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項(xiàng)目1 電子秤的制作 ——溫度檢測(cè) 黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院 一、熱電偶工作原理 一、熱電偶工作原理 1．熱電效應(yīng) 將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體兩端相接組成閉合回路，回路中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)熱電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。 一、熱電偶工作原理 2．熱電偶特點(diǎn)： ① 熱電偶必須采用兩種不同材料作為電極，否則無論導(dǎo)體截面如何、溫度分布如何，回路中的總熱電動(dòng)勢(shì)恒為零。 ② 若熱電偶兩接點(diǎn)溫度相同，盡管采用了兩種不同的金屬，回路總電動(dòng)勢(shì)恒為零。 ③ 熱電偶回路總熱電動(dòng)勢(shì)的大小只與材料和接點(diǎn)溫度有關(guān)，與熱電偶的尺寸、形狀無關(guān)。 二、熱電偶的基本定律 1．中間導(dǎo)體定律 在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體和原導(dǎo)體的兩接點(diǎn)溫度相同，則回路中總的熱電動(dòng)勢(shì)不變。 2．中間溫度定律 熱電偶在兩接點(diǎn)溫度t， to時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)等于該熱電偶在接點(diǎn)溫度為t， tn和tn， to時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和。 3．參比電極定律 4．均質(zhì)導(dǎo)體定律 三、熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類 1．熱電偶材料 用做熱電偶的材料應(yīng)具備如下幾方面的條件： ① 測(cè)量范圍廣。要求在規(guī)定的溫度測(cè)量范圍內(nèi)具有較高的測(cè)量精確度、較大的熱電動(dòng)勢(shì)，溫度與熱電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系是單值函數(shù)。 ② 性能穩(wěn)定。要求在規(guī)定的溫度測(cè)量范圍內(nèi)使用時(shí)熱電性能穩(wěn)定，有較好的均勻性和復(fù)現(xiàn)性。 ③ 化學(xué)性能好。要求在規(guī)定的溫度測(cè)量范圍內(nèi)使用時(shí)有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、抗氧化或抗還原性能，不產(chǎn)生蒸發(fā)現(xiàn)象。 分別有鉑銠30-鉑銠6、鉑銠10-鉑、鎳鉻一鎳硅、鎳鉻一鎳銅、鎳鉻一鎳鋁、銅一銅鎳。 三、熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類 2．熱電偶結(jié)構(gòu) 四、熱電偶的冷端補(bǔ)償 1．補(bǔ)償導(dǎo)線法 補(bǔ)償導(dǎo)線由兩種不同性質(zhì)的廉價(jià)金屬材料制成，在0～150℃溫度范圍內(nèi)與配接的熱電偶具有相同的熱電特性。補(bǔ)償導(dǎo)線起到了延伸熱電極的作用，達(dá)到了移動(dòng)熱電偶冷端位置的目的。 四、熱電偶的冷端補(bǔ)償 2．補(bǔ)償電橋法 補(bǔ)償電橋法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的不平衡電勢(shì)去補(bǔ)償因熱電偶冷端溫度變化而引起的熱電動(dòng)勢(shì)的變化，它可以自動(dòng)地將冷端溫度校正到補(bǔ)償電橋的平衡點(diǎn)溫度上。 3．計(jì)算修正法 在實(shí)際應(yīng)用中，冷端溫度并非一定為0℃，所以測(cè)出的熱電動(dòng)勢(shì)是不能正確反映熱端實(shí)際溫度的。為此，必須對(duì)溫度進(jìn)行修正。修正公式采用中間溫度定律。 4．顯示儀表機(jī)械零位調(diào)整法 當(dāng)熱電偶冷端溫度已知且恒定時(shí)（to≠0℃），工程上常用一種簡單方便的機(jī)械零位調(diào)整法，進(jìn)一步對(duì)溫度測(cè)量值進(jìn)行校正。即在未工作之前，預(yù)先將有零位調(diào)整器的溫度顯示儀表的指針從刻度的初始值（機(jī)械零位）調(diào)至已知的冷端溫度值上即可。 5．冰浴法 將熱電偶的冷端置于溫度為0℃的恒溫器內(nèi)（如冰水混合物），使冷端溫度處于0℃。 一、熱電阻傳感器概述 熱電阻概念 利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而變化的特性來測(cè)量溫度的感溫元件叫熱電阻。它可用于測(cè)量-200~500℃范圍內(nèi)的溫度。目前熱電阻的應(yīng)用范圍已擴(kuò)展到1~5K的超低溫領(lǐng)域，同時(shí)在1000~1200℃溫度范圍內(nèi)也有足夠好的特性。 熱電阻分類 1．金屬熱電阻 2．半導(dǎo)體熱敏電阻 二、金屬熱電阻 1．測(cè)溫原理 金屬導(dǎo)體的電阻大多都具有隨溫度變化的特性。 Rt=R0[l+α(t-to)] Rt， R0分別為熱電阻在t℃和0℃時(shí)的電阻值； α為熱電阻的電阻溫度系數(shù)（1/℃）。 2．常用金屬熱電阻 （1）鉑熱電阻 （2）銅電阻 （3）銦、錳電阻 三、半導(dǎo)體熱敏電阻 1．測(cè)溫原理 半導(dǎo)體熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化的特性制成的。在一定的范圍內(nèi)通過測(cè)量熱敏電阻阻值的變化情況，就可以確定被測(cè)介質(zhì)的溫度變化情況。 2．特點(diǎn) 靈敏度高、體積小、反應(yīng)快。 3．常用半導(dǎo)體熱敏電阻 （1）負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC） （2）正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC） 一、紅外傳感器概述 1．紅外傳感器的應(yīng)用 紅外輻射計(jì)用于輻射和光譜輻射測(cè)量。 搜索和跟蹤系統(tǒng)用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其空間位置并對(duì)它的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤。 熱成像系統(tǒng)可產(chǎn)生整個(gè)目標(biāo)紅外輻射的分布圖像，如紅外圖像儀、多光譜掃描儀等。 紅外測(cè)距和通信系統(tǒng)。 2．特點(diǎn) 可晝夜測(cè)量，不受周圍可見光的影響。 大氣對(duì)某些波長的紅外線吸收非常少，所以適用于遙感技術(shù)。 二、紅外傳感器測(cè)溫原理 紅外輻射測(cè)量溫度 紅外輻射俗稱紅外線，是一種不可見光。由于它是位于可見光中紅色光線以外的光線，所以被稱為紅外線。 紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射。一個(gè)熾熱物體向外輻射的能量大部分是通過紅外線輻射出來的。紅外線被物體吸收時(shí)，可以顯著地轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋?凡是存在于自然界的物體，都會(huì)放射出紅外線，只是它們發(fā)射的紅外線的波長不同而已。外線傳感器可以檢測(cè)到這些物體發(fā)射的紅外線，用于測(cè)量、成像或控制。 常用紅外傳感器 1．熱傳感器 2．光子傳感器XOe紅軟基地

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