热电偶与热电阻传感器：原理与应用解析

本章主要探讨热电式传感器在工业和科研中的应用，其中包括热电偶、热电阻和热敏电阻三种类型的传感器。首先，作者胡向东详细解释了热电偶传感器的工作原理，这是基于热电效应，即当两个不同材料的导体或半导体构成的闭合回路中，两端温度不同时会产生电动势。这种现象称为热电势，其数值取决于材料特性以及接触点的温度。热电偶由热端（工作端）和冷端（参考端）组成，接触电动势反映了高温端与低温端电子能量的差异。 热电偶的基本定律包括中间导体定律、塞贝克效应和热电势的温度依赖性。其中，中间导体定律指出，如果将第三种材料插入热电偶回路中，只要它不参与热电偶效应，热电势不会改变。塞贝克效应则涉及到热电阻对电流的影响，但在这里不是主要讨论的内容。 热电偶有多种基本类型，如最常见的铂铑10-铂热电偶和镍铬-镍硅热电偶，它们各自具有不同的温度范围和性能。为了准确测量温度，需采用温度补偿方法，如冷端温度补偿器或补偿电路，以消除环境温度变化对热电势的影响。 热电阻传感器则是利用电阻随温度变化的特性来测量温度。它们通常采用金属或半导体材料，内部引线设计有多种，如二线制、三线制或四线制，以减少测量误差。选择合适的引线方式取决于测量精度和环境条件。 热敏电阻传感器，如金属氧化物热敏电阻，其电阻值会随着温度的升高而显著变化，这使得它们成为非接触式的温度传感器，广泛应用于温度控制和自动化系统中。 教学要求包括理解这些传感器的基本概念、工作原理，掌握不同类型传感器的选择和使用方法，学会通过分度表进行温度读取，以及如何进行温度补偿。本章内容深入浅出地介绍了热电式传感器的理论和实践应用，为理解和设计温控系统提供了基础。