自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)--溫度測(cè)量(及課后答案)

1、接觸式測(cè)溫技術(shù)與誤差分析接觸式測(cè)溫技術(shù)與誤差分析5.4概述概述5.1熱電偶測(cè)溫?zé)犭娕紲y(cè)溫5.2熱電阻測(cè)溫?zé)犭娮铚y(cè)溫5.3主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：輻射式測(cè)溫法輻射式測(cè)溫法5.5紅外測(cè)溫儀與紅外熱像儀紅外測(cè)溫儀與紅外熱像儀5.65.1 概述概述5.1.1 溫度的概念溫度的概念 宏觀上：是物體冷熱程度的表示。宏觀上：是物體冷熱程度的表示。 微觀上：是物體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的表示。微觀上：是物體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的表示。 21322kmvkT 分子平均平動(dòng)動(dòng)能；分子平均平動(dòng)動(dòng)能；k 玻爾茲曼常數(shù)；玻爾茲曼常數(shù)；k溫度不具有疊加性。溫度不具有疊加性。熱平衡的主要條件：熱平衡的主要條件： 系統(tǒng)溫度相等。系

2、統(tǒng)溫度相等。 5.1.2 溫標(biāo)溫標(biāo)溫標(biāo)三要素：溫標(biāo)三要素： 可實(shí)現(xiàn)的可實(shí)現(xiàn)的固定點(diǎn)溫度固定點(diǎn)溫度； 表示固定點(diǎn)之間溫度的表示固定點(diǎn)之間溫度的內(nèi)插儀器內(nèi)插儀器； 確定相鄰固定溫度點(diǎn)之間的確定相鄰固定溫度點(diǎn)之間的內(nèi)插公式內(nèi)插公式；（1）經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)）經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)為了保證溫度測(cè)量的精確性和一致性，需定量描述溫度，為了保證溫度測(cè)量的精確性和一致性，需定量描述溫度，即建立科學(xué)的、統(tǒng)一的標(biāo)尺，稱為即建立科學(xué)的、統(tǒng)一的標(biāo)尺，稱為“溫標(biāo)溫標(biāo)”。溫標(biāo)主要有：經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)和國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)溫標(biāo)主要有：經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)和國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)攝氏溫度和華氏溫度稱為經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的溫?cái)z氏溫度和華氏溫度稱為經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)

3、的溫度特性取決于所選測(cè)溫物質(zhì)的性質(zhì)，具有一定的局度特性取決于所選測(cè)溫物質(zhì)的性質(zhì)，具有一定的局限性和任意性。限性和任意性。攝氏溫標(biāo)：攝氏溫標(biāo)：水銀玻璃溫度計(jì)；水銀玻璃溫度計(jì)；水的冰點(diǎn)為水的冰點(diǎn)為0 、沸點(diǎn)為、沸點(diǎn)為100； 100等份。等份。舉例：五種溫度計(jì)，測(cè)溫質(zhì)分別是舉例：五種溫度計(jì)，測(cè)溫質(zhì)分別是氫氣、空氣、鉑絲、氫氣、空氣、鉑絲、電偶和水銀電偶和水銀，其測(cè)溫的物理性質(zhì)分別為氣體的壓強(qiáng)、電，其測(cè)溫的物理性質(zhì)分別為氣體的壓強(qiáng)、電阻、電動(dòng)勢(shì)和水銀的長(zhǎng)度；基準(zhǔn)點(diǎn)都是以冰的熔點(diǎn)和水阻、電動(dòng)勢(shì)和水銀的長(zhǎng)度；基準(zhǔn)點(diǎn)都是以冰的熔點(diǎn)和水的沸點(diǎn)為的沸點(diǎn)為0度和度和100度。度。結(jié)論結(jié)論:對(duì)應(yīng)同一個(gè)冷熱程度，各

4、種溫度計(jì)的讀數(shù)是不一樣的。對(duì)應(yīng)同一個(gè)冷熱程度，各種溫度計(jì)的讀數(shù)是不一樣的。華氏溫標(biāo)：華氏溫標(biāo)：選取氯化銨和冰水混合物的溫度為選取氯化銨和冰水混合物的溫度為0 ，水的，水的沸點(diǎn)為沸點(diǎn)為212 ，冰點(diǎn)為，冰點(diǎn)為32 ，中間均等分為，中間均等分為180份，每一份為份，每一份為1 華氏度華氏度tF與攝氏度與攝氏度tC的換算關(guān)系：的換算關(guān)系：532100953221232329CFCFFCtttttt（2）熱力學(xué)溫標(biāo)）熱力學(xué)溫標(biāo)溫度為溫度為T1的熱源給予熱機(jī)的熱源給予熱機(jī)Q1的熱量的熱量 ；熱機(jī)傳給溫度為熱機(jī)傳給溫度為T2的冷源的冷源Q2的熱量；的熱量；卡諾定理：卡諾定理：1122TQTQ定義定義T2為

5、水的三相（固、液、氣）共存溫度（為水的三相（固、液、氣）共存溫度（0.01 ） ，為為273.16 K。任意點(diǎn)溫度為：。任意點(diǎn)溫度為：12273.16QTQ熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)注：僅與傳熱量有關(guān)，與工質(zhì)無(wú)關(guān)。注：僅與傳熱量有關(guān)，與工質(zhì)無(wú)關(guān)。建立在熱力學(xué)基礎(chǔ)上的經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。建立在熱力學(xué)基礎(chǔ)上的經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)?？ㄖZ循環(huán)：卡諾循環(huán)：開爾文開爾文K12273.16QTQ僅具物理意義，因?yàn)槔硐肟赡孢^程無(wú)法僅具物理意義，因?yàn)槔硐肟赡孢^程無(wú)法實(shí)現(xiàn)，故熱力學(xué)溫標(biāo)也無(wú)法實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)，故熱力學(xué)溫標(biāo)也無(wú)法實(shí)現(xiàn)。理想氣體溫標(biāo)（等價(jià)于熱力學(xué)溫標(biāo)）理想氣體溫標(biāo)（等價(jià)于熱力學(xué)溫標(biāo)）理想氣體狀態(tài)方程（理想氣體狀態(tài)方程（V一定時(shí)）一定時(shí)

6、）33PTnRPTV 恒量333273.16PPTTPP任意點(diǎn)溫度：任意點(diǎn)溫度：技術(shù)上可實(shí)現(xiàn)，但不方便。技術(shù)上可實(shí)現(xiàn)，但不方便。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)理想氣體溫標(biāo)理想氣體溫標(biāo)國(guó)際溫標(biāo)國(guó)際溫標(biāo)定容式氣體溫度計(jì)：通過壓強(qiáng)的變化測(cè)出溫度的變化。定容式氣體溫度計(jì)：通過壓強(qiáng)的變化測(cè)出溫度的變化。（3）國(guó)際溫標(biāo)）國(guó)際溫標(biāo):ITS-90（International Temperature Scale-1990）t90 : 攝氏溫度攝氏溫度T90 : 熱力學(xué)溫度或絕對(duì)溫度熱力學(xué)溫度或絕對(duì)溫度9090273.15tTITS-90定義的固定點(diǎn)定義的固定點(diǎn)ITS-90定義的內(nèi)插儀器定義的內(nèi)插儀器 0.

7、655.0K間為間為He3和和He4蒸汽溫度計(jì)；蒸汽溫度計(jì)； 3.024.556K間為間為He3和和He4定容氣體溫度計(jì)；定容氣體溫度計(jì)； 13.8033K961.78間為鉑電阻溫度計(jì)；間為鉑電阻溫度計(jì)； 961.78 以上為光學(xué)或光電溫度計(jì)。以上為光學(xué)或光電溫度計(jì)。為了克服氣體溫度計(jì)在實(shí)用上的不便，國(guó)際上建立了一種為了克服氣體溫度計(jì)在實(shí)用上的不便，國(guó)際上建立了一種用內(nèi)插公式表示的與熱力學(xué)溫度很接近，又使用方便的協(xié)用內(nèi)插公式表示的與熱力學(xué)溫度很接近，又使用方便的協(xié)議溫標(biāo)議溫標(biāo)國(guó)際溫標(biāo)。國(guó)際溫標(biāo)。開爾文開爾文K5.1.3 溫度標(biāo)準(zhǔn)的傳遞溫度標(biāo)準(zhǔn)的傳遞溫度標(biāo)準(zhǔn)定期逐漸地溫度標(biāo)準(zhǔn)定期逐漸地校驗(yàn)比較過

8、程校驗(yàn)比較過程稱為溫度標(biāo)準(zhǔn)的傳遞。稱為溫度標(biāo)準(zhǔn)的傳遞。 基準(zhǔn)溫度計(jì)，工作基準(zhǔn)溫度計(jì)；基準(zhǔn)溫度計(jì)，工作基準(zhǔn)溫度計(jì)； 一等標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)和二等標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)；一等標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)和二等標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)； 工業(yè)用溫度計(jì)。工業(yè)用溫度計(jì)。5.1.4 測(cè)溫方法與測(cè)溫儀表的分類測(cè)溫方法與測(cè)溫儀表的分類 高溫計(jì)、溫度計(jì)高溫計(jì)、溫度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)儀表、實(shí)用儀表標(biāo)準(zhǔn)儀表、實(shí)用儀表 膨脹式溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、熱電偶膨脹式溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)和輻射高溫計(jì)溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)和輻射高溫計(jì) 接觸式與非接觸式接觸式與非接觸式 溫度計(jì)量?jī)x按精度等級(jí)可分為溫度計(jì)量?jī)x按精度等級(jí)可分為3類：類：液體膨脹式膨脹式 固體膨脹式氣體膨

9、脹式接觸式熱電偶熱電阻輻射式非接觸式紅外線接觸式測(cè)溫儀表膨脹式玻璃液體 -50600結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)量準(zhǔn)確，價(jià)格低廉 測(cè)量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能記錄遠(yuǎn)傳 雙金屬-80 600結(jié)構(gòu)緊湊，牢固可靠 精度低，量程和使用范圍有限 壓力式液體氣體蒸汽-30 600-20 350 0 250結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐震，防爆能記錄、報(bào)警，價(jià)格低廉 精度低，測(cè)溫距離短，滯后大 熱電偶鉑銠-鉑鎳鉻-鎳硅鎳鉻-考銅0 1600-50 1000-50 600測(cè)溫范圍廣，精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制 需冷端溫度補(bǔ)償，在低溫段測(cè)量精度較低 熱電阻鉑銅-200 600 -50 150測(cè)量精度高，

10、便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制 不能測(cè)高溫，需注意環(huán)境溫度的影響 非接觸式測(cè)溫儀表輻射式輻射式光學(xué)式比色式400 2000700 3200900 1700測(cè)溫時(shí)，不破壞被測(cè)溫度場(chǎng) 低溫段測(cè)量不準(zhǔn)，環(huán)境條件會(huì)影響測(cè)溫準(zhǔn)確度 紅外線光電探測(cè)熱電探測(cè)0 3500200 2000測(cè)溫范圍大，適于測(cè)溫度分布，不破壞被測(cè)溫度場(chǎng)，響應(yīng)快 易受外界干擾，標(biāo)定困難 Thomas Johann Seebeck（17801831）5.2.1 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) (Seebeck effect )5.2 熱電偶測(cè)溫?zé)犭娕紲y(cè)溫18211821年，德國(guó)物理學(xué)家賽年，德國(guó)物理學(xué)家賽貝克用兩種不同金屬導(dǎo)線貝克用兩種不同金

11、屬導(dǎo)線連接在一起，組成閉合回連接在一起，組成閉合回路。并用酒精燈加熱其中路。并用酒精燈加熱其中一個(gè)接觸點(diǎn)而另一個(gè)結(jié)點(diǎn)一個(gè)接觸點(diǎn)而另一個(gè)結(jié)點(diǎn)保持低溫。他突然發(fā)現(xiàn)，保持低溫。他突然發(fā)現(xiàn)，放在旁邊的指南針發(fā)生了放在旁邊的指南針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)。為什么會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)？為什么會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)？溫度梯度導(dǎo)致了電勢(shì)，繼而在閉合回路中形成變化的電流，溫度梯度導(dǎo)致了電勢(shì)，繼而在閉合回路中形成變化的電流，由此產(chǎn)生了磁場(chǎng)。由此產(chǎn)生了磁場(chǎng)。 用毫伏表代替指南針，來(lái)演示用毫伏表代替指南針，來(lái)演示Seebeck的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)注意觀察兩個(gè)現(xiàn)象：注意觀察兩個(gè)現(xiàn)象：1. 用酒精燈給其中一個(gè)結(jié)點(diǎn)加熱時(shí)用酒精燈給其中一個(gè)結(jié)點(diǎn)加熱時(shí),回路中是否

12、有電勢(shì)出現(xiàn)？回路中是否有電勢(shì)出現(xiàn)？注意指針偏轉(zhuǎn)的方向。注意指針偏轉(zhuǎn)的方向。2.如果對(duì)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)同時(shí)加熱，毫伏計(jì)的偏轉(zhuǎn)角會(huì)發(fā)生怎樣的如果對(duì)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)同時(shí)加熱，毫伏計(jì)的偏轉(zhuǎn)角會(huì)發(fā)生怎樣的變化變化?A AB B用毫伏表代替指南針，來(lái)演示用毫伏表代替指南針，來(lái)演示Seebeck的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)結(jié)論：當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。生電動(dòng)勢(shì)。A AB B熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)將將 的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成成 ,如果如果 時(shí)時(shí),則在則在該回路里就會(huì)該回路里就會(huì) ，這種物理現(xiàn)象稱，這種物理現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)（塞貝克效應(yīng)）。為熱電效應(yīng)（塞貝克效

13、應(yīng)）。兩種不同兩種不同閉合回路閉合回路兩接點(diǎn)的溫度不同兩接點(diǎn)的溫度不同產(chǎn)生熱電勢(shì)產(chǎn)生熱電勢(shì)塞貝克效應(yīng)塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect)的反效應(yīng)的反效應(yīng)塞貝克效應(yīng)：塞貝克效應(yīng)：結(jié)論：兩端溫度不同時(shí)產(chǎn)生熱電勢(shì)結(jié)論：兩端溫度不同時(shí)產(chǎn)生熱電勢(shì)條件：兩個(gè)不同的金屬絲，閉合回路條件：兩個(gè)不同的金屬絲，閉合回路塞貝克效應(yīng)的反效應(yīng)塞貝克效應(yīng)的反效應(yīng)條件：兩個(gè)不同的金屬絲，閉合回路條件：兩個(gè)不同的金屬絲，閉合回路結(jié)論：回路中接入電源。結(jié)論：回路中接入電源。課外思考課外思考: 1834 1834年法國(guó)物理學(xué)家帕爾帖在銅絲的兩頭各年法國(guó)物理學(xué)家帕爾帖在銅絲的兩頭各接一根鉍絲，再將兩根鉍絲分別接到直流電源的接

14、一根鉍絲，再將兩根鉍絲分別接到直流電源的正負(fù)極上，通電后，發(fā)現(xiàn)正負(fù)極上，通電后，發(fā)現(xiàn) 帕爾帖效應(yīng)（帕爾帖效應(yīng)（Peltier effect）塞貝克效應(yīng)塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect)的反效應(yīng)的反效應(yīng)課外思考課外思考:（重點(diǎn)（重點(diǎn)+難點(diǎn)）難點(diǎn)）溫度差溫度差熱電偶熱電偶熱電勢(shì)熱電勢(shì)（熱電效應(yīng)）（熱電效應(yīng)）熱電偶的測(cè)溫原理熱電偶的測(cè)溫原理定義：接觸電勢(shì)是兩種電子密度不同的導(dǎo)體相互定義：接觸電勢(shì)是兩種電子密度不同的導(dǎo)體相互接觸時(shí)產(chǎn)生的一種電勢(shì)。接觸時(shí)產(chǎn)生的一種電勢(shì)。ABeAB(t)T T( )lnAtABBtktNeteNk：波爾茲曼常數(shù)；：波爾茲曼常數(shù)；t: 接觸點(diǎn)的溫度；接觸點(diǎn)的溫度；e

15、：?jiǎn)挝浑姾呻娏?；：?jiǎn)挝浑姾呻娏浚?NAT、NBT：溫度為：溫度為t時(shí)時(shí),導(dǎo)導(dǎo)體體A、B的自由電子密度的自由電子密度公式：公式：由上式可知：接觸電勢(shì)取決于兩種導(dǎo)體的性質(zhì)和接觸點(diǎn)由上式可知：接觸電勢(shì)取決于兩種導(dǎo)體的性質(zhì)和接觸點(diǎn)的溫度，與導(dǎo)體的形狀及尺寸無(wú)關(guān)。的溫度，與導(dǎo)體的形狀及尺寸無(wú)關(guān)。_+ANBN（1）接觸電勢(shì)）接觸電勢(shì)A定義：溫差電勢(shì)是同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而定義：溫差電勢(shì)是同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種電勢(shì)。產(chǎn)生的一種電勢(shì)。tt0eA(t,t0)tt000( , )tAAtet tdtA為導(dǎo)體的湯姆遜系數(shù)，表示溫差為為導(dǎo)體的湯姆遜系數(shù)，表示溫差為11時(shí)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)數(shù)值。時(shí)所產(chǎn)

16、生的電動(dòng)勢(shì)數(shù)值。由上式可知：溫差電勢(shì)只與導(dǎo)體的材料性質(zhì)和兩端的溫由上式可知：溫差電勢(shì)只與導(dǎo)體的材料性質(zhì)和兩端的溫度有關(guān)，與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、截面大小及溫度場(chǎng)分布無(wú)關(guān)。度有關(guān)，與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、截面大小及溫度場(chǎng)分布無(wú)關(guān)。（2）溫差電勢(shì)）溫差電勢(shì)定義：熱電偶回路中總的熱電勢(shì)是接觸電勢(shì)與溫差電勢(shì)之和。定義：熱電偶回路中總的熱電勢(shì)是接觸電勢(shì)與溫差電勢(shì)之和。0000( ,)( )( )( ,)( ,)ABABABBAEt tetetet tet t 接觸電勢(shì)溫差電勢(shì)00( , )( )( ) ABABABEt tetet下標(biāo)下標(biāo)A表示正電極，表示正電極，B表示負(fù)電極。由于溫差電表示負(fù)電極。由于溫差電勢(shì)比接觸電勢(shì)小

17、很多，常常把它忽略不計(jì)，因勢(shì)比接觸電勢(shì)小很多，常常把它忽略不計(jì)，因而熱電偶的熱電勢(shì)可表示為：而熱電偶的熱電勢(shì)可表示為： （3）熱電偶回路的總熱電勢(shì)）熱電偶回路的總熱電勢(shì)本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié): : 1. 1.熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) ( (Seebeck effectSeebeck effect ) ) 2. 2.熱電偶的測(cè)溫原理熱電偶的測(cè)溫原理00( , )( )( ) ABABABEt tetet練習(xí)題：練習(xí)題：熱電偶中熱電勢(shì)的大小與熱電偶中熱電勢(shì)的大小與 和和 有有關(guān)，而與熱電極尺寸、形狀及關(guān)，而與熱電極尺寸、形狀及 分布無(wú)關(guān)。分布無(wú)關(guān)。5.2.2 熱電偶基本定律熱電偶基本定律（1）均質(zhì)導(dǎo)體定律）均質(zhì)

18、導(dǎo)體定律一種均質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路：一種均質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路：00,lnTAABTBnKET Tdten不產(chǎn)生熱電勢(shì)。不產(chǎn)生熱電勢(shì)。ABnn00,ln0TAABTBnKET Tdten回路中總的熱電勢(shì)：回路中總的熱電勢(shì)：圖3-58 熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)連接圖因?yàn)橐獪y(cè)量毫伏信號(hào)，必須在熱電偶回路中串接毫伏信號(hào)的檢測(cè)因?yàn)橐獪y(cè)量毫伏信號(hào)，必須在熱電偶回路中串接毫伏信號(hào)的檢測(cè)儀表，儀表，那串接的檢測(cè)儀表是否會(huì)產(chǎn)生額外的熱電勢(shì)，是否會(huì)對(duì)熱那串接的檢測(cè)儀表是否會(huì)產(chǎn)生額外的熱電勢(shì)，是否會(huì)對(duì)熱電偶回路產(chǎn)生影響呢？電偶回路產(chǎn)生影響呢？答：不會(huì)產(chǎn)生影響的。答：不會(huì)產(chǎn)生影響的。如果斷開冷端，接入第三種導(dǎo)體如果斷開冷端，接入

19、第三種導(dǎo)體C C，并保持，并保持A A和和C C、B B和和C C接觸處的溫接觸處的溫度均為度均為t t0 0，則回路中的總熱電勢(shì)等于各接點(diǎn)處的接觸電勢(shì)之和，則回路中的總熱電勢(shì)等于各接點(diǎn)處的接觸電勢(shì)之和: : tABCt0t0ABtt0000( ,)( )( )( )ABCABBCCAEt tetetet當(dāng)當(dāng)t tt t0 0時(shí)，有時(shí)，有00000( ,)( )( )( )0ABCABBCCAEt tetetet于是可得于是可得 000( , )( )( )( , )ABCABABABEt tetetEt t同理還可以證明，在熱電偶中接入第四種、第五同理還可以證明，在熱電偶中接入第四種、第五種

20、種導(dǎo)體以后，導(dǎo)體以后，只要接入導(dǎo)體的兩端溫度相同只要接入導(dǎo)體的兩端溫度相同，接入的導(dǎo)體對(duì)原熱電偶回路中的熱電勢(shì)均沒有影響。接入的導(dǎo)體對(duì)原熱電偶回路中的熱電勢(shì)均沒有影響。根據(jù)這一性質(zhì)，可以在熱電偶回路中接入各種儀表根據(jù)這一性質(zhì)，可以在熱電偶回路中接入各種儀表和連接導(dǎo)線，和連接導(dǎo)線，只要保證兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同只要保證兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同就可以就可以對(duì)熱電勢(shì)進(jìn)行測(cè)量而不影響熱電偶的輸出。對(duì)熱電勢(shì)進(jìn)行測(cè)量而不影響熱電偶的輸出。 tt0ABCC毫伏計(jì)（3）標(biāo)準(zhǔn)電極定律）標(biāo)準(zhǔn)電極定律TT0TT0TT0000,ABACCBET TET TET TABABCC 000000000000,ACACACACCBCB

21、CBCBACACCBCBACCBACCBABABABET TeTeTET TET TET TeTeTeTeTeTeTeTeTeTeTeTeTET T4）連接導(dǎo)體定律與中間溫度定律）連接導(dǎo)體定律與中間溫度定律00,ABB AnABnA BnET T TET TET T連接導(dǎo)體定律連接導(dǎo)體定律：在熱電偶回路：在熱電偶回路中，若導(dǎo)體中，若導(dǎo)體A和和B分別與導(dǎo)線分別與導(dǎo)線A和和B相接，接點(diǎn)溫度分別為相接，接點(diǎn)溫度分別為T、Tn、T0，如圖所示，則回路總，如圖所示，則回路總電勢(shì)等于熱電偶電勢(shì)電勢(shì)等于熱電偶電勢(shì) 與連接導(dǎo)線電勢(shì)與連接導(dǎo)線電勢(shì) 之之和。和。,ABnET T0,A BnET T意義：意義：工業(yè)

22、上運(yùn)用工業(yè)上運(yùn)用補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線進(jìn)行測(cè)量的理論基礎(chǔ)。進(jìn)行測(cè)量的理論基礎(chǔ)。4）連接導(dǎo)體定律與中間溫度定律）連接導(dǎo)體定律與中間溫度定律00,AA B BnABnA BnET T TET TET T 0 0,ABB AnABBBnBAAAnET T TeTeTeTeT lnlnlnlnnnnnnnnnBTATATBTnnBBnAAnBTATBTATABnABnnnnnKTKTeTeTennenneTeT中間溫度定律：中間溫度定律：當(dāng)當(dāng)A與與A、B與與B材料分別材料分別相同時(shí)，則有相同時(shí)，則有00,ABnABnABnET T TET TET T意義：意義：只要得到參考端溫度只要得到參考端溫度T0=0時(shí)

23、的熱電勢(shì)，則通過測(cè)時(shí)的熱電勢(shì)，則通過測(cè)量中間溫度的熱電勢(shì)量中間溫度的熱電勢(shì) ，將兩者直接求和，即可，將兩者直接求和，即可反映出測(cè)量端溫度。這為反映出測(cè)量端溫度。這為熱電勢(shì)分度熱電勢(shì)分度奠定了理論基礎(chǔ)。奠定了理論基礎(chǔ)。,ABnET T00,AA B BnABnA BnET T TET TET T重要性質(zhì)：重要性質(zhì)： 1. 1.如果組成熱電偶的兩種電極材料相同，則無(wú)論熱如果組成熱電偶的兩種電極材料相同，則無(wú)論熱電偶冷、熱兩端的溫度如何，閉合回路中的總熱電電偶冷、熱兩端的溫度如何，閉合回路中的總熱電勢(shì)為零；勢(shì)為零； 2. 2.如果熱電偶冷、熱兩端的溫度相同，則無(wú)論兩電如果熱電偶冷、熱兩端的溫度相同，

24、則無(wú)論兩電極材料如何，閉合回路中的總熱電勢(shì)也為零；極材料如何，閉合回路中的總熱電勢(shì)也為零； 3. 3.熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)除了冷、熱兩端的溫度有關(guān)熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)除了冷、熱兩端的溫度有關(guān)之外，還與電極材料有關(guān)，也就是說由不同電極材之外，還與電極材料有關(guān)，也就是說由不同電極材料制成的熱電偶在相同的溫度下產(chǎn)生的熱電勢(shì)是不料制成的熱電偶在相同的溫度下產(chǎn)生的熱電勢(shì)是不同的。同的。 ( , )( )( ) =0ABABABEt tetet00( , )( )( ) =0AAAAAAEt tetet00( , )( , )ABABEt tEt t 兩種材料組成的熱電偶兩種材料組成的熱電偶應(yīng)輸出較大的熱電勢(shì)

25、應(yīng)輸出較大的熱電勢(shì)，以獲得，以獲得較高的靈敏度，且要求電勢(shì)和溫度之間盡可能的成較高的靈敏度，且要求電勢(shì)和溫度之間盡可能的成線線性關(guān)系；性關(guān)系； 能應(yīng)用于能應(yīng)用于較寬的溫度范圍較寬的溫度范圍，物理和化學(xué)特性比較穩(wěn)定物理和化學(xué)特性比較穩(wěn)定（較好的耐熱性、抗氧化、抗還原和抗腐蝕性）；（較好的耐熱性、抗氧化、抗還原和抗腐蝕性）； 具有具有較高的導(dǎo)電率較高的導(dǎo)電率和和較低電阻溫度系數(shù)；較低電阻溫度系數(shù)； 材料組織要均勻，要有韌性，便于加工成絲；復(fù)現(xiàn)性材料組織要均勻，要有韌性，便于加工成絲；復(fù)現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)，而且在應(yīng)用上也可保證良好的互好，便于成批生產(chǎn)，而且在應(yīng)用上也可保證良好的互換性。換性。5.2

26、.3 常用熱電偶的材料、特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)常用熱電偶的材料、特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)工業(yè)上對(duì)熱電極材料的要求工業(yè)上對(duì)熱電極材料的要求熱電偶名稱代號(hào)分度號(hào)熱電極材料測(cè)溫范圍/新 舊正熱電極負(fù)熱電極長(zhǎng)期使用短期使用鉑銠30-鉑銠6鉑銠10-鉑鎳鉻-鎳硅鎳鉻-銅鎳鐵-銅鎳銅-銅鎳WRRWRPWRNWREWRFWRCBSKEJTLL-2LB-3EU-2-CK鉑銠30合金鉑銠10合金鎳鉻合金鎳鉻合金鐵銅鉑銠6合金純鉑鎳硅合金銅鎳合金銅鎳合金銅鎳合金3001600-201300-501000-40800-40700-400300180016001200900750350（1）貴金屬熱電偶：貴金屬熱電偶：鉑銠鉑銠30-鉑銠鉑銠6

27、(B偶偶)，鉑銠，鉑銠13-鉑（鉑（R偶），偶），鉑銠鉑銠10-鉑（鉑（S偶），偶），測(cè)溫范圍寬，性能穩(wěn)定，精度高測(cè)溫范圍寬，性能穩(wěn)定，精度高，熱電勢(shì)，熱電勢(shì)小，熱電特性非線性大，價(jià)格貴。小，熱電特性非線性大，價(jià)格貴。（2）廉價(jià)金屬熱電偶：廉價(jià)金屬熱電偶：鎳鉻鎳鉻-鎳硅（鎳硅（K偶），鎳鉻偶），鎳鉻-銅鎳（銅鎳（E偶），偶），靈敏度高，熱電勢(shì)大，熱電特性線性度好靈敏度高，熱電勢(shì)大，熱電特性線性度好，價(jià)格低，測(cè)，價(jià)格低，測(cè)溫范圍較窄。溫范圍較窄。（3）難熔金屬熱電偶難熔金屬熱電偶：鎢錸合金構(gòu)成，用于：鎢錸合金構(gòu)成，用于高溫高溫測(cè)量。測(cè)量。熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電偶的結(jié)構(gòu)普通型熱電偶普通型熱電偶圖5.10

28、 熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電極熱電極絕緣管絕緣管保護(hù)套管保護(hù)套管接線盒接線盒熱電偶工作端（熱端）熱電偶工作端（熱端）接線盒接線盒固定螺紋（出廠固定螺紋（出廠時(shí)用塑料包裹）時(shí)用塑料包裹）不銹鋼保護(hù)套管不銹鋼保護(hù)套管材材 料料工作溫度工作溫度/橡皮、絕緣漆橡皮、絕緣漆琺瑯琺瑯 玻璃管玻璃管石英管石英管瓷管瓷管純氧化鋁管純氧化鋁管 80 150 500120014001700 常用絕緣子材料常用絕緣子材料常用保護(hù)套管常用保護(hù)套管材材 料料工作溫度工作溫度/無(wú)縫鋼管無(wú)縫鋼管不銹鋼管不銹鋼管石英管石英管瓷管瓷管Al2O3陶瓷管陶瓷管 600100012001400 1900以上以上 鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶鎧裝型熱電

29、偶是由金屬鎧裝型熱電偶是由金屬套管、絕緣材料（氧化套管、絕緣材料（氧化鎂粉）、熱電偶絲一起鎂粉）、熱電偶絲一起經(jīng)過復(fù)合拉伸成型，然經(jīng)過復(fù)合拉伸成型，然后將端部偶絲焊接成光后將端部偶絲焊接成光滑球狀結(jié)構(gòu)?；驙罱Y(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)鎧裝熱電偶具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、機(jī)械強(qiáng)度高、抗震性好、鎧裝熱電偶具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、機(jī)械強(qiáng)度高、抗震性好、可彎曲等優(yōu)點(diǎn)，可安裝在結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的裝置上，應(yīng)用可彎曲等優(yōu)點(diǎn)，可安裝在結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的裝置上，應(yīng)用十分廣泛。十分廣泛。 絕緣材料熱電極 絕緣材料 金屬套管熱電極鎧裝型熱電偶斷面結(jié)構(gòu)金屬套管一般為銅、不銹鋼、鎳基高溫合金等。保護(hù)套管金屬套管一般為銅、不銹鋼、鎳基高溫合金等。保護(hù)套管和熱電極

30、之間填充絕緣材料粉末，常用的絕緣材料有氧化和熱電極之間填充絕緣材料粉末，常用的絕緣材料有氧化鎂、氧化鋁等。鎧裝型熱電偶可以做得很細(xì)，鎂、氧化鋁等。鎧裝型熱電偶可以做得很細(xì)，外徑外徑0.2512mm不等不等，在使用中可以隨測(cè)量需要任意彎曲。，在使用中可以隨測(cè)量需要任意彎曲。鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶測(cè)溫迅速，可以任意彎測(cè)溫迅速，可以任意彎曲，適用場(chǎng)合更廣。曲，適用場(chǎng)合更廣。 表面型熱電偶表面型熱電偶 專門用來(lái)測(cè)量物體表面溫度的一種專門用來(lái)測(cè)量物體表面溫度的一種特殊熱電偶。特殊熱電偶。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)反應(yīng)速度極快、熱慣性極小。反應(yīng)速度極快、熱慣性極小。 快速熱電偶快速熱電偶測(cè)量高溫熔融物體一種專用熱電偶。測(cè)量

31、高溫熔融物體一種專用熱電偶。主要由測(cè)溫偶頭與大紙管構(gòu)成。偶頭主要有正負(fù)偶絲主要由測(cè)溫偶頭與大紙管構(gòu)成。偶頭主要有正負(fù)偶絲焊接在補(bǔ)償導(dǎo)線上，補(bǔ)償導(dǎo)線穿嵌在支架上，支架外焊接在補(bǔ)償導(dǎo)線上，補(bǔ)償導(dǎo)線穿嵌在支架上，支架外套有小紙管，偶絲以石英支撐和保護(hù)。最外裝有防渣套有小紙管，偶絲以石英支撐和保護(hù)。最外裝有防渣帽，全部零組件集中裝入泥頭中并以耐火填充劑粘合帽，全部零組件集中裝入泥頭中并以耐火填充劑粘合成一整體，而不可拆卸，故為一次性使用。成一整體，而不可拆卸，故為一次性使用。 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) ：使用方法：使用方法： 、根據(jù)測(cè)量的對(duì)象和范圍，選擇適當(dāng)保護(hù)紙管長(zhǎng)度及適用的測(cè)溫槍。、根據(jù)測(cè)量的對(duì)象和范圍，選擇適當(dāng)

32、保護(hù)紙管長(zhǎng)度及適用的測(cè)溫槍。、把快速熱電偶裝在測(cè)溫槍上，并使二次儀表指針（或數(shù)顯器）回、把快速熱電偶裝在測(cè)溫槍上，并使二次儀表指針（或數(shù)顯器）回零，這時(shí)說明接觸良好，可以進(jìn)行測(cè)量。零，這時(shí)說明接觸良好，可以進(jìn)行測(cè)量。 、快速熱電偶插入鋼水深度以為宜，測(cè)量時(shí)不、快速熱電偶插入鋼水深度以為宜，測(cè)量時(shí)不要測(cè)到爐壁或渣子上，做到：快、穩(wěn)、準(zhǔn)，當(dāng)二次儀表得到結(jié)果要測(cè)到爐壁或渣子上，做到：快、穩(wěn)、準(zhǔn)，當(dāng)二次儀表得到結(jié)果時(shí)，應(yīng)立即提槍，快速熱電偶在鋼水中浸漬時(shí)間不得超過秒，時(shí)，應(yīng)立即提槍，快速熱電偶在鋼水中浸漬時(shí)間不得超過秒，否則易燒毀測(cè)溫槍。否則易燒毀測(cè)溫槍。 、測(cè)溫槍從爐內(nèi)提出后，取下使用過的熱電偶，并

33、裝上新的，停頓、測(cè)溫槍從爐內(nèi)提出后，取下使用過的熱電偶，并裝上新的，停頓幾分鐘，準(zhǔn)備下次測(cè)量。不得連測(cè)連拆，否則造成溫差波動(dòng)。幾分鐘，準(zhǔn)備下次測(cè)量。不得連測(cè)連拆，否則造成溫差波動(dòng)。 熱電偶測(cè)溫原理：只有參比端溫度恒定時(shí)，回路總熱電熱電偶測(cè)溫原理：只有參比端溫度恒定時(shí)，回路總熱電勢(shì)勢(shì) 才是溫度才是溫度T的單值函數(shù)。的單值函數(shù)。 熱電偶分度表中，熱電勢(shì)熱電偶分度表中，熱電勢(shì)-溫度的對(duì)應(yīng)值以溫度的對(duì)應(yīng)值以0為為基礎(chǔ)?；A(chǔ)。5.2.4熱電偶的參比端（冷端）溫度補(bǔ)償熱電偶的參比端（冷端）溫度補(bǔ)償補(bǔ)補(bǔ)償償方方法法（1）冰點(diǎn)法；）冰點(diǎn)法；（2）熱電勢(shì)修正；）熱電勢(shì)修正；（3）冷端補(bǔ)償器法；）冷端補(bǔ)償器法；（

34、4）補(bǔ)償導(dǎo)線法；）補(bǔ)償導(dǎo)線法；（5）采用集成電路。）采用集成電路。0,ABET T（1）冰點(diǎn)法）冰點(diǎn)法T0= 0 精度最高；溯源性好，精度最高；溯源性好，用于熱電偶校準(zhǔn)。用于熱電偶校準(zhǔn)。（2）熱電勢(shì)修正法）熱電勢(shì)修正法中間溫度定律中間溫度定律00,ABnABnABnET T TET TET T得得000,0,0ABABABET TET TET方法：方法：測(cè)測(cè)T0 查表查表 測(cè)測(cè) 計(jì)算計(jì)算 查表求查表求T。0,0ABET0,ABET T0,0ABET T 用計(jì)算的方法來(lái)修正冷端溫度，是指冷端溫度內(nèi)用計(jì)算的方法來(lái)修正冷端溫度，是指冷端溫度內(nèi)恒定值時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。該方法只適用于實(shí)驗(yàn)室或臨恒定值時(shí)對(duì)測(cè)

35、溫的影響。該方法只適用于實(shí)驗(yàn)室或臨時(shí)測(cè)溫，在連續(xù)測(cè)量中顯然是不實(shí)用的。時(shí)測(cè)溫，在連續(xù)測(cè)量中顯然是不實(shí)用的。 000,0,0ABABABET TET TET舉例舉例1：S熱偶參比端溫度為熱偶參比端溫度為30 ，測(cè)量的熱電勢(shì)為，測(cè)量的熱電勢(shì)為6.526 mV，試問此時(shí)真實(shí)的溫度應(yīng)為多少？，試問此時(shí)真實(shí)的溫度應(yīng)為多少？,306.52630,00.173,30,0,3030,06.5260.1736.699ABABABABABETmVEmVETETEmV解解：740TC查表得VE18010 ,30舉例舉例2：用鎳鉻：用鎳鉻-銅鎳熱電偶測(cè)量某加熱爐的溫度。測(cè)得的熱銅鎳熱電偶測(cè)量某加熱爐的溫度。測(cè)得的熱電

36、勢(shì)電勢(shì)E（t，t1）66982V，而自由端的溫度，而自由端的溫度t130，求，求被測(cè)的實(shí)際溫度。被測(cè)的實(shí)際溫度。 解解：由由分度表分度表可以查得可以查得 VEtEtE687831801669820 ,3030,0 ,則則可以查得可以查得68783V68783V對(duì)應(yīng)的溫度為對(duì)應(yīng)的溫度為900900。 （3）冷端補(bǔ)償器法）冷端補(bǔ)償器法當(dāng)當(dāng)T0=0 時(shí)，時(shí)，R4=1，四臂電阻相等，電橋平衡，橋路，四臂電阻相等，電橋平衡，橋路輸出電壓輸出電壓Uba=0。指示儀表總的熱電勢(shì)為：。指示儀表總的熱電勢(shì)為：0,0ABbaABEET TUETR4（銅絲）（銅絲）R1=R2=R3=1(錳銅絲錳銅絲)Rg（限流）（

37、限流）在設(shè)計(jì)的冷端溫度（例如在設(shè)計(jì)的冷端溫度（例如t t0 000）下，滿足）下，滿足R R1 1=R=R4 4，R R3 3 R R2 2，這時(shí)電橋平衡，無(wú)電壓，這時(shí)電橋平衡，無(wú)電壓輸出，即輸出，即Uba=0Uba=0，回路中的輸，回路中的輸出電勢(shì)就是熱電偶產(chǎn)生的熱出電勢(shì)就是熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)電勢(shì)（3）冷端補(bǔ)償器法）冷端補(bǔ)償器法當(dāng)當(dāng) T0 R4 a點(diǎn)電位點(diǎn)電位，同時(shí)，同時(shí) 由于由于T0 0,ABET T當(dāng)冷端溫度由當(dāng)冷端溫度由t0t0變化到變化到t t0 0時(shí)，不妨設(shè)時(shí)，不妨設(shè)t t0 t00 t0，熱電偶輸出的熱電勢(shì)減小，熱電偶輸出的熱電勢(shì)減小，但電橋中但電橋中R R4 4隨溫度的上升隨溫

38、度的上升而增大，于是電橋兩端會(huì)而增大，于是電橋兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不平衡電壓產(chǎn)生一個(gè)不平衡電壓U Ubaba (t(t0 )0 )，此時(shí)回路中輸此時(shí)回路中輸出的熱電勢(shì)為出的熱電勢(shì)為:經(jīng)過設(shè)計(jì)，可使電橋的不平衡經(jīng)過設(shè)計(jì)，可使電橋的不平衡電壓等于因冷端溫度變化引起電壓等于因冷端溫度變化引起的熱電勢(shì)變化，即的熱電勢(shì)變化，即00( , )( )baE t tUt000( , )( )( , )baE t tUtE t t（4）補(bǔ)償導(dǎo)線法）補(bǔ)償導(dǎo)線法在在0100C范圍內(nèi)，熱電特性與所取代的熱電偶絲基范圍內(nèi)，熱電特性與所取代的熱電偶絲基本一致；電阻率低；價(jià)格必須比熱電偶絲便宜。本一致；電阻率低；價(jià)格必須比熱電偶

39、絲便宜。根據(jù)連接導(dǎo)體定律，回路電勢(shì)：根據(jù)連接導(dǎo)體定律，回路電勢(shì)：材料：熱電性質(zhì)與熱電偶相近（材料：熱電性質(zhì)與熱電偶相近（0100C）：）：000,ABA BEET TET T0000,A BABET TET T0,ABEET T熱電勢(shì)修正法熱電勢(shì)修正法（中間溫度定律）（中間溫度定律）熱電偶名稱補(bǔ)償導(dǎo)線工作端為100，冷端為0時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)熱電勢(shì)/mV正極負(fù)極材料顏色材料顏色鉑銠10-鉑鎳鉻-鎳硅（鎳鋁）鎳鉻-銅鎳銅-銅鎳銅銅鎳鉻銅紅紅紅紅銅鎳銅鎳銅鎳銅鎳綠藍(lán)棕白0.6450.0374.0950.1056.3170.1704.2770.047常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線35（5 5）補(bǔ)償熱

40、電偶法）補(bǔ)償熱電偶法圖圖3-63 3-63 補(bǔ)償熱電偶連接線路補(bǔ)償熱電偶連接線路 在實(shí)際生產(chǎn)中，為了節(jié)省補(bǔ)償導(dǎo)線和投資費(fèi)用，常用在實(shí)際生產(chǎn)中，為了節(jié)省補(bǔ)償導(dǎo)線和投資費(fèi)用，常用多支熱電偶而配用一臺(tái)測(cè)溫儀表。多支熱電偶而配用一臺(tái)測(cè)溫儀表。 設(shè)置補(bǔ)償熱電偶設(shè)置補(bǔ)償熱電偶CDCD的目的是為了使多只熱電偶的冷端保持恒定。的目的是為了使多只熱電偶的冷端保持恒定。熱電偶測(cè)溫特點(diǎn)：熱電偶測(cè)溫特點(diǎn)： 構(gòu)造簡(jiǎn)單、使用方便、具有較高的準(zhǔn)確度、溫度構(gòu)造簡(jiǎn)單、使用方便、具有較高的準(zhǔn)確度、溫度測(cè)量范圍寬；測(cè)量范圍寬； 常用測(cè)溫范圍：常用測(cè)溫范圍：-50+1600；特殊材料，測(cè)溫范；特殊材料，測(cè)溫范圍可擴(kuò)為圍可擴(kuò)為:-18

41、02800；常用于測(cè)量；常用于測(cè)量300以上以上的的溫度；溫度； 應(yīng)用極為廣泛；可用于測(cè)溫空間微小的場(chǎng)合；應(yīng)用極為廣泛；可用于測(cè)溫空間微小的場(chǎng)合； 熱電勢(shì)?。粺犭妱?shì)?。?需冷端補(bǔ)償需冷端補(bǔ)償。5.2.5 熱電偶測(cè)溫回路熱電偶測(cè)溫回路（1）熱電偶測(cè)量線路）熱電偶測(cè)量線路A。熱電偶反接：測(cè)兩點(diǎn)溫差。熱電偶反接：測(cè)兩點(diǎn)溫差102012202012=+,EE T TE TTE T TE TTE TTE T T,B。熱電偶并聯(lián)：測(cè)平均溫度。熱電偶并聯(lián)：測(cè)平均溫度C。熱電偶串聯(lián)：測(cè)低溫或溫度變化很小的場(chǎng)合。熱電偶串聯(lián)：測(cè)低溫或溫度變化很小的場(chǎng)合電子電位差計(jì)電子電位差計(jì) 是用來(lái)測(cè)量直流電壓信號(hào)的，凡是能轉(zhuǎn)換

42、是用來(lái)測(cè)量直流電壓信號(hào)的，凡是能轉(zhuǎn)換成毫伏級(jí)直流電壓信號(hào)的工藝變量都能用它來(lái)測(cè)量。根據(jù)成毫伏級(jí)直流電壓信號(hào)的工藝變量都能用它來(lái)測(cè)量。根據(jù)自動(dòng)平衡原理自動(dòng)平衡原理工作，測(cè)量精度高，工作可靠。工作，測(cè)量精度高，工作可靠。 根據(jù)平衡法將被測(cè)電勢(shì)與已知的標(biāo)準(zhǔn)電根據(jù)平衡法將被測(cè)電勢(shì)與已知的標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)相比較，當(dāng)兩者的差值為零時(shí)，被測(cè)電勢(shì)相比較，當(dāng)兩者的差值為零時(shí)，被測(cè)電勢(shì)就等于已知的標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)。勢(shì)就等于已知的標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)。 圖4-1 電壓平衡原理圖圖中圖中R R為線性度很高的錳銅線繞制的電阻，為線性度很高的錳銅線繞制的電阻，它由穩(wěn)壓電源供電，以保證電流它由穩(wěn)壓電源供電，以保證電流I I是恒定是恒定的。的。G G為

43、檢流計(jì)，是靈敏度很高的電流計(jì)，為檢流計(jì)，是靈敏度很高的電流計(jì)，EtEt為被測(cè)的未知熱電勢(shì)。為被測(cè)的未知熱電勢(shì)。（2）熱電勢(shì)測(cè)量?jī)x表）熱電勢(shì)測(cè)量?jī)x表當(dāng)當(dāng)U UCBCBEEt t時(shí)，檢流計(jì)中就有電流通時(shí)，檢流計(jì)中就有電流通過，指針就向一方偏轉(zhuǎn)；過，指針就向一方偏轉(zhuǎn)；當(dāng)當(dāng)U UCBCBE100 時(shí)，易被氧化；時(shí)，易被氧化；測(cè)溫范圍：測(cè)溫范圍：-50+150 。常用銅電阻分度號(hào)：常用銅電阻分度號(hào)：Cu100和和Cu50 工業(yè)上常用的熱電阻有工業(yè)上常用的熱電阻有銅電阻銅電阻和和鉑電阻鉑電阻。其外觀結(jié)構(gòu)主要。其外觀結(jié)構(gòu)主要有有普通型熱電阻普通型熱電阻、鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻和和薄膜熱電阻薄膜熱電阻三種型式。

44、三種型式。5.3.3 熱電阻的結(jié)構(gòu)類型熱電阻的結(jié)構(gòu)類型（1）普通型熱電阻）普通型熱電阻平板型平板型圓柱型圓柱型螺旋型螺旋型鉑鉑電電阻阻體體支支架架銅銅電電阻阻體體支支架架標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)鉑鉑電電阻阻體體支支架架 普通型熱電阻普通型熱電阻 主要由電阻體、保護(hù)套管和接線盒等主主要由電阻體、保護(hù)套管和接線盒等主要部件所組成。要部件所組成。鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻響應(yīng)速度快響應(yīng)速度快，可彎曲，可彎曲，使用方便使用方便 薄膜熱電阻薄膜熱電阻熱容量小，導(dǎo)熱系數(shù)大，熱容量小，導(dǎo)熱系數(shù)大，能快速測(cè)量表面溫度能快速測(cè)量表面溫度 將電阻體預(yù)先拉制成型并與將電阻體預(yù)先拉制成型并與絕緣材料和保護(hù)套管連成一體。絕緣材料和保護(hù)套管連

45、成一體。 將熱電阻材料通過真空鍍膜將熱電阻材料通過真空鍍膜法，直接蒸鍍到絕緣基底上。法，直接蒸鍍到絕緣基底上。5.3.4 半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻材料：材料：用一定比例的錳、鎳、銅、鈦、鎂的用一定比例的錳、鎳、銅、鈦、鎂的氧化物氧化物混合制成混合制成測(cè)溫特點(diǎn)測(cè)溫特點(diǎn)5.3.4 半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻的形狀：半導(dǎo)體熱敏電阻的形狀：半導(dǎo)體熱敏電阻實(shí)物照片半導(dǎo)體熱敏電阻實(shí)物照片MF74超大功率型超大功率型NTC熱敏電阻器熱敏電阻器應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍：適用于大功率的適用于大功率的轉(zhuǎn)換電源、開關(guān)電源、轉(zhuǎn)換電源、開關(guān)電源、UPS電源及各類大功率照明燈具、電源及各類大功率照明燈具、電

46、加熱器的浪涌電流抑制。電加熱器的浪涌電流抑制。MF52珠狀珠狀測(cè)溫型測(cè)溫型NTC熱敏電阻器熱敏電阻器廣泛應(yīng)用于空調(diào)設(shè)備、暖氣設(shè)備、廣泛應(yīng)用于空調(diào)設(shè)備、暖氣設(shè)備、電子體溫計(jì)、液位傳感、汽車、電子體溫計(jì)、液位傳感、汽車、電子臺(tái)歷、手機(jī)電池。電子臺(tái)歷、手機(jī)電池。半導(dǎo)體熱敏電阻實(shí)物照片半導(dǎo)體熱敏電阻實(shí)物照片CMF貼片式貼片式NTC熱敏電阻器熱敏電阻器應(yīng)用于：應(yīng)用于：半導(dǎo)體集成電路、液晶半導(dǎo)體集成電路、液晶顯示、晶體管及移動(dòng)通訊設(shè)備用顯示、晶體管及移動(dòng)通訊設(shè)備用石英振蕩器的溫度補(bǔ)償、可充電石英振蕩器的溫度補(bǔ)償、可充電電池的溫度探測(cè)、計(jì)算機(jī)微處理電池的溫度探測(cè)、計(jì)算機(jī)微處理器的溫度探測(cè)、需溫度補(bǔ)償?shù)母髌鞯?/p>

47、溫度探測(cè)、需溫度補(bǔ)償?shù)母鞣N電路。種電路。MF55系列系列絕緣薄膜型絕緣薄膜型NTC熱敏電阻器熱敏電阻器應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍：電腦、打：電腦、打印機(jī)、家用電器等。印機(jī)、家用電器等。 電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高，約為電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高，約為 (3 6) 10 2 (1 / ) 電阻率大，利于小型化，連接導(dǎo)線影響可以忽略；電阻率大，利于小型化，連接導(dǎo)線影響可以忽略； 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，可以用于測(cè)量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，可以用于測(cè)量點(diǎn)溫度點(diǎn)溫度； 熱慣性小，適用于熱慣性小，適用于表面溫度及快速變化溫度表面溫度及快速變化溫度。半導(dǎo)體熱敏電阻的特點(diǎn)半導(dǎo)體熱敏電阻的特點(diǎn)測(cè)溫范圍：測(cè)溫范圍：-100300優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)

48、點(diǎn)：不足：不足： 熱敏電阻溫度特性分散、互換性差、非線性嚴(yán)重。熱敏電阻溫度特性分散、互換性差、非線性嚴(yán)重。進(jìn)一步發(fā)展依賴于進(jìn)一步發(fā)展依賴于半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展和和制造工藝制造工藝水平水平的提高。的提高。熱電阻測(cè)溫整體評(píng)價(jià)熱電阻測(cè)溫整體評(píng)價(jià)測(cè)溫范圍：測(cè)溫范圍：常用常用 -200 500 特殊范圍：特殊范圍： 測(cè)量測(cè)量低溫端低溫端可達(dá)平衡氫的三相點(diǎn)可達(dá)平衡氫的三相點(diǎn)13.8K； 銦電阻溫度計(jì)銦電阻溫度計(jì)3.4K；碳電阻溫度計(jì)；碳電阻溫度計(jì)1K； ITS-90國(guó)際溫標(biāo)規(guī)定在國(guó)際溫標(biāo)規(guī)定在3.8033K961.78間用鉑電阻溫度計(jì)作為內(nèi)插儀器。間用鉑電阻溫度計(jì)作為內(nèi)插儀器。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 精

49、度高；精度高； 在低溫段下測(cè)溫靈敏度高；在低溫段下測(cè)溫靈敏度高； 輸出信號(hào)便于遠(yuǎn)傳、測(cè)量或自動(dòng)控制。輸出信號(hào)便于遠(yuǎn)傳、測(cè)量或自動(dòng)控制。5.3.5 熱電阻測(cè)溫電橋熱電阻測(cè)溫電橋（重點(diǎn)重點(diǎn)+難點(diǎn)難點(diǎn)）測(cè)量原理測(cè)量原理0EGpR1r3R4RtR2R終終始始AB當(dāng)橋路平衡時(shí)，滑動(dòng)觸點(diǎn)當(dāng)橋路平衡時(shí)，滑動(dòng)觸點(diǎn)B的位置就反映出了溫度的變化。的位置就反映出了溫度的變化。結(jié)論結(jié)論tR0EGpR1r4R3R2R終終始始rr（1）兩線制接法）兩線制接法 只適用于測(cè)量精度較低的場(chǎng)合只適用于測(cè)量精度較低的場(chǎng)合特點(diǎn)：特點(diǎn)：1.接入一個(gè)橋臂；接入一個(gè)橋臂；2.引線與連接導(dǎo)線的電阻引線與連接導(dǎo)線的電阻Rl隨環(huán)境隨環(huán)境溫度的變

50、化溫度的變化全部加入到熱電阻的變化之中；全部加入到熱電阻的變化之中；3.簡(jiǎn)單，仍有簡(jiǎn)單，仍有應(yīng)用，為了誤差不致過大，要求引出線的電阻值隨溫度的應(yīng)用，為了誤差不致過大，要求引出線的電阻值隨溫度的變化：銅：變化：銅：=0.2(R0)；鉑；鉑: = 0.1(R0) 。（2） 三線制接法三線制接法特點(diǎn)：消除引線電阻的影響特點(diǎn)：消除引線電阻的影響在測(cè)溫下限電橋平衡時(shí)，有在測(cè)溫下限電橋平衡時(shí)，有0tR0EGpR4R3R2R終終始始rrr0324ptRRrRRr R042424333tppRRrR RRRrRrrRRRR 是工業(yè)控制中最常用的引線接法是工業(yè)控制中最常用的引線接法（3）四線制接法）四線制接法t

51、URItR電位電位差計(jì)差計(jì)sEIIU主要用于高精度的溫度檢測(cè)主要用于高精度的溫度檢測(cè) 一種比較完善的方法一種比較完善的方法=0I1.1.請(qǐng)大家根據(jù)授課內(nèi)容總結(jié)熱電阻和熱電偶的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)。請(qǐng)大家根據(jù)授課內(nèi)容總結(jié)熱電阻和熱電偶的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)。2.2.用熱電阻測(cè)溫時(shí)，如果采用二線制接法，當(dāng)引線電阻因環(huán)境用熱電阻測(cè)溫時(shí)，如果采用二線制接法，當(dāng)引線電阻因環(huán)境溫度升高而增加時(shí)，其指示值將偏高？偏低？還是不變？溫度升高而增加時(shí)，其指示值將偏高？偏低？還是不變？3.3.工業(yè)用熱電阻測(cè)溫時(shí)，為什么不用四線制測(cè)量電路？工業(yè)用熱電阻測(cè)溫時(shí)，為什么不用四線制測(cè)量電路？課外練習(xí)及思考：課外練習(xí)及思考：本節(jié)內(nèi)容小結(jié)

52、：本節(jié)內(nèi)容小結(jié)： 熱電阻是基于（熱電阻是基于（ ）效應(yīng)進(jìn)行溫度測(cè)量的。）效應(yīng)進(jìn)行溫度測(cè)量的。 工業(yè)上常用熱電阻的測(cè)量線路是（工業(yè)上常用熱電阻的測(cè)量線路是（ ）線制接法。）線制接法。 熱電阻的外觀結(jié)構(gòu)有（熱電阻的外觀結(jié)構(gòu)有（ ），（），（ ），（），（ ）。）。 熱電阻的測(cè)溫原理熱電阻的測(cè)溫原理 熱電阻的測(cè)量電路熱電阻的測(cè)量電路 熱電阻的外觀結(jié)構(gòu)熱電阻的外觀結(jié)構(gòu)5.4 接觸式測(cè)溫技術(shù)與誤差分析接觸式測(cè)溫技術(shù)與誤差分析接觸式測(cè)溫存在誤差：接觸式測(cè)溫存在誤差：1. 溫度計(jì)不僅與被測(cè)對(duì)象還與周圍環(huán)境進(jìn)行熱交換。溫度計(jì)不僅與被測(cè)對(duì)象還與周圍環(huán)境進(jìn)行熱交換。2. 溫度計(jì)的熱容和熱阻不可能為零。溫度計(jì)的熱容

53、和熱阻不可能為零。減小溫度計(jì)導(dǎo)熱誤差的方法：減小溫度計(jì)導(dǎo)熱誤差的方法： 增加插入長(zhǎng)度，減小柱體直徑；增加插入長(zhǎng)度，減小柱體直徑； 選用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料做熱電極、套管或屏罩；選用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料做熱電極、套管或屏罩； 對(duì)溫度計(jì)外露部分進(jìn)行保溫；對(duì)溫度計(jì)外露部分進(jìn)行保溫； 將溫度計(jì)管道彎頭或迎著氣流斜向插入管道，使感溫將溫度計(jì)管道彎頭或迎著氣流斜向插入管道，使感溫頭部置于氣流中心線氣流速度大、湍流度大的位置，頭部置于氣流中心線氣流速度大、湍流度大的位置，以加強(qiáng)對(duì)流換熱；以加強(qiáng)對(duì)流換熱；垂直管道安裝垂直管道安裝安裝形式安裝形式傾斜管道安裝傾斜管道安裝彎曲管道安裝彎曲管道安裝法蘭安裝法蘭安裝輻射測(cè)溫是

54、利用物體輻射測(cè)溫是利用物體輻射能輻射能與其與其溫度溫度有關(guān)的原理進(jìn)行有關(guān)的原理進(jìn)行測(cè)溫，測(cè)溫元件與被測(cè)物測(cè)溫，測(cè)溫元件與被測(cè)物不直接接觸，不直接接觸，以輻射方式進(jìn)行以輻射方式進(jìn)行熱交換，不會(huì)干擾或破壞被測(cè)溫度場(chǎng)。熱交換，不會(huì)干擾或破壞被測(cè)溫度場(chǎng)。5.5 輻射式測(cè)溫法輻射式測(cè)溫法優(yōu)點(diǎn)：測(cè)溫上限不受限制，動(dòng)態(tài)特性好，靈敏度高，優(yōu)點(diǎn)：測(cè)溫上限不受限制，動(dòng)態(tài)特性好，靈敏度高，可用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)象的溫度。可用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)象的溫度。1. 有一個(gè)熱輻射源（即被測(cè)對(duì)象）；有一個(gè)熱輻射源（即被測(cè)對(duì)象）；2. 有輻射能傳輸?shù)耐ǖ?，如大氣、光?dǎo)纖維或真空；有輻射能傳輸?shù)耐ǖ?，如大氣、光?dǎo)纖維或真空；3. 有接

55、收和處理輻射信號(hào)的儀表（系統(tǒng)）。有接收和處理輻射信號(hào)的儀表（系統(tǒng)）。測(cè)量條件：測(cè)量條件：測(cè)量測(cè)量800以上高溫和可見光范圍的輻射式儀表有單以上高溫和可見光范圍的輻射式儀表有單色輻射高溫計(jì)、全輻射高溫計(jì)和比色高溫計(jì)；測(cè)量低溫色輻射高溫計(jì)、全輻射高溫計(jì)和比色高溫計(jì)；測(cè)量低溫與紅外線范圍輻射信號(hào)的有紅外測(cè)溫儀、紅外熱像儀。與紅外線范圍輻射信號(hào)的有紅外測(cè)溫儀、紅外熱像儀。紅外測(cè)溫儀紅外測(cè)溫儀便攜式比色計(jì)便攜式比色計(jì)輻射是電磁波傳遞能量的現(xiàn)象。按照產(chǎn)生電磁波的輻射是電磁波傳遞能量的現(xiàn)象。按照產(chǎn)生電磁波的不同原因可以得到不同頻率的電磁波，例如高頻振蕩電不同原因可以得到不同頻率的電磁波，例如高頻振蕩電路產(chǎn)生

56、的無(wú)線電波，此外還有可見光、紅外線、紫外線、路產(chǎn)生的無(wú)線電波，此外還有可見光、紅外線、紫外線、X X射線、及射線、及射線等各種電磁波。熱輻射是由于熱的原因射線等各種電磁波。熱輻射是由于熱的原因而產(chǎn)生的電磁輻射。而產(chǎn)生的電磁輻射。熱輻射的電磁波是物體內(nèi)部微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)熱輻射的電磁波是物體內(nèi)部微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)激發(fā)出來(lái)的。輻射是物體的固有特性，只要物體改變時(shí)激發(fā)出來(lái)的。輻射是物體的固有特性，只要物體的溫度高于零度（的溫度高于零度（0k0k），物體總是不斷的把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)椋?，物體總是不斷的把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠埽蛲獍l(fā)出熱輻射。同時(shí)，物體亦不斷地吸收周輻射能，向外發(fā)出熱輻射。同時(shí)，物體亦不斷

57、地吸收周圍物體投射到它上面的熱輻射，并把吸收的輻射能重新圍物體投射到它上面的熱輻射，并把吸收的輻射能重新轉(zhuǎn)變成熱能。輻射換熱就是物體之間相互輻射和吸收的轉(zhuǎn)變成熱能。輻射換熱就是物體之間相互輻射和吸收的總效果。當(dāng)物體與環(huán)境處于熱平衡時(shí)，其輻射換熱量為總效果。當(dāng)物體與環(huán)境處于熱平衡時(shí)，其輻射換熱量為零，但其表面上的熱輻射仍在不停的進(jìn)行。零，但其表面上的熱輻射仍在不停的進(jìn)行。 熱輻射的本質(zhì)：熱輻射的本質(zhì)：5.5.1 輻射測(cè)溫的物理基礎(chǔ)輻射測(cè)溫的物理基礎(chǔ)(1) 熱輻射熱輻射 熱輻射（熱輻射（thermal radiation），物體由于具有溫度而輻），物體由于具有溫度而輻射射電磁波電磁波的現(xiàn)象。的現(xiàn)象

58、。熱量傳遞熱量傳遞的的3種方式之一。一切溫度高于種方式之一。一切溫度高于絕對(duì)零度的物體都能產(chǎn)生熱輻射，溫度愈高，輻射出的總絕對(duì)零度的物體都能產(chǎn)生熱輻射，溫度愈高，輻射出的總能量就愈大，短波成分也愈多。由于電磁波的傳播無(wú)需任能量就愈大，短波成分也愈多。由于電磁波的傳播無(wú)需任何介質(zhì)，所以熱輻射是在真空中唯一的傳熱方式。何介質(zhì)，所以熱輻射是在真空中唯一的傳熱方式。熱輻射計(jì)熱輻射計(jì) 熱輻射計(jì)是一種演示儀器，其中由四枚輕質(zhì)葉片構(gòu)成的熱輻射計(jì)是一種演示儀器，其中由四枚輕質(zhì)葉片構(gòu)成的葉輪可繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片的一面涂黑，另一面是光亮面。葉輪可繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片的一面涂黑，另一面是光亮面。當(dāng)用燈光照射時(shí)，小葉輪

59、就繞豎軸旋轉(zhuǎn)，可用來(lái)演示絕對(duì)黑當(dāng)用燈光照射時(shí)，小葉輪就繞豎軸旋轉(zhuǎn)，可用來(lái)演示絕對(duì)黑體在單位時(shí)間、單位面積上所吸收（或發(fā)出）的熱量比其它體在單位時(shí)間、單位面積上所吸收（或發(fā)出）的熱量比其它任何表面為多。這是因?yàn)樗膫€(gè)葉片的涂黑面吸收了紅外線熱任何表面為多。這是因?yàn)樗膫€(gè)葉片的涂黑面吸收了紅外線熱輻射，使葉片黑的一面附近的空氣變熱，加劇了氣體分子的輻射，使葉片黑的一面附近的空氣變熱，加劇了氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)，碰撞葉片，使葉片兩面受力不平衡（亮的一面受到熱運(yùn)動(dòng)，碰撞葉片，使葉片兩面受力不平衡（亮的一面受到的沖量?。?，從而使葉片向亮面方向運(yùn)動(dòng)，于是葉輪就旋轉(zhuǎn)的沖量?。?，從而使葉片向亮面方向運(yùn)動(dòng)，于是葉輪就旋

60、轉(zhuǎn)起來(lái)。起來(lái)。熱量直接由物體向外射出的傳熱方式叫做熱輻射。輻熱量直接由物體向外射出的傳熱方式叫做熱輻射。輻射與熱傳導(dǎo)和對(duì)流不同，它不需要傳熱物質(zhì)，以比光波波射與熱傳導(dǎo)和對(duì)流不同，它不需要傳熱物質(zhì)，以比光波波長(zhǎng)長(zhǎng)的短電磁波的形式從熱源向四面八方輻射。太陽(yáng)的熱長(zhǎng)長(zhǎng)的短電磁波的形式從熱源向四面八方輻射。太陽(yáng)的熱就是完全靠熱輻射方式傳到地球上來(lái)的，因?yàn)樵谔?yáng)和地就是完全靠熱輻射方式傳到地球上來(lái)的，因?yàn)樵谔?yáng)和地球之間有一個(gè)很寬的真空地帶，不能產(chǎn)生傳導(dǎo)和對(duì)流。球之間有一個(gè)很寬的真空地帶，不能產(chǎn)生傳導(dǎo)和對(duì)流。熱輻射的特點(diǎn)：熱輻射的特點(diǎn)： 1、任何物體，只要溫度高于、任何物體，只要溫度高于0K ，就會(huì)不停地