1、传感器与检测技术任务任务 6.1 热电偶测温度热电偶测温度任务任务 6.2 热电阻测温度热电阻测温度项目 6 温度测量任务任务 1.1 传感器的认识传感器的认识传感器与检测技术【 知识目标 】学习热电偶和热电阻的的工作原理，熟悉常用热电极材料的类型、性能特点 。【 能力目标 】学会 识别 一般温度 检测 元件和 测 温 仪 表，能 够 使用 热电偶和 热电 阻，利用手册 查阅测 温元件的技 术 参数，解决简单 的温度 检测问题 。任务任务 1.1 传感器的认识传感器的认识传感器与检测技术 任务任务 6.1 热电偶测温度热电偶测温度任务任务 1.1 传感器的认识传感器的认识传感器与检测技术任务导
2、入在轧钢过程中，钢坯的轧制温度是关键的工艺参数，钢坯温度控制的好坏，将直接影响产品的质量，加热炉的炉温在 950 1200 之间，它要跟随轧机轧制节奏的变化来随时调节，所以能否有效地控制加热炉的温度，直接影响钢坯的质量和成本，而对温度进行精确地测量是控制的前提。本任务就是针对轧钢工艺钢坯温度的控制，来选择一种温度传感器来进行温度测量。 任务任务 1.1 传感器的认识传感器的认识传感器与检测技术基本知识与技能 热电偶 的认识 热电 偶是工程上常用的一种的温度 检测传 感器，它是一种自 发电 式 传 感器， 测 量 时 不需要外加 电 源，直接将被测 温度 转换 成 电势输 出。 热电 偶在温度
3、测 量中 应 用具有 结构 简单 、使用方便、 测 量精度高、 测 量范 围宽 等 优 点。常用的 热电 偶 测 量范 围为 -50 1600 。如果配用特殊材料，测 量范 围 会更广，某些特殊 热电 偶最低可 测 到 -270 （如金 铁镍铬 ），最高可达 +2800 （如 钨铼 ）。任务任务 1.1 传感器的认识传感器的认识传感器与检测技术6.1.1 热电偶的工作原理1. 热电 效 应当有两种不同的 导 体或半 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，回路中将 产 生一个 电动势 ，形成 电 流， 这 种 现 象称 为 “热电 效应 ”。如
4、 图 所示，两种 导 体所 组 成的 闭 合回路称 为热电偶，回路中的 电势 称 为热电势 ；两个 导 体 A和 B称 为热电 极。 测 量温度 时 ，两个 热电 极的一个接点 1置于被 测温度 场 （ T）中，称 该 点 为测 量端，也叫工作端或 热 端；另一个接点 2置于某个恒定温度（ T0）的地方，称参考端或自由端、冷端。热电偶测温原理图任务任务 1.1 传感器的认识传感器的认识传感器与检测技术6.1.1 热电偶的工作原理2. 热电势 的 组 成热电 偶回路内 产 生的 热电势 由接触 电势 和温差 电势 两部分 组 成，下面以 导 体 为 例 说 明 热电势 的 产 生 。（ 1）接触
5、 电势由于不同的金属材料所具有的自由 电 子密度不同，当两种不同的金属 导 体接触 时 ，在接触面上就会 发 生 电 子 扩散。 电 子的 扩 散速率与两 导 体的 电 子密度有关并和接触区的温度成正比。 设导 体 A和 B的自由 电 子密度 为 NA和 NB，且有 NA NB， 电 子 扩 散的 结 果使 导 体 A失去 电 子而 带 正电 ， 导 体 B则 因 获 得 电 子而 带负电 ，在接触面形成 电场 。这 个 电场 阻碍了 电 子 继续扩 散，达到 动态 平衡 时 ，在接触区形成一个 稳 定的 电 位差，即接触 电动势 ，如 图 所 示。接触电势任务任务 1.1 传感器的认识传感器
6、的认识传感器与检测技术6.1.1 热电偶的工作原理2. 热电势 的 组 成（ 2）温差 电势同一 导 体中的，如果两端温度不同，在两端 间 会 产 生电动势 ，即 产 生 单 一 导 体的温差 电动势 ， 这 是由于 导 体内自由 电 子在高温端具有 较 大的 动 能，因而向低温端 扩 散的 结 果。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 ，在高低温端之 间 形成一个 电 位差。温差 电动势 的大小与 导 体的性 质 和两端的温差有关。任务任务 1.1 传感器的认识传感器的认识传感器与检测技术6.1.1 热电偶的工作原理结论 ：1） 热电 偶的两个 热电 极必
7、 须 是两种不同材料的均 质导体，否 则热电 偶回路的 总电势 零。2） 热电 偶两接点温度必 须 不等，否 则 ， 热电 偶回路 总热电势 也 为 零。3）当 热电 偶材料均匀 时 ， 热电 偶的 热电势 只与两个接点温度有关，而与中 间 温度无关，与 热电 偶的材料有关，而与 热电 偶的尺寸、形状无关。任务任务 1.1 传感器的认识传感器的认识传感器与检测技术6.1.2 热电偶的材料及结构1. 热电 偶的材料根据金属的 热电 效 应 原理，任意两种不同材料的 导 体都可以作 为热电 极 组 成 热电 偶，但是在 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） 热电势应 足 够 大；（ 2） 热电 性能 稳 定， 热电势 与温度有 单值 关系或 简单 的函数关系；（ 3） 电 阻温度系数和 电 阻率要小；（ 4）易于复制，工 艺 性与互 换 性好，便于制定 统 一的分度表，材料要有一定的 韧 性， 焊 接性能好，以利于制作。常用的 热电 偶材料有 铂铑 、 镍铬 、 镍 硅、康 铜 、 镍铜 、 纯铂丝 等。
