熱電式傳感器

1、熱電式傳感器7.1 熱電阻式傳感器7.2.1 金屬熱電阻7.2.2 半導(dǎo)體熱敏電阻7.2.1 金屬熱電阻熱電阻電阻體（最主要部分）絕緣套管接線盒熱電阻的材料要求：電阻溫度系數(shù)要大，以提高熱電阻的靈敏度；電阻率盡可能大，以便減小電阻體尺寸；熱容量要小，以便提高熱電阻的響應(yīng)速度；在測(cè)量范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能；電阻與溫度的關(guān)系最好接近于線性；應(yīng)有良好的可加工性，且價(jià)格便宜。使用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅：n 鉑熱電阻：主要作標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)，廣泛應(yīng)用于溫度基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)傳遞。n 銅熱電阻:測(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合，測(cè)量范圍一般為50150。 鉑熱電阻 長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的復(fù)現(xiàn)性可達(dá)10-4 K

2、 ，是目前測(cè)溫復(fù)現(xiàn)性最好的一種溫度計(jì)。鉑電阻的精度與鉑的提純程度有關(guān)。 0100)100(RRW百度電阻比百度電阻比 W（100）越高，表示鉑絲純度越高。國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)規(guī)定，作為基準(zhǔn)器的鉑電阻，W（100）1.3925 目前技術(shù)水平已達(dá)到W（100）1.3930，工業(yè)用鉑電阻的純度W（100）為1.3871.390。 鉑絲的電阻值與溫度之間的關(guān)系，即特性方程如下： 當(dāng)溫度t在200 t 0時(shí)： )100(1 320ttCtBtARRt當(dāng)溫度t在0 t 650時(shí)： 1 20tBtARRt式中，A, B, C為常系數(shù)。國(guó)內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻，W（100）1.391，R0分為50和100兩種，

3、分度號(hào)分別為Pt50和Pt100，其分度表給出了阻值和溫度的關(guān)系。 銅熱電阻 應(yīng) 用：測(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合測(cè)量范圍：50150n優(yōu) 點(diǎn)：溫度范圍內(nèi)線性關(guān)系好，靈敏度比鉑電阻高，容易提純、加工，價(jià)格便宜，復(fù)制性能好。n缺 點(diǎn)：易于氧化，一般只用于150以下的低溫測(cè)量和沒有水分及無侵蝕性介質(zhì)的溫度測(cè)量。與鉑相比，銅的電阻率低，所以銅電阻的體積較大。電阻溫度關(guān)系電阻溫度關(guān)系：銅電阻的阻值與溫度之間有近似關(guān)系：)1 (0tRRt 工業(yè)上使用的標(biāo)準(zhǔn)化銅熱電阻的R0按國(guó)內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計(jì)取50和100兩種，分度號(hào)分別為Cu50和Cu100，相應(yīng)的分度表可查閱相關(guān)資料。 2. 2. 熱電阻的結(jié)構(gòu)熱電阻的

4、結(jié)構(gòu)工業(yè)用熱電阻式溫度傳感器工業(yè)用熱電阻式溫度傳感器銅熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖 鉑熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖 7.2.2 半導(dǎo)體熱敏電阻利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化的特性制成由金屬氧化物和化合物按不同的配方比例燒結(jié)優(yōu) 點(diǎn)： (1) 熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬大（49倍） (2) 電阻率大，體積小，熱慣性小，適于測(cè)量點(diǎn)溫、表面溫度及快速變化的溫度。 (3) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)械性能好。缺點(diǎn)：線性度較差，復(fù)現(xiàn)性和互換性較差。1）熱敏電阻分類：正溫度系數(shù)(PTC)負(fù)溫度系數(shù)(NTC) 臨界溫度系數(shù)(CTR)熱敏電阻典型特性熱敏電阻典型特性 PTC熱敏電阻正溫度系數(shù)鈦酸鋇摻合稀土元素?zé)Y(jié)而成用途：彩電消磁，各種電器設(shè)備的過

5、熱保護(hù)，發(fā)熱源的定溫控制，限流元件。CTR熱敏電阻負(fù)溫度系數(shù)以三氧化二釩與鋇、硅等氧化物，在磷、硅氧化物的弱還原氣氛中混合燒結(jié)而成用途：溫度開關(guān)。NTC熱敏電阻很高的負(fù)電阻溫度系數(shù)主要由Mn、Co、Ni、Fe、Cu等過渡金屬氧化物混合燒結(jié)而成應(yīng)用：點(diǎn)溫、表面溫度、溫差、溫場(chǎng)等測(cè)量、自動(dòng)控制及電子線路的熱補(bǔ)償線路2）NTC熱敏電阻n熱敏電阻的主要特性熱敏電阻的主要特性 溫度特性NTC型熱敏電阻，在較小的溫度范圍內(nèi)，電阻-溫度特性式中 RT , R0熱敏電阻在絕對(duì)溫度T，T0時(shí)的阻值()； T0, T 介質(zhì)的起始溫度和變化溫度（K）； t0 , t 介質(zhì)的起始溫度和變化溫度（）； B 熱敏電阻材料

6、常數(shù)，一般為20006000K， 其大小取決于熱敏電阻的材料。00273127310110ttBTTBTeReRR0011lnTTRRBT 若已知兩個(gè)電阻值以及相應(yīng)的溫度值，可求得B值。一般取20和100時(shí)的電阻R20 和R100計(jì)算B值，即將T=373K，T0=293K代入上式，則100201365RRnlB將B及R0=R20 代入式就確定了熱敏電阻的溫度特性: 21TBdTdRRTT B和值是表征熱敏電阻材料性能的兩個(gè)重要參數(shù)，熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)比金屬絲的高很多，所以它的靈敏度很高。熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)：熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)：熱敏電阻在其本身溫度變化1時(shí)，電阻值的相對(duì)變化量n 伏安

7、特性伏安特性n在穩(wěn)態(tài)情況下，通過熱敏電阻的電流I與其兩端的電壓U之間的關(guān)系 當(dāng)流過熱敏電阻的電流很小時(shí):不足以使之加熱。電阻值只決定于環(huán)境溫度，伏安特性是直線，遵循歐姆定律。主要用來測(cè)溫。當(dāng)電流增大到一定值時(shí)：流過熱敏電阻的電流使之加熱，本身溫度升高，出現(xiàn)負(fù)阻特性。因電阻減小，即使電流增大，端電壓反而下降。其所能升高的溫度與環(huán)境條件(周圍介質(zhì)溫度及散熱條件)有關(guān)。當(dāng)電流和周圍介質(zhì)溫度一定時(shí)，熱敏電阻的電阻值取決于介質(zhì)的流速、流量、密度等散熱條件?？捎盟鼇頊y(cè)量流體速度和介質(zhì)密度。2 2）熱敏電阻的結(jié)構(gòu)）熱敏電阻的結(jié)構(gòu)構(gòu)成：熱敏探頭、引線、殼體二端和三端器件：為直熱式，即熱敏電阻直接由連接的電路獲

8、得功率；四端器件：旁熱式3）熱敏電阻的主要參數(shù) 標(biāo)稱電阻值RH 在環(huán)境溫度為250.2時(shí)測(cè)得的電阻值，又稱冷電阻。其大小取決于熱敏電阻的材料和幾何尺寸。 耗散系數(shù)H 指熱敏電阻的溫度與周圍介質(zhì)的溫度相差1時(shí)熱敏電阻所耗散的功率，單位為mW /； 熱容量C 熱敏電阻的溫度變化1所需吸收或釋放的熱量，單位為J；能量靈敏度G （W）使熱敏電阻的阻值變化1所需耗散的功率。時(shí)間常數(shù) 溫度為T0的熱敏電阻突然置于溫度為T 的介質(zhì)中，熱敏電阻的溫度增量T= 0.63 (TT0) 時(shí)所需的時(shí)間。 額定功率PE 在標(biāo)準(zhǔn)壓力（750mmHg）和規(guī)定的最高環(huán)境溫度下，熱敏電阻長(zhǎng)期連續(xù)使用所允許的耗散功率，單位為W。

9、在實(shí)際使用時(shí)，熱敏電阻所消耗的功率不得超過額定功率 100)/(HGHC/4）熱敏電阻的線性化*串聯(lián)在熱敏電阻中的R的最佳值 MHLHLHLMRRRRRRRRR22)(7.2 熱電偶傳感器n7.2.1 工作原理n7.2.2 7.2.1 工作原理 1. 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) 兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組合成如圖所示閉合回路，若導(dǎo)體A和B連接處溫度不同（設(shè)TT0），則此閉合回路中有電流產(chǎn)生，即回路中存在電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)。此現(xiàn)象于1821年由塞貝克（Seeback）首先發(fā)現(xiàn)，又稱塞貝克效應(yīng)。 回路中所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，稱熱電勢(shì)。它由兩部分組成：溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)。回路中溫度高的一端稱熱端，

10、低的一端稱為冷端。熱電偶原理圖TT0AB熱端冷端n接觸電勢(shì)接觸電勢(shì)： n 兩種金屬相接觸，因不同導(dǎo)體的電子密度不同，接觸點(diǎn)處會(huì)發(fā)生電子遷移擴(kuò)散。失電子的金屬呈正電位，得電子的呈負(fù)電位。當(dāng)擴(kuò)散平衡時(shí)在兩種金屬的接觸處形成電勢(shì)，即接觸電勢(shì)（帕爾貼電勢(shì)），其大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。eAB(T)導(dǎo)體A、B結(jié)點(diǎn)在溫度T 時(shí)形成的接觸電動(dòng)勢(shì)； e單位電荷， e =1.610-19C； k波爾茲曼常數(shù)， k =1.3810-23 J/K ；NA、NB 導(dǎo)體A、B在溫度為T 時(shí)的電子密度。BAABNNekTTeln)(n溫差電勢(shì)溫差電勢(shì) 單一金屬，若其兩端的溫度不同，則溫度高端的自由電子向低端遷

11、移，使單一金屬兩端產(chǎn)生不同電位，形成電勢(shì)，稱為溫差電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)），其大小與金屬材料的性質(zhì)和兩端溫差有關(guān)，即eA(T,T0)導(dǎo)體A兩端溫度為T、T0時(shí)形成的溫差電勢(shì)； T，T0高低端的絕對(duì)溫度； A湯姆遜系數(shù)，導(dǎo)體A兩端的溫度差為1時(shí)所 產(chǎn)生的溫差電勢(shì)，0時(shí)，銅的 =2V/。dTTTeTTAA0),(0n回路總電勢(shì)回路總電勢(shì) 導(dǎo)體A、B組成的閉合回路，其接觸點(diǎn)溫度分別為T、T0，若TT0，則必存在著兩個(gè)接觸電勢(shì)和兩個(gè)溫差電勢(shì)，回路總電勢(shì)： NAT、NAT0導(dǎo)體A在結(jié)點(diǎn)溫度為T和T0時(shí)的電子密度； NBT、NBT0導(dǎo)體B在結(jié)點(diǎn)溫度為T和T0時(shí)的電子密度； A、B導(dǎo)體A和B的湯姆遜系數(shù)。),()

12、,()()(),(0000TTeTTeTeTeTTEBAABABABBTATNNekTln00ln0BTATNNekTdT)(TTBA0T0TeAB(T)eAB(T0)eA(T,T0)eB(T,T0)ABn結(jié)論結(jié)論：n熱電偶回路熱電勢(shì)只與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)；與熱電偶的長(zhǎng)度、粗細(xì)無關(guān)。n只有用不同性質(zhì)的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)才能組合成熱電偶；相同材料不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，當(dāng)A、B兩種導(dǎo)體為同種材料時(shí)，ln(NA/NB)=0，即EAB(T，T0)=0。n只有當(dāng)熱電偶兩端溫度不同, 熱電偶兩導(dǎo)體材料不同時(shí)才能有熱電勢(shì)產(chǎn)生。 導(dǎo)體材料確定后，熱電勢(shì)的大小只與熱電偶兩端的溫度有關(guān)。如果使EAB(T0)=

13、常數(shù)，則回路熱電勢(shì)EAB(T，T0)只與溫度T有關(guān)，且為T的單值函數(shù)。-熱電偶測(cè)溫原理2.2.熱電偶回路的性質(zhì)熱電偶回路的性質(zhì)（1 1） 中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律 一個(gè)由幾種不同導(dǎo)體材料連成的閉合回路，只要它們彼此連接的接點(diǎn)溫度相同，則此回路各接點(diǎn)產(chǎn)生的熱電勢(shì)的代數(shù)和為零。 如圖，由A、B、C三種材料組成的閉合回路，則 E總=EAB（T）+EBC（T）+ECA（T）= 0三種不同導(dǎo)體組成的熱電偶回路TABCTT 結(jié)論： l）將第三種材料C接入由A、B組成的熱電偶回路，如圖，則當(dāng)圖a中的A、C接點(diǎn)2與C、A的接點(diǎn)3均處于相同溫度T0之中時(shí)，此回路的總電勢(shì)不變，即 EAB(T1,T2)=EAB(T

14、1)-EAB(T2) - 同理，圖b中C、A接點(diǎn)2與C、B的接點(diǎn)3處同為溫度T0時(shí)，此回路的電勢(shì)也為： EAB(T1, T2)=EAB(T1) -EAB(T2) -dT)(TTBA0T2T1AaBC23EABAT023AEABT1T2 C(a)(b)T0T0第三種材料接入熱電偶回路圖BdT)(TTBA0n意義：根據(jù)上述原理，在熱電偶回路中接入電位計(jì)E，只要保證電位計(jì)與連接熱電偶處的接點(diǎn)溫度相等，就不會(huì)影響回路中原來的熱電勢(shì)，接入方式如圖所示。ET0T0TET0T1T1T電位計(jì)接入 熱電偶回路 （2）參考電極定律參考電極定律 如果任意兩種導(dǎo)體材料的熱電勢(shì)已知，它們的冷端和熱端的溫度又分別相等，如

15、圖所示，它們相互間熱電勢(shì)的關(guān)系為：EAB（T, T0）= EAC（T, T0）+ ECB（T, T0）意義意義：若知道某兩種材料與標(biāo)準(zhǔn)電極材料的熱電勢(shì)，即可知這兩種材料配對(duì)時(shí)的輸出熱電勢(shì)。(推導(dǎo)？)T0TBAT0TACT0TCBEAB(T,T0)EAC(T,T0)ECB(T,T0)n（3）中間溫度定律 如果兩種不同導(dǎo)體材料組成熱電偶回路,其接點(diǎn)溫度分別為T1、T2(如圖所示), 則其熱電勢(shì)為EAB(T1, T2)；當(dāng)接點(diǎn)溫度為T2、T3時(shí)，其熱電勢(shì)為EAB(T2, T3)；當(dāng)接點(diǎn)溫度為T1、T3時(shí)，其熱電勢(shì)為EAB(T1, T3)，則有下式： EAB（T1, T3）=EAB（T1, T2）+E

16、AB（T2, T3）n意義意義：提供了冷端溫度不為零時(shí)，熱電偶的分度依據(jù)。只要已知參考端為零度的熱電勢(shì)-溫度關(guān)系，就可得到不為零時(shí)的熱電勢(shì)。BBA T2 T1 T3 AAB分度分度：熱電偶置于給定溫度下測(cè)定其熱電勢(shì)，確定熱電勢(shì)與溫度的對(duì) 應(yīng)關(guān)系。n例如T2=0時(shí)，有：EAB(T1,T3)=EAB(T1, 0)+EA B(0, T3) =EAB(T1, 0)-EAB(T3, 0)=EAB(T1)-EAB(T3)（4） 連接導(dǎo)體定律 當(dāng)在原熱電偶回路中分別引入與導(dǎo)體材料A、B有相同熱電特性的材料A、B(如圖)即引入所謂補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，當(dāng)EAA(T2)=EBB(T2)時(shí)，回路總電動(dòng)勢(shì)： EAB=EAB(

17、T1)EAB(T0)只要T1、T0不變，接入AB后不管接點(diǎn)溫度T2如何變化，都不影響總熱電勢(shì)-補(bǔ)償導(dǎo)線原理補(bǔ)償導(dǎo)線原理。ABT1T2T2AT0T0熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖EB7.2.2 常用熱電偶的種類 n 根據(jù)熱電效應(yīng)，任何兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體都可配成熱電偶，但實(shí)際中并非所有材料都可作為熱電偶材料，還須考慮到靈敏度、準(zhǔn)確度、可靠性、穩(wěn)定性等條件。n 作為熱電偶的材料應(yīng)具有的特性：同樣溫差下產(chǎn)生的熱電勢(shì)大，且其熱電勢(shì)與溫度之間呈線性或近似線性的單值函數(shù)關(guān)系；耐高溫，抗輻射性能好，在較寬的溫度范圍內(nèi)其化學(xué)、物理性能穩(wěn)定；電導(dǎo)率高，電阻溫度系數(shù)和比熱??；復(fù)制性和工藝性好。 目前，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)

18、推薦了8種類型的熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，即為T、E、J、K、N、B、R和S型。下表列出其中7種規(guī)格。T、E、K、S這四種應(yīng)用最多。 適用范圍 測(cè)溫范圍 熱電勢(shì)mV 優(yōu) 點(diǎn) 高溫(K) -200+1200 -5.981200+48.828/+1200 工業(yè)用最多,適應(yīng)氧化性氣氛, 線性度好 中溫(E) -200+800 -8.82-200 +61.02800 熱電勢(shì)大(J) -200+750 -7.89-200 +42.28750 熱電勢(shì)大 適應(yīng)還原性氣氛 低溫(T) -200+350 -5.603-200 +17.816+350 最適用于-200+100 適應(yīng)弱氧化性氣氛 超高溫 (B) +5

19、00+1700 +1.241+500 +12.426/+1700 可用到高溫 適應(yīng)氧化、還原性氣氛(R) 0+1600 00+18.8421600(S) 0+1600 00 +16.7711600n熱電偶的常用結(jié)構(gòu)形式熱電偶的常用結(jié)構(gòu)形式*：金屬套管熱電偶n 熱電偶使用時(shí)，如不加金屬保護(hù)套管，其壽命就會(huì)縮短。因此，熱電偶的雙金屬線要裝入用絕緣管進(jìn)行電氣隔離的保護(hù)套管內(nèi)使用。鎧裝熱電偶n 鎧裝熱電偶有接地型、非接地型和裸露型。它是把熱電偶的雙金屬線裝入金屬管內(nèi)，用無機(jī)物進(jìn)行電氣隔離的一種熱電偶。其優(yōu)點(diǎn)是，外徑細(xì)，響應(yīng)速度快；柔軟性強(qiáng)；可進(jìn)行一定程度的彎曲；耐熱，耐壓，耐沖擊性強(qiáng)。n 其它形式熱電

20、偶工業(yè)熱電偶工業(yè)熱電偶 典型工業(yè)用熱電偶由熱電偶絲、絕緣套管、保護(hù)套管以及接線盒等部分組成。實(shí)驗(yàn)室用可不裝保護(hù)套管，以減小熱慣性。 普通熱電偶主要用于測(cè)量氣體、液體等介質(zhì)的溫度。 工業(yè)熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖1接線盒；2保險(xiǎn)套管3絕緣套管4熱電偶絲1234 132優(yōu)點(diǎn)：小型化（直徑從12mm到0.25mm）、壽命長(zhǎng)、熱慣性小，使用方便。 測(cè)溫范圍在1100以下的有：鎳鉻鎳硅、鎳鉻考銅鎧裝式熱電偶。 鎧裝式熱電偶：鎧裝式熱電偶：由金屬套管、絕緣材料和熱電極經(jīng)焊接密封和裝配等工藝制成的堅(jiān)實(shí)組合體，斷面如圖所示。由于它的熱端形狀不同，可分為四種型式如圖。其中單芯熱電偶的套管為另一電極。圖3.2-12 鎧裝式

21、熱電偶斷面結(jié)構(gòu)示意圖 1 金屬套管; 2絕緣材料; 3熱電極 (a)碰底型; (b)不碰底型; (c)露頭型; (d)帽型(a)(b)(c)(d)快速反應(yīng)薄膜熱電偶快速反應(yīng)薄膜熱電偶* *用真空蒸鍍等方法使兩種熱電極材料蒸鍍到絕緣板上而形成薄膜裝熱電偶。如圖，其熱接點(diǎn)極薄(0.010.lm) 4123快速反應(yīng)薄膜熱電偶1熱電極; 2熱接點(diǎn);3絕緣基板; 4引出線特別適用于快速測(cè)量壁面溫度。安裝時(shí),用粘結(jié)劑將它粘結(jié)在被測(cè)物體壁面上。目前我國(guó)試制的有鐵鎳、鐵康銅和銅康銅三種,尺寸為 6060.2mm;絕緣基板用云母、陶瓷片、玻璃及酚醛塑料紙等；測(cè)溫范圍在300以下；反應(yīng)時(shí)間僅為幾ms。 浸入式（浸

22、入式（快速消耗型快速消耗型）熱電偶熱電偶* * 下圖為一種測(cè)量鋼水溫度的熱電偶。它用直徑為0.050.lmm的鉑銠10一鉑銠30熱電偶裝在U型石英管中，再鑄以高溫絕緣水泥，外面再用保護(hù)鋼帽所組成。這種熱電偶使用一次就焚化。優(yōu)點(diǎn)：熱慣性小，只要注意它的動(dòng)態(tài)標(biāo)定，測(cè)量精度可達(dá)57。14235678 91110快速消耗微型 1鋼帽； 2石英； 3紙環(huán)； 4絕熱泥；5冷端； 6棉花； 7絕緣紙管； 8補(bǔ)償導(dǎo)線；9套管； 10塑料插座； 11簧片與引出線7.2.3 溫度補(bǔ)償（冷端處理）溫度補(bǔ)償（冷端處理） 原因n 熱電偶的熱電勢(shì)是熱端溫度和冷端溫度的函數(shù)差，當(dāng)冷端溫度保持恒定時(shí)熱電勢(shì)是被測(cè)溫度的單值函數(shù)

23、；n 熱電偶分度表給出的熱電勢(shì)是以冷端溫度0為依據(jù)，實(shí)用時(shí)，若冷端溫度不為0會(huì)產(chǎn)生誤差。 方法u 冷端恒溫：冰點(diǎn)法u 冷端校正：計(jì)算修正法u 補(bǔ)正系數(shù)法u 補(bǔ)償導(dǎo)線法：u 冷端補(bǔ)償法： 零點(diǎn)遷移法u 補(bǔ)償電橋法u 補(bǔ)償電位-軟件處理法 （1 1）冰點(diǎn)法）冰點(diǎn)法 把熱電偶的參比端置于冰水混合物容器里，使T0=0。 此方法僅限于實(shí)驗(yàn)中使用。為避免冰水導(dǎo)電引起兩個(gè)連接點(diǎn)短路，必須把連接點(diǎn)分別置于兩個(gè)玻璃試管里，浸入同一冰點(diǎn)槽，使相互絕緣。mVABABTCC儀表銅導(dǎo)線試管補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶冰點(diǎn)槽冰水溶液T0 （2 2） 計(jì)算修正法計(jì)算修正法 用普通室溫計(jì)算出參比端實(shí)際溫度TH，利用公式計(jì)算 EAB(T,T

24、0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0) 例：例：用銅-康銅熱電偶測(cè)某一溫度T，參比端在室溫環(huán)境TH中，測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)EAB(T，TH)=1.999mV，又用室溫計(jì)測(cè)出TH=21,查此種熱電偶的分度表可知，EAB(21,0)=0.832mV，所以 EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，T0)=1.999+0.832=2.831(mV) 再次查分度表，與2.831mV對(duì)應(yīng)的熱端溫度T=68。注意: 既不能只按1.999mV查表，認(rèn)為T=49，也不能把49加上21，認(rèn)為T=70。（3 3） 補(bǔ)正系數(shù)法補(bǔ)正系數(shù)法 把參比端實(shí)際溫度TH乘上系數(shù)k，加到由EAB(T，TH)查分度表所得

25、的溫度上，成為被測(cè)溫度T。用公式表達(dá)即 T T k T H 式中：T為未知的被測(cè)溫度； T為參比端在室溫 下熱電偶電勢(shì)與分度表上對(duì)應(yīng)的某個(gè)溫度； TH室溫； k為補(bǔ)正系數(shù)。例例： 用鉑銠10鉑熱電偶測(cè)溫，已知冷端溫度TH=35，這時(shí)熱電動(dòng)勢(shì)為11.348mV查S型熱電偶的分度表，得出與此相應(yīng)的溫度T=1150。再從下表中查出，對(duì)應(yīng)于1150的補(bǔ)正系數(shù)k=0.53。于是，被測(cè)溫度： T=1150+0.5335=1168.3（） 這種方法稍簡(jiǎn)單，比計(jì)算修正法誤差可能會(huì)大一點(diǎn)，但誤差不大于0.14。 溫度T/補(bǔ)正系數(shù)k鉑銠10-鉑(S)鎳鉻-鎳硅（K）1000.821.002000.721.0030

26、00.690.984000.660.985000.631.006000.620.967000.601.008000.591.009000.561.0010000.551.0711000.531.1112000.5313000.5214000.5215000.5316000.53熱電偶補(bǔ)正系數(shù) n（4 4） 延伸熱電極法（補(bǔ)償導(dǎo)線）延伸熱電極法（補(bǔ)償導(dǎo)線） 采用補(bǔ)償導(dǎo)線將熱電偶的冷端延伸到遠(yuǎn)離熱端，以不受溫度變化的影響。 為保證熱電勢(shì)輸出不受補(bǔ)償導(dǎo)線影響，要求在一定溫度范圍內(nèi)，延長(zhǎng)導(dǎo)線熱電極與熱電偶的熱電極有相同或相近的熱電特性；保持延伸電極與熱電偶電極兩接點(diǎn)的溫度相等。n補(bǔ)償導(dǎo)線類型*：延長(zhǎng)型

27、、補(bǔ)償型n延長(zhǎng)形：延長(zhǎng)形：補(bǔ)償導(dǎo)線合金絲的名義化學(xué)成分及熱電勢(shì)標(biāo)稱值與配用的熱電偶相同，用字母“”附在熱電偶分度號(hào)后表示。 n補(bǔ)償型：補(bǔ)償型：其合金絲的名稱化學(xué)成分與配用的熱電偶不同，但其熱電勢(shì)值在100以下時(shí)與配用的熱電偶的熱電勢(shì)標(biāo)稱值相同，有字母“C”附在熱電偶分度號(hào)后表示 。 n補(bǔ)償導(dǎo)線組成：補(bǔ)償導(dǎo)線組成： 補(bǔ)償導(dǎo)線合金絲、絕緣層、護(hù)套和屏蔽層。 熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線功能熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線功能：其一實(shí)現(xiàn)了冷端遷移；其二是降低了電路成本。n使用補(bǔ)償導(dǎo)線的注意事項(xiàng)使用補(bǔ)償導(dǎo)線的注意事項(xiàng)補(bǔ)償導(dǎo)線只能用在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)(例如0100)； 熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線的兩個(gè)接點(diǎn)處要保持溫度相同 不同型號(hào)的熱電偶配有不

28、同的補(bǔ)償導(dǎo)線； 補(bǔ)償導(dǎo)線由正、負(fù)極需分別與熱電偶正、負(fù)極相連； 補(bǔ)償導(dǎo)線的作用是對(duì)熱電偶冷端延長(zhǎng)。（5 5） 電橋補(bǔ)償法電橋補(bǔ)償法利用不平衡電橋輸出電勢(shì)補(bǔ)償冷端溫度變化所引起的熱電勢(shì)變化。R1、R2、R3采用錳銅絲、RCu采用銅絲。 設(shè)計(jì)時(shí)，在0下使電橋平衡(R1=R2=R3=RCu)，此時(shí)Uab=0 ，電橋?qū)x表讀數(shù)無影響。供電4V直流，在040或-2020范圍起補(bǔ)償作用。注意注意:不同材質(zhì)的熱電偶所配冷端補(bǔ)償器，其中的限流電阻R不同，互換時(shí)必須重新調(diào)整。注意：橋臂RCu必須和熱電偶的冷端靠近，使處于同一溫度之下。 mVEAB(T,T0)T0T0AB+-abURCuR1R2R3RUab冷端補(bǔ)

29、償器的作用7.2.4 熱電偶的熱電勢(shì)測(cè)量及其誤差熱電偶的熱電勢(shì)測(cè)量及其誤差 熱電偶將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換為電勢(shì)信號(hào)，因此可用各種電測(cè)儀表測(cè)量熱電勢(shì)。常用機(jī)械和數(shù)字式儀表。 機(jī)械式包括指針表、電位差計(jì)，工業(yè)上的伺服式溫度表一般都采用自動(dòng)平衡式電位差計(jì)。 原因：熱電偶的熱電勢(shì)較弱，為毫伏級(jí)。n 數(shù)字式主要通過A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字值，由于信號(hào)弱，在轉(zhuǎn)換之前必須經(jīng)過高增益直流放大。 由于熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系呈非線性，高精度測(cè)量時(shí)常需要進(jìn)行非線性校正，即采用線性化電路或者由軟件處理實(shí)現(xiàn)線性化線性化。n 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，現(xiàn)已有集成信號(hào)調(diào)理器件，用于補(bǔ)償和校正。n(1)分度誤差分度誤差n原因：工業(yè)上熱電偶分度都是根據(jù)標(biāo)

30、準(zhǔn)分度表。 實(shí)際熱電偶特性與標(biāo)準(zhǔn)分度表不完全一致。即使對(duì)其像非標(biāo)準(zhǔn)的特殊熱電偶一樣單獨(dú)分度，也有分度誤差。 這種誤差不可避免。它與熱電極的材料和制造工藝水平有關(guān)。使用熱電偶時(shí)應(yīng)注意與其分度表配套。n(2)儀表誤差及接線誤差儀表誤差及接線誤差n原因：用熱電偶測(cè)溫時(shí)，測(cè)量、顯示或記錄儀表的誤差自然會(huì)帶入測(cè)量結(jié)果中。n這種誤差與所選儀表精度及儀表的上、下量程有關(guān)。使用時(shí)應(yīng)選取合適的量程與精度。n熱電偶與儀表之間的連線應(yīng)選取電阻值小、并在測(cè)溫過程中電阻值保持不變的導(dǎo)線，以減小其影響。n(3)干擾和漏電誤差干擾和漏電誤差n原因：周圍電場(chǎng)和磁場(chǎng)的干擾，往往會(huì)造成熱電偶回路中的附加電勢(shì)，引起測(cè)量誤差。n常用冷端接地或屏蔽等方法消除誤差。n(4)動(dòng)態(tài)誤差動(dòng)態(tài)誤差 n測(cè)量快變溫度時(shí)因滯后所產(chǎn)生的誤差。n原因：由于測(cè)溫元件的質(zhì)量和熱慣性，