第9章 溫度傳感器原理及其應(yīng)用.

1、第第9章章 溫度傳感器原理及其應(yīng)用溫度傳感器原理及其應(yīng)用9.1 概述概述9.2 金屬熱電阻金屬熱電阻9.3 熱敏電阻熱敏電阻9.4 熱電偶熱電偶9.5 紅外傳感器紅外傳感器9.6 集成溫度傳感器集成溫度傳感器9.1 概述概述9.1.1 溫度傳感器的類(lèi)型和特點(diǎn)溫度傳感器的類(lèi)型和特點(diǎn)溫度是一個(gè)重要的物理量，它反映了物體冷溫度是一個(gè)重要的物理量，它反映了物體冷熱的程度，與自然界中的各種物理量和化學(xué)熱的程度，與自然界中的各種物理量和化學(xué)過(guò)程相聯(lián)系。過(guò)程相聯(lián)系。 測(cè)溫的方法很多，僅從測(cè)量體與被測(cè)介質(zhì)接測(cè)溫的方法很多，僅從測(cè)量體與被測(cè)介質(zhì)接觸與否來(lái)分，有觸與否來(lái)分，有接觸式測(cè)溫接觸式測(cè)溫和和非接觸測(cè)溫非接

2、觸測(cè)溫兩兩大類(lèi)。大類(lèi)。接觸式測(cè)溫是基于熱平衡原理，非接觸式測(cè)接觸式測(cè)溫是基于熱平衡原理，非接觸式測(cè)溫是利用物質(zhì)的熱輻射原理進(jìn)行測(cè)量。溫是利用物質(zhì)的熱輻射原理進(jìn)行測(cè)量。 溫度傳感器的分類(lèi)溫度傳感器的分類(lèi)常用材料溫度傳感器的類(lèi)型、測(cè)溫范圍和特點(diǎn)如下：常用材料溫度傳感器的類(lèi)型、測(cè)溫范圍和特點(diǎn)如下：9.1.2 溫度傳感器的應(yīng)用溫度傳感器的應(yīng)用溫度傳感器應(yīng)用極其廣泛，家用的空調(diào)系統(tǒng)、溫度傳感器應(yīng)用極其廣泛，家用的空調(diào)系統(tǒng)、冰箱、電飯煲、電風(fēng)扇等都要用到溫度傳感器；冰箱、電飯煲、電風(fēng)扇等都要用到溫度傳感器；工業(yè)、航空、海洋開(kāi)發(fā)、生物制藥都需要溫度工業(yè)、航空、海洋開(kāi)發(fā)、生物制藥都需要溫度傳感器。傳感器。例如

3、：例如：Intel公司在其公司在其Pentium處理器中集成了處理器中集成了一個(gè)遠(yuǎn)程二極管溫度傳感器，能更直接測(cè)到一個(gè)遠(yuǎn)程二極管溫度傳感器，能更直接測(cè)到CPU核心的溫度變化，通過(guò)一根引線接出，由核心的溫度變化，通過(guò)一根引線接出，由外部傳感器芯片處理，在溫度過(guò)熱時(shí)，便自動(dòng)外部傳感器芯片處理，在溫度過(guò)熱時(shí)，便自動(dòng)降低降低CPU主頻或加大風(fēng)扇功率。主頻或加大風(fēng)扇功率。 9.1.3 溫度傳感器的發(fā)展溫度傳感器的發(fā)展1）傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器）傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器 主要能夠進(jìn)行非電量和電量之間的轉(zhuǎn)換。主要能夠進(jìn)行非電量和電量之間的轉(zhuǎn)換。2）模擬集成溫度傳感器）模擬集成溫度傳感器 模擬集成溫度傳感器是采

4、用硅半導(dǎo)體集成工藝而制模擬集成溫度傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝而制成的，其優(yōu)點(diǎn)是：功能單一、測(cè)量誤差小、價(jià)格低、成的，其優(yōu)點(diǎn)是：功能單一、測(cè)量誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控溫，不需進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控溫，不需進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡(jiǎn)單。電路簡(jiǎn)單。3）智能溫度傳感器）智能溫度傳感器 目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。智能傳感器智能傳感器是指具有信息檢測(cè)、信息處理

5、、信息記是指具有信息檢測(cè)、信息處理、信息記憶、邏輯思維和判斷功能的傳感器，它不僅具有傳憶、邏輯思維和判斷功能的傳感器，它不僅具有傳統(tǒng)傳感器的所有功能，而且還具有數(shù)據(jù)處理、故障統(tǒng)傳感器的所有功能，而且還具有數(shù)據(jù)處理、故障診斷、非線性處理、自校正、自調(diào)整以及人機(jī)通訊診斷、非線性處理、自校正、自調(diào)整以及人機(jī)通訊等許多功能。等許多功能。智能傳感器：智能傳感器：有邏輯思維與判斷、信息處理功能，可對(duì)檢測(cè)數(shù)值有邏輯思維與判斷、信息處理功能，可對(duì)檢測(cè)數(shù)值進(jìn)行分析、修正和誤差補(bǔ)償。智能傳感器可通過(guò)用進(jìn)行分析、修正和誤差補(bǔ)償。智能傳感器可通過(guò)用軟件對(duì)信號(hào)濾波，還能用軟件實(shí)現(xiàn)非線性補(bǔ)償或其軟件對(duì)信號(hào)濾波，還能用軟件

6、實(shí)現(xiàn)非線性補(bǔ)償或其他更復(fù)雜的環(huán)境因素補(bǔ)償，因而提高了測(cè)量準(zhǔn)確度。他更復(fù)雜的環(huán)境因素補(bǔ)償，因而提高了測(cè)量準(zhǔn)確度。有自診斷、自校準(zhǔn)功能，提高了可靠性。智能傳感有自診斷、自校準(zhǔn)功能，提高了可靠性。智能傳感器可以檢測(cè)工作環(huán)境，并當(dāng)環(huán)境條件接近臨界極限器可以檢測(cè)工作環(huán)境，并當(dāng)環(huán)境條件接近臨界極限時(shí)能給出報(bào)警信號(hào)；當(dāng)智能傳感器因內(nèi)部故障不能時(shí)能給出報(bào)警信號(hào)；當(dāng)智能傳感器因內(nèi)部故障不能正常工作時(shí)，通過(guò)內(nèi)部測(cè)試環(huán)節(jié)，可檢測(cè)出不正常正常工作時(shí)，通過(guò)內(nèi)部測(cè)試環(huán)節(jié)，可檢測(cè)出不正常現(xiàn)象或部分故障?，F(xiàn)象或部分故障?？蓪?shí)現(xiàn)多傳感器多參數(shù)復(fù)合測(cè)量，擴(kuò)大了檢測(cè)與適可實(shí)現(xiàn)多傳感器多參數(shù)復(fù)合測(cè)量，擴(kuò)大了檢測(cè)與適用范圍。智能傳感器

7、很容易實(shí)現(xiàn)多個(gè)信號(hào)的測(cè)量與用范圍。智能傳感器很容易實(shí)現(xiàn)多個(gè)信號(hào)的測(cè)量與運(yùn)算。運(yùn)算。9.2 金屬熱電阻金屬熱電阻利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化的特性制成的利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化的特性制成的傳感器叫做傳感器叫做熱電阻式傳感器熱電阻式傳感器，它主要用于對(duì)溫度和與，它主要用于對(duì)溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測(cè)。溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)溫范圍主要在中、低溫區(qū)域（測(cè)溫范圍主要在中、低溫區(qū)域（ -200 650 ）。）。在高溫方面，也出現(xiàn)了多種用于在高溫方面，也出現(xiàn)了多種用于1000 1300 的的電阻溫度傳感器。其測(cè)溫元件可分為金屬熱電阻和半電阻溫度傳感器。其測(cè)溫元件可分為金屬熱電阻和半導(dǎo)

8、體熱敏電阻兩大類(lèi)。導(dǎo)體熱敏電阻兩大類(lèi)。 9.2.1 金屬熱電阻的結(jié)構(gòu)金屬熱電阻的結(jié)構(gòu) 熱電阻是由熱電阻是由電阻體電阻體、保護(hù)套保護(hù)套和和接線盒接線盒等主要部件組成，等主要部件組成，電阻體是熱電阻的最主要部分。雖然各種金屬材料的電阻體是熱電阻的最主要部分。雖然各種金屬材料的電阻率均隨溫度變化，但作為熱電阻的材料，則要求：電阻率均隨溫度變化，但作為熱電阻的材料，則要求： 電阻溫度系數(shù)要大，以便提高熱電阻的靈敏度；電阻溫度系數(shù)要大，以便提高熱電阻的靈敏度； 電阻率盡可能大，以便在相同靈敏度下減小電阻體電阻率盡可能大，以便在相同靈敏度下減小電阻體尺寸；尺寸； 熱容量要小，以便提高熱電阻的響應(yīng)速度；熱容

9、量要小，以便提高熱電阻的響應(yīng)速度； 在整個(gè)測(cè)量溫度范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)在整個(gè)測(cè)量溫度范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能；性能； 電阻與溫度的關(guān)系最好接近線性關(guān)系，具有良好的電阻與溫度的關(guān)系最好接近線性關(guān)系，具有良好的可加工性，且價(jià)格便宜。可加工性，且價(jià)格便宜。熱電阻的結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)實(shí)際使用制作成各種形狀，熱電阻的結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)實(shí)際使用制作成各種形狀，圖示為金屬熱電阻的外形與樣式。圖示為金屬熱電阻的外形與樣式。它們通常是根據(jù)它的部件組成，將雙線電阻絲繞在用它們通常是根據(jù)它的部件組成，將雙線電阻絲繞在用石英、云母陶瓷和塑料等材料制成的骨架上，可以測(cè)石英、云母陶瓷和塑料等材料制成的骨架上，

10、可以測(cè)量的量的 -200 500 溫度。溫度。 金屬熱電阻的外形與樣式金屬熱電阻的外形與樣式金屬熱電阻保護(hù)套主要有玻璃、陶瓷或金屬等類(lèi)金屬熱電阻保護(hù)套主要有玻璃、陶瓷或金屬等類(lèi)型，主要防止有害氣體腐蝕，防止氧化（尤其是型，主要防止有害氣體腐蝕，防止氧化（尤其是銅熱電阻），水分侵入會(huì)造成漏電，影響阻值。銅熱電阻），水分侵入會(huì)造成漏電，影響阻值。熱電阻也可以是一層薄膜，采用電鍍或?yàn)R射的方熱電阻也可以是一層薄膜，采用電鍍或?yàn)R射的方法涂敷在陶瓷類(lèi)材料基底上，占用體積很小，如法涂敷在陶瓷類(lèi)材料基底上，占用體積很小，如右圖所示。右圖所示。金屬熱電阻結(jié)構(gòu)圖金屬熱電阻結(jié)構(gòu)圖薄膜金屬熱電阻結(jié)構(gòu)圖薄膜金屬熱電阻結(jié)

11、構(gòu)圖9.2.2 金屬熱電阻的工作原理金屬熱電阻的工作原理 熱電阻是利用物質(zhì)的變化特性制成的，將溫度的變化量變換熱電阻是利用物質(zhì)的變化特性制成的，將溫度的變化量變換成與之有一定關(guān)系的電阻值的變化量，通過(guò)對(duì)電阻值的測(cè)量成與之有一定關(guān)系的電阻值的變化量，通過(guò)對(duì)電阻值的測(cè)量實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量。目前應(yīng)用較多的熱電阻材料有鉑和銅以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量。目前應(yīng)用較多的熱電阻材料有鉑和銅以及鐵、鎳等。及鐵、鎳等。1）鉑熱電阻）鉑熱電阻 按按IEC標(biāo)準(zhǔn)，鉑電阻的測(cè)溫范圍為標(biāo)準(zhǔn)，鉑電阻的測(cè)溫范圍為-200 650 。鉑電阻。鉑電阻的阻值與溫度之間的關(guān)系，即特性方程如下：的阻值與溫度之間的關(guān)系，即特性方程如下： 當(dāng)溫度當(dāng)

12、溫度 時(shí)：時(shí)： 當(dāng)溫度當(dāng)溫度 時(shí)：時(shí)： 在在 范圍內(nèi)，范圍內(nèi)，Rt的表達(dá)式可近似線性為：的表達(dá)式可近似線性為： CtC0200)100(1 32ttCBtAtRRotCtC65001 2BtAtRRotCC1000)1 (AtRRot2）銅熱電阻）銅熱電阻 在測(cè)量精度不太高，測(cè)量范圍不大的情況下，可以采在測(cè)量精度不太高，測(cè)量范圍不大的情況下，可以采用銅電阻代替鉑電阻，銅熱電阻靈敏度比鉑電阻高，用銅電阻代替鉑電阻，銅熱電阻靈敏度比鉑電阻高，價(jià)格便宜，也能達(dá)到精度要求。價(jià)格便宜，也能達(dá)到精度要求。銅熱電阻外觀形式銅熱電阻外觀形式 銅電阻的缺點(diǎn)是電阻率較低，電阻體的體積較大，銅電阻的缺點(diǎn)是電阻率較低

13、，電阻體的體積較大，熱慣性也較大，在熱慣性也較大，在100以上易氧化，因此只能用于以上易氧化，因此只能用于150 以下低溫及無(wú)水分、無(wú)腐蝕性的介質(zhì)中。以下低溫及無(wú)水分、無(wú)腐蝕性的介質(zhì)中。3）其它熱電阻）其它熱電阻 上述兩種熱電阻對(duì)于低溫和超低溫測(cè)量性能不理想，上述兩種熱電阻對(duì)于低溫和超低溫測(cè)量性能不理想，而銦、錳、碳等熱電阻卻是測(cè)量低溫和超低溫理想而銦、錳、碳等熱電阻卻是測(cè)量低溫和超低溫理想材料。材料。銦電阻：用高純度的銦絲繞成電阻，可在室溫至銦電阻：用高純度的銦絲繞成電阻，可在室溫至4.2K溫度范圍內(nèi)使用。溫度范圍內(nèi)使用。 錳電阻：在錳電阻：在263K溫度范圍內(nèi)，電阻隨溫度變化大，溫度范圍內(nèi)

14、，電阻隨溫度變化大，靈敏度高。缺點(diǎn)是材料脆，難拉成絲。靈敏度高。缺點(diǎn)是材料脆，難拉成絲。碳電阻：適合用液氦溫域（碳電阻：適合用液氦溫域（ 4.2K ）的溫度測(cè)量，價(jià)）的溫度測(cè)量，價(jià)廉，對(duì)磁場(chǎng)不敏感，但熱穩(wěn)定較差。廉，對(duì)磁場(chǎng)不敏感，但熱穩(wěn)定較差。9.2.3金屬熱電阻的應(yīng)用電路金屬熱電阻的應(yīng)用電路 金屬熱電阻廣泛的應(yīng)用在缸體、油管、水管、紡機(jī)、金屬熱電阻廣泛的應(yīng)用在缸體、油管、水管、紡機(jī)、空調(diào)、熱水器等狹小空間工業(yè)設(shè)備測(cè)溫和控制?？照{(diào)、熱水器等狹小空間工業(yè)設(shè)備測(cè)溫和控制。 汽車(chē)空調(diào)、冰箱、冷柜、飲水機(jī)、咖啡機(jī)及恒溫等汽車(chē)空調(diào)、冰箱、冷柜、飲水機(jī)、咖啡機(jī)及恒溫等場(chǎng)合也經(jīng)常使用。場(chǎng)合也經(jīng)常使用。1）熱

15、電阻的連接法）熱電阻的連接法 在實(shí)際使用時(shí)，金屬熱電阻的連接方法不同，其測(cè)在實(shí)際使用時(shí)，金屬熱電阻的連接方法不同，其測(cè)量精度也不同，最常用的測(cè)量電路的電橋電路，可量精度也不同，最常用的測(cè)量電路的電橋電路，可采用三線或四線電橋連接法。采用三線或四線電橋連接法。為了高精度地測(cè)量溫度，可將電阻測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)成四為了高精度地測(cè)量溫度，可將電阻測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)成四線制測(cè)量電路。線制測(cè)量電路。熱電阻的三線制接法原理圖熱電阻的三線制接法原理圖 熱電阻的四線制接法原理圖熱電阻的四線制接法原理圖2）Pt100三線制測(cè)溫原理三線制測(cè)溫原理 三線制測(cè)溫電路可以巧妙地克服電阻隨溫度的變化三線制測(cè)溫電路可以巧妙地克服電阻隨溫度的

16、變化而對(duì)整個(gè)電路產(chǎn)生的影響，它適合于遠(yuǎn)距離的測(cè)量。而對(duì)整個(gè)電路產(chǎn)生的影響，它適合于遠(yuǎn)距離的測(cè)量。3）Pt100四線制測(cè)量電路四線制測(cè)量電路 四線制測(cè)量電路采用恒流源供電，它是從熱電阻兩端四線制測(cè)量電路采用恒流源供電，它是從熱電阻兩端引出引出4根線，接線時(shí)電路回路和電壓測(cè)量回路獨(dú)立分根線，接線時(shí)電路回路和電壓測(cè)量回路獨(dú)立分開(kāi)接法，測(cè)量精度高，但是需要導(dǎo)線多，它也適合遠(yuǎn)開(kāi)接法，測(cè)量精度高，但是需要導(dǎo)線多，它也適合遠(yuǎn)距離測(cè)量。距離測(cè)量。 4）AD22055集成溫度調(diào)理電路集成溫度調(diào)理電路 調(diào)理電路采用了調(diào)理電路采用了AD22055型橋式傳感器信號(hào)放大器，型橋式傳感器信號(hào)放大器，該放大器放大增益通過(guò)外

17、部電子進(jìn)行調(diào)整，具有增益誤該放大器放大增益通過(guò)外部電子進(jìn)行調(diào)整，具有增益誤差和溫度漂移補(bǔ)償功能，內(nèi)部有瞬變過(guò)電壓保護(hù)電路和差和溫度漂移補(bǔ)償功能，內(nèi)部有瞬變過(guò)電壓保護(hù)電路和射頻干擾濾波器，適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用。射頻干擾濾波器，適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用。AD22055型橋式傳感器信號(hào)放大器應(yīng)用型橋式傳感器信號(hào)放大器應(yīng)用9.3 熱敏電阻熱敏電阻9.3.1 熱敏電阻的結(jié)構(gòu)熱敏電阻的結(jié)構(gòu)熱敏電阻是由一些金屬氧化物的粉末按一定比例混熱敏電阻是由一些金屬氧化物的粉末按一定比例混合燒結(jié)而成的半導(dǎo)體。通過(guò)不同的材質(zhì)組合，能得合燒結(jié)而成的半導(dǎo)體。通過(guò)不同的材質(zhì)組合，能得到熱敏電阻不同的電阻值及不同的溫度特性。到熱敏電阻不同的

18、電阻值及不同的溫度特性。熱敏電阻主要由熱敏探頭熱敏電阻主要由熱敏探頭1、引線、引線2、殼體、殼體3等構(gòu)成。等構(gòu)成。熱敏電阻器的結(jié)構(gòu)及符號(hào)熱敏電阻器的結(jié)構(gòu)及符號(hào) 熱敏電阻一般做成二端器件，但也有做成三端或四端器件的。熱敏電阻一般做成二端器件，但也有做成三端或四端器件的。二端和三端器件為直熱式，即熱敏電阻直接由連接的電路中二端和三端器件為直熱式，即熱敏電阻直接由連接的電路中獲得功率。四端器件則為旁熱式。獲得功率。四端器件則為旁熱式。 根據(jù)不同的使用要求，可以把熱敏電阻做成不同的形狀和結(jié)根據(jù)不同的使用要求，可以把熱敏電阻做成不同的形狀和結(jié)構(gòu)，其典型結(jié)構(gòu)如圖所示。構(gòu)，其典型結(jié)構(gòu)如圖所示。熱敏電阻的外觀

19、熱敏電阻的外觀9.3.2 熱敏電阻的溫度特性熱敏電阻的溫度特性 熱敏電阻按其物理特性分為三大特性，即：負(fù)溫度熱敏電阻按其物理特性分為三大特性，即：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻系數(shù)熱敏電阻NTC、正溫度系數(shù)熱敏電阻、正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC和臨和臨界溫度系數(shù)熱敏電阻界溫度系數(shù)熱敏電阻CTR。熱敏電阻阻值溫度特性曲線熱敏電阻阻值溫度特性曲線1）負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻）負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC的溫度特性：的溫度特性： 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是以氧化錳、氧化鈷和氧化鋁負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是以氧化錳、氧化鈷和氧化鋁等金屬氧化物為主要原料，采用陶瓷工藝制成。等金屬氧化物為主要原料，采用陶瓷工藝制成。 它們具有半導(dǎo)體性質(zhì)，有靈

20、敏度高、穩(wěn)定性好、響它們具有半導(dǎo)體性質(zhì)，有靈敏度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)快、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于需要定應(yīng)快、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于需要定點(diǎn)測(cè)溫的自動(dòng)控制電路中，如冰箱、空調(diào)等。點(diǎn)測(cè)溫的自動(dòng)控制電路中，如冰箱、空調(diào)等。2）正溫度系數(shù)熱敏電阻）正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC的溫度特性的溫度特性 正溫度系數(shù)熱敏電阻是以鈦酸鋇為基本材料，再摻正溫度系數(shù)熱敏電阻是以鈦酸鋇為基本材料，再摻入適量的稀土元素，利用陶瓷工藝高溫?zé)Y(jié)而成。入適量的稀土元素，利用陶瓷工藝高溫?zé)Y(jié)而成。3）臨界溫度系數(shù)熱敏電阻）臨界溫度系數(shù)熱敏電阻CTR的溫度特性的溫度特性 臨界溫度系數(shù)熱敏電阻臨界溫度系數(shù)熱敏電阻CTR的

21、特性是在某一特性溫的特性是在某一特性溫度下電阻值會(huì)發(fā)生變化，也屬于負(fù)溫度系數(shù)，主要度下電阻值會(huì)發(fā)生變化，也屬于負(fù)溫度系數(shù)，主要用于溫度開(kāi)關(guān)類(lèi)的控制。用于溫度開(kāi)關(guān)類(lèi)的控制。9.3.3 熱敏電阻的主要參數(shù)和優(yōu)點(diǎn)熱敏電阻的主要參數(shù)和優(yōu)點(diǎn) 熱敏電阻的主要參數(shù)有熱敏電阻的主要參數(shù)有 ： 標(biāo)稱(chēng)阻值標(biāo)稱(chēng)阻值 溫度系數(shù)溫度系數(shù) 散熱系數(shù)散熱系數(shù) 時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù) 熱敏電阻與金屬電阻比較的優(yōu)點(diǎn)熱敏電阻與金屬電阻比較的優(yōu)點(diǎn) ： 由于有較大的電阻溫度系數(shù)，所以靈敏度很高，可測(cè)得微小由于有較大的電阻溫度系數(shù)，所以靈敏度很高，可測(cè)得微小溫度的變化；溫度的變化； 熱敏電阻元件根據(jù)需要可制作成多種形狀；熱敏電阻元件根據(jù)需要

22、可制作成多種形狀； 熱敏電阻的阻值很大，當(dāng)遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)導(dǎo)線電阻的影響可不熱敏電阻的阻值很大，當(dāng)遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)導(dǎo)線電阻的影響可不考慮；考慮；具有較好的穩(wěn)定性。具有較好的穩(wěn)定性。 9.3.4熱敏電阻的應(yīng)用電路熱敏電阻的應(yīng)用電路 熱敏電阻應(yīng)用廣泛，常用于家用空調(diào)、汽車(chē)空調(diào)、熱敏電阻應(yīng)用廣泛，常用于家用空調(diào)、汽車(chē)空調(diào)、冰箱、冷柜、熱水器、飲水機(jī)、暖風(fēng)機(jī)、洗碗機(jī)、冰箱、冷柜、熱水器、飲水機(jī)、暖風(fēng)機(jī)、洗碗機(jī)、消毒柜、洗衣機(jī)、烘干機(jī)以及中低溫干燥箱、恒溫消毒柜、洗衣機(jī)、烘干機(jī)以及中低溫干燥箱、恒溫箱等場(chǎng)合的溫度測(cè)量與控制的場(chǎng)合。箱等場(chǎng)合的溫度測(cè)量與控制的場(chǎng)合。1）NTC熱敏電阻實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)溫度控制電路如圖所示。熱

23、敏電阻實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)溫度控制電路如圖所示。2）PTC熱敏電阻組成的測(cè)溫電路熱敏電阻組成的測(cè)溫電路0100的測(cè)溫電路是應(yīng)用廣泛的電路之一，實(shí)現(xiàn)的形式的測(cè)溫電路是應(yīng)用廣泛的電路之一，實(shí)現(xiàn)的形式也是多種多樣，下圖是采用正溫度系數(shù)的熱敏電阻組成的也是多種多樣，下圖是采用正溫度系數(shù)的熱敏電阻組成的電路。電路。 熱敏電阻測(cè)量單點(diǎn)溫度原理圖熱敏電阻測(cè)量單點(diǎn)溫度原理圖3）CPU溫度檢測(cè)溫度檢測(cè) 電腦在使用過(guò)程中，當(dāng)電腦在使用過(guò)程中，當(dāng)CPU工作繁忙的時(shí)候，工作繁忙的時(shí)候，CPU溫度往往升高，若不加處理，會(huì)造成溫度往往升高，若不加處理，會(huì)造成CPU的燒毀，的燒毀，在在CPU插槽中，用熱敏電阻測(cè)溫，然后通過(guò)相關(guān)電插槽中

24、，用熱敏電阻測(cè)溫，然后通過(guò)相關(guān)電路進(jìn)行處理，實(shí)施保護(hù)。路進(jìn)行處理，實(shí)施保護(hù)。用熱敏電阻實(shí)現(xiàn)過(guò)熱保護(hù)原理圖用熱敏電阻實(shí)現(xiàn)過(guò)熱保護(hù)原理圖4）電視或電腦顯像管消磁）電視或電腦顯像管消磁 顯像管對(duì)磁場(chǎng)比較敏感，使用不當(dāng)都會(huì)使屏幕出現(xiàn)顯像管對(duì)磁場(chǎng)比較敏感，使用不當(dāng)都會(huì)使屏幕出現(xiàn)色彩不良現(xiàn)象，需在其內(nèi)部設(shè)置自動(dòng)消磁電路。每色彩不良現(xiàn)象，需在其內(nèi)部設(shè)置自動(dòng)消磁電路。每開(kāi)啟一次主電源，自動(dòng)消磁電路就會(huì)工作一次，可開(kāi)啟一次主電源，自動(dòng)消磁電路就會(huì)工作一次，可消除地磁及周?chē)艌?chǎng)對(duì)顯像管熒光色純的影響。消除地磁及周?chē)艌?chǎng)對(duì)顯像管熒光色純的影響。用熱敏電阻對(duì)顯像管消磁原理圖用熱敏電阻對(duì)顯像管消磁原理圖 5）單相異步電

25、動(dòng)機(jī)起動(dòng)）單相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng) 對(duì)于啟動(dòng)時(shí)需要較大功率，運(yùn)動(dòng)時(shí)功率又較小的這類(lèi)單相對(duì)于啟動(dòng)時(shí)需要較大功率，運(yùn)動(dòng)時(shí)功率又較小的這類(lèi)單相電動(dòng)機(jī)（冰箱壓縮機(jī)、空調(diào)機(jī)等），往往采用啟動(dòng)后將啟電動(dòng)機(jī)（冰箱壓縮機(jī)、空調(diào)機(jī)等），往往采用啟動(dòng)后將啟動(dòng)繞組通過(guò)離心開(kāi)關(guān)將其斷開(kāi)。動(dòng)繞組通過(guò)離心開(kāi)關(guān)將其斷開(kāi)。如采用如采用PTC熱敏電阻作為啟動(dòng)線圈自動(dòng)通斷的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)熱敏電阻作為啟動(dòng)線圈自動(dòng)通斷的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)時(shí)，則效果更好，壽命更長(zhǎng)。時(shí)，則效果更好，壽命更長(zhǎng)。單相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)用熱敏電阻原理圖單相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)用熱敏電阻原理圖 6）管道流量測(cè)量）管道流量測(cè)量管道流量的測(cè)量是工業(yè)中常遇到的測(cè)量類(lèi)型，實(shí)現(xiàn)的方法管道流量的測(cè)量

26、是工業(yè)中常遇到的測(cè)量類(lèi)型，實(shí)現(xiàn)的方法也很多，用熱敏電阻實(shí)現(xiàn)的原理如圖所示。也很多，用熱敏電阻實(shí)現(xiàn)的原理如圖所示。 9.4 熱電偶熱電偶9.4.1 熱電偶的分類(lèi)與結(jié)構(gòu)熱電偶的分類(lèi)與結(jié)構(gòu) 熱電偶結(jié)構(gòu)形式很多，按熱電偶結(jié)構(gòu)劃分有熱電偶結(jié)構(gòu)形式很多，按熱電偶結(jié)構(gòu)劃分有普通熱普通熱電偶電偶、鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶、薄膜熱電偶薄膜熱電偶、表面熱電偶表面熱電偶。 普通熱電偶：工業(yè)上常用的熱電偶一般由熱電極、普通熱電偶：工業(yè)上常用的熱電偶一般由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管、接線盒、接線盒蓋組成。這種絕緣管、保護(hù)套管、接線盒、接線盒蓋組成。這種熱電偶主要用于氣體、蒸汽、液體等介質(zhì)的測(cè)溫。熱電偶主要用于氣體、蒸汽、液體

27、等介質(zhì)的測(cè)溫。 鎧裝熱電偶：由熱電偶絲、絕緣材料（氧化鐵）、鎧裝熱電偶：由熱電偶絲、絕緣材料（氧化鐵）、不銹鋼保護(hù)管組合在一起經(jīng)拉制工藝制成。不銹鋼保護(hù)管組合在一起經(jīng)拉制工藝制成。 薄膜熱電偶：由兩種金屬薄膜連接在一起的特殊結(jié)薄膜熱電偶：由兩種金屬薄膜連接在一起的特殊結(jié)構(gòu)的熱電偶。構(gòu)的熱電偶。 表面熱電偶：分為永久性安裝和非永久性安裝兩種，表面熱電偶：分為永久性安裝和非永久性安裝兩種，主要用來(lái)測(cè)量金屬塊、爐壁、橡膠筒、渦輪葉片等主要用來(lái)測(cè)量金屬塊、爐壁、橡膠筒、渦輪葉片等固體的表面溫度。固體的表面溫度。 （c）薄膜熱電偶）薄膜熱電偶 熱電偶及其結(jié)構(gòu)示意圖熱電偶及其結(jié)構(gòu)示意圖熱電偶的外形與樣式熱

28、電偶的外形與樣式9.4.2 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理是物體的熱電效應(yīng)。熱電偶的工作原理是物體的熱電效應(yīng)。1823年，賽年，賽貝殼（貝殼（Seebeck）發(fā)現(xiàn)，）發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩種不同的金屬導(dǎo)體兩當(dāng)兩種不同的金屬導(dǎo)體兩端分別接在一起構(gòu)成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不端分別接在一起構(gòu)成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不等（等（TT0）時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，形成電流，）時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，形成電流，這種現(xiàn)象稱(chēng)為這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)。產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做熱電勢(shì)，。產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做熱電勢(shì)，用用 來(lái)表示。來(lái)表示。),(0TTEAB通常把兩種不同金屬的組合稱(chēng)為通常把兩種不同金屬的組合稱(chēng)為熱電

29、偶熱電偶，A和和B稱(chēng)稱(chēng)為熱電極，溫度高的結(jié)點(diǎn)稱(chēng)為測(cè)量端（也稱(chēng)為工作為熱電極，溫度高的結(jié)點(diǎn)稱(chēng)為測(cè)量端（也稱(chēng)為工作端或熱端），而溫度低的結(jié)點(diǎn)稱(chēng)為參考端（也稱(chēng)自端或熱端），而溫度低的結(jié)點(diǎn)稱(chēng)為參考端（也稱(chēng)自由端或冷端）。由端或冷端）。用熱電偶把被測(cè)溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闊犭妱?shì)信號(hào)，用電用熱電偶把被測(cè)溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闊犭妱?shì)信號(hào)，用電測(cè)儀表測(cè)出電勢(shì)大小，就可間接求得被測(cè)溫度值。測(cè)儀表測(cè)出電勢(shì)大小，就可間接求得被測(cè)溫度值。熱電效應(yīng)產(chǎn)生的熱電勢(shì)是由熱電效應(yīng)產(chǎn)生的熱電勢(shì)是由接觸電勢(shì)接觸電勢(shì)和和溫差電勢(shì)溫差電勢(shì)兩兩部分組成。部分組成。（1） 接觸電動(dòng)勢(shì)接觸電動(dòng)勢(shì)A、B兩導(dǎo)體接觸后，由于電子濃度不同，在截面附近兩導(dǎo)體接觸后，

30、由于電子濃度不同，在截面附近產(chǎn)生接觸電勢(shì)：產(chǎn)生接觸電勢(shì)： 波爾茨曼常數(shù)，電子電荷量，波爾茨曼常數(shù)，電子電荷量，A、B電子電子濃度，絕對(duì)溫度。濃度，絕對(duì)溫度。熱電勢(shì)的方向與導(dǎo)體電子濃度熱電勢(shì)的方向與導(dǎo)體電子濃度n有關(guān)。顯然，當(dāng)有關(guān)。顯然，當(dāng)AB材料已材料已定時(shí)，接觸電勢(shì)與溫度定時(shí)，接觸電勢(shì)與溫度T（絕對(duì)溫度）有關(guān)。（絕對(duì)溫度）有關(guān)。 BAABnnqKTTeln)(000,()TABABTeT TeT TdT（2） 溫差電動(dòng)勢(shì)溫差電動(dòng)勢(shì)當(dāng)一塊導(dǎo)體兩端溫度不同時(shí)，在導(dǎo)體兩端形成溫差電勢(shì)。當(dāng)一塊導(dǎo)體兩端溫度不同時(shí)，在導(dǎo)體兩端形成溫差電勢(shì)。 00( ,)TnTe T Tdt湯奴遜系數(shù)，與材料性質(zhì)及導(dǎo)體兩

31、端平均溫度有關(guān)湯奴遜系數(shù)，與材料性質(zhì)及導(dǎo)體兩端平均溫度有關(guān) 。（3） 熱電偶回路的總熱電動(dòng)勢(shì)熱電偶回路的總熱電動(dòng)勢(shì)當(dāng)兩種材料當(dāng)兩種材料A、B組成閉合回路時(shí)，回路中總電動(dòng)勢(shì)為：組成閉合回路時(shí)，回路中總電動(dòng)勢(shì)為： 0000( ,)( )()( ,)( ,)ABABABBAET TeTeTeT TeT T當(dāng)當(dāng)0，AB時(shí)，時(shí)，A為正極，為正極，B為負(fù)極。由于接觸為負(fù)極。由于接觸電勢(shì)遠(yuǎn)大于溫差電勢(shì)，所以可忽略溫差電勢(shì)的影響，即：電勢(shì)遠(yuǎn)大于溫差電勢(shì)，所以可忽略溫差電勢(shì)的影響，即： ),()()(),(000TTfTeTeTTEABABAB121332( ,)( ,)( ,)ABABABEt tEt tEt

32、 t一般熱電偶的分度表（輸出特性）是在冷端為一般熱電偶的分度表（輸出特性）是在冷端為0時(shí)給時(shí)給出的，若測(cè)量時(shí)冷端不為出的，若測(cè)量時(shí)冷端不為0，則可據(jù)此修正。，則可據(jù)此修正。 中間溫度定律：熱電偶中間溫度定律：熱電偶AB的電動(dòng)勢(shì)僅取決于熱電偶的的電動(dòng)勢(shì)僅取決于熱電偶的材料和兩節(jié)點(diǎn)的溫度，而與溫度沿?zé)犭姌O的分布無(wú)關(guān)。材料和兩節(jié)點(diǎn)的溫度，而與溫度沿?zé)犭姌O的分布無(wú)關(guān)。均勻電路定律：由單一的金屬構(gòu)成的回路中不存在熱均勻電路定律：由單一的金屬構(gòu)成的回路中不存在熱電勢(shì)。電勢(shì)。（4）熱電偶基本定理）熱電偶基本定理 中間導(dǎo)體定律：在由中間導(dǎo)體定律：在由A、B兩種導(dǎo)體組成的熱電偶回路兩種導(dǎo)體組成的熱電偶回路中，將

33、冷端斷開(kāi)，接入第三種或更多種導(dǎo)體，只要保證接入端中，將冷端斷開(kāi)，接入第三種或更多種導(dǎo)體，只要保證接入端的溫度相同，則回路總電勢(shì)不變。的溫度相同，則回路總電勢(shì)不變。 標(biāo)準(zhǔn)電極定律：標(biāo)準(zhǔn)電極定律： 若熱電偶若熱電偶AB的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度為的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度為T(mén)和和T0，則回路的熱電動(dòng)勢(shì)等于熱電偶，則回路的熱電動(dòng)勢(shì)等于熱電偶AC和熱電偶和熱電偶CB的熱的熱電動(dòng)勢(shì)之和，即電動(dòng)勢(shì)之和，即有時(shí)熱電偶的兩個(gè)極有時(shí)熱電偶的兩個(gè)極AB的分度表不知，但知道的分度表不知，但知道AC、BC的分度表，據(jù)此則可獲得的分度表，據(jù)此則可獲得A、B的分度表。的分度表。 ),(),(),(212121ttEttEttECBACAB等

34、值替代等值替代定律：如果使一熱電偶在某一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)定律：如果使一熱電偶在某一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)等于另一支熱電偶在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電生的熱電勢(shì)等于另一支熱電偶在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)，則這兩支熱電偶在該溫度范圍內(nèi)可以互相代用。勢(shì)，則這兩支熱電偶在該溫度范圍內(nèi)可以互相代用。如果以如果以A、B組成的熱電偶作為測(cè)量用的熱電偶，則組成的熱電偶作為測(cè)量用的熱電偶，則C、D兩線我們稱(chēng)之為兩線我們稱(chēng)之為補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線。補(bǔ)償導(dǎo)線的作用：為使熱電勢(shì)與被測(cè)溫度間成單值函數(shù)關(guān)補(bǔ)償導(dǎo)線的作用：為使熱電勢(shì)與被測(cè)溫度間成單值函數(shù)關(guān)系，需要將熱電偶自由端（冷端）的溫度保持恒定（最好為系，需要將熱電偶

35、自由端（冷端）的溫度保持恒定（最好為0），可以把熱電偶做得很長(zhǎng)，使自由端遠(yuǎn)離工作端，并同），可以把熱電偶做得很長(zhǎng)，使自由端遠(yuǎn)離工作端，并同測(cè)量?jī)x表一起放置到恒溫或溫度波動(dòng)較小的地方，但這種方法測(cè)量?jī)x表一起放置到恒溫或溫度波動(dòng)較小的地方，但這種方法安裝使用不方便，并且耗費(fèi)許多貴重金屬材料。一般是用補(bǔ)償安裝使用不方便，并且耗費(fèi)許多貴重金屬材料。一般是用補(bǔ)償導(dǎo)線將熱電偶自由端延伸出來(lái)，遠(yuǎn)離工作端，延伸到溫度恒定導(dǎo)線將熱電偶自由端延伸出來(lái)，遠(yuǎn)離工作端，延伸到溫度恒定的地方，使的地方，使t0穩(wěn)定，同時(shí)用廉價(jià)金屬替代了貴金屬，便于安裝穩(wěn)定，同時(shí)用廉價(jià)金屬替代了貴金屬，便于安裝和敷設(shè)。和敷設(shè)。9.4.3 熱

36、電偶的參數(shù)熱電偶的參數(shù)1）分度號(hào)）分度號(hào)國(guó)際上，按熱電偶的國(guó)際上，按熱電偶的A、B熱電極材料不同分成若干熱電極材料不同分成若干個(gè)分度號(hào)，如常用的個(gè)分度號(hào)，如常用的K（鎳鉻（鎳鉻鎳硅或鎳鋁）、鎳硅或鎳鋁）、E（鎳鉻（鎳鉻康銅）、康銅）、T（銅（銅康銅）等，并且有相應(yīng)的康銅）等，并且有相應(yīng)的分度表，詳見(jiàn)附錄分度表，詳見(jiàn)附錄B。2）分度表）分度表國(guó)際計(jì)量委員會(huì)對(duì)熱電偶的每一度的熱電勢(shì)做了非常國(guó)際計(jì)量委員會(huì)對(duì)熱電偶的每一度的熱電勢(shì)做了非常精密的測(cè)試，并向全世界公布了它們分度表。精密的測(cè)試，并向全世界公布了它們分度表。通過(guò)測(cè)量熱電偶輸出的熱電勢(shì)再查分度表得到相應(yīng)的通過(guò)測(cè)量熱電偶輸出的熱電勢(shì)再查分度表得到

37、相應(yīng)的溫度值。每分檔，中間值按內(nèi)插法計(jì)算。溫度值。每分檔，中間值按內(nèi)插法計(jì)算。 S分度號(hào)熱分度號(hào)熱電偶的分度表如下所示。電偶的分度表如下所示。9.4.4 熱電偶的特點(diǎn)熱電偶的特點(diǎn)（1）熱電偶的特點(diǎn)）熱電偶的特點(diǎn)1）測(cè)溫范圍寬，能測(cè)量較高的溫度。）測(cè)溫范圍寬，能測(cè)量較高的溫度。2）輸出電壓信號(hào)，測(cè)量方便、便于遠(yuǎn)距離傳輸、集中）輸出電壓信號(hào)，測(cè)量方便、便于遠(yuǎn)距離傳輸、集中檢測(cè)和控制。檢測(cè)和控制。3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、維護(hù)方便、準(zhǔn)確度高。）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、維護(hù)方便、準(zhǔn)確度高。4）熱慣性和熱容量小，便于快速測(cè)量。）熱慣性和熱容量小，便于快速測(cè)量。5）自身產(chǎn)生電壓，不需要外加驅(qū)動(dòng)電源，是典型的自）

38、自身產(chǎn)生電壓，不需要外加驅(qū)動(dòng)電源，是典型的自發(fā)電式傳感器。發(fā)電式傳感器。 （2）熱電偶的缺點(diǎn)）熱電偶的缺點(diǎn) 低靈敏度、低穩(wěn)定性、響應(yīng)速度慢、高溫下容易老低靈敏度、低穩(wěn)定性、響應(yīng)速度慢、高溫下容易老化和有漂移，以及非線性。且熱電偶需要外部參考化和有漂移，以及非線性。且熱電偶需要外部參考端。端。9.4.5 熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償1）補(bǔ)償導(dǎo)線法）補(bǔ)償導(dǎo)線法 為了使熱電偶冷端溫度保持穩(wěn)定，可將熱電偶做得很長(zhǎng)，使為了使熱電偶冷端溫度保持穩(wěn)定，可將熱電偶做得很長(zhǎng)，使冷端遠(yuǎn)離工作時(shí)，并連同測(cè)量?jī)x表一起放置在恒溫或溫度波冷端遠(yuǎn)離工作時(shí)，并連同測(cè)量?jī)x表一起放置在恒溫或溫度波動(dòng)比較小地方，但這種

39、方法一方面使安裝使用不方便，另一動(dòng)比較小地方，但這種方法一方面使安裝使用不方便，另一方面可能耗費(fèi)許多貴重的金屬材料。方面可能耗費(fèi)許多貴重的金屬材料。 因此，一般是用一種稱(chēng)為補(bǔ)償導(dǎo)線的連接線將熱電偶冷端延因此，一般是用一種稱(chēng)為補(bǔ)償導(dǎo)線的連接線將熱電偶冷端延伸出來(lái)。伸出來(lái)。 我國(guó)生產(chǎn)的常用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的型號(hào)、線芯材質(zhì)、我國(guó)生產(chǎn)的常用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的型號(hào)、線芯材質(zhì)、絕緣層著色及允差等級(jí)如表所示。絕緣層著色及允差等級(jí)如表所示。2 2）冷端溫度恒溫法）冷端溫度恒溫法 在一個(gè)保溫容器里放冰水混合物，在一個(gè)保溫容器里放冰水混合物，1 1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下（101.325kPa101.325kPa

40、）冰和純水的平衡溫度為）冰和純水的平衡溫度為00。自由端恒溫法適用于實(shí)驗(yàn)中的精確測(cè)量和檢定熱電自由端恒溫法適用于實(shí)驗(yàn)中的精確測(cè)量和檢定熱電偶時(shí)使用。偶時(shí)使用。 冷端處理用冰點(diǎn)槽法冷端處理用冰點(diǎn)槽法 3）冷端溫度校正法）冷端溫度校正法 由于熱電偶的溫度分度表是在冷端溫度保持在由于熱電偶的溫度分度表是在冷端溫度保持在00的的情況下得到的，與它配套使用的測(cè)量電路或顯示儀情況下得到的，與它配套使用的測(cè)量電路或顯示儀表又是根據(jù)這一關(guān)系曲線進(jìn)行刻度的，因此冷端溫表又是根據(jù)這一關(guān)系曲線進(jìn)行刻度的，因此冷端溫度不等于度不等于00時(shí)，就需對(duì)儀表指示值加以修正。時(shí)，就需對(duì)儀表指示值加以修正。 4）冷端溫度電橋補(bǔ)償

41、法）冷端溫度電橋補(bǔ)償法 用電橋在溫度變化時(shí)的不平衡電壓（補(bǔ)償電壓）去用電橋在溫度變化時(shí)的不平衡電壓（補(bǔ)償電壓）去消除冷端溫度變化對(duì)熱電偶電勢(shì)的影響，這種裝置消除冷端溫度變化對(duì)熱電偶電勢(shì)的影響，這種裝置稱(chēng)為冷端溫度補(bǔ)償器。稱(chēng)為冷端溫度補(bǔ)償器。熱電偶橋式冷端溫度補(bǔ)償原理圖熱電偶橋式冷端溫度補(bǔ)償原理圖 mVEAB(T,T0)T0T0TAB+-abUUabRCuR1R2R3R9.4.6 熱電偶的應(yīng)用電路熱電偶的應(yīng)用電路 熱電偶應(yīng)用極其廣泛，如在電力冶金、水利工程、石油化工、熱電偶應(yīng)用極其廣泛，如在電力冶金、水利工程、石油化工、輕工紡織、科研、工業(yè)鍋爐、工業(yè)過(guò)程控制、自動(dòng)化儀表、輕工紡織、科研、工業(yè)鍋爐

42、、工業(yè)過(guò)程控制、自動(dòng)化儀表、溫室監(jiān)測(cè)等方面應(yīng)用非常多。溫室監(jiān)測(cè)等方面應(yīng)用非常多。1）用）用AD592做冷端補(bǔ)償?shù)臒犭娕紤?yīng)用電路做冷端補(bǔ)償?shù)臒犭娕紤?yīng)用電路 如圖所示，圖中如圖所示，圖中MC1403為精密電壓源，為精密電壓源，AD592為電流輸出為電流輸出型集成溫度傳感器，作冷端溫度補(bǔ)償。型集成溫度傳感器，作冷端溫度補(bǔ)償。 AD592做冷端補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用原理圖做冷端補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用原理圖2）AD594集成式單片熱電偶冷端溫度補(bǔ)償器集成式單片熱電偶冷端溫度補(bǔ)償器 AD594AD594、AD595AD595、AD597AD597等是美國(guó)等是美國(guó)ADIADI公司生產(chǎn)的單片熱電偶冷公司生產(chǎn)的單片熱電偶冷端補(bǔ)償器，內(nèi)

43、部還集成了儀用放大器，所以除能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同端補(bǔ)償器，內(nèi)部還集成了儀用放大器，所以除能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的熱電偶進(jìn)行冷端補(bǔ)償之外，還可作為線性放大器。的熱電偶進(jìn)行冷端補(bǔ)償之外，還可作為線性放大器。 下圖為下圖為AD594CAD594C的應(yīng)用電路圖。熱電偶的信號(hào)經(jīng)過(guò)的應(yīng)用電路圖。熱電偶的信號(hào)經(jīng)過(guò)AD594AD594的冷的冷端補(bǔ)償和放大后，再用端補(bǔ)償和放大后，再用OP07OP07放大后輸出。放大后輸出。 AD594應(yīng)用原理圖應(yīng)用原理圖3）AD693的熱電偶調(diào)理電路的熱電偶調(diào)理電路 該電路與該電路與AD592構(gòu)成帶冷端溫度補(bǔ)償?shù)臒犭娕紲y(cè)溫構(gòu)成帶冷端溫度補(bǔ)償?shù)臒犭娕紲y(cè)溫電路，該電路能將熱力學(xué)溫度電路，該電路能將熱

44、力學(xué)溫度K轉(zhuǎn)成攝氏溫度，再轉(zhuǎn)成攝氏溫度，再變換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)便于遠(yuǎn)距離傳輸，并能夠靈活變換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)便于遠(yuǎn)距離傳輸，并能夠靈活地設(shè)定溫度范圍。地設(shè)定溫度范圍。AD693為熱電偶調(diào)理電路的應(yīng)用原理圖為熱電偶調(diào)理電路的應(yīng)用原理圖9.4.7 熱電偶安裝注意事項(xiàng)熱電偶安裝注意事項(xiàng) 1）插入深度要求）插入深度要求安裝時(shí)熱電偶的測(cè)量端應(yīng)用足夠的插入深度，管道安裝時(shí)熱電偶的測(cè)量端應(yīng)用足夠的插入深度，管道上安裝時(shí)應(yīng)使保護(hù)套管的測(cè)量端超過(guò)管道中心線。上安裝時(shí)應(yīng)使保護(hù)套管的測(cè)量端超過(guò)管道中心線。2）注意保溫）注意保溫 為防止傳導(dǎo)散熱產(chǎn)生測(cè)溫附加誤差，保護(hù)套管露在為防止傳導(dǎo)散熱產(chǎn)生測(cè)溫附加誤差，保護(hù)套管露在設(shè)備

45、外部的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，并加保溫層。設(shè)備外部的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，并加保溫層。3）防止變形）防止變形為防止高溫下保護(hù)套管變形，應(yīng)盡量垂直安裝。在為防止高溫下保護(hù)套管變形，應(yīng)盡量垂直安裝。在有流速的管道中必須傾斜安裝，如有條件應(yīng)盡量在有流速的管道中必須傾斜安裝，如有條件應(yīng)盡量在管道的彎管處安裝，并且安裝的測(cè)量端要迎向流速管道的彎管處安裝，并且安裝的測(cè)量端要迎向流速方向。若需水平安裝時(shí)，則應(yīng)有支架支撐。方向。若需水平安裝時(shí)，則應(yīng)有支架支撐。9.5 紅外傳感器紅外傳感器9.5.1 紅外傳感器的分類(lèi)紅外傳感器的分類(lèi)把紅外輻射轉(zhuǎn)換成電量變化的裝置，稱(chēng)為把紅外輻射轉(zhuǎn)換成電量變化的裝置，稱(chēng)為紅外傳感紅外傳感器器。紅外

46、傳感器主要是利用被測(cè)物體熱輻射而發(fā)出。紅外傳感器主要是利用被測(cè)物體熱輻射而發(fā)出紅外線，從而測(cè)量物體的溫度，可進(jìn)行遙測(cè)。紅外線，從而測(cè)量物體的溫度，可進(jìn)行遙測(cè)。 紅外傳感器主要分為紅外傳感器主要分為光電型光電型和和熱敏型熱敏型。1）光電型是利用紅外輻射的光電效應(yīng)制成的，其核心是光電）光電型是利用紅外輻射的光電效應(yīng)制成的，其核心是光電元件，這類(lèi)傳感器主要有紅外二極管、三極管等。元件，這類(lèi)傳感器主要有紅外二極管、三極管等。2）熱敏型主要制作紅外溫度傳感器，它是利用紅外輻射的熱）熱敏型主要制作紅外溫度傳感器，它是利用紅外輻射的熱效應(yīng)制成的，其核心是熱敏元件。熱敏元件吸收紅外線的輻效應(yīng)制成的，其核心是熱

47、敏元件。熱敏元件吸收紅外線的輻射能后引起溫度升高，從而測(cè)出物體的溫度。射能后引起溫度升高，從而測(cè)出物體的溫度。熱探測(cè)器的種類(lèi)主要分四類(lèi)：熱釋電型、熱敏電阻熱探測(cè)器的種類(lèi)主要分四類(lèi)：熱釋電型、熱敏電阻型、熱電阻型和氣體型。型、熱電阻型和氣體型。9.5.2 紅外傳感器的工作原理與結(jié)構(gòu)紅外傳感器的工作原理與結(jié)構(gòu)1）紅外傳感器的工作原理）紅外傳感器的工作原理 紅外傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)元件和轉(zhuǎn)換電路。光學(xué)系統(tǒng)紅外傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)元件和轉(zhuǎn)換電路。光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可分透射式和反射式兩類(lèi)。檢測(cè)元件按工作原理按結(jié)構(gòu)不同可分透射式和反射式兩類(lèi)。檢測(cè)元件按工作原理可分熱敏元件和光電檢測(cè)元件?？煞譄崦粼?/p>

48、件和光電檢測(cè)元件。 熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時(shí)溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。時(shí)溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。紅外線傳感器測(cè)溫原理圖紅外線傳感器測(cè)溫原理圖2）紅外傳感器的外形結(jié)構(gòu)）紅外傳感器的外形結(jié)構(gòu) 紅外傳感器的外形，如圖所示。紅外傳感器的外形，如圖所示。 9.5.3 紅外傳感器的應(yīng)用電路紅外傳感器的應(yīng)用電路1）紅外測(cè)溫儀）紅外測(cè)溫儀紅外測(cè)溫儀一般用于探測(cè)目標(biāo)的紅外輻射和測(cè)定紅外測(cè)溫儀一般用于探測(cè)目標(biāo)的紅外輻射和測(cè)定其輻射強(qiáng)度，確定目標(biāo)的溫度。它采用濾光片可其輻射強(qiáng)度，確

49、定目標(biāo)的溫度。它采用濾光片可分離出所需的波段，因而該儀器能工作在任意波分離出所需的波段，因而該儀器能工作在任意波段。段。紅外測(cè)溫儀的電路比較復(fù)雜，包括前置放大、選紅外測(cè)溫儀的電路比較復(fù)雜，包括前置放大、選頻放大、溫度補(bǔ)償、線性化、發(fā)射率調(diào)節(jié)等。紅頻放大、溫度補(bǔ)償、線性化、發(fā)射率調(diào)節(jié)等。紅外測(cè)溫儀的光學(xué)系統(tǒng)可以是透射式，也可以是反外測(cè)溫儀的光學(xué)系統(tǒng)可以是透射式，也可以是反射式。反射式光學(xué)系統(tǒng)多采用凹面玻璃反射鏡。射式。反射式光學(xué)系統(tǒng)多采用凹面玻璃反射鏡。 國(guó)產(chǎn)系列紅外測(cè)溫儀，紅外輻射經(jīng)光學(xué)鏡頭接收傳國(guó)產(chǎn)系列紅外測(cè)溫儀，紅外輻射經(jīng)光學(xué)鏡頭接收傳輸至光電器件上，由于紅外器件的響應(yīng)特性，為防輸至光電器

50、件上，由于紅外器件的響應(yīng)特性，為防止飽和，須經(jīng)對(duì)數(shù)放大處理，為了穩(wěn)定可靠又經(jīng)嚴(yán)止飽和，須經(jīng)對(duì)數(shù)放大處理，為了穩(wěn)定可靠又經(jīng)嚴(yán)格的溫度補(bǔ)償及各種功能調(diào)節(jié)設(shè)置，再經(jīng)線性處理格的溫度補(bǔ)償及各種功能調(diào)節(jié)設(shè)置，再經(jīng)線性處理后輸出。后輸出。國(guó)產(chǎn)國(guó)產(chǎn)H-TH-T系列紅外測(cè)溫儀測(cè)溫原理圖系列紅外測(cè)溫儀測(cè)溫原理圖2）紅外線輻射溫度計(jì)測(cè)人體溫度）紅外線輻射溫度計(jì)測(cè)人體溫度 人體主要輻射波長(zhǎng)為人體主要輻射波長(zhǎng)為910mm的紅外線，通過(guò)對(duì)人的紅外線，通過(guò)對(duì)人體自身輻射紅外能量的測(cè)量，便能準(zhǔn)確地測(cè)定人體體自身輻射紅外能量的測(cè)量，便能準(zhǔn)確地測(cè)定人體表面溫度。表面溫度。由于該波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光線不被空氣所示吸收，因而由于該波長(zhǎng)范

51、圍內(nèi)的光線不被空氣所示吸收，因而可利用人體輻射的紅外能量精確地測(cè)量人體表面溫可利用人體輻射的紅外能量精確地測(cè)量人體表面溫度。紅外溫度測(cè)量技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試速度快，度。紅外溫度測(cè)量技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試速度快，1s內(nèi)可測(cè)試完畢。內(nèi)可測(cè)試完畢。 紅外溫度快速檢測(cè)儀為在人流量較大的公共場(chǎng)合所紅外溫度快速檢測(cè)儀為在人流量較大的公共場(chǎng)合所降低病毒的擴(kuò)散和傳播提供快速、非接觸測(cè)量手段，降低病毒的擴(kuò)散和傳播提供快速、非接觸測(cè)量手段，可廣泛用于機(jī)場(chǎng)、海關(guān)、車(chē)站、賓館、商場(chǎng)、影院、可廣泛用于機(jī)場(chǎng)、海關(guān)、車(chē)站、賓館、商場(chǎng)、影院、寫(xiě)字樓、學(xué)校等人流較大的公共場(chǎng)所，對(duì)體溫超過(guò)寫(xiě)字樓、學(xué)校等人流較大的公共場(chǎng)所，對(duì)體溫超過(guò)的人員進(jìn)行有效篩選，如圖所示。的人員進(jìn)行有效篩選，如圖所示。測(cè)量人體溫度示意圖測(cè)量人體溫度示意圖3）紅外線輻射溫度計(jì)的其他應(yīng)用）紅外線輻射溫度計(jì)的其他應(yīng)用9.6 集成溫度傳感器集成溫度傳感器9.6.1 集成溫度傳感器的分類(lèi)集成溫度傳感器的分類(lèi)集成溫度傳感器常分為模擬式和數(shù)字式。模擬式集