分析熱電式溫度傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理

　　有關(guān)熱電式溫度傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理，熱電偶所提供的信號為“熱電動勢”，它是至多不過幾十毫伏的微小直流電動勢，熱電偶的組成分為接觸電動勢與溫度電動勢等。

 

　　熱電式溫度傳感器的結(jié)構(gòu)與原理

 

　　工業(yè)用熱電偶必須長期工作在惡劣環(huán)境下，應(yīng)特別注意被測介質(zhì)對熱電偶材質(zhì)的損害。

 

　　常用的廉價(jià)金屬熱電偶不可用在氧化件或腐蝕性環(huán)境中，貴金屬熱電偶不宜用在還原性氣氛中。

 

　　因此，都必須有不銹鋼保護(hù)套管，管內(nèi)有陶瓷絕緣管使焊點(diǎn)以外的導(dǎo)體部分互相絕緣，保護(hù)套管一端封閉，另一端有接線端子以便與導(dǎo)線或延長線連接。見圖2.3.5(d)所示。

 

　　熱電偶另有一種制造方法是將熱電偶的兩種材質(zhì)外包圍陶瓷粉末之后，穿在不銹鋼管中，一起拉成復(fù)合線材。使用時取適當(dāng)長度將熱電偶焊接起來，并封閉外層不銹鋼套。這叫做“鎧裝熱電偶”，可參看圖2.3.5之(b)。

 

　　盡管陶瓷是較好的絕緣材料.但在高溫下仍不免有漏電現(xiàn)象。因此，測帶毛物的溫度或電加熱設(shè)備的溫度時，熱電偶的信號線上可能有共模干擾電壓，這對于某些儀表或計(jì)算機(jī)的工作十分有害，應(yīng)給予充分注意。

 

　　保護(hù)套管及瓷管的熱容量肯定會增大熱慣性，使熱電偶的時間常數(shù)加大，對反映動態(tài)溫度變化石利。所以科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的測溫，如果可以不考慮防護(hù)的話，寧愿用裸露的熱電偶直接與被測介質(zhì)接觸，特別是直徑小的熱偶絲反應(yīng)更為快速。

 

　　熱電式溫度傳感器的工作原理

 

　　熱電偶所提供的信號為“熱電動勢”，它是至多不過幾十毫伏的微小直流電動勢.出兩種物理效應(yīng)所形成：

 

　　1、熱電偶的組成(熱電式溫度傳感器)

 

　　(1)接觸電動勢

 

　　兩種不同導(dǎo)體A和B，其自由電子密度不等，在焊點(diǎn)處有電子擴(kuò)散現(xiàn)象，因而產(chǎn)生接觸電動勢。此電動勢不僅與材質(zhì)有關(guān)，且與溫度有關(guān)。可表示為eAB(t)。

 

　　(2)溫差電動勢

 

　　同一材質(zhì)的導(dǎo)體A、當(dāng)兩端存在溫反差時，自由電子的分布不均勻，會出現(xiàn)溫差電動勢。此電動勢勺材質(zhì)有關(guān)，且與溫度t和t0有關(guān)，表示為eA(t,t0)。此處，t和t0代表導(dǎo)體A兩端的溫度。將導(dǎo)體A和B焊接破閉環(huán)，一個焊點(diǎn)在溫度t之下，另一焊點(diǎn)在溫度t0之下.就會在環(huán)形電路今出現(xiàn)四個電動勢.如圖2.3.l之(a)。這四個屯動勢分別為eAB(t)，eAB(t0).eA(t,t0).eB(t,t0)。它們的代數(shù)和不等于零，記為EAN(t,t0)。

 

　　注意，以上各電動勢從其代數(shù)和都印導(dǎo)體的粗細(xì)及長短無關(guān)。只要知道導(dǎo)體A和B的性質(zhì)及溫度t0的數(shù)值。就能根據(jù)EAB(t,t0)判斷被測溫度t。通常用熱電偶溫度傳感器測高溫，所以—般t>t0.因此.把f處的焊點(diǎn)稱為“熱端”，也叫“工作端”;把t0處的焊點(diǎn)稱為“冷端”，也叫“參考端”。