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************* 姓名学号************* 姓名学号************* 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 (3)

3.1 接触热电动势 (3)

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 (4)

5 热电偶温度传感器的静态指标及动态指标 (5)

5.1 静态指标 (5)

5.2 动态指标 (5)

6 热电偶温度传感器的静态及动态测试法 (7)

6.1 静态测试法 (7)

6.2 动态测试法 (7)

7 热电偶温度传感器的安全性及可靠性分析 (8)

7.1 误差来源分析 (8)

7.2 补偿法研究 (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、拟合关系式和计算法。为了是测温精度更高，在此分析了误差优化法，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

Thermocouple temperature sensor

Abstract

Thermocouple is to convert temperature variation to the size of thermoelectric potential thermoelectric sensors, is a widely used method of indirectly measuring temperature, it is using some of the material or component performance parameters with the temperature changes by measuring the performance parameters, and the size of the measured temperature in this article mainly introduces the use of the principle of thermocouple temperature sensor and system design. In this paper the temperature at the same time, in view of the shortage, put forward a kind of based on numerical calculation software temperature measuring method, and gives the four steps of

implementing the temperature measurement, gives the relevant circuit, fitting equation and calculation method. To be higher temperature measurement precision, optimization method in the analysis of the error, time constant error analysis, the nonlinear compensation method is discussed and the cold end temperature compensation technology.

【Key words】Thermocouple, software, time constant, nonlinear compensation, the cold end temperature compensation

1 热电偶温度传感器的技术参数

1.1 热电偶、热电阻分度号

目前,国生厂的热电偶、热电阻产品的分度多采国际标准,即热电偶按照IEC 2584 标准生产,热电阻按照IEC 2751标准生产,实现了与国际标准的接轨。

2 热电偶温度传感器的工作原理

将两种不同的金属导体焊接在一起，构成闭合回路，如在焊接端（即测量端）加热产生温差，则在回路中就会产生热电动势，此种现象称为塞贝克效应（Seebeck-effect ）。如将另一端（即参考端）温度保持一定（一般为0 ℃），那么回路的热电动势则变成测量端温度

的单值函数。这种以测量热电动势的法来测量温度的元件，即两种成对的金属导体，称为热电偶。

热电偶产生的热电动势，其大小仅与热电极材料及两端温差有关，与热电极长度、直

径无关。

图2.1 热电偶工作原理

2.1 温度传感器热电阻测温原理及材料

温度传感器热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。温度传感器热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造温度传感器热电阻。

2.2.温度传感器热电阻的结构

精通型温度传感器热电阻工业常用温度传感器热电阻感温元件（电阻体）的结构及特点见表2-1-11。从温度传感器热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过温度传感器热电阻阻值的变化来测量的，因此，温度传感器热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制。

铠装温度传感器热电阻铠装温度传感器热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，如图2-1-7所示，它的外径一般为φ2~φ8mm，最小可达φmm。与普通型温度传感器热电阻相比，它有下列优点：①体积小，部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；②机械性能好、耐振，抗冲击；③能弯曲，便于安装④使用寿命长。

端面温度传感器热电阻端面温度传感器热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面，其结构如图2-1-8所示。它与一般轴向温度传感器热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。