《模块4发电传感器》教案
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《单元1热电偶传感器》教案
课题
单元1热电偶传感器
教学目的
了解热电势效应，了解热电偶的结构及种类
掌握热电偶回路的主要性质
掌握热电偶自由端温度补偿的常用方法
熟悉热电偶的应用
教学重点
热电偶回路的主要性质，热电偶自由端温度补偿的常用方法，热电偶的应用
教学难点
热电偶自由端温度补偿的常用方法
教学资源
多媒体教学课件，热电偶实物
教学手段
多媒体课堂教学，实物演示教学
教学过程及教学内容
教学方法
引入
模块四发电传感器
发电传感器的基本原理是把被测量的变化直接转换为电压量或电流量的变化，然后通过对此信号的放大处理并把此信号检测出来，从而达到测量被测量的目的。
单元1热电偶传感器
热电偶传感器是将温度转换成电动势的一种测温传感器。
【动画】用热电偶传感器进行温度检测的热处理温控系统
提纲挈领法
动画展演法
概念分析
一、热电偶传感器的工作原理
1．热电势效应
＋符号
＋
符号
【动画】热电势效应动画
热电势EAB(T,T0)可分为接触电势EAB(T)和温差电势EA(T,T0)
2．热电偶回路的主要性质
（1）中间导体定律在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要第三种导体的两端温度相同，则这一导体的引入将不会改变原来热电偶的热电动势大小。
即EABC(T,T0)=EAB(T,T0)（C两端温度相同）
【应用举例】可以在回路中引入各种仪表、连接导线等，也允许采用任意的焊接方法来焊制热电偶。还可以采用开路热电偶对液态金属和金属壁面进行温度测量。
（2）标准电极定律当工作端和自由端温度为T和T0时，用导体A、B组成热电偶的热电动势等于AC热电偶和CB热电偶的热电动势之代数和。即
EAB(T，T0)=EAC(T,T0)-EBC(T,T0)
（3）中间温度定律热电偶AB在接点温度为T1、T3时的热电动势，等于热电偶在接点温度为T1、T2和T2、T3时的热电动势总和。
即EAB(T1,T3)=EAB(T1,T2)+EAB(T2,T3)
概念推演法
动画展演法
概念推演法
应用举例法
概念推演法
概念分析
二、热电偶的结构及种类
1．热电偶的结构
【实物演示】热电偶外形及结构
普通型热电偶是工程实际中最常用的一种型式，其结构由热电极、绝缘套管、保护套管和接线盒四部分组成。
2．热电偶的种类
根据热电偶的用途、结构和安装形式有各种类型，可分标准化和非标准化热电偶。
【图示】普通型热电偶外形图；铠装型热电偶外形图；其它热电偶外形图。
三、热电偶自由端温度的补偿
热电偶在测温过程中，为了保证输出热电动势是被测温度的单一函数，必须保持自由端(冷端)的温度恒定。为了消除或补偿由于自由端温度不恒定而引入的测量误差，常用以下几种方法。
1．补偿方法
（1）仪表调零修正法
在t0 基本不变的情况下，仪表预先机械调零到t0处，即仪表预先输入E（t0，0℃）则指针指向t0。
【图示】指针被预调到室温（40°C）可补偿冷端损失。
（2）冷端温度自动补偿
一般采用电桥补偿法：在热电偶回路中串入一个自动补偿的电位差信号来补偿热电势的变化值。
E（t，0℃）=E（t，t0）+UAB
【图示】XT－WBC热电偶冷端补偿器
【列表】常用的国产冷端补偿器性能比较表
2．补偿导线延引电极
（1）问题的提出：自由端高温热源的影响；自由端温度要求基本保持恒定；热电偶做得长，贵重金属的耗费加大。
（2）解决办法：温度范围（0℃～100℃）；热电特性相近的材料；自由端延长，用补偿导线相连。
【图示】各种补偿导线的外形图
【列表】常用热电偶补偿导线的特性
实物讲演法
概念推演法
图示展演法
引导探究法
图示展演法
图示展演法
列表分析法
引导探究法
图示展演法
列表分析法
例题讲解
【例1】如图为铂铑10—铂（S）热电偶，A’、B’为补偿导线，温度t1=50℃，t2=0℃，t3=30℃，t0＝0℃。
（1）当U0=934μV时，求被测点温度t。
（2）如果A’、B’改为铜导线，此时U0=810μV，再求温度t。
AA’CD
+
tU0
Bt1B’t2Ct3Dt0
【分析】
（1）由于C、D均为导体，根据中间导体定律，t2处的电压就等于t0处的电压，即U2＝U0
而A’、B’为补偿导线，视同热电偶A、B
所以E