塞贝克效应及其应用
第22卷??第3期
2004年6月嘉应学院学报(自然科学)JOURNALOFJIAYINGUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)Vol??22??No??3Jun??2004
塞贝克效应及其应用
曾??辉1,曾??琪2
(1??嘉应学院电子信息工程系,广东梅州514015;
2??武汉大学化学科学与分子学院2001级化学基础班,湖北武汉430072)
????[摘??要]热电偶广泛用来实现对系统温度的测量与控制??阐述了其工作原理,并对可用于物体微区温度快速测量的热电偶进行了设计和计算??
[关键词]塞贝克效应;针状热电偶;点温测量
[中图分类号]O551??2[文献标识码]A[文章编号]1006-642X(2004)03-0052-03
????温度的测量是所有被测参数中需求量最大的一个物理量??
自19世纪发现塞贝克效应以来,测温传感器应用范围不断扩大,从零下200多度直到零上2千多度均可以用热电偶来测温,如镍铬??铁热电偶可测4K的低温;钨铼5??钨铼20热电偶可测2800 的高温??
1??塞贝克效应
由两种不同导体(或半导体)组成的闭合回路,当两接点保持在不同温度T1、T2时,回路中将有电流流过,此回路称热电回路,回路中出现的电流称为热电流,回路中出现的电动势称为塞贝克电动势,此效应称为塞贝克效应??热电回路中存在热电动势EAB,将回路断开,断开处便出现电势差!U=Uab,!U与!T有关(!T=T1-T2),当!T很小时,!V与!T成正比关系,定义为!V对!T微分,热电动势为SAB=!lim(!V/!T),或称SAB为材料A和B的塞贝克系数,它是热电偶最T?0
重要的特征量
EAB=SAB!T或EAB=#TSAB(T)dTT1
2
对塞贝克效应的分析得出如下规律:(1)由两相同导体组成的回路,即使两接触点温度不同电动势也为零,即回路必须由两种不同材料组成;(2)热电动势大小仅与导体(热电极)材料的性质有关,与两接点温度有关,与导体尺寸、形状及温度分布无关??
热电偶是由热电极、绝缘管、保护管、接线盒装配而成的??测温传感器其结构有:普通热电偶(用于炉内测控温);铠装热电偶(用于便携式测温、弯道内测温);快速热电偶(钢水、铁水消耗性测温);薄膜热电偶(瞬时测温、表面测温、点温测温)??薄膜热电偶是在真空镀膜技术上制作而成的,其最大优点就是响应速度快,可达??s级??薄膜热电偶分三种结构形式:片状热电偶、针状热电偶和直接在被测表面真空蒸镀形成的热电偶,热电偶材料选用分度号为T的Cu10~NiCu55铜一康铜热电极,该热电偶测温范围为-200 ~400 ??本文针对其针状热电偶进行点温测量的设计计算??[1]
2??快捷点温热电偶设计计算
热电偶采用针状结构,负热电极为康铜,在其周围真空蒸发覆盖一层绝缘材料,可先真空溅射镀一层硅,然后氧化形成SiO2;然后再镀一层铜形成正热电极,在针状的顶部,应无绝缘层,于是测温时????[收稿日期]2004-02-08
[作者简介]曾??辉(1956??),男,湖北武汉人,嘉应学院电子信息工程系副教授,硕士??
由于正极镀层薄(<1??m)与被测体平衡时间短,可瞬时反映被测体温度、时间常数为百分之几秒??
表1??常用8种热电极材料
序号1234
热电偶分度号正热电极成份负热电极成份
BRSN
PtRh30PtRh13PtRh10NiCr14.5Sil.5
PtRh6Pt100Pt100NiSi45mg0.1
序号5678
[2]
热电偶分度号正热电极成份负热电极成份
KJET
NiCr10FeNiCr10Cu100
NiSi3NiCu55NiCu55NiCu55
????由铜??康铜热电偶分度表(见表2)查得50 时,热电势EAB=2??044mV,0 时热电势EAB=0mV??塞贝克系数SAB=2??044/50=0??04088mV/ ,在0??50 区间最低处SAB=0??038,最高处SAB=0??043,经计算得平均误差!T1=?0??1 ??见表1??
表2??铜一康铜热电偶分度表部分数据
工作端温度
01020304050
00.0000.3910.7921.2011.6182.044
10.0390.4310.8321.2421.661
20.0780.4710.8731.2841.703
30.1160.5100.9141.3251.745
40.1550.5500.9541.3671.788
50.1940.5900.9951.4081.830
60.2340.6301.0361.4501.873
70.2730.6711.0771.4921.916
80.3120.7111.1181.5341.958
90.3520.7511.1591.5762.001
????已知EAB(50,0)=2??044mV
EAB(30,20)=0??409mV??????????EAB(20,10)=0??401mV
设计取室温20 为基准,当室温从20 升至30 时,热电势输出减少0??409mV;室温从20 降至10 时,热电势输出增大0??401mV,该值需要修正,即冷端温度补偿,选用铜热电阻组成电桥补偿电路来完成??选Cu50铜热电阻,温度为0 时该电阻阻值R0=50??,-50 <t<150 时,R1=R0(1+At+Bt+Ct),A=4??28899%10/ ,B=-2??133%10/ ,C=1??233%10/ ,
由R1=50(1+4??28899%10-3t-2??133%10-7t2+1??233%10-9t3)计算可得????????t=0 ??????Rt=50??
t=10 Rt=52??144??t=20 Rt=54??285??t=30 Rt=56??424??
补偿电桥四个臂中其它三个臂由54??285??的Mn-Cu电阻组成,见图1??由于20 时各桥臂电阻完全一致,故电桥输出为零,在20 时对热电偶标定,使其指示为准确被测物的真实温度值??
RtR3
电桥输出信号????V0=(-)V
R2+RtR3+R4i
t=20 ????Rt=R2=R3=R4=54??285??????V0=Vi%0=0t=30 ????Rt=56??424??????R2=R3=R4=54??285??
V0=(-)Vi=9??660%10-3Vi
54??285+56??4242
由前述,应补偿值为EAB(30,20)=0??409mV即电桥输出V0=0??409mV,可得电桥电源Vi=0??409/9??660%10-3=42??340mV
当室温由20 降为10 时电桥输出:
-)
54??285+52??1442
=-0??423mV
由前述室温从20 降至10 时热电势增大EAB(20,0)-EAB(10,0)=0??792-0??391=0??401mV两者差值为(-0??423+0??401)=-0??022mV,即在室温10 时电桥输出差值
V0=42??340(
??
??
2
3
-3
-7
-9
-0??0408mV折合温度-0??56 ??即测温误差!T2=-0??56 ,该误差较大??为使显示误差减小,将差值取50%即0??22mV/2为0??11mV??令10 时V0=-0??423+0??11mV=-0??412mV,此时热电势误差-0??412+0??410=-0??011相当于减去-0??011mV折合温度显示值-0??275 ??
-0??412=Vi(-)????????Vi=41??2mV54??285+52??1442
继续上推得,30 时V0=41??2(-)=0??398mV??10 时应增大0??409mV,54??285+56??4242
差值0??409-0??398=0??011mV,折合温度误差-0??275 ??温度总误差
!T1+!T2=?0??1 -0??275 =-0.375 ~0.175 ??
求出电路各参数如下:测温范围0~50 ;铜热电阻Cu50;电桥其它电阻为Mn-Cu材料,其电阻R=54.285??;基准电压IC选择AD780、2??5mV?(1~5)mV;测温误差-0??375 ~0??175
内容需要下载文档才能查看??
图1??热电偶测温电路示意图
3??结论
(1)采用薄膜式点温热电偶对实现对微区温度的快捷测量;
(2)采用铜电阻组成室温补偿电桥,补偿温差误差为-0??275 ,热电偶传感器测温误差为-0??375 ~0??175 ??
[参考文献]
[1]唐贤远,刘岐山??传感器原理及应用[M]??成都:电子科技大学出版社,2000??
[2]单成祥??传感器理论与设计基础及其应用[M]??北京:国防工业出版社,1999??
SeebeckEffectandItsApplication
ZENGHui,??ZENGQi
(1.DepartmentofElectronicandInformationEngineering,JiayingUniversity,Meizhou514015,China;
2.2001yearGrade,ChemistrybaseClass,SchoolofChemistryandMolecularScience,WuhanUniversity,Wuhan430070,China)Abstract:Thermocouplehavebeenwidelyusedtofestandcontralthetemperatureofsystem.Itsworkingprinciplehasbeendiscussed,thethermocouplewhichcanrapidlytestbodytemperaturewithinatingareahavebeendesignedanditsapplicationcircuithasalsobeencalcu??latedinthispaper.
Keywords:seebeck;effect;needle-formthermocouple;measurementoftingarea&stemperature
下载文档
热门试卷
- 2016年四川省内江市中考化学试卷
- 广西钦州市高新区2017届高三11月月考政治试卷
- 浙江省湖州市2016-2017学年高一上学期期中考试政治试卷
- 浙江省湖州市2016-2017学年高二上学期期中考试政治试卷
- 辽宁省铁岭市协作体2017届高三上学期第三次联考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2016-2017学年高二11月月考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2017届高三11月月考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2016-2017学年高一11月月考政治试卷
- 广西钦州市高新区2016-2017学年高二11月月考政治试卷
- 广西钦州市高新区2016-2017学年高一11月月考政治试卷
- 山东省滨州市三校2017届第一学期阶段测试初三英语试题
- 四川省成都七中2017届高三一诊模拟考试文科综合试卷
- 2017届普通高等学校招生全国统一考试模拟试题(附答案)
- 重庆市永川中学高2017级上期12月月考语文试题
- 江西宜春三中2017届高三第一学期第二次月考文科综合试题
- 内蒙古赤峰二中2017届高三上学期第三次月考英语试题
- 2017年六年级(上)数学期末考试卷
- 2017人教版小学英语三年级上期末笔试题
- 江苏省常州西藏民族中学2016-2017学年九年级思想品德第一学期第二次阶段测试试卷
- 重庆市九龙坡区七校2016-2017学年上期八年级素质测查(二)语文学科试题卷
- 江苏省无锡市钱桥中学2016年12月八年级语文阶段性测试卷
- 江苏省无锡市钱桥中学2016-2017学年七年级英语12月阶段检测试卷
- 山东省邹城市第八中学2016-2017学年八年级12月物理第4章试题(无答案)
- 【人教版】河北省2015-2016学年度九年级上期末语文试题卷(附答案)
- 四川省简阳市阳安中学2016年12月高二月考英语试卷
- 四川省成都龙泉中学高三上学期2016年12月月考试题文科综合能力测试
- 安徽省滁州中学2016—2017学年度第一学期12月月考高三英语试卷
- 山东省武城县第二中学2016.12高一年级上学期第二次月考历史试题(必修一第四、五单元)
- 福建省四地六校联考2016-2017学年上学期第三次月考高三化学试卷
- 甘肃省武威第二十三中学2016—2017学年度八年级第一学期12月月考生物试卷
网友关注
- 运动会讲话
- 2014年全国大学生数学建模竞赛A题
- 竞选组织部部长演讲稿
- 防震应急疏散演练总结讲话稿
- 嘉祥县老僧堂镇中心小学:以家访促家教 用耐心换诚心
- 发改价格[2015]904号《关于印发推进药品价格改革意见的通知》(全文)
- 班主任的工作核心(郑学志讲座)
- 贫困救助补助的感谢信
- P020120630404759372820
- 抗洪抢险新闻稿
- 首次股东会决议
- 国发〔2013〕38号《国务院关于印发中国(上海)自由贸易试验区总体方案的通知》
- 爱我阎良七彩翔航 空魅力行
- 走复兴路,圆中国梦故事稿
- 家长会发言稿(定稿)
- 远程教育学用工作总结[1][1]
- 校训内涵
- 中华魂
- 2014年个人述报告职
- 讲话稿
- 结婚庆典仪式流程主持词
- 篮球赛通讯稿
- 感恩教育演讲比赛通知[1]
- 快乐生日祝福X
- 用心传递正能量演讲稿
- 学发[2015]4号电子版:关于举办我院2015年“资助育人 励志成才”征文比赛的通知
- 督导评估工作简报
- 国旗下的讲话
- 养成良好的个人卫生习惯
- 科技小制作、小发明作品
网友关注视频
- 外研版英语三起5年级下册(14版)Module3 Unit1
- 【部编】人教版语文七年级下册《老山界》优质课教学视频+PPT课件+教案,安徽省
- 北师大版小学数学四年级下册第15课小数乘小数一
- 【部编】人教版语文七年级下册《泊秦淮》优质课教学视频+PPT课件+教案,广东省
- 三年级英语单词记忆下册(沪教版)第一二单元复习
- 七年级英语下册 上海牛津版 Unit3
- 3.2 数学二年级下册第二单元 表内除法(一)整理和复习 李菲菲
- 【部编】人教版语文七年级下册《泊秦淮》优质课教学视频+PPT课件+教案,辽宁省
- 3月2日小学二年级数学下册(数一数)
- 冀教版小学英语五年级下册lesson2教学视频(2)
- 沪教版八年级下册数学练习册21.3(3)分式方程P17
- 化学九年级下册全册同步 人教版 第22集 酸和碱的中和反应(一)
- 沪教版八年级下册数学练习册一次函数复习题B组(P11)
- 苏科版数学七年级下册7.2《探索平行线的性质》
- 第五单元 民族艺术的瑰宝_15. 多姿多彩的民族服饰_第二课时(市一等奖)(岭南版六年级上册)_T129830
- 沪教版牛津小学英语(深圳用) 四年级下册 Unit 3
- 沪教版牛津小学英语(深圳用) 五年级下册 Unit 10
- 第五单元 民族艺术的瑰宝_16. 形形色色的民族乐器_第一课时(岭南版六年级上册)_T3751175
- 《空中课堂》二年级下册 数学第一单元第1课时
- 人教版二年级下册数学
- 第4章 幂函数、指数函数和对数函数(下)_六 指数方程和对数方程_4.7 简单的指数方程_第一课时(沪教版高一下册)_T1566237
- 人教版历史八年级下册第一课《中华人民共和国成立》
- 冀教版英语三年级下册第二课
- 【部编】人教版语文七年级下册《泊秦淮》优质课教学视频+PPT课件+教案,湖北省
- 【部编】人教版语文七年级下册《过松源晨炊漆公店(其五)》优质课教学视频+PPT课件+教案,江苏省
- 河南省名校课堂七年级下册英语第一课(2020年2月10日)
- 二年级下册数学第三课 搭一搭⚖⚖
- 北师大版数学 四年级下册 第三单元 第二节 小数点搬家
- 第8课 对称剪纸_第一课时(二等奖)(沪书画版二年级上册)_T3784187
- 六年级英语下册上海牛津版教材讲解 U1单词
精品推荐
- 2016-2017学年高一语文人教版必修一+模块学业水平检测试题(含答案)
- 广西钦州市高新区2017届高三11月月考政治试卷
- 浙江省湖州市2016-2017学年高一上学期期中考试政治试卷
- 浙江省湖州市2016-2017学年高二上学期期中考试政治试卷
- 辽宁省铁岭市协作体2017届高三上学期第三次联考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2016-2017学年高二11月月考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2017届高三11月月考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2016-2017学年高一11月月考政治试卷
- 广西钦州市高新区2016-2017学年高二11月月考政治试卷
- 广西钦州市高新区2016-2017学年高一11月月考政治试卷
分类导航
- 互联网
- 电脑基础知识
- 计算机软件及应用
- 计算机硬件及网络
- 计算机应用/办公自动化
- .NET
- 数据结构与算法
- Java
- SEO
- C/C++资料
- linux/Unix相关
- 手机开发
- UML理论/建模
- 并行计算/云计算
- 嵌入式开发
- windows相关
- 软件工程
- 管理信息系统
- 开发文档
- 图形图像
- 网络与通信
- 网络信息安全
- 电子支付
- Labview
- matlab
- 网络资源
- Python
- Delphi/Perl
- 评测
- Flash/Flex
- CSS/Script
- 计算机原理
- PHP资料
- 数据挖掘与模式识别
- Web服务
- 数据库
- Visual Basic
- 电子商务
- 服务器
- 搜索引擎优化
- 存储
- 架构
- 行业软件
- 人工智能
- 计算机辅助设计
- 多媒体
- 软件测试
- 计算机硬件与维护
- 网站策划/UE
- 网页设计/UI
- 网吧管理