温度传感器监测的温度范围为50～400℃。 （2）EGR监测温度传感器的监测 当EGR系统发生故障导致没有废气再循环时，其原因可能如下： ①EGR检测温度传感器连接电路短路或断路。 ②EGR控制系统发生故障，引起系统停止工作。 ③EGR管路中的沉积物堵塞了通路。 检查时，拆下EGR监测温度传感器，用专用设备加热，其电阻值应随温度的升高而下降。若与标准值相差较大，则应更换EGR检测温度传感器。一般工况下，EGR阀附近的废弃温度为100~200℃；高速，重负荷为300~400℃；不工作时为50℃左右。

2.空调蒸发器出口温度传感器 （1）空调蒸发器出口温度传感器结构与工作原理 蒸发器出口温度传感器安装在汽车空调系统的蒸发器片上。蒸发器出口温度传感器仍采用负温度系数的热敏电阻为检测元件，工作温度为20～60℃，其结构、特性如下图所示。 蒸发器出口温度传感器用以检测蒸发器表面的温度变化，控制压缩机的工作状况。工作时，空调蒸发器出口温度传感器检测蒸发器表面的温度信号，并将它转化为电信号输入给温度控制系统的ECU，ECU将输入的温度信号与设定的温度调节信号进行比较后，控制空调压缩机电磁离合器的通断，从而对压缩机的工作进行控制，同时还能利用此传感器检测到的温度信号，防止蒸发器出现冰堵现象。 （2）空凋蒸发器出口温度传感器的检测 空凋蒸发器出口温度传感器连接电路出现断路、短路故障时，将不能检测蒸发器冷媒出口温度，这时在蒸发器的冷媒出口即高压管路上容易出现结冰现象。同时，空调温度控制系统也无法正常控制压缩机的工作，空调系统会发生故障。这时应对空调蒸发器出口温度传感器进行检修。 1)检查蒸发器温度传感器和空调控制器总成之间的插接器及导线连接情况，检查空调控制系统总成的状况。 2)检查蒸发器出风口温度传感器的电阻。

热电式传感器设计

热电式传感器 热电式传感器是一种能够将温度变化转换成电信号的装置。它是利用某些材料或元器件的性能随温度变化的特性进行测温的。温度是表征物体冷热程度的物理量。它反映物体内部各分子运动平均动能的大小。温度可以利用物体的某些物理性质（电阻、电势、等）随着温度变化的特征进行测量。测量方法按作用原理分接触式和非接触式。接触式传感器接触温度场，二者进行热交换。（热电偶、热电阻温度传感器）。测温范围在-250——1800度，适用于远距离多点测量。 一、热电偶传感器 热电偶传感器是工业中使用最为普遍的接触式测温装置。这是因为热电偶具有性能稳点、测温范围大、信号可以远距离传输等特点，并且结构简单、使用方便。热电偶能够将热能直接转换成电信号，并且输出直流电压信号，使得显示、记录和传输都很容易。 热点偶传感器的原理：当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO，称为自由端(也称参考端)或冷端，则回路中就有电流产生。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个：其一，当有电流流过两个不同导体的连接处时此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向)，称为珀尔帖效应；其二，当有电流流过存在温度梯度的导体时，导体吸收或放出热量(取决于电流相对于温度梯度的方向)，

称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T，T0)是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势，此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关，而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势，热电偶测量的热电势是二者的合成。对△T的微分热电势为热电势率，又称塞贝克系数。塞贝克系数的符号和大小取决于组成热电偶的两种导体的热电特性和结点的温度差。 热电偶传感器是工业中使用最为普遍的接触式测量装置。为了适应不同生产对象的测温要求和条件，热电偶的结构形式有普通型热电偶、铠装型的热电偶和薄膜热电偶等等。在实际应用中，冷端温度往往不为0度，所以必须对冷端温度进行处理，以消除冷端温度的影响。 二、温度传感器 温度是一个基本的物理量,自然界中的一切过程无不与温度密切相关。温度传感器是最早开发,应用最广的一类传感器。温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。非接触式测温方法是应用物体的热辐射能量随温度的变化而变化的原理。物体辐射能量的大小与温度有关, 当选择合适的接收检测装置时, 便可测得被测对象发出的 热辐射能量并且转换成可测量和显示的各种信号, 实现温度的测量。在半导体技术的支持下,相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度

第5章 热电式传感器习题教学文案

第5章热电式传感 器习题

第5章 热电式传感器习题 1、 热电偶结构由哪几部分组成？ 2、 用热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温度补偿的方法 有哪几种？ 3、热电阻温度计有哪些主要优点？ 4、 已知铜热电阻—Cul00的百度电阻比W(100)=1.42，当用此热电阻测量50℃温 度时，其电阻值为多少?若测温时的电阻值为92Ω，则被测温度是多少? 解：由 W （100）=R 100 /R 0 =1.42，则其灵敏度为 ()C 42010042010010042010042101000000100o /..R .R R .R R K Ω=?==-=--= 则温度为50℃时，其电阻值为 R 50 = R 0 +K×50=100+0.42×50=121(Ω) 当R t =92Ω时，由R t = R 0 +Kt ，得 t=( R t ﹣R 0)/K=(92﹣100)/0.42=﹣19(℃) 5、 将一灵敏度为0.08mV/℃的热电偶与电位计相连接测量其热电势，电位计接线端是30℃，若电位计上读数是60mV ，热电偶的热端温度是多少? 解： C C C mV mV t ?=?+?=78030/08.060 6、参考电极定律有何实际意义?已知在某特定条件下材料A 与铂配对的热电势为13.967mV ，材料B 与铂配对的热电势是8.345mV ，求出在此特定条件下，材料A 与材料B 配对后的热电势。 解：由标准电极定律 E (T,T 0 )=E A 铂(T,T 0 )﹣E B 铂 (T,T 0 ) =13.967﹣8.345=5.622(mV) 7、 镍铬—镍硅热电偶灵敏度为0.04mV/℃，把它放在温度为1200℃处， 若以指示仪表作为冷端，此处温度为50℃，试求热电势大小。 解： E(1200,50)= (1200-50)×0.04=46(mV) 8、 热电偶温度传感器的输入电路如习题图7-20所示，已知铂铑—铂热电偶在温度0~100℃之间变化时，其平均热电势波动为6μV/℃，桥路中供桥电压为4V ，三个锰铜电阻(R l 、R 2、R 3)的阻值均为1Ω，铜 电阻的电阻温度系数为α=0.004/℃，已知当温度为0℃ 时电桥平衡，为了使热电偶的冷端温度在0~50℃范围 其热电势得到完全补偿，试求可调电阻的阻值只R 5。 解：热电偶冷端补偿电势 E(t,0)=kt ， 式中，k 为热电偶灵敏度(k=6μV/℃)， 而补偿电桥输出电压（见习题图7-20） t U R t R U R R U U i i αα4440==??= 冷端补偿时有 V k U t U kt i i μαα6000004.06444=?==?==6mV