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教案年月日第周累计第个教案课时学习情境一、电子温度计的制作学习情境目标知识目标掌握热电偶传感器、热电阻传感器、红外线传感器的结构及工作特性；能力目标会测试热电偶传感器的性能参数；能够利用热电偶传感器制作温度测量仪；素质目标1、培养耐心细致的工作态度；2、培养严谨扎实的工作作风；3、培养团结协作的合作精神；学习情境重点难点分析重点：1、热电偶传感器结构、工作原理及特性2、利用热电偶传感器制作电子温度计的基本原理和方法难点：利用热电偶传感器制作电子温度计的基本原理和方法教学方法角色扮演法，演示法，案例教具、学具与实验准备教案、各种电工工具组织教学时间系班级缺课学生姓名机电系09高职数控1、2班教学内容及步骤备注学习情境一、电子温度计的制作【学习情境要求】1、制作一个电子温度计，测量范围为0oC-100oC,其分辨力为1oC。2、利用液晶显示测量值。【知识准备】一、热电偶工作原理1、热电效应两种不同材料的导体组成一个闭合电路时，若两接点温度不同，则在该电路中会产生电动势。这种现象称为热电效应，该电动势称为热电动势。该热电动势是由两种导体的接触电动势和单一导体的温差电动势组成。2、两种导体的接触电动势eAB（T）、eAB（T0）假设两种金属的电子密度不一样，则在两种金属相接时，就会产生电子的扩散现象，如图2-1所示。结果使两种金属各自带上不同的电荷，形成一个电场。而此电场会阻止电子的进一步扩散，从而在两种金属之间形成一个稳定的电位差，即两种导体的接触电动势。3、单一导体的电动势eA（T，T0）、eB（T，T0）对于单一导体，如果两端温度分别为T、T0，且TT0，如图2-2所示：则导体中的自由电子，在高温端具有较大的动能，因而向低温端扩散；高温端因失去了自由电子带正电，低温端获得了自由电子带负电，即在导体两端产生了电动势，这个电动势称为单一导体的温差电动势。对于如图2-3所示的热电偶电路中产生的总热电动势为：EAB（T，T0）=eAB（T）+eB（T，T0）-eAB（T0）-eA（T，T0）由于在总电动势中，温差电动势比接触电动势小很多，可以忽略不计，有EAB（T，T0）=eAB（T）-eAB（T0）实际应用中，热电动势与温度之间的关系是通过热电偶分度表来确定。分度表是在参考端温度为0℃时，通过实验建立起来的热电动势与工作端温度之间的数值对应关系。二、热电偶的基本定律1、中间导体定律在热电偶电路中接入第三种导体两端温度相等则热电偶总热动势不变。如图2-4所示；根据这个定律，我们可以采取任何方式焊接导线，可以将热电动势通过导线接至测量仪表进行测量，且不影响测量精度。2、中间温度定律在热电偶测量电路中，测量端温度为T,自由端温度为T0,中间温度为T0’,如图2-5所示.则T，T0热电动势等于T，T0’与T0’，T0热电动势的代数和.EAB（T，T0）=EAB（T，T0’）-EAB（T0’，T0）显然,选用廉价的热电偶C.D代替T0’、T0热电偶A、B，只要在T0’、T0温度范围C、D与A、B热电偶具有相近的热电动势特性，便可使测量距离加长，测温成本大为降低。这就是在实际测量中，对冷端温度进行修正，运用补偿导线延长测温距离，消除热电偶自由端温度变化影响的道理。同种导体构成的闭合电路中无论导体的截面和长度如何，以及各处温度分布如何，都不能产生热电动势。3、参考电极定律已知热电极A、B与参考电极C组成的热电偶在结点温度为（T、T0）时的热电动势分别为EAC（T、T0）、EBC（T、T0），则在相同的温度下有EAB（T、T0）=EAC（T、T0）-ECB（T、T0）参考电极定律大大简化了热电偶选配电极的工作，只要获得有关热电极与参考电极配对的热电动势，那么任何两种热电极配对时的电动势均可利用该定律计算，而不需要逐个进行测量。三、热点偶的材料、结构及种类1、热电偶的材料理论上两种不同材料导体都可以组成热电偶，但为了准确可靠地进行温度测量，必须对热电偶组成材料严格选择。用作热电极的材料应具备以下几方面的条件：1）测量范围广；2）性能稳定；3）化学性能好。热电偶的热电动势与温度的关系表称之为分度表。2、热电偶的种类1.普通型热电偶普通型热电偶按其安装时的连接形式可分为固定螺纹连接、固定法兰连接、活动法兰连接、无固定装置等多种形式。2.铠装热电偶铠装热电偶也称缆式热电偶它是将热电偶与电熔氧化镁绝缘物溶铸在一起，外表再套不锈钢管等。这种热电偶耐高压、反应时间短、坚固耐用。3.薄膜热电偶用真空镀膜技术等方法，将热电偶材料沉积在绝缘片表面而构成的热电偶称为薄膜热电偶。4.热电偶组成材料及分度表四、热电偶测温及参考端温度补偿1.热电偶测温基本电路在应用热电偶串、并联测温时，应注意两点：第一，必须应用同一分度号的热电偶；第二，两热电偶的参考温度应相等。如图2-6所示，为用热电偶测温的基本电路。如图2-7所示，为用两个热电偶来测量两点的温度和、差、平均值的电路。2.热电偶参考端的补偿热电偶分度表给出的热电动势值的条件是参考端温度为0℃.如果用热电偶测温时自由端温度不为0℃,且有不适当处理,就会产生测量误差。（1）利用热电偶的中间温度定律进行补偿。（2）为使热电偶测量准确，在测温时，可采用配套的补偿导线将参考端延伸到温度稳定处再进行温度测量。（3）可采用电桥补偿法自动补偿由热电偶参考端温度变化引起的测量误差。五、工程应用2.3金属热电偶传感器金属热电阻传感器一般称作热电偶传感器，是利用金属导体的电阻值随温度的变化而变化的原理进行测量的。2.3.1.热电阻的温度特性热电阻的温度特性，是指热电阻Rt随温度变化而变化的特性，即Rt-t之间函数关系。1.铂热电阻的电阻—温度特性铂热电阻的特点是测量精度高，稳定性好，所以在温度传感器中得到了广泛应用。铂电阻的应用范围为-200～850℃。铂电阻的电阻—温度特性方程，在-200～0℃的温度范围内为Rt=R0[1+At+Bt2+Ct3(t-100)]在0～850℃的温度范围内为Rt=R0(1+At+Bt2)其中：A、B、C为常数。R0为温度为0℃时的铂电阻值，按照分度号的不同，有两种值。2.铜热电阻的电阻—温度特性由于铂是贵金属，在测量精度要求不高，温度范围在-50～150℃时普遍采用铜电阻。铜电阻与温度间的关系为Rt=R0(1+a1t+a2t2+a3t3)一般可以简化为Rt=R0(1+at)2.3.2.热电阻传感器的结构热电阻传感器是由电阻体、绝缘体、保护套管、引线和接线盒等组成。热电阻传感器外接引线如果较长时，引线电阻的变化会使测量结果有较大误差，为减小误差，可采用三线式电桥连接法测量电路或四线电阻测量电路。教学内容及步骤作业内容作业批改记录时间系班级应交实交缺交作业学生姓名信息工程系10高职电子设备作业批改问题及分析教学札记