温度
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
℃
热 电 动 势 mV
0
0.000 0.055 0.113 0.173 0.235 0.299 0.365 0.432 0.502 0.573
100
0.645 0.719 0.795 0.872 0.950 1.029 1.109 1.190 1.273 1.356
e 电子电荷，k 波尔兹曼常数
NAT , NBT 导体材料A、B在接触处温度T时的电子浓度
a
2）汤姆逊效应—温差电动势 单一导体由于其两端温度不同，使得高温端电子
能量高于低温端电子能量而向低温端扩散，形成温差电势。 这种现象称为汤姆逊效应。 温差电动势为：
T
eA (T ,T0 ) T0 AdT
• 温度传感器概况： 材料： 导体：热电隅（铂－铂铑） 半导体： 电介质（金属氧化物－烧结成陶瓷） : 磁性介质: 有机高分子:
• 分类
以材料分类
金属、半导体
以工作方式分类 接触式、非接触式
以工作原理分类 正温度系数、负温度系数
以创作工艺分类 烧结、镀膜、平面工艺、集成工艺
以形状结构分类 长型、圆型、片型
T
eB (T ,T0 ) T0 BdT
T
A, B 为导体材料的汤姆逊系数
eA (T ,T0 )
T0
eB (T ,T0 )
a
பைடு நூலகம்
回路总热电势为：
eAB (T )
eA (T ,T0 ) eB (T ,T0 )
eAB (T0 )
EAB (T ,T0 ) eAB (T ) eAB (T0 ) eA (T ,T0 ) eB (T ,T0 )
摄氏温标：水沸点(100度)—水冰点(0度) /100 (摄氏1度) 华氏温标: 水沸点(212度)—冰融点(32度) /180 (华氏1度 )
阿
温标
华氏温标是德国人华伦海特(D.G.Fahrenheit)大约在1710年提出的，规定水的冰点为32度，水的沸点为212度。华氏温度至今还在英、美 等国民间流行。 列氏温标由列奥缪尔(R.A.F.Reaumur)于1730年提出，规定水的冰点为零度，水的沸点为80度。列氏温标在德国曾一度流行。 兰氏温标由英国人兰金(Rankine)提出，其定义为 tR＝tF＋459.67 实际上兰氏温度是以绝对零度为计算起点的华氏温度，以0R表示之。现在科技界已很少采用。 摄氏温标是瑞典天文学家摄尔萨斯(A.Celsius)在1742年提出的。他原来的方案是以水的沸点为零度，水的冰点为100度。次年法国人克里
a
第三章 温度传感器
一、概况： 常用温标：
热力学温标 ：1/273.16为1度（开尔文）
（ 三相点：一般指的是，各种化学性质稳定的纯物质 于固、液、气三个相(态)，在平衡共存时的 三条平衡线的交点。三相共存时具有固定的 温度和压强。如 水的三相点为0.01℃ （273.16K），4.58mmHg。）
kT ln e
N AT N BT
kT0 e
ln
N AT0 N BT0
T
( A B )dT
T0
（1）材料相同，接触电势为零 （2）两端温度相同，温差电势为零 （3）材料确定，只与温度有关 （4）与材料形状无关
a
2、热电偶测量的问题
实际测量：
T
工业热电偶分度表
铂铑10-1铂热电偶分度表（分度号：B） (参考端温度为0℃)
斯丁(Christian)把两个标度倒过来，就成了现在通用的标度。
气体温标以气体温度计标定温度所构成的气体温标最接近热力学温标。由于气体温度计的复现性较差，国际间又协议定出国际实用温标， 以统一国际间的温度量值，国际实用温标几经变革， 为此定出的温度尽可能接近热力学温度。 早在1887年，国际计量委员会就曾决定采用定容氢气体温度计作为国际实用温标的基础。 1927年第七届国际计量大会决议采用铂电阻温度计等作为温标的内插仪器，并规定在氧的凝固点(-182.97摄氏度)到金凝固点(1063摄氏度) 之间确定一系列可重复的温度或固定点。 1948年第十一届国际计量大会对国际实用温标作了若干重要修订。例如，以金融点代替金凝固点；以普朗克黑体辐射定律代替维恩定律； 引用更精确的常数值；计算公式更为精确；光测高温计的测量限值扩大等等。 1960年又增加了一条重要修订，即把水的三相点作为唯一的定义点，规定其绝对温度值为273.16(精确)，以代替原来水冰点温度为0.00摄 氏度(精确)之规定。而水的冰点根据实测，应为273.1500±0.0001K。采用水的三相点作为唯一的定义点是温度计量的一大进步，因为这可 以避免世界各地因冰点变动而出现温度计量的差异。 1968年对国际实用温标又作了一次修订，代号为IPTS-68。其特点是采用了有关热力学的最新成就，使国际实用温标更接近热力学温标。 这一次还规定以符号K表示绝对温度，取消原来的符号(K)，并规定摄氏温度与热力学温标的绝对温度单位精确相等，摄氏温度t＝绝对温度 T－273.15(精确)。 1975年和1976年分别对IPTS-68作了修订和补充，把温度范围的下限由13.8K扩大到0.5K。 但还是出现不足之处，主要是在实验中不断发 现IPTS-68在某些温区与国际单位制定义的热力学温度偏差甚大。 1988年国际度量衡委员会推荐，第十八届国际计量大会及第77届国际计量委员会作出决议，从1990年1月1日起开始在全世界范围内采用重 新修订的国际温标，这一次取名为1990年国际温标，代号为ITS-90，取消了“实用”二字，因为随着科学技术水平的提高，这一温标已经 相当接近于热力学温标。和IPTS-68相比较，100摄氏度时偏低0.026摄氏度，即标准状态下水的沸点已不再是100摄氏度，而是99.974摄氏 度。 显然，ITS-90的实施会给精密温度计量带来好处，是科学技术发展的又一标志。
• 应用 广泛应用于工业、农业、医疗……
二、热电偶温度传感器
a
1、热电效应
1）帕尔帖效应 ----接触电动势
两种不同材料接触时，由于不同材料自由电子浓度不 同而产生扩散，在接触处形成电位差，这种现象叫做帕尔帖效 应。
接触电动势为：
eAB (T )
kT e
ln
N AT N BT
eAB (T )
eAB (T0 )