檢測(cè)技術(shù)及儀表溫度測(cè)量課件

檢測(cè)技術(shù)及儀表溫度測(cè)量檢測(cè)技術(shù)及儀表溫度測(cè)量檢測(cè)技術(shù)及儀表溫度測(cè)量溫度檢測(cè)方法和分類檢測(cè)技術(shù)及儀表溫度測(cè)量檢測(cè)技術(shù)及儀表溫度測(cè)量檢測(cè)技術(shù)及儀表溫1測(cè)溫方式

測(cè)溫儀表

測(cè)溫范圍℃主要特點(diǎn)

接觸式

膨脹式

玻璃液體

－100～600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，不能遠(yuǎn)傳

雙金屬

－80～600結(jié)構(gòu)緊湊、可靠；測(cè)量精度低、量程和使用范圍有限

熱電效應(yīng)

熱電偶

－200～1800測(cè)溫范圍廣、測(cè)量精度高、便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中檢測(cè)和自動(dòng)控制，應(yīng)用廣泛；需自由瑞溫度補(bǔ)償，在低溫段測(cè)量精度較低

熱阻效應(yīng)

鉑電阻

－200～600測(cè)量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中檢測(cè)和自動(dòng)控制，應(yīng)用廣泛；不能測(cè)高溫

銅電阻

－50～150半導(dǎo)體熱敏電阻

－50～150靈敏度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便；互換性較差，測(cè)量范圍有一定限制

非接觸式

非接觸式

輻射式

0～3500不破壞溫度場(chǎng)，測(cè)溫范圍大，響應(yīng)塊，可測(cè)運(yùn)動(dòng)物體的溫度；易受外界環(huán)境的影響，標(biāo)定較困難

溫度檢測(cè)方法和分類測(cè)溫方式測(cè)溫儀表測(cè)溫范圍℃主要特點(diǎn)接膨脹式玻璃液體21熱電偶及其測(cè)溫原理熱電效應(yīng)和熱電偶熱電偶中間導(dǎo)體定律與熱電勢(shì)的檢測(cè)

熱電偶的等值替代定律和補(bǔ)償導(dǎo)線

標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和分度表熱電偶冷端溫度的處理熱電偶的結(jié)構(gòu)型式1熱電偶及其測(cè)溫原理熱電效應(yīng)和熱電偶31.1——熱電效應(yīng)和熱電偶

熱電效應(yīng)（熱電偶測(cè)溫的基本原理）：任何兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路，如果將它們的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于溫度各為t及t0的熱源中，則在該回路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。ABBA圖2.1熱電偶示意圖ABeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)圖2.2熱電現(xiàn)象

t端稱為工作端(假定該端置于熱源中)，又稱測(cè)量端或熱端

t0端稱為自由瑞，又稱參考端或冷端這兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為熱電偶每根單獨(dú)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體稱為熱電極

1.1——熱電效應(yīng)和熱電偶熱電效應(yīng)（熱電偶4ABeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)閉合回路中所產(chǎn)生的熱電勢(shì)由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)兩部分組成：下標(biāo)A表示正電極，B表示負(fù)電極，由于溫差電勢(shì)比接觸電勢(shì)小很多，常常把它忽略不計(jì)，這樣熱電偶的電勢(shì)可表示為：注意：如果下標(biāo)次序改為eBA，則熱電勢(shì)e前面的符號(hào)也應(yīng)相應(yīng)改變，即式(i)就是熱電偶測(cè)溫的基本公式。當(dāng)冷端溫度t0一定時(shí)，對(duì)于確定的熱電偶來說，eAB(t0)為常數(shù)，因此，其總熱電勢(shì)EAB(t,t0)就與溫度t成單值函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系，和熱電偶的長(zhǎng)短、直徑無關(guān)。只要測(cè)量出熱電勢(shì)大小，就能判斷被測(cè)溫度的高低，這就是熱電偶的溫度測(cè)量原理。重要結(jié)論：1.如果組成熱電偶的兩種電極材料相同，則無論熱電偶冷、熱兩端的溫度如何，閉合回路中的總熱電勢(shì)為零；2.如果熱電偶冷、熱兩端的溫度相同，則無論兩電極材料如何，閉合回路中的總熱電勢(shì)也為零3.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。

ABeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB51.2——中間導(dǎo)體定律和熱電勢(shì)的測(cè)量熱電偶的輸出信號(hào)是毫伏信號(hào)，毫伏信號(hào)的大小不僅與冷、熱兩端的溫度有關(guān)，還和熱電偶的電極材料有關(guān)，理論上任何兩種不同導(dǎo)體都可以組成熱電偶，都會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。但如何來檢測(cè)熱電偶產(chǎn)生的毫伏信號(hào)呢？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，那串接的檢測(cè)儀表是否會(huì)產(chǎn)生額外的熱電勢(shì)，對(duì)熱電偶回路產(chǎn)生影響呢？答：不會(huì)產(chǎn)生影響的。tt0ABCC毫伏計(jì)圖2.3熱電勢(shì)檢測(cè)1.2——中間導(dǎo)體定律和熱電勢(shì)的測(cè)量熱電偶的輸出信號(hào)是毫伏信6如果斷開冷端，接入第三種導(dǎo)體C，并保持A和C、B和C接觸處的溫度均為t0，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:中間導(dǎo)體定律tABCt0t0ABtt0當(dāng)t＝t0時(shí)，有于是可得同理還可以證明，在熱電偶中接入第四種、第五種……導(dǎo)體以后，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。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，只要保證兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同就可以對(duì)熱電勢(shì)進(jìn)行測(cè)量而不影響熱電偶的輸出。tt0ABCC毫伏計(jì)如果斷開冷端，接入第三種導(dǎo)體C，并保持A和C、B和C接觸處的71.3——等值替代定律和補(bǔ)償導(dǎo)線如果熱電偶AB在某一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)與熱電偶CD在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)相等，即，則這兩支熱電偶在該溫度范圍內(nèi)是可以相互替換的，這就是所謂的熱電偶等值替代定律。1.3——等值替代定律和補(bǔ)償導(dǎo)線如果熱電偶AB在某一溫度范圍8某熱電偶，熱端溫度為t，冷端溫度為tc，顯然冷端溫度難以實(shí)現(xiàn)恒定，怎么辦？DC補(bǔ)償導(dǎo)線冷端的延伸ttcAB熱電偶被測(cè)設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)t0毫伏計(jì)恒溫環(huán)境AB可以把熱電偶做得很長(zhǎng)，一直到控制室。把冷端溫度延伸到控制室，變?yōu)閠0，恒定t0比較容易此時(shí)，測(cè)得的熱電勢(shì)為但熱電偶一般為（較）貴重的金屬，采用如圖所示的延伸方式將需要大量的貴金屬材料，不妥。如果選用一組較廉價(jià)的材料（C、D），且CD在一定溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)與熱電偶AB在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)相等，就可以用CD來替代AB的延伸段。CD即為熱電偶AB的補(bǔ)償導(dǎo)線，通常CD采用比熱電偶電極材料更廉價(jià)的兩種金屬材料做成，一般在0～100℃范圍內(nèi)要求補(bǔ)償導(dǎo)線要與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕季哂袔缀跬耆嗤臒犭娦再|(zhì)。在選擇和使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，要和熱電偶的型號(hào)相匹配，注意極性不能接錯(cuò)，熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線連接處的溫度一般不能高于100℃。

圖2.4補(bǔ)償導(dǎo)線某熱電偶，熱端溫度為t，冷端溫度為tc，顯然冷端溫度難以實(shí)現(xiàn)91.4——標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和分度號(hào)從理論上分析，似乎任何兩種不同的導(dǎo)體都可以組成熱電偶，用來測(cè)量溫度。但實(shí)際情況并非如此，為了保證在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用可靠，并具有足夠的精度，熱電偶的電極材料在被測(cè)溫度范圍內(nèi)應(yīng)滿足：熱電性質(zhì)穩(wěn)定、物理化學(xué)性能穩(wěn)定、熱電勢(shì)隨溫度的變化率要大、熱電勢(shì)與溫度盡可能成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系、具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、復(fù)制性和互換性好等要求，目前在國(guó)際上被公認(rèn)的熱電偶材料只有幾種：K、E、B、S、T、J、R等。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，熱電偶的分度表是以t0＝0℃為基準(zhǔn)進(jìn)行分度的。當(dāng)t＝0℃時(shí)，所有型號(hào)熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)為0mV；當(dāng)t<0℃時(shí)，熱電勢(shì)為負(fù)值。在所有標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中，相同溫度條件下B型熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)最小，E型最大。如果把各型號(hào)熱電偶的熱電勢(shì)和溫度制成曲線，二者呈一定的非線性關(guān)系。即：1.4——標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和分度號(hào)從理論上分析，似乎任何10例用K型熱電偶來測(cè)量溫度，在冷端溫度為t0＝25℃時(shí)，測(cè)得熱電勢(shì)為22.9mV，求被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際溫度。

解1：根據(jù)題意有由K型熱電偶的分度表查出因此有反查分度表有例用K型熱電偶來測(cè)量溫度，在冷端溫度為t0＝25℃時(shí)，測(cè)得111.5——熱電偶冷端溫度的處理由于操作室內(nèi)的溫度往往高于0℃，而且也是不恒定的（即使有空調(diào)也是不恒定的），這時(shí)，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)必然會(huì)隨冷端溫度的變化而變。因此，在應(yīng)用熱電偶時(shí)，只有把冷端溫度保持為0℃，或者進(jìn)行必要的修正和處理才能得出準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，對(duì)熱電偶冷端溫度的處理稱為冷端溫度補(bǔ)償。目前，熱電偶冷端溫度主要有以下幾種處理方法：

冰浴法；計(jì)算修正法；電橋補(bǔ)償法；半導(dǎo)體傳感器檢測(cè)+數(shù)字補(bǔ)償法1.5——熱電偶冷端溫度的處理由于操作室內(nèi)的溫度往往12冰浴法——把熱電偶的冷端放入恒溫裝置中，保持冷端溫度為0℃，多用于實(shí)驗(yàn)室ttc熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線毫伏計(jì)0℃恒溫裝置計(jì)算修正法——如例3.7。這種方法適用于實(shí)驗(yàn)室或者臨時(shí)測(cè)溫。電橋補(bǔ)償法——早期儀表中常用t+－RcuER1R2R3+ab－+－圖2.6冰浴、電橋補(bǔ)償法冰浴法——把熱電偶的冷端放入恒溫裝置中，保持冷端溫度為0℃，13電橋補(bǔ)償法t+－RcuER1R2R3+ab－+－它是儀表早期應(yīng)用中最常用的一種處理方法，它利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度的變化而引起熱電勢(shì)的變化如圖，電橋由R1、R2、R3（均為錳銅電阻）和RCu（熱敏銅電阻）組成。在設(shè)計(jì)的冷端溫度（例如t0＝0℃）時(shí)，滿足R1＝R2，R3＝RCu，這時(shí)電橋平衡，無電壓輸出，即Uab=0，回路中的輸出電勢(shì)就是熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)當(dāng)冷端溫度由t0變化到t’0時(shí)，不妨設(shè)t’0>t0，熱電偶輸出的熱電勢(shì)減小，但電橋中RCu隨溫度的上升而增大，于是電橋兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不平衡電壓Uab(t’0)此時(shí)回路中輸出的熱電勢(shì)為: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的熱電勢(shì)變化，即于是實(shí)現(xiàn)了冷端溫度的自動(dòng)補(bǔ)償。實(shí)際的補(bǔ)償電橋一般是按t0＝20℃設(shè)計(jì)的，即t0＝20℃時(shí)，補(bǔ)償電橋平衡無電壓輸出。目前基本上都采用半導(dǎo)體測(cè)溫+數(shù)字補(bǔ)償（微處理器）圖2.7電橋補(bǔ)償電橋補(bǔ)償法t+－RcuER1R2R3+ab－+－它是儀表141.6——熱電偶的結(jié)構(gòu)形式熱電偶廣泛應(yīng)用于各種條件下的溫度測(cè)量，尤其適用于500℃以上較高溫度的測(cè)量，普通型熱電偶和鎧裝型熱電偶是實(shí)際應(yīng)用最廣泛的兩種結(jié)構(gòu)。接線盒保護(hù)套管絕緣管熱電偶安裝法蘭引線口普通型熱電偶普通型熱電偶主要由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管和接線盒等主要部分組成。貴重金屬熱電極的直徑一般為0.3～0.65mm，普通金屬熱電極的直徑一般為0.5～3.2mm；熱電極的長(zhǎng)度由安裝條件和插入深入而定，一般為350～2000mm。絕緣管用于防止兩根電極短路保護(hù)套管用于保護(hù)熱電極不受化學(xué)腐蝕和機(jī)械損傷材料的選擇因工作條件而定普通型熱電偶主要有法蘭式和螺紋式兩種安裝方式1.6——熱電偶的結(jié)構(gòu)形式熱電偶廣泛應(yīng)用于各種條件下的溫度測(cè)15鎧裝型熱電偶熱電極絕緣材料金屬套管熱電極絕緣材料鎧裝型熱電偶斷面結(jié)構(gòu)鎧裝型熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)過拉伸加工成型的金屬套管一般為銅、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)，一般為2～8mm，在使用中可以隨測(cè)量需要任意彎曲。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)用十分廣泛。

鎧裝型熱電偶熱電極絕緣材料金屬套管熱電極絕緣材料162熱電阻及其測(cè)溫原理熱電阻的測(cè)溫原理工業(yè)上常用的金屬熱電阻

熱電阻的信號(hào)連接方式

熱電阻的結(jié)構(gòu)型式2熱電阻及其測(cè)溫原理熱電阻的測(cè)溫原理172.1——熱電阻的測(cè)溫原理在工業(yè)應(yīng)用中，熱電偶一般適用于測(cè)量500℃以上的較高溫度。對(duì)于500℃以下的中、低溫度，熱電偶輸出的熱電勢(shì)很小，這對(duì)二次儀表的放大器、抗干擾措施等的要求就很高，否則難以實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量；而且，在較低的溫度區(qū)域，冷端溫度的變化所引起的相對(duì)誤差也非常突出。所以測(cè)量中、低溫度，一般使用熱電阻溫度測(cè)量?jī)x表較為合適。熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測(cè)量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測(cè)出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓?，就可以測(cè)量出被測(cè)溫度。目前，主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。

金屬熱電阻：金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示：

式中，為溫度t時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值為溫度t0(通常t0＝0℃)時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值為溫度系數(shù)。

2.1——熱電阻的測(cè)溫原理在工業(yè)應(yīng)用中，熱電偶一般適18半導(dǎo)體熱敏電阻：半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值和溫度的關(guān)系為：

式中，為溫度t時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值A(chǔ)、B是取決于半導(dǎo)體材料和結(jié)構(gòu)的常數(shù)金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻的比較：熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴(yán)重，測(cè)溫范圍只有－50～300℃左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測(cè)和控制。金屬熱電阻一般適用于測(cè)量－200～500℃范圍內(nèi)的溫度測(cè)量，其特點(diǎn)測(cè)量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在過程控制領(lǐng)域中的應(yīng)用極其廣泛?！贪雽?dǎo)體熱敏電阻：半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值和溫度的關(guān)系為：式中，192.2——工業(yè)上常用的金屬熱電阻

從電阻隨溫度的變化來看，大部分金屬導(dǎo)體都有這種性質(zhì)，但并不是都能用作測(cè)溫?zé)犭娮?，作為熱電阻的金屬材料一般要求：盡可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)、電阻率要大、在使用的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)和物理性能、材料的復(fù)制性好、電阻值隨溫度變化要有單值函數(shù)關(guān)系（最好呈線性關(guān)系）。

不過，盡管銅電阻呈現(xiàn)出比較好的線性特性，但由于它的使用溫度低，不欺暗室用的較少了。我國(guó)最常用的鉑熱電阻有R0＝10Ω、R0＝100Ω和R0＝1000Ω等幾種，它們的分度號(hào)分別為Pt10、Pt100

和Pt1000；銅熱電阻有R0＝50Ω和R0＝100Ω兩種，分度號(hào)分別為Cu50和Cu100其中Pt100的應(yīng)用最為廣泛

2.2——工業(yè)上常用的金屬熱電阻從電阻隨溫度的變化202.3——熱電阻的信號(hào)連接方式

熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號(hào)通過引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或者其它二次儀表上。常用的引線方式有三種：ER1R2R3二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號(hào)。這種引線方式最簡(jiǎn)單但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r，r的大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長(zhǎng)度等因素有關(guān)很明顯，圖中的因此，這種引線方式只適用于測(cè)量精度要求較低的場(chǎng)合。

2.3——熱電阻的信號(hào)連接方式熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)21ER1R2R3三線制：在熱電阻根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制這種方式通常與電橋配套使用，可以較好地消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程中最常用的引線方式。

IIABC事實(shí)上電橋上R1＝R2>>Rt、R3，經(jīng)過設(shè)計(jì)可以使兩個(gè)橋臂上的電流相等，均為I，且I幾乎不受Rt的影響三線制的連接，每根線上同樣也存在導(dǎo)線電阻r此時(shí)，可以起到調(diào)零的作用四線制：在熱電阻根部?jī)啥烁鬟B接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流Is，把Rt轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)Ui，再通過另兩根引線把Ui引至二次儀表?？梢娺@種引線方式可以完全消除引線電阻的影響，主要用于高精度的溫度檢測(cè)。ER1R2R3三線制：在熱電阻根部的一端連接一根引線，另一端223溫度變送器簡(jiǎn)介

DDZ-III型溫度變送器一體化溫度變送器智能式溫度變送器3溫度變送器簡(jiǎn)介DDZ-III型溫度變送器233.1——DDZ－III型溫度變送器

分為熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器兩種熱電偶溫度變送器：把mV信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出熱電阻溫度變送器：把Ω信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出最終要求：變送器輸出電流Io應(yīng)與被測(cè)溫度t成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系熱電偶溫度變送器應(yīng)主要要解決：冷端溫度補(bǔ)償和線性化處理兩個(gè)內(nèi)容；熱電阻溫度變送器應(yīng)主要要解決：克服引線電阻的影響和線性化處理兩個(gè)內(nèi)容。3.1——DDZ－III型溫度變送器分為熱電偶溫度變送器和24溫度傳感器（一體化變送器）外形一體化溫度變送模塊軌道安裝（控制室盤后安裝）溫度變送器溫度傳感器（一體化變送器）外形一體化溫度變送模塊軌道安裝（控253.2——一體化溫度變送器

分為一體化熱電偶溫度變送器和一體化熱電阻溫度變送器兩種熱電偶溫度變送器：把mV信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出熱電阻溫度變送器：把Ω信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出所謂一體化溫度變送器，是指將變送器模塊安裝在測(cè)溫元件接線盒或?qū)Ｓ媒泳€盒內(nèi),變送器模塊和測(cè)溫元件形成一個(gè)整體，可直接安裝在被測(cè)設(shè)備上，輸出為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)4～20mA。這種變送器具有體積小、重量輕、現(xiàn)場(chǎng)安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，因而在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。

由于一體化溫度變送器直接安裝在現(xiàn)場(chǎng)，但由于變送器模塊內(nèi)部的集成電路一般情況下工作溫度在–20～+80℃范圍內(nèi)，超過這一范圍，電子器件的性能會(huì)發(fā)生變化，變送器將不能正常工作，因此在使用中應(yīng)特別注意變送器模塊所處的環(huán)境溫度。一體化溫度變送器品種較多，其變送器模塊大多數(shù)以一片專用變送器芯片為主，外接少量元器件構(gòu)成，常用的變送器芯片有AD693(線性)、XTR101、XTR103（非線性，具有非線性傳感器的補(bǔ)償功能）、IXR100等。下面以AD693構(gòu)成的一體化溫度變送器為例進(jìn)行介紹。

3.2——一體化溫度變送器分為一體化熱電偶溫度變送器和一體26檢測(cè)技術(shù)及儀表溫度測(cè)量課件27一體化熱電偶溫度變送器I1I2VT1一體化熱電偶溫度變送器I1I2VT128一體化熱電偶溫度變送器簡(jiǎn)圖AD693的輸入信號(hào)Ui為熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)Et與電橋的輸出信號(hào)UBD之代數(shù)和

如果設(shè)AD693的轉(zhuǎn)換系數(shù)為K，可得變送器輸出與輸入之間的關(guān)系為

結(jié)論：①變送器的輸出電流I0-與熱電偶的熱電勢(shì)Et成正比關(guān)系。②RCu阻值隨溫度而變，合理選擇RCu的數(shù)值可使RCu隨溫度變化而引起的I1RCu變化量近似等于熱電偶因冷端溫度變化所引起的熱電勢(shì)Et的變化值，兩者互相抵消。③W1的作用是調(diào)零，W2的作用是調(diào)滿（量程）一體化熱電偶溫度變送器簡(jiǎn)圖AD693的輸入信號(hào)Ui為熱電偶所29一體化熱電阻溫度變送器I2I1VT1AD693構(gòu)成的熱電阻溫度變送器采用三線制接法，與熱電偶溫度變送器的電路大致相仿，只是原來熱電偶冷端溫度補(bǔ)償電阻RCu現(xiàn)用熱電阻Rt代替。AD693的輸入信號(hào)Ui為電橋的輸出信號(hào)UBD，即同樣可求得熱電阻溫度變送器的輸出與輸入之間的關(guān)系為

一體化熱電阻溫度變送器I2I1VT1AD693構(gòu)成的熱電阻溫303.3——智能式溫度變送器

智能式溫度變送器有采用HART協(xié)議通信方式，也有采用現(xiàn)場(chǎng)總線通信方式。下面以SMART公司的TT302溫度變送器為例進(jìn)行介紹。TT302溫度變送器是一種符合FF通信協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表，它可以與各種熱電阻或熱電偶配合使用測(cè)量溫度，具有量程范圍寬、精度高、環(huán)境溫度和振動(dòng)影響小、抗干擾能力強(qiáng)、重量輕以及安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

3.3——智能式溫度變送器智能式溫度變送器有采用H31輸入板包括多路轉(zhuǎn)換器、信號(hào)調(diào)理電路、A／D轉(zhuǎn)換器和隔離部分，其作用是將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)，傳送給CPU，并實(shí)現(xiàn)輸入板與主電路板的隔離。

用于熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償

核心采樣、計(jì)算(控制)、輸出

產(chǎn)生并輸出滿足FF標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)

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輸入板包括多路轉(zhuǎn)換器、信號(hào)調(diào)理電路、A／D轉(zhuǎn)換器和隔離部分，324雙金屬溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)4雙金屬溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)33雙金屬溫度計(jì)是一種測(cè)量中低溫度的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表?？梢灾苯訙y(cè)量各種生產(chǎn)過程中的-80℃-+500℃范圍內(nèi)液體蒸汽和氣體介質(zhì)溫度。是基于繞制成環(huán)性彎曲狀的雙金屬片組成。一端受熱膨脹時(shí)，帶動(dòng)指針旋轉(zhuǎn)，工作儀表便顯示出熱電勢(shì)所應(yīng)的溫度值。結(jié)構(gòu)有桿式、片式和螺旋形式。它也可以提供電接點(diǎn)功能，用于報(bào)警?？傮w特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固，價(jià)格便宜，但測(cè)溫精度不高，一般為1級(jí)以下。壓力表式溫度計(jì)是根據(jù)在封閉容器中的液體、氣體或低沸點(diǎn)液體和飽和蒸汽，受熱后體積膨脹或壓力變化這一原理而制作的，并用壓力來測(cè)量這種變化，從而測(cè)得溫度。

壓力表式溫度計(jì)主要由以下三部分組成：

溫包——溫包是直接與被測(cè)介質(zhì)相接觸來感受溫度變化的元件，因此要求它具有高的強(qiáng)度，小的膨脹系數(shù)，高的導(dǎo)熱率以及抗腐蝕等性質(zhì)，根據(jù)所充工作介質(zhì)和被測(cè)介質(zhì)的不同，溫包可用銅合金，鋼或不銹鋼來制造。

毛細(xì)管——它是用銅或鋼等材料冷拉成的無縫圓管，用來傳遞壓力的變化。

彈簧管——它就是一般壓力表用的彈性元件。雙金屬溫度計(jì)是一種測(cè)量中低溫度的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表345溫度檢測(cè)儀表的選用

工業(yè)上常見的溫度檢測(cè)儀表主要有:雙金屬溫度計(jì)熱電偶熱電阻輻射式溫度計(jì)等就地指示精度不高在線檢測(cè)適用于測(cè)量500～1800℃范圍的中高溫度適用于測(cè)量500℃以下的中低溫度一般用于2000℃以上的高溫測(cè)量選項(xiàng)使用熱電阻、熱電偶時(shí)還應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)的要求確定合適的分度號(hào)。5溫度檢測(cè)儀表的選用工業(yè)上常見的溫度檢測(cè)儀表主要有:雙金356溫度檢測(cè)儀表的安裝

一般來說，溫度檢測(cè)儀表的安裝需要遵循以下原則：

檢測(cè)元件的安裝應(yīng)確保測(cè)量的準(zhǔn)確性，選擇有代表性的安裝位置。檢測(cè)元件應(yīng)該有足夠的插入深度不應(yīng)該把檢測(cè)元件插入介質(zhì)的死角，以確保能進(jìn)行充分的熱交換；測(cè)量管道中的介質(zhì)溫度時(shí)，檢測(cè)元件工作端應(yīng)位于管道中心流速最大之處檢測(cè)元件應(yīng)該迎著流體流動(dòng)方向安裝，非不得已時(shí)，切勿與被測(cè)介質(zhì)順流安裝，否則容易產(chǎn)生測(cè)量誤差；測(cè)量負(fù)壓管道（或設(shè)備）上的溫度時(shí)，必須保證有密封性，以免外界空氣的吸入而降低精度。

(a)逆流(b)正交(d)彎頭溫度檢測(cè)元件的安裝示意圖6溫度檢測(cè)儀表的安裝一般來說，溫度檢測(cè)儀表的安裝需要遵循367.1PN結(jié)型熱敏器件利用半導(dǎo)體二極管、晶體管、可控硅等的伏安特性與溫度的關(guān)系可做出溫敏器件。它與熱敏電阻一樣具有體積小、反應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)。此外,線性較好且價(jià)格低廉,在不少儀表里用來進(jìn)行溫度補(bǔ)償。特別適合對(duì)電子儀器或家用電器的過熱保護(hù)，也常用于簡(jiǎn)單的溫度顯示和控制。不過由于PN結(jié)受耐熱性能和特性范圍的限制，只能用來測(cè)量150°C以下的溫度。典型的溫度靈敏度為-2mv/°C，在室溫范圍內(nèi)，近似線性。7半導(dǎo)體測(cè)溫傳感器

7.1PN結(jié)型熱敏器件7半導(dǎo)體測(cè)溫傳感器37硅二極管正向電壓的溫度特性硅二極管正向電壓的溫度特性38二極管測(cè)溫電路二極管測(cè)溫電路397.2模擬集成（IC）溫度傳感器集成電路（IC）溫度傳感器是近年開發(fā)的，把溫度傳感器與后續(xù)的放大器，甚至A/D等用集成化技術(shù)制作在同一基片上而成的，集傳感與放大為一體的功能器件。這種傳感器，輸出特性的線性關(guān)系好，測(cè)量精度也比較高，使用起來方便，越來越受到人們的重視。1）、模擬式集成溫度傳感器AD590IC傳感器的基本特性如下：（1）可測(cè)得線性輸出電流（1μA/°C）。（2）檢測(cè)溫度范圍廣(-55～150°C)。（3）測(cè)量精度為±1°C。（4）無調(diào)整時(shí)也可使用。（5）直線性很好,滿量程非線性偏離:±0.5°C。（6）使用電源范圍廣（+4～+30V）。7.2模擬集成（IC）溫度傳感器407.3數(shù)字溫度傳感器1-Wire總線技術(shù)是美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司近年推出的新技術(shù)。它將地址線、數(shù)據(jù)線、控制線合為1根信號(hào)線，允許在這根信號(hào)線掛接多個(gè)1-Wire總線器件。1-Wire總線技術(shù)具有節(jié)省I/O資源、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)。DALLAS公司的DS18B20是采用1-Wire總線技術(shù)的典型產(chǎn)品，其內(nèi)部有4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件組成：(1)64位激光ROM。光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。(2)溫度靈敏部件。DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量。7.3數(shù)字溫度傳感器41DS18B20采用節(jié)省空間的TO-90封裝，其引腳排列如圖所示，引腳功能如表所示。引腳號(hào)名稱說明1GND地2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出腳（單線接口，可作寄生供電）3VDD電源電壓。＋3V至＋5.5VDS18B20引腳排列DS18B20同AT89C51單片機(jī)接口的硬件電路連接DS18B20采用節(jié)省空間的TO-90封裝，其42(3)非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH與TL?？赏ㄟ^軟件寫入用戶報(bào)警上下限值。(4)配置寄存器。為中間結(jié)果暫存器中的字節(jié)4?？梢栽O(shè)置DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的分辨率（9位、10位、11位、12位）。上電缺省值為12位分辨率。測(cè)量溫度范圍為-55℃～+125℃，在-10℃～+85℃范圍內(nèi)，精度為±0.5℃。DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的E2RAM，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL及結(jié)構(gòu)寄存器。圖3-1DS18B20引腳排列暫存存儲(chǔ)器包含了8個(gè)連續(xù)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)是測(cè)得的溫度信息，第一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個(gè)字節(jié)是溫度的高八位，即它的低10位儲(chǔ)存由AD轉(zhuǎn)換器送來的10位溫度讀數(shù)，位11至15未用（以12位轉(zhuǎn)化為例:用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0.0625℃/LSB形式表達(dá)）。第三個(gè)和第四個(gè)字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝，第五個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第六、七、八個(gè)字節(jié)用于內(nèi)部計(jì)算。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字。(3)非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH與TL。可通438智能溫度變送器設(shè)計(jì)

8.1電源設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)采用了隔離式電源，因?yàn)閮删€制的需要，必須保證系統(tǒng)供電電流在3.5mA之內(nèi)。使用LM317LBD芯片及360Ω限流電阻設(shè)計(jì)了3.5mA的恒流電源，同時(shí)使用一只8.2V穩(wěn)壓管做穩(wěn)壓，為隔離電源系統(tǒng)供電，模塊入口電壓在12V以上時(shí)電路就可以工作。LM317LBD的輸出端同時(shí)提供了一個(gè)約10V的電源，在使用RS232口進(jìn)行校準(zhǔn)或者設(shè)定時(shí)，為串口提供電源，串口不工作時(shí)，它無負(fù)載，沒有額外功耗。具體使用MAX639來設(shè)計(jì)DC/DC核心電路，實(shí)現(xiàn)了較高的電能效率轉(zhuǎn)換。在3.5mA供電輸入時(shí)可以提供遠(yuǎn)大于3.5mA的電流給電路供電，從而解決了智能系統(tǒng)大電流的需求。MAX639只是普通的降壓型DC/DC變換器，這里設(shè)計(jì)它的輸出電壓為3V，給MCU系統(tǒng)供電，同時(shí)利用了濾波電感，額外增加一組副線圈為系統(tǒng)提供了一組隔離電源。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)系統(tǒng)原邊負(fù)載穩(wěn)定，就能夠保證副繞組輸出穩(wěn)定。鑒于A/D對(duì)供電穩(wěn)定性的需要，副繞組的輸出使用了低壓差穩(wěn)壓器MAX1726進(jìn)行穩(wěn)壓處理，獲得一組3.3V電源，為前端隔離的A/D轉(zhuǎn)換器和輸入電路供電。經(jīng)過LDO的降噪和穩(wěn)壓處理，可滿足A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)紋波電壓指標(biāo)的要求。8智能溫度變送器設(shè)計(jì)8.1電源設(shè)計(jì)448.2采樣電路設(shè)計(jì)如圖，信號(hào)輸入部分電路原理圖，僅使用一片16位A/D轉(zhuǎn)換器AD7705就完成了熱電阻和熱電偶混合信號(hào)輸入的問題。AD7705具有兩路差分輸入和可編程前置放大器，能夠適應(yīng)大的信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍，因此能夠充分保證傳感器的全量程精度。AD7705作為系統(tǒng)前端，為保障電氣隔離，與MCU之間采用了光電隔離電路，因光隔為經(jīng)典電路，此處略去。對(duì)于熱電阻溫度傳感器，電阻體RT接成了三線制，RL為三根導(dǎo)線電阻，一般每根導(dǎo)線電阻在5Ω之內(nèi)。電阻體與測(cè)量電路以A、B、C三點(diǎn)連接，實(shí)際上是與電阻R構(gòu)成了對(duì)電壓VREF的分壓電路。當(dāng)在VREF和R是已知的前提下，通過檢測(cè)VAB和VAC，就能夠通過計(jì)算的方法得到RT，從而求的實(shí)際溫度。8.2采樣電路設(shè)計(jì)45式（1）式（2）式（3）VAB和VAC的檢測(cè)由AD7705完成，通道1檢測(cè)VAC，通道2檢測(cè)VAB，前置PGA的放大倍數(shù)由具體熱電阻型號(hào)決定。參見上圖，可以獲得關(guān)于VAB和VAC的關(guān)系式1和2，它們實(shí)際上是以RT和RL為未知數(shù)的二元一次方程，通過求解，可以獲得RT，即關(guān)系式3。獲得RT后，采用國(guó)標(biāo)中給出的RT（t）多項(xiàng)式函數(shù)公式，通過迭代試差法即可精確求解出實(shí)際的溫度值。=

468.3輸出電路設(shè)計(jì)D/A采用脈沖調(diào)寬（PWM）方式設(shè)計(jì)，通過一條I/O控制基準(zhǔn)源Z2，獲得了一個(gè)穩(wěn)定幅度的PWM方波脈沖。見下圖電路，采用了兩級(jí)放大器緩沖做濾波器和恒流電路，為消除電路的輸出中的脈動(dòng)分量，兩級(jí)放大器都采用了二階低通濾波器。由于電路沒有設(shè)置零點(diǎn)和滿度調(diào)整，需要使用數(shù)字校準(zhǔn)的方法來配合使用這個(gè)電路。8.3輸出電路設(shè)計(jì)478.4MCU控制系統(tǒng)及通訊電路設(shè)計(jì)考慮到系統(tǒng)的功耗、運(yùn)行速度等因素，變送器控制MCU應(yīng)該采用微功耗MCU，如PHILIPS公司推出的P89LPC9**單片機(jī)，它為51內(nèi)核，內(nèi)置多種功能部件，單芯片完成控制系統(tǒng)功能?；蛘逿I的MSP430F***產(chǎn)品。除A/D及測(cè)溫選擇了獨(dú)立芯片外，所有系統(tǒng)控制功能全部由MCU完成。其中系統(tǒng)復(fù)位、電源監(jiān)控和看門狗功能均由MCU內(nèi)部相應(yīng)資源完成，系統(tǒng)參數(shù)以及掉電保護(hù)數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在MCU的FLASH空間內(nèi)，D/A轉(zhuǎn)換器則使用計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)的PWM實(shí)現(xiàn)。鑒于本設(shè)計(jì)的應(yīng)用場(chǎng)合及設(shè)計(jì)成本，沒有為模塊配置現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議芯片，而是提供了一個(gè)兼容的RS232接口，供使用者對(duì)模塊的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定?？紤]功耗問題，通訊接口采用幾個(gè)簡(jiǎn)單的三極管做邏輯轉(zhuǎn)換，制作了一個(gè)能夠連接RS232口的簡(jiǎn)易電平轉(zhuǎn)換電路，它空閑和工作時(shí)都不消耗系統(tǒng)功率，完全能夠保證實(shí)際應(yīng)用中不干擾電流變送輸出。8.4MCU控制系統(tǒng)及通訊電路設(shè)計(jì)48人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋?！蓖ㄟ^閱讀科技書籍，我們能豐富知識(shí)，培養(yǎng)邏輯思維能力；通過閱讀文學(xué)作品，我們能提高文學(xué)鑒賞水平，培養(yǎng)文學(xué)情趣；通過閱讀報(bào)刊，我們能增長(zhǎng)見識(shí)，擴(kuò)大自己的知識(shí)面。有許多書籍還能培養(yǎng)我們的道德情操，給我們巨大的精神力量，鼓舞我們前進(jìn)。人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，49檢測(cè)技術(shù)及儀表溫度測(cè)量檢測(cè)技術(shù)及儀表溫度測(cè)量檢測(cè)技術(shù)及儀表溫度測(cè)量溫度檢測(cè)方法和分類檢測(cè)技術(shù)及儀表溫度測(cè)量檢測(cè)技術(shù)及儀表溫度測(cè)量檢測(cè)技術(shù)及儀表溫50測(cè)溫方式

測(cè)溫儀表

測(cè)溫范圍℃主要特點(diǎn)

接觸式

膨脹式

玻璃液體

－100～600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，不能遠(yuǎn)傳

雙金屬

－80～600結(jié)構(gòu)緊湊、可靠；測(cè)量精度低、量程和使用范圍有限

熱電效應(yīng)

熱電偶

－200～1800測(cè)溫范圍廣、測(cè)量精度高、便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中檢測(cè)和自動(dòng)控制，應(yīng)用廣泛；需自由瑞溫度補(bǔ)償，在低溫段測(cè)量精度較低

熱阻效應(yīng)

鉑電阻

－200～600測(cè)量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中檢測(cè)和自動(dòng)控制，應(yīng)用廣泛；不能測(cè)高溫

銅電阻

－50～150半導(dǎo)體熱敏電阻

－50～150靈敏度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便；互換性較差，測(cè)量范圍有一定限制

非接觸式

非接觸式

輻射式

0～3500不破壞溫度場(chǎng)，測(cè)溫范圍大，響應(yīng)塊，可測(cè)運(yùn)動(dòng)物體的溫度；易受外界環(huán)境的影響，標(biāo)定較困難

溫度檢測(cè)方法和分類測(cè)溫方式測(cè)溫儀表測(cè)溫范圍℃主要特點(diǎn)接膨脹式玻璃液體511熱電偶及其測(cè)溫原理熱電效應(yīng)和熱電偶熱電偶中間導(dǎo)體定律與熱電勢(shì)的檢測(cè)

熱電偶的等值替代定律和補(bǔ)償導(dǎo)線

標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和分度表熱電偶冷端溫度的處理熱電偶的結(jié)構(gòu)型式1熱電偶及其測(cè)溫原理熱電效應(yīng)和熱電偶521.1——熱電效應(yīng)和熱電偶

熱電效應(yīng)（熱電偶測(cè)溫的基本原理）：任何兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路，如果將它們的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于溫度各為t及t0的熱源中，則在該回路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。ABBA圖2.1熱電偶示意圖ABeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)圖2.2熱電現(xiàn)象

t端稱為工作端(假定該端置于熱源中)，又稱測(cè)量端或熱端

t0端稱為自由瑞，又稱參考端或冷端這兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為熱電偶每根單獨(dú)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體稱為熱電極

1.1——熱電效應(yīng)和熱電偶熱電效應(yīng)（熱電偶53ABeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)閉合回路中所產(chǎn)生的熱電勢(shì)由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)兩部分組成：下標(biāo)A表示正電極，B表示負(fù)電極，由于溫差電勢(shì)比接觸電勢(shì)小很多，常常把它忽略不計(jì)，這樣熱電偶的電勢(shì)可表示為：注意：如果下標(biāo)次序改為eBA，則熱電勢(shì)e前面的符號(hào)也應(yīng)相應(yīng)改變，即式(i)就是熱電偶測(cè)溫的基本公式。當(dāng)冷端溫度t0一定時(shí)，對(duì)于確定的熱電偶來說，eAB(t0)為常數(shù)，因此，其總熱電勢(shì)EAB(t,t0)就與溫度t成單值函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系，和熱電偶的長(zhǎng)短、直徑無關(guān)。只要測(cè)量出熱電勢(shì)大小，就能判斷被測(cè)溫度的高低，這就是熱電偶的溫度測(cè)量原理。重要結(jié)論：1.如果組成熱電偶的兩種電極材料相同，則無論熱電偶冷、熱兩端的溫度如何，閉合回路中的總熱電勢(shì)為零；2.如果熱電偶冷、熱兩端的溫度相同，則無論兩電極材料如何，閉合回路中的總熱電勢(shì)也為零3.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。

ABeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB541.2——中間導(dǎo)體定律和熱電勢(shì)的測(cè)量熱電偶的輸出信號(hào)是毫伏信號(hào)，毫伏信號(hào)的大小不僅與冷、熱兩端的溫度有關(guān)，還和熱電偶的電極材料有關(guān)，理論上任何兩種不同導(dǎo)體都可以組成熱電偶，都會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。但如何來檢測(cè)熱電偶產(chǎn)生的毫伏信號(hào)呢？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，那串接的檢測(cè)儀表是否會(huì)產(chǎn)生額外的熱電勢(shì)，對(duì)熱電偶回路產(chǎn)生影響呢？答：不會(huì)產(chǎn)生影響的。tt0ABCC毫伏計(jì)圖2.3熱電勢(shì)檢測(cè)1.2——中間導(dǎo)體定律和熱電勢(shì)的測(cè)量熱電偶的輸出信號(hào)是毫伏信55如果斷開冷端，接入第三種導(dǎo)體C，并保持A和C、B和C接觸處的溫度均為t0，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:中間導(dǎo)體定律tABCt0t0ABtt0當(dāng)t＝t0時(shí)，有于是可得同理還可以證明，在熱電偶中接入第四種、第五種……導(dǎo)體以后，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。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，只要保證兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同就可以對(duì)熱電勢(shì)進(jìn)行測(cè)量而不影響熱電偶的輸出。tt0ABCC毫伏計(jì)如果斷開冷端，接入第三種導(dǎo)體C，并保持A和C、B和C接觸處的561.3——等值替代定律和補(bǔ)償導(dǎo)線如果熱電偶AB在某一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)與熱電偶CD在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)相等，即，則這兩支熱電偶在該溫度范圍內(nèi)是可以相互替換的，這就是所謂的熱電偶等值替代定律。1.3——等值替代定律和補(bǔ)償導(dǎo)線如果熱電偶AB在某一溫度范圍57某熱電偶，熱端溫度為t，冷端溫度為tc，顯然冷端溫度難以實(shí)現(xiàn)恒定，怎么辦？DC補(bǔ)償導(dǎo)線冷端的延伸ttcAB熱電偶被測(cè)設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)t0毫伏計(jì)恒溫環(huán)境AB可以把熱電偶做得很長(zhǎng)，一直到控制室。把冷端溫度延伸到控制室，變?yōu)閠0，恒定t0比較容易此時(shí)，測(cè)得的熱電勢(shì)為但熱電偶一般為（較）貴重的金屬，采用如圖所示的延伸方式將需要大量的貴金屬材料，不妥。如果選用一組較廉價(jià)的材料（C、D），且CD在一定溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)與熱電偶AB在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)相等，就可以用CD來替代AB的延伸段。CD即為熱電偶AB的補(bǔ)償導(dǎo)線，通常CD采用比熱電偶電極材料更廉價(jià)的兩種金屬材料做成，一般在0～100℃范圍內(nèi)要求補(bǔ)償導(dǎo)線要與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕季哂袔缀跬耆嗤臒犭娦再|(zhì)。在選擇和使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，要和熱電偶的型號(hào)相匹配，注意極性不能接錯(cuò)，熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線連接處的溫度一般不能高于100℃。

圖2.4補(bǔ)償導(dǎo)線某熱電偶，熱端溫度為t，冷端溫度為tc，顯然冷端溫度難以實(shí)現(xiàn)581.4——標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和分度號(hào)從理論上分析，似乎任何兩種不同的導(dǎo)體都可以組成熱電偶，用來測(cè)量溫度。但實(shí)際情況并非如此，為了保證在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用可靠，并具有足夠的精度，熱電偶的電極材料在被測(cè)溫度范圍內(nèi)應(yīng)滿足：熱電性質(zhì)穩(wěn)定、物理化學(xué)性能穩(wěn)定、熱電勢(shì)隨溫度的變化率要大、熱電勢(shì)與溫度盡可能成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系、具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、復(fù)制性和互換性好等要求，目前在國(guó)際上被公認(rèn)的熱電偶材料只有幾種：K、E、B、S、T、J、R等。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，熱電偶的分度表是以t0＝0℃為基準(zhǔn)進(jìn)行分度的。當(dāng)t＝0℃時(shí)，所有型號(hào)熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)為0mV；當(dāng)t<0℃時(shí)，熱電勢(shì)為負(fù)值。在所有標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中，相同溫度條件下B型熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)最小，E型最大。如果把各型號(hào)熱電偶的熱電勢(shì)和溫度制成曲線，二者呈一定的非線性關(guān)系。即：1.4——標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和分度號(hào)從理論上分析，似乎任何59例用K型熱電偶來測(cè)量溫度，在冷端溫度為t0＝25℃時(shí)，測(cè)得熱電勢(shì)為22.9mV，求被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際溫度。

解1：根據(jù)題意有由K型熱電偶的分度表查出因此有反查分度表有例用K型熱電偶來測(cè)量溫度，在冷端溫度為t0＝25℃時(shí)，測(cè)得601.5——熱電偶冷端溫度的處理由于操作室內(nèi)的溫度往往高于0℃，而且也是不恒定的（即使有空調(diào)也是不恒定的），這時(shí)，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)必然會(huì)隨冷端溫度的變化而變。因此，在應(yīng)用熱電偶時(shí)，只有把冷端溫度保持為0℃，或者進(jìn)行必要的修正和處理才能得出準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，對(duì)熱電偶冷端溫度的處理稱為冷端溫度補(bǔ)償。目前，熱電偶冷端溫度主要有以下幾種處理方法：

冰浴法；計(jì)算修正法；電橋補(bǔ)償法；半導(dǎo)體傳感器檢測(cè)+數(shù)字補(bǔ)償法1.5——熱電偶冷端溫度的處理由于操作室內(nèi)的溫度往往61冰浴法——把熱電偶的冷端放入恒溫裝置中，保持冷端溫度為0℃，多用于實(shí)驗(yàn)室ttc熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線毫伏計(jì)0℃恒溫裝置計(jì)算修正法——如例3.7。這種方法適用于實(shí)驗(yàn)室或者臨時(shí)測(cè)溫。電橋補(bǔ)償法——早期儀表中常用t+－RcuER1R2R3+ab－+－圖2.6冰浴、電橋補(bǔ)償法冰浴法——把熱電偶的冷端放入恒溫裝置中，保持冷端溫度為0℃，62電橋補(bǔ)償法t+－RcuER1R2R3+ab－+－它是儀表早期應(yīng)用中最常用的一種處理方法，它利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度的變化而引起熱電勢(shì)的變化如圖，電橋由R1、R2、R3（均為錳銅電阻）和RCu（熱敏銅電阻）組成。在設(shè)計(jì)的冷端溫度（例如t0＝0℃）時(shí)，滿足R1＝R2，R3＝RCu，這時(shí)電橋平衡，無電壓輸出，即Uab=0，回路中的輸出電勢(shì)就是熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)當(dāng)冷端溫度由t0變化到t’0時(shí)，不妨設(shè)t’0>t0，熱電偶輸出的熱電勢(shì)減小，但電橋中RCu隨溫度的上升而增大，于是電橋兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不平衡電壓Uab(t’0)此時(shí)回路中輸出的熱電勢(shì)為: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的熱電勢(shì)變化，即于是實(shí)現(xiàn)了冷端溫度的自動(dòng)補(bǔ)償。實(shí)際的補(bǔ)償電橋一般是按t0＝20℃設(shè)計(jì)的，即t0＝20℃時(shí)，補(bǔ)償電橋平衡無電壓輸出。目前基本上都采用半導(dǎo)體測(cè)溫+數(shù)字補(bǔ)償（微處理器）圖2.7電橋補(bǔ)償電橋補(bǔ)償法t+－RcuER1R2R3+ab－+－它是儀表631.6——熱電偶的結(jié)構(gòu)形式熱電偶廣泛應(yīng)用于各種條件下的溫度測(cè)量，尤其適用于500℃以上較高溫度的測(cè)量，普通型熱電偶和鎧裝型熱電偶是實(shí)際應(yīng)用最廣泛的兩種結(jié)構(gòu)。接線盒保護(hù)套管絕緣管熱電偶安裝法蘭引線口普通型熱電偶普通型熱電偶主要由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管和接線盒等主要部分組成。貴重金屬熱電極的直徑一般為0.3～0.65mm，普通金屬熱電極的直徑一般為0.5～3.2mm；熱電極的長(zhǎng)度由安裝條件和插入深入而定，一般為350～2000mm。絕緣管用于防止兩根電極短路保護(hù)套管用于保護(hù)熱電極不受化學(xué)腐蝕和機(jī)械損傷材料的選擇因工作條件而定普通型熱電偶主要有法蘭式和螺紋式兩種安裝方式1.6——熱電偶的結(jié)構(gòu)形式熱電偶廣泛應(yīng)用于各種條件下的溫度測(cè)64鎧裝型熱電偶熱電極絕緣材料金屬套管熱電極絕緣材料鎧裝型熱電偶斷面結(jié)構(gòu)鎧裝型熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)過拉伸加工成型的金屬套管一般為銅、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)，一般為2～8mm，在使用中可以隨測(cè)量需要任意彎曲。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)用十分廣泛。

鎧裝型熱電偶熱電極絕緣材料金屬套管熱電極絕緣材料652熱電阻及其測(cè)溫原理熱電阻的測(cè)溫原理工業(yè)上常用的金屬熱電阻

熱電阻的信號(hào)連接方式

熱電阻的結(jié)構(gòu)型式2熱電阻及其測(cè)溫原理熱電阻的測(cè)溫原理662.1——熱電阻的測(cè)溫原理在工業(yè)應(yīng)用中，熱電偶一般適用于測(cè)量500℃以上的較高溫度。對(duì)于500℃以下的中、低溫度，熱電偶輸出的熱電勢(shì)很小，這對(duì)二次儀表的放大器、抗干擾措施等的要求就很高，否則難以實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量；而且，在較低的溫度區(qū)域，冷端溫度的變化所引起的相對(duì)誤差也非常突出。所以測(cè)量中、低溫度，一般使用熱電阻溫度測(cè)量?jī)x表較為合適。熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測(cè)量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測(cè)出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓?，就可以測(cè)量出被測(cè)溫度。目前，主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。

金屬熱電阻：金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示：

式中，為溫度t時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值為溫度t0(通常t0＝0℃)時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值為溫度系數(shù)。

2.1——熱電阻的測(cè)溫原理在工業(yè)應(yīng)用中，熱電偶一般適67半導(dǎo)體熱敏電阻：半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值和溫度的關(guān)系為：

式中，為溫度t時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值A(chǔ)、B是取決于半導(dǎo)體材料和結(jié)構(gòu)的常數(shù)金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻的比較：熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴(yán)重，測(cè)溫范圍只有－50～300℃左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測(cè)和控制。金屬熱電阻一般適用于測(cè)量－200～500℃范圍內(nèi)的溫度測(cè)量，其特點(diǎn)測(cè)量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在過程控制領(lǐng)域中的應(yīng)用極其廣泛?！贪雽?dǎo)體熱敏電阻：半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值和溫度的關(guān)系為：式中，682.2——工業(yè)上常用的金屬熱電阻

從電阻隨溫度的變化來看，大部分金屬導(dǎo)體都有這種性質(zhì)，但并不是都能用作測(cè)溫?zé)犭娮瑁鳛闊犭娮璧慕饘俨牧弦话阋螅罕M可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)、電阻率要大、在使用的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)和物理性能、材料的復(fù)制性好、電阻值隨溫度變化要有單值函數(shù)關(guān)系（最好呈線性關(guān)系）。

不過，盡管銅電阻呈現(xiàn)出比較好的線性特性，但由于它的使用溫度低，不欺暗室用的較少了。我國(guó)最常用的鉑熱電阻有R0＝10Ω、R0＝100Ω和R0＝1000Ω等幾種，它們的分度號(hào)分別為Pt10、Pt100

和Pt1000；銅熱電阻有R0＝50Ω和R0＝100Ω兩種，分度號(hào)分別為Cu50和Cu100其中Pt100的應(yīng)用最為廣泛

2.2——工業(yè)上常用的金屬熱電阻從電阻隨溫度的變化692.3——熱電阻的信號(hào)連接方式

熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號(hào)通過引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或者其它二次儀表上。常用的引線方式有三種：ER1R2R3二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號(hào)。這種引線方式最簡(jiǎn)單但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r，r的大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長(zhǎng)度等因素有關(guān)很明顯，圖中的因此，這種引線方式只適用于測(cè)量精度要求較低的場(chǎng)合。

2.3——熱電阻的信號(hào)連接方式熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)70ER1R2R3三線制：在熱電阻根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制這種方式通常與電橋配套使用，可以較好地消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程中最常用的引線方式。

IIABC事實(shí)上電橋上R1＝R2>>Rt、R3，經(jīng)過設(shè)計(jì)可以使兩個(gè)橋臂上的電流相等，均為I，且I幾乎不受Rt的影響三線制的連接，每根線上同樣也存在導(dǎo)線電阻r此時(shí)，可以起到調(diào)零的作用四線制：在熱電阻根部?jī)啥烁鬟B接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流Is，把Rt轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)Ui，再通過另兩根引線把Ui引至二次儀表?？梢娺@種引線方式可以完全消除引線電阻的影響，主要用于高精度的溫度檢測(cè)。ER1R2R3三線制：在熱電阻根部的一端連接一根引線，另一端713溫度變送器簡(jiǎn)介

DDZ-III型溫度變送器一體化溫度變送器智能式溫度變送器3溫度變送器簡(jiǎn)介DDZ-III型溫度變送器723.1——DDZ－III型溫度變送器

分為熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器兩種熱電偶溫度變送器：把mV信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出熱電阻溫度變送器：把Ω信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出最終要求：變送器輸出電流Io應(yīng)與被測(cè)溫度t成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系熱電偶溫度變送器應(yīng)主要要解決：冷端溫度補(bǔ)償和線性化處理兩個(gè)內(nèi)容；熱電阻溫度變送器應(yīng)主要要解決：克服引線電阻的影響和線性化處理兩個(gè)內(nèi)容。3.1——DDZ－III型溫度變送器分為熱電偶溫度變送器和73溫度傳感器（一體化變送器）外形一體化溫度變送模塊軌道安裝（控制室盤后安裝）溫度變送器溫度傳感器（一體化變送器）外形一體化溫度變送模塊軌道安裝（控743.2——一體化溫度變送器

分為一體化熱電偶溫度變送器和一體化熱電阻溫度變送器兩種熱電偶溫度變送器：把mV信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出熱電阻溫度變送器：把Ω信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出所謂一體化溫度變送器，是指將變送器模塊安裝在測(cè)溫元件接線盒或?qū)Ｓ媒泳€盒內(nèi),變送器模塊和測(cè)溫元件形成一個(gè)整體，可直接安裝在被測(cè)設(shè)備上，輸出為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)4～20mA。這種變送器具有體積小、重量輕、現(xiàn)場(chǎng)安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，因而在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。

由于一體化溫度變送器直接安裝在現(xiàn)場(chǎng)，但由于變送器模塊內(nèi)部的集成電路一般情況下工作溫度在–20～+80℃范圍內(nèi)，超過這一范圍，電子器件的性能會(huì)發(fā)生變化，變送器將不能正常工作，因此在使用中應(yīng)特別注意變送器模塊所處的環(huán)境溫度。一體化溫度變送器品種較多，其變送器模塊大多數(shù)以一片專用變送器芯片為主，外接少量元器件構(gòu)成，常用的變送器芯片有AD693(線性)、XTR101、XTR103（非線性，具有非線性傳感器的補(bǔ)償功能）、IXR100等。下面以AD693構(gòu)成的一體化溫度變送器為例進(jìn)行介紹。

3.2——一體化溫度變送器分為一體化熱電偶溫度變送器和一體75檢測(cè)技術(shù)及儀表溫度測(cè)量課件76一體化熱電偶溫度變送器I1I2VT1一體化熱電偶溫度變送器I1I2VT177一體化熱電偶溫度變送器簡(jiǎn)圖AD693的輸入信號(hào)Ui為熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)Et與電橋的輸出信號(hào)UBD之代數(shù)和

如果設(shè)AD693的轉(zhuǎn)換系數(shù)為K，可得變送器輸出與輸入之間的關(guān)系為

結(jié)論：①變送器的輸出電流I0-與熱電偶的熱電勢(shì)Et成正比關(guān)系。②RCu阻值隨溫度而變，合理選擇RCu的數(shù)值可使RCu隨溫度變化而引起的I1RCu變化量近似等于熱電偶因冷端溫度變化所引起的熱電勢(shì)Et的變化值，兩者互相抵消。③W1的作用是調(diào)零，W2的作用是調(diào)滿（量程）一體化熱電偶溫度變送器簡(jiǎn)圖AD693的輸入信號(hào)Ui為熱電偶所78一體化熱電阻溫度變送器I2I1VT1AD693構(gòu)成的熱電阻溫度變送器采用三線制接法，與熱電偶溫度變送器的電路大致相仿，只是原來熱電偶冷端溫度補(bǔ)償電阻RCu現(xiàn)用熱電阻Rt代替。AD693的輸入信號(hào)Ui為電橋的輸出信號(hào)UBD，即同樣可求得熱電阻溫度變送器的輸出與輸入之間的關(guān)系為

一體化熱電阻溫度變送器I2I1VT1AD693構(gòu)成的熱電阻溫793.3——智能式溫度變送器

智能式溫度變送器有采用HART協(xié)議通信方式，也有采用現(xiàn)場(chǎng)總線通信方式。下面以SMART公司的TT302溫度變送器為例進(jìn)行介紹。TT302溫度變送器是一種符合FF通信協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表，它可以與各種熱電阻或熱電偶配合使用測(cè)量溫度，具有量程范圍寬、精度高、環(huán)境溫度和振動(dòng)影響小、抗干擾能力強(qiáng)、重量輕以及安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

3.3——智能式溫度變送器智能式溫度變送器有采用H80輸入板包括多路轉(zhuǎn)換器、信號(hào)調(diào)理電路、A／D轉(zhuǎn)換器和隔離部分，其作用是將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)，傳送給CPU，并實(shí)現(xiàn)輸入板與主電路板的隔離。

用于熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償

核心采樣、計(jì)算(控制)、輸出

產(chǎn)生并輸出滿足FF標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)

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輸入板包括多路轉(zhuǎn)換器、信號(hào)調(diào)理電路、A／D轉(zhuǎn)換器和隔離部分，814雙金屬溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)4雙金屬溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)82雙金屬溫度計(jì)是一種測(cè)量中低溫度的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表?？梢灾苯訙y(cè)量各種生產(chǎn)過程中的-80℃-+500℃范圍內(nèi)液體蒸汽和氣體介質(zhì)溫度。是基于繞制成環(huán)性彎曲狀的雙金屬片組成。一端受熱膨脹時(shí)，帶動(dòng)指針旋轉(zhuǎn)，工作儀表便顯示出熱電勢(shì)所應(yīng)的溫度值。結(jié)構(gòu)有桿式、片式和螺旋形式。它也可以提供電接點(diǎn)功能，用于報(bào)警?？傮w特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固，價(jià)格便宜，但測(cè)溫精度不高，一般為1級(jí)以下。壓力表式溫度計(jì)是根據(jù)在封閉容器中的液體、氣體或低沸點(diǎn)液體和飽和蒸汽，受熱后體積膨脹或壓力變化這一原理而制作的，并用壓力來測(cè)量這種變化，從而測(cè)得溫度。

壓力表式溫度計(jì)主要由以下三部分組成：

溫包——溫包是直接與被測(cè)介質(zhì)相接觸來感受溫度變化的元件，因此要求它具有高的強(qiáng)度，小的膨脹系數(shù)，高的導(dǎo)熱率以及抗腐蝕等性質(zhì)，根據(jù)所充工作介質(zhì)和被測(cè)介質(zhì)的不同，溫包可用銅合金，鋼或不銹鋼來制造。

毛細(xì)管——它是用銅或鋼等材料冷拉成的無縫圓管，用來傳遞壓力的變化。

彈簧管——它就是一般壓力表用的彈性元件。雙金屬溫度計(jì)是一種測(cè)量中低溫度的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表835溫度檢測(cè)儀表的選用

工業(yè)上常見的溫度檢測(cè)儀表主要有:雙金屬溫度計(jì)熱電偶熱電阻輻射式溫度計(jì)等就地指示精度不高在線檢測(cè)適用于測(cè)量500～1800℃范圍的中高溫度適用于測(cè)量500℃以下的中低溫度一般用于2000℃以上的高溫測(cè)量選項(xiàng)使用熱電阻、熱電偶時(shí)還應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)的要求確定合適的分度號(hào)。5溫度檢測(cè)儀表的選用工業(yè)上常見的溫度檢測(cè)儀表主要有:雙金846溫度檢測(cè)儀表的安裝

一般來說，溫度檢測(cè)儀表的安裝需要遵循以下原則：

檢測(cè)元件的安裝應(yīng)確保測(cè)量的準(zhǔn)確性，選擇有代表性的安裝位置。檢測(cè)元件應(yīng)該有足夠的插入深度不應(yīng)該把檢測(cè)元件插入介質(zhì)的死角，以確保能進(jìn)行充分的熱交換；測(cè)量管道中的介質(zhì)溫度時(shí)，檢測(cè)元件工作端應(yīng)位于管道中心流速最大之處檢測(cè)元件應(yīng)該迎著流體流動(dòng)方向安裝，非不得已時(shí)，切勿與被測(cè)介質(zhì)順流安裝，否則容易產(chǎn)生測(cè)量誤差；測(cè)量負(fù)壓管道（或設(shè)備）上的溫度時(shí)，必須保證有密封性，以免外界空氣的吸入而降低精度。

(a)逆流(b)正交(d)彎頭溫度檢測(cè)元件的安裝示意圖6溫度檢測(cè)儀表的安裝一般來說，溫度檢測(cè)儀表的安裝需要遵循857.1PN結(jié)型熱敏器件利用半導(dǎo)體二極管、晶體管、可控硅等的伏安特性與溫度的關(guān)系可做出溫敏器件。它與熱敏電阻一樣具有體積小、反應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)。此外,線性較好且價(jià)格低廉,在不少儀表里用來進(jìn)行溫度補(bǔ)償。特別適合對(duì)電子儀器或家用電器的過熱保護(hù)，也常用于簡(jiǎn)單的溫度顯示和控制。不過由于PN結(jié)受耐熱性能和特性范圍的限制，只能用來測(cè)量150°C以下的溫度。典型的溫度靈敏度為-2mv/°C，在室溫范圍內(nèi)，近似線性。7半導(dǎo)體測(cè)溫傳感器

7.1PN結(jié)型熱敏器件7半導(dǎo)體測(cè)溫傳感器86硅二極管正向電壓的溫度特性硅二極管正向電壓的溫度特性87二極管測(cè)溫電路二極管測(cè)溫電路887.2模擬集成（IC）溫度傳感器集成電路（IC）溫度傳感器是近年開發(fā)的，把溫度傳感器與后續(xù)的放大器，甚至A/D等用集成化技術(shù)制作在同一基片上而成的，集傳感與放大為一體的功能器件。這種傳感器，輸出特性的線性關(guān)系好，測(cè)量精度也比較高，使用起來方便，越來越受到人們的重視。1）、模擬式集成溫度傳感器AD590IC傳感器的基本特性如下：（1）可測(cè)得線性輸出電流（1μA/°C）。（2）檢測(cè)溫度范圍廣(-55～150°C)。（3）測(cè)量精度為±1°C。（4）無調(diào)整時(shí)也可使用。（5）直線性很好,滿量程非線性偏離:±0.5°C。（6）使用電源范圍廣（+4～+30V）。7.2模擬集成（IC）溫度傳感器897.3數(shù)字溫度傳感器1-Wire總線技術(shù)是美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司近年推出的新技術(shù)。它將地址線、數(shù)據(jù)線、控制線合為1根信號(hào)線，允許在這根信號(hào)線掛接多個(gè)1-Wire總線器件。1-Wire總線技術(shù)具有節(jié)省I/O資源、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)。DALLAS公司的DS18B20是采用1-Wire總線技術(shù)的典型產(chǎn)品，其內(nèi)部有4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件組成：(1)64位激光ROM。光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。(2)溫度靈敏部件。DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量。7.3數(shù)字溫度傳感器90DS18B20采用節(jié)省空間的TO-90封裝，其引腳排列如圖所示，引腳功能如表所示。引腳號(hào)名稱說明1GND地2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出腳（單線接口，可作寄生供電）3VDD電源電壓。＋3V至＋5.5VDS18B2