第2章 溫度檢測(cè)

第二章溫度檢測(cè)1.二溫度不能相加或相減；

溫度的基本概念宏觀概念---是物體冷熱程度的表示.

熱平衡的兩物體，其溫度相等。溫度量的特殊性微觀概念---是大量分子運(yùn)動(dòng)平均強(qiáng)度的表示。分子運(yùn)動(dòng)愈激烈其溫度表現(xiàn)越高。3.溫度只能通過(guò)物體隨溫度變化的某些特性來(lái)間接測(cè)量。

2.無(wú)標(biāo)準(zhǔn)量直接進(jìn)行比較測(cè)量；

本章重點(diǎn)內(nèi)容

電阻式溫度傳感器；熱電偶傳感器；集成數(shù)字溫度傳感器。本章要求

了解溫度傳感器的作用、地位和分類(lèi)；熟悉熱敏電阻不同類(lèi)型的特點(diǎn)、特性曲線及應(yīng)用場(chǎng)合；理解熱電效應(yīng)定義，掌握熱電偶三定律及相關(guān)計(jì)算，熱電偶冷端補(bǔ)償原因及補(bǔ)償方法；掌握電流型、電壓型、數(shù)字型三種集成溫度傳感器特點(diǎn)、工作原理和使用方法；了解其他溫度傳感器工作原理。溫度的高低必須用數(shù)字來(lái)說(shuō)明，溫標(biāo)就是溫度的一種數(shù)值表示方法。2.1溫標(biāo)及測(cè)量方法2.1.1溫標(biāo)溫標(biāo)：為了保證溫度量值的統(tǒng)一而建立的用來(lái)量度物體溫度高低的標(biāo)準(zhǔn)尺度。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)（零點(diǎn)）和測(cè)量溫度的基本單位。

國(guó)際上用得較多的溫標(biāo)有：1.經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)(華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、列氏溫標(biāo))；2.熱力學(xué)溫標(biāo)；3.國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)。攝氏溫標(biāo)

華氏溫標(biāo)列氏溫標(biāo)1.經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)：借助于某一種物質(zhì)的物理量與溫度變化的關(guān)系，用實(shí)驗(yàn)的方法或經(jīng)驗(yàn)公式確定的溫標(biāo)。特點(diǎn)：（1）以物體熱脹冷縮現(xiàn)象為基礎(chǔ)。（2）把在兩溫度點(diǎn)之間體積的總變化分為若等份，每個(gè)等份定義為1度。2.1.1溫標(biāo)1）攝氏溫標(biāo)：2.1.1溫標(biāo)分度方法：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰點(diǎn)定為0度，沸點(diǎn)定為100度，中間等分100份，每一份為1度，記為℃。1742年，瑞典天文學(xué)家攝爾修斯提出。將一大氣壓下冰水混合物的溫度規(guī)定為100℃，水的沸點(diǎn)為0℃，兩者間均分成100個(gè)刻度，和現(xiàn)行的攝氏溫標(biāo)剛好相反。第二年他的學(xué)生克利斯把刻度顛倒過(guò)來(lái)，即冰點(diǎn)為0度，沸點(diǎn)為100度，即現(xiàn)行的攝氏溫標(biāo)并一直被沿用至今。標(biāo)準(zhǔn)儀器：水銀玻璃溫度計(jì)。攝氏溫標(biāo)已納入國(guó)際單位制。1990國(guó)際溫標(biāo)（ITS-90）對(duì)攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一，規(guī)定攝氏溫標(biāo)由熱力學(xué)溫標(biāo)導(dǎo)出，0℃=273.15K，劃分不變。攝氏溫標(biāo)為世界上絕大多數(shù)國(guó)家，尤其是亞洲國(guó)家采用的溫度單位。

2）華氏溫標(biāo)：2.1.1溫標(biāo)德國(guó)物理學(xué)家和儀器制造師華倫海于1714年提出。他在研究水銀時(shí)，發(fā)現(xiàn)液體水銀對(duì)溫度十分敏感，凝固點(diǎn)低，且沸點(diǎn)特高。他便發(fā)明了水銀溫度計(jì)，創(chuàng)立了第一個(gè)溫度標(biāo)準(zhǔn)——華氏溫標(biāo)，人們用“℉“表示。分度方法：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰點(diǎn)定為32度，沸點(diǎn)為212度，中間等分180份，每一份為1度，記為℉。標(biāo)準(zhǔn)儀器：水銀玻璃溫度計(jì)。1970年代以前，英國(guó)及其前殖民地國(guó)家多使用華氏溫標(biāo)，20世紀(jì)后期，全球絕大多數(shù)國(guó)家開(kāi)始向國(guó)際單位制轉(zhuǎn)換，使用攝氏溫標(biāo)替代了華氏溫標(biāo)，到現(xiàn)在，只有美國(guó)、開(kāi)曼群島、伯利茲等極少數(shù)國(guó)家仍保留華氏溫標(biāo)為法定計(jì)量單位。3）列氏溫標(biāo)：2.1.1溫標(biāo)分度方法：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰點(diǎn)為0度，沸點(diǎn)為80度，中間等分80份，每一份為1度，記為OR。

法國(guó)科學(xué)家列奧米爾于1731年提出的。水的冰點(diǎn)被訂為列氏0度，而沸點(diǎn)則為列氏80度。標(biāo)準(zhǔn)儀器：水和酒精玻璃溫度計(jì)。列氏溫標(biāo)僅在德國(guó)和法國(guó)的部分場(chǎng)合使用三者換算關(guān)系：2.1.1溫標(biāo)

攝氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)均是依據(jù)液體受熱膨脹原理來(lái)建立溫標(biāo)和制造溫度計(jì)的。由于不同物質(zhì)的性質(zhì)不同，它們受熱膨脹的情況也不同，故上述三種溫標(biāo)難以統(tǒng)一。2.熱力學(xué)溫標(biāo)（開(kāi)爾文溫標(biāo)，開(kāi)氏溫標(biāo)，絕對(duì)溫標(biāo)）2.1.1溫標(biāo)1848年開(kāi)爾文首先提出以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)，建立了溫度僅與熱量有關(guān)而與物質(zhì)無(wú)關(guān)的熱力學(xué)溫標(biāo)。又稱(chēng)開(kāi)爾文溫標(biāo)。用“K”表示。開(kāi)爾文宣稱(chēng)：要得到低于攝氏零下273度的溫度是不可能的，并把這點(diǎn)稱(chēng)為絕對(duì)零度。它和攝氏溫標(biāo)的關(guān)系是：TK＝TC＋273人的正常體溫為37℃，換算成絕對(duì)溫度就是310度。

3.國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)（國(guó)際溫標(biāo)）

t,K,T

之間的換算關(guān)系：2.1.1溫標(biāo)為了解決國(guó)際上溫度標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一和實(shí)用問(wèn)題，國(guó)際上協(xié)商決定，建立一種既能體現(xiàn)熱力學(xué)溫度，又使用方便、容易實(shí)現(xiàn)的溫標(biāo)，即國(guó)際使用溫標(biāo)，又稱(chēng)國(guó)際溫標(biāo)。1968年國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)規(guī)定：熱力學(xué)溫度是基本溫度，用符號(hào)T表示。單位為開(kāi)爾文（符號(hào)為K）。1K定義為水三相點(diǎn)溫度的1/273.16。

接觸測(cè)量法非接觸測(cè)量法接觸測(cè)量法：測(cè)溫敏感元件直接與被測(cè)介質(zhì)接觸，使被測(cè)介質(zhì)與測(cè)溫敏感元件進(jìn)行充分熱交換，使兩者具有相同溫度，達(dá)到測(cè)量的目的。

2.1.2溫度測(cè)量的主要方法優(yōu)點(diǎn)：直觀可靠，精度較高。缺點(diǎn)：①感溫元件影響被測(cè)溫度場(chǎng)的分布；

②接觸不良等帶來(lái)測(cè)量誤差；

③高溫和腐蝕性介質(zhì)影響感溫元件的性能和壽命。非接觸測(cè)量法：利用物質(zhì)的熱輻射原理，感溫元件不與被測(cè)介質(zhì)接觸，通過(guò)輻射和對(duì)流實(shí)現(xiàn)熱交換，達(dá)到測(cè)量目的。

2.1.2溫度測(cè)量的主要方法優(yōu)點(diǎn)：

①不干擾被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)；

②連續(xù)測(cè)量不會(huì)產(chǎn)生消耗；

③熱慣性小，可達(dá)千分之一秒，便于測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的溫度和快速變化的溫度反應(yīng)快等。缺點(diǎn)：

①制造成本較高；

②容易受到外界因素的干擾；

③測(cè)量精度較低。超高溫與超低溫傳感器，如+3000℃以上和-250℃以下。提高溫度傳感器的精度和可靠性。研制家用電器、汽車(chē)及農(nóng)畜業(yè)所需的價(jià)廉的溫度傳感器。發(fā)展新型產(chǎn)品。發(fā)展適應(yīng)特殊測(cè)溫要求的溫度傳感器。發(fā)展數(shù)字化、集成化和自動(dòng)化的溫度傳感器。

2.1.3

溫度傳感器的主要發(fā)展方向2.2電阻式溫度傳感器定義：利用導(dǎo)體和半導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化的性質(zhì)制成的傳感器稱(chēng)為電阻式溫度傳感器。實(shí)現(xiàn)：溫度的變化→元件電阻值的變化檢測(cè)對(duì)象：溫度、與溫度有關(guān)的參數(shù)。2.2電阻式溫度傳感器大部分半導(dǎo)體電阻一般隨溫度升高而減小，其靈敏度比金屬導(dǎo)體高，溫度每升高1C

，電阻約減小2％～6％。

→負(fù)溫度系數(shù)大多數(shù)金屬在溫度升高1C

時(shí)電阻將增加0.4％～0.6％?！郎囟认禂?shù)思考：若溫度升高，元件電阻值會(huì)發(fā)生怎樣的變化？分類(lèi)：按制造材料分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻。2.2.1金屬熱電阻傳感器1.熱電阻類(lèi)型目前由純金屬制造的熱電阻的主要材料是鉑、銅和鎳。

1）鉑熱電阻：一種貴金屬。測(cè)溫范圍：-200℃～850℃電阻和溫度的關(guān)系：優(yōu)點(diǎn)：精度高，穩(wěn)定性好，性能可靠，耐氧化性好。容易提純，復(fù)現(xiàn)性好，可制成很細(xì)的鉑絲(0.02mm或更細(xì))或極薄的鉑箔。有較高的電阻率。型號(hào)：目前工業(yè)用鉑熱電阻有100（Pt100）和10(Pt10)兩種。缺點(diǎn)：在高溫下易受還原性介質(zhì)污染而變脆，并改變電阻與溫度的關(guān)系。價(jià)格貴。應(yīng)用場(chǎng)合：一般用于制造基準(zhǔn)熱電阻、標(biāo)準(zhǔn)熱電阻.2.2.1金屬熱電阻傳感器2）銅熱電阻電阻和溫度的關(guān)系：型號(hào)：工業(yè)用銅熱電阻有50（Cu50）和100（Cu100）兩種。應(yīng)用場(chǎng)合：測(cè)量精度要求不高，測(cè)量范圍較小的情況。2.2.1

金屬熱電阻傳感器測(cè)溫范圍：-50℃～150℃缺點(diǎn)：電阻率小，電阻體積較大；

制成相同阻值的電阻時(shí)，銅電阻絲要細(xì)，這樣機(jī)械強(qiáng)度就不高，或者就要長(zhǎng)，使體積增大。熱慣性較大，穩(wěn)定性較差；容易氧化，工作上限150℃.優(yōu)點(diǎn)：電阻值與溫度的關(guān)系幾乎呈線性；溫度系數(shù)大，靈敏度較高。材料易提純，價(jià)格低廉。2.2.1金屬熱電阻傳感器2.熱電阻的結(jié)構(gòu)

主要由電阻體、骨架、絕緣套管和接線盒等組成。2.2.1金屬熱電阻傳感器

w

平衡電橋法如果電阻R1=R2，當(dāng)熱電阻Rt阻值隨溫度變化時(shí)，調(diào)節(jié)電位器Rw的電刷位置x，使電橋處于平衡狀態(tài)，則有★3、熱電阻傳感器的測(cè)量電路測(cè)量電阻通?？衫脷W姆表或電橋電路。其中：L，R0：電位器有效長(zhǎng)度和總電阻

x：電刷位置2.2.1金屬熱電阻傳感器2.2.1金屬熱電阻傳感器4、熱電阻的基本誤差熱電阻的基本誤差指示儀表的誤差電阻體自熱誤差：由流過(guò)電阻體的電流引起。一般工業(yè)熱電阻工作電流被限制在6mA以?xún)?nèi)，這樣自熱溫差就不會(huì)超過(guò)0.1C。引線電阻誤差為了減小或消除引線電阻的影響，一般采用三線制和四線制接法。三線制四線制二線制2.2.1金屬熱電阻傳感器二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來(lái)引出電阻信號(hào)的方式。這種引線方法很簡(jiǎn)單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r，r大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長(zhǎng)度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測(cè)量精度較低的場(chǎng)合。二線制2.2.1金屬熱電阻傳感器三線制：將導(dǎo)線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導(dǎo)線線路電阻帶來(lái)的測(cè)量誤差。三線制2.2.1金屬熱電阻傳感器2.2.2半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化的性質(zhì)制成。常用半導(dǎo)體材料有鐵,鎳,錳,鈷,鉬,鎂,銅的氧化物或其他化合物.結(jié)構(gòu)上主要有:片型、桿型和珠型。NTC二極管封裝根據(jù)不同用途有多種封裝結(jié)構(gòu)；使用溫區(qū)寬；穩(wěn)定性和可靠性高。環(huán)氧封裝、小型化、精度高；可靠性高、響應(yīng)時(shí)間快；引線采用聚脂漆包線、耐熱、絕緣性好2.2.2

半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器1.特性熱敏電阻的主要特性有溫度特性和伏安特性。

1）溫度特性按溫度特性分為：

負(fù)溫度系數(shù)（NTC）型正溫度系數(shù)（PTC）型臨界負(fù)溫度系數(shù)（CTR）型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻：簡(jiǎn)稱(chēng)NTC，型號(hào)用MF表示。特性如曲線1所示。在工作溫度范圍內(nèi)，電阻隨溫度上升而非線性下降，溫度系數(shù)為-(1～6)%/℃.曲線2為緩變型:其溫度系數(shù)為0.5%/℃～8%/℃;曲線3為開(kāi)關(guān)型:在居里點(diǎn)附近的溫度系數(shù)可達(dá)10%/℃～60%/℃。

正溫度系數(shù)熱敏電阻：簡(jiǎn)稱(chēng)PTC，型號(hào)用MZ表示。在工作溫度范圍內(nèi)，其電阻值隨溫度上升而非線性增大。臨界負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻：簡(jiǎn)稱(chēng)CTR。CTR是一種開(kāi)關(guān)型NTC，特性如曲線4所示.在臨界溫度附近，阻值隨溫度上升而急劇減小。2.2.2

半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器2.2.2半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器

a.小電流范圍內(nèi)：端電壓和電流成正比。b.電流增加到一定數(shù)值，溫度升高反而阻值下降，端電壓下降。c.根據(jù)熱敏電阻的允許功耗線來(lái)確定電流，測(cè)溫中電流不能太高。2）伏安特性

靜態(tài)情況下熱敏電阻上的端電壓與通過(guò)熱敏電阻的電流之間的關(guān)系。

2.2.2

半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器大多數(shù)半導(dǎo)體熱敏電阻是NTC熱敏電阻,具有很高的負(fù)電阻溫度系數(shù)，特別適用于-50～300℃之間測(cè)溫。2.工作原理半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化而變化.兩點(diǎn)重要說(shuō)明:各種熱敏電阻的阻值在常溫下很大，不必采用三線制或四線制接法，給使用帶來(lái)方便。低溫?zé)崦綦娮瑁浩涔ぷ鳒囟鹊陀?50℃。常溫?zé)崦綦娮瑁浩涔ぷ鳒囟确秶鸀?50～300℃。高溫?zé)崦綦娮瑁浩涔ぷ鳒囟雀哂?00℃。2.2.2

半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器3、主要參數(shù)1.標(biāo)稱(chēng)電阻值（冷電阻）環(huán)境溫度25℃±0.2℃下測(cè)得的電阻值，單位：Ω2.耗散系數(shù)熱敏電阻器溫度變化1℃所耗散的功率變化量，單位：W/℃3.電阻溫度系數(shù)熱敏電阻的溫度變化1℃時(shí)電阻值的變化率，通常指20℃時(shí)的溫度系數(shù).(%)/℃4.

熱容量熱敏電阻的溫度變化1℃時(shí)，所需吸收或釋放的能量，單位：J/℃5.

時(shí)間常數(shù)2.2.2

半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器4、熱敏電阻的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，其靈敏度比熱電阻要大1～2個(gè)數(shù)量級(jí)；很好地與各種電路匹配，而且遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)幾乎無(wú)需考慮引線電阻的影響；體積??；熱慣性小，響應(yīng)速度快，適用于快速變化的測(cè)量場(chǎng)合；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固，能承受較大的沖擊、振動(dòng)。2.2.2

半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器缺點(diǎn)：阻值與溫度的關(guān)系非線性嚴(yán)重；元件的一致性差，互換性差；元件易老化，穩(wěn)定性較差；除特殊高溫,低溫?zé)崦綦娮柰?，絕大多數(shù)熱敏電阻只適合-50～300℃范圍，使用時(shí)必須注意。思考題:1.怎么區(qū)分普通電阻和熱敏電阻？

主要看參數(shù)。熱敏電阻的型號(hào)是(NTC)MF或(PTC)MZ，如:NTC47D－10

。2.熱敏電阻怎樣看阻值?

例如NTC47D－10代表意義?

NTC熱敏電阻器就是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器,后面的47

代表電阻47歐姆,10代表引腳之間的距離.

3.NTC10D-11熱敏電阻可以用什么型號(hào)熱敏電阻替換?

這是個(gè)10Ω，兩引腳距離尺寸為11mm的負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，只有相同電氣參數(shù)的才能代換，兩引腳距離尺寸可以不一致。4.熱敏電阻型號(hào)為NTC10D2-7和NTC10D-7這個(gè)型號(hào)有什么區(qū)別?

是同一個(gè)型號(hào)?？赡茉诮Y(jié)構(gòu)上略有區(qū)別。5.熱敏電阻和陶瓷電容怎么區(qū)分

?

外觀上看陶瓷電容邊緣較薄。測(cè)量時(shí)熱敏電阻會(huì)有阻值，一般零點(diǎn)幾K～幾十K，陶瓷電容電阻無(wú)窮大。思考題:溫度測(cè)量-----NTC溫度控制-----NTC溫度補(bǔ)償-----NTC過(guò)熱保護(hù)-----PTC5.熱敏電阻的應(yīng)用2.2.2

半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器1)溫度測(cè)量2.2.2半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器2)溫度控制溫度測(cè)量原理圖的指示儀表用運(yùn)算放大器代替。運(yùn)算放大器的作用：比較器2.2.2

半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器溫度較低→高電阻→VTH﹥V1→運(yùn)算放大器接通→繼電器被激勵(lì)→加熱器供電→溫度逐漸升高2.2.2半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器溫度較高→電阻逐漸降低→電橋平衡（通過(guò)零點(diǎn)）→放大器關(guān)斷→切斷加熱器加熱器保持關(guān)斷→電阻冷卻→電橋反方向通過(guò)零點(diǎn)。電位器R1的位置設(shè)定溫度，通常選熱敏電阻的基準(zhǔn)阻值為控制中點(diǎn)的值。電位計(jì)的值任選，一般在1K～10K。R1R13.溫度補(bǔ)償4.過(guò)熱保護(hù)2.2.2半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器2.3薄膜熱傳感器適用范圍：物體表面、快速和小間隙場(chǎng)所的溫度測(cè)量。一、金屬薄膜熱電阻發(fā)展方向：體積越來(lái)越小、阻值越來(lái)越大、測(cè)溫范圍越來(lái)越廣。1.薄膜熱傳感器的結(jié)構(gòu)在基片上采用真空沉積技術(shù)將鉑粉附著在陶瓷基片上，再將引線燒結(jié)固定。2.薄膜熱電阻的測(cè)溫機(jī)理與鉑熱電阻類(lèi)似，薄膜熱電阻是基于純金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增加的原理來(lái)測(cè)量溫度。二、多晶硅薄膜熱電阻

溫度傳感器的發(fā)展方向之一，利用多晶硅薄膜的電阻率隨溫度變化的特性，可集成性好。1.多晶硅薄膜熱電阻的結(jié)構(gòu)2.多晶硅薄膜熱電阻測(cè)溫機(jī)理2.3薄膜熱傳感器2.4熱電偶傳感器

2.4.1熱電偶測(cè)溫原理溫差熱電偶（簡(jiǎn)稱(chēng)熱電偶）是目前溫度測(cè)量中使用最普遍的傳感元件之一。1.熱電偶的特點(diǎn)：

1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量范圍寬：-271℃～2800℃2.準(zhǔn)確度高、熱慣性小。

3.熱容量小，可用于快速及動(dòng)態(tài)溫度的測(cè)量。2.熱電偶的分類(lèi)：1.按材料分類(lèi):2.按用途分類(lèi):3.熱電偶的測(cè)溫原理

熱電阻測(cè)溫原理基于熱電效應(yīng)。★1)熱電效應(yīng)：

兩種不同的導(dǎo)體（半導(dǎo)體）兩端接觸在一起組成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)的溫度不相同時(shí)，回路中就會(huì)有電流通過(guò)，兩端之間就存在電動(dòng)勢(shì)。這種把熱能轉(zhuǎn)換成電能的現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。

(重要：兩線,兩端)2.4.1熱電偶測(cè)溫原理熱電偶：兩種不同導(dǎo)體(半導(dǎo)體)組成的閉合回路。

熱電(動(dòng))勢(shì)：閉合回路兩端產(chǎn)生的電勢(shì)。熱電流：閉合回路中流過(guò)的電流。

熱電極：導(dǎo)體A、B。

參考端(冷端)：溫度為參考溫度的一端（T0）

工作端(熱端)：置于被測(cè)溫度（T）的一端。幾個(gè)名詞:

2.4.1熱電偶測(cè)溫原理兩根異質(zhì)材料的接觸電動(dòng)勢(shì)＋導(dǎo)線兩端的溫差電動(dòng)勢(shì)EAB（T，T0）=f(T)-f(T0)

實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)熱電偶材料一定時(shí)，熱電偶的總熱電動(dòng)勢(shì)是熱電偶兩端溫度的函數(shù)差，即：2)熱電動(dòng)勢(shì)的組成2.4.1熱電偶測(cè)溫原理(1)兩種導(dǎo)體的接觸電動(dòng)勢(shì)兩種導(dǎo)體A,B接觸的時(shí)候，由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子密度不同，若NA>NB．電子密度大的導(dǎo)體A中的電子就向電子密度小的導(dǎo)體B擴(kuò)散，導(dǎo)體A失去了電子而具有正電位,導(dǎo)體B接收到擴(kuò)散來(lái)的電子而具有負(fù)電位。這樣在擴(kuò)散達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)A、B之間就形成了一個(gè)電位差。這個(gè)電位差稱(chēng)為接觸電動(dòng)勢(shì)。2.4.1熱電偶測(cè)溫原理EAB(T)：A、B兩種材料在溫度為T(mén)時(shí)的接觸電動(dòng)勢(shì)；

K：玻耳茲曼常數(shù)(1.38×10-6)；

e：電荷常數(shù)(1.6021892×10-19)；NA(T)、NB(T)：A、B兩種材料在溫度T時(shí)的自由電子密度。結(jié)論：

接觸電勢(shì)的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度比值有關(guān)。數(shù)學(xué)表達(dá)式：2.4.1熱電偶測(cè)溫原理回路中總的接觸電勢(shì)為：熱電偶原理圖TT0ABT點(diǎn)的接觸電勢(shì)為：T0點(diǎn)的接觸電勢(shì)為：思考：1.兩個(gè)相同導(dǎo)體組成的閉合回路兩端有沒(méi)有接觸電勢(shì)？

2.若兩個(gè)不同導(dǎo)體組成閉合回路兩端溫度相同，回路中接觸電勢(shì)是多少？2.4.1熱電偶測(cè)溫原理（2）單一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)

對(duì)于單一導(dǎo)體，如果兩端溫度分別為T(mén)、TO，且T>TO，如下圖所示。

單一導(dǎo)體溫差電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體中的自由電子，在高溫端具有較大的動(dòng)能，因而向低溫端擴(kuò)散，在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為單一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)。2.4.1熱電偶測(cè)溫原理數(shù)學(xué)表達(dá)式:對(duì)于由A、B兩種導(dǎo)體構(gòu)成的閉合回路，在A、B兩導(dǎo)體上產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)之和為：思考：1.兩個(gè)相同導(dǎo)體組成閉合回路的兩端溫度不同，回路中溫差電動(dòng)勢(shì)是多少？

2.兩個(gè)不同導(dǎo)體組成閉合回路的兩端溫度相同，有沒(méi)有溫差電動(dòng)勢(shì)？2.4.1熱電偶測(cè)溫原理若NA﹥NB,T﹥T0，則必存在兩個(gè)接觸電勢(shì)和兩個(gè)溫差電勢(shì)，回路總電勢(shì)為：（3）回路總電勢(shì)

回路中接觸電勢(shì)與溫差電勢(shì)之和T0TEAB(T)EAB(T0)EA(T,T0)EB(T,T0)AB結(jié)論：熱電偶總電動(dòng)勢(shì)與電子密度NA、NB及兩接點(diǎn)溫度T、T0有關(guān)2.4.1熱電偶測(cè)溫原理導(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)，與導(dǎo)體A、B的中間各處溫度無(wú)關(guān)。只有當(dāng)熱電偶的兩導(dǎo)體材料和兩端溫度均不相同時(shí)才能有熱電勢(shì)產(chǎn)生。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(wú)關(guān)。只有用不同性質(zhì)的導(dǎo)體(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)。（4）重要結(jié)論：2.4.1熱電偶測(cè)溫原理熱電偶總電動(dòng)勢(shì)與電子密度NA、NB及兩接點(diǎn)溫度T、T0有關(guān)，而電子密度取決于熱電偶材料的特性。當(dāng)熱電偶材料一定時(shí)，熱電偶的總電動(dòng)勢(shì)EAB(T，T0)成為溫度T和To的函數(shù)差，即：實(shí)際應(yīng)用中，熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系是通過(guò)分度表來(lái)確定。（5）分度表：2.4.1熱電偶測(cè)溫原理如果能使冷端溫度t0

固定，則總電勢(shì)就只與溫度T成單值函數(shù)關(guān)系注意：熱電勢(shì)與熱端溫度之間關(guān)系是非線性，但在溫度變化較小的范圍內(nèi)為了便于查表運(yùn)算通常看作線性。分度表-----參考端溫度為0℃時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立起來(lái)的熱電勢(shì)

與測(cè)量端溫度之間的對(duì)照表。2.4.1熱電偶測(cè)溫原理4、熱電偶基本定律(1)均質(zhì)導(dǎo)體定律由同一種均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路，無(wú)論導(dǎo)體截面、長(zhǎng)度如何以及溫度如何分布，都不會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。結(jié)論:

熱電偶必須采用兩種不同材料作為電極。若熱電極材料

不均勻，由于溫度梯存在，將會(huì)產(chǎn)生附加熱電勢(shì)。

2.4.1熱電偶測(cè)溫原理（2）中間導(dǎo)體定律

在將熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體C，只要保持第三導(dǎo)體兩端溫度相同，則熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)保持不變，即接入導(dǎo)體C后對(duì)回路總電動(dòng)勢(shì)無(wú)影響。TABCTT結(jié)論:可采取任何方式焊接導(dǎo)線，將熱電勢(shì)通過(guò)導(dǎo)線接至測(cè)量?jī)x表進(jìn)行測(cè)量，不影響測(cè)量精度。2.4.1熱電偶測(cè)溫原理電位計(jì)接入熱電偶回路例如:根據(jù)上述原理，可以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(lái)的熱電勢(shì)，接入的方式見(jiàn)下圖所示。ET0T0TET0T1T1T2.4.1熱電偶測(cè)溫原理(3)中間溫度定律熱電偶測(cè)量回路中，若兩結(jié)點(diǎn)溫度為T(mén)，TO，中間溫度為ＴO(shè)′則有：

EAB(T,TO)=EAB(T,TO′)+EAB(TO′,TO)例如：

EAB(T,0)=EAB(T,20)+EAB(20,0)結(jié)論：

1.該定律可用于消除熱電偶冷端溫度變化影響。

2.若已知分度表，就可求出冷端為任意溫度的熱電動(dòng)勢(shì)。

2.4.1熱電偶測(cè)溫原理(4)標(biāo)準(zhǔn)電極定律（也稱(chēng)組成定律）2.4.1熱電偶測(cè)溫原理當(dāng)溫度為(T，T0)時(shí)，用導(dǎo)體A、B組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)等于AC熱電偶和CB熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)之代數(shù)和，即：在接點(diǎn)溫度為時(shí),：EAB(T，T0)=EAC(T，T0)﹢ECB(T，T0)或者：EAB(T，T0)=EAC(T，T0)-EBC(T，T0)參考電極定律大大簡(jiǎn)化了熱電偶選配電極的工作。例2.1:當(dāng)T為100℃，T0為0℃時(shí)，鉻合金—鉑熱電偶E(100℃，0℃)=+3.13mV，鋁合金—鉑熱電偶的E(100℃，0℃)=-1.02mV，求鉻合金—鋁合金組成熱電偶的熱電勢(shì)E(100℃，0℃)。解：設(shè)鉻合金為A，鋁合金為B，鉑為C。即：EAC(100℃，0℃)=+3.13mVEBC(100℃，0℃)=-1.02mV

則：EAB(100℃,0℃)=EAC–EBC=+4.15mV2.4.1熱電偶測(cè)溫原理2.4.2熱電極材料及常用熱電偶一、熱電極材料

理論上任何兩種導(dǎo)體均可配成熱電偶，實(shí)際上熱電偶材料應(yīng)滿足：物理性能穩(wěn)定，熱電特性不隨時(shí)間改變；化學(xué)性能穩(wěn)定，在不同介質(zhì)中測(cè)量時(shí)不容易被腐蝕；熱電勢(shì)高，導(dǎo)電率高，且電阻溫度系數(shù)?。粰C(jī)械強(qiáng)度高，復(fù)現(xiàn)性好，價(jià)格便宜，便于成批生產(chǎn)。

實(shí)際上一般采用一些合金和化合物。1）標(biāo)準(zhǔn)熱電偶2.4.2熱電極材料及常用熱電偶2）非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶用于一些特殊場(chǎng)合目前工業(yè)上常用的四種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶材料為:鉑銠30－鉑銠6(B型)

鉑銠10－鉑(S型)

鎳鉻－鎳硅(K型)

鎳鉻－考銅(E型)組成熱電偶的兩種材料前面的為正極，后面的為負(fù)極。二、常用熱電偶分為標(biāo)準(zhǔn)化和非標(biāo)準(zhǔn)化兩種。2.4.3熱電偶的結(jié)構(gòu)一.普通型熱電偶主要用于測(cè)量氣體,蒸汽,液體等介質(zhì)的溫度

標(biāo)準(zhǔn)型工業(yè)用熱電偶:1-熱電極（熱端）

2-絕緣瓷管

3-保護(hù)套管

4-接線座

5-接線柱

6-接線盒2.4.3熱電偶的結(jié)構(gòu)二.鎧裝熱電偶（纜式熱電偶）鎧裝熱電偶也稱(chēng)纜式熱電偶，是將熱電偶絲、絕緣材料和金屬套管經(jīng)拉伸加工而成的組合體。這種熱電偶耐高壓、反應(yīng)時(shí)間短、堅(jiān)固耐用。鎧裝熱電偶：1-熱電極2-絕緣材料3-金屬套管4-接線盒5-固定裝置

問(wèn)題引出①熱電偶熱電勢(shì)的大小是熱端溫度和冷端的函數(shù)差，為保證輸出熱電勢(shì)是被測(cè)溫度的單值函數(shù)，必須使冷端溫度保持恒定；

解決方法補(bǔ)償導(dǎo)線法

計(jì)算法

冰浴法

補(bǔ)償電橋法

軟件處理法

★一.冷端溫度補(bǔ)償2.4.4熱電偶冷端溫度補(bǔ)償及常用測(cè)溫電路②熱電偶分度表給出的熱電勢(shì)是以冷端溫度0℃為依據(jù)，否則會(huì)產(chǎn)生誤差。1.補(bǔ)償導(dǎo)線法

問(wèn)題引出一.冷端溫度補(bǔ)償熱電極長(zhǎng)度有限，冷端受到被測(cè)溫度變化的影響;熱電偶冷端暴露于空間，受環(huán)境溫度影響;需要把熱電偶輸出的電勢(shì)信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)數(shù)十米遠(yuǎn)的控制室里的顯示儀表或控制儀表。

解決方法把熱電偶的冷端延伸到遠(yuǎn)離被測(cè)對(duì)象且溫度比較穩(wěn)定的地方補(bǔ)償導(dǎo)線選用一種具有和所連接的熱電偶相同的熱電性能，其材料又是廉價(jià)金屬導(dǎo)線。造成浪費(fèi)一.冷端溫度補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)了冷端遷移。降低了成本。功能表2.1常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線一.冷端溫度補(bǔ)償國(guó)際電工委員會(huì)也制定了補(bǔ)償導(dǎo)線的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，適合于標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶使用?！舨煌吞?hào)的熱電偶所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線不同。

使用補(bǔ)償導(dǎo)線注意問(wèn)題一.冷端溫度補(bǔ)償◆連接補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)要注意區(qū)分正負(fù)極，使其分別與熱電偶的正負(fù)極一一對(duì)應(yīng)。

◆補(bǔ)償導(dǎo)線連接端的工作溫度不能超出（0~100℃），否則會(huì)給測(cè)量帶來(lái)誤差?！魺犭娕己脱a(bǔ)償導(dǎo)線的兩個(gè)接點(diǎn)處要保持同溫度。

◆補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只是延長(zhǎng)熱電偶的參考端，當(dāng)t0≠0時(shí)，還需進(jìn)行其他補(bǔ)償與修正。

2.計(jì)算法

設(shè)：冷端溫度為t0（t0≠0）被測(cè)溫度為t

修正公式冷端t0的熱電勢(shì)測(cè)量得出的熱電勢(shì)

被測(cè)溫度t的熱電勢(shì)一.冷端溫度補(bǔ)償當(dāng)熱電偶冷端溫度不是0℃，而是t0時(shí)，根據(jù)熱電偶的中間溫度定律，可得熱電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算校正公式。

用銅-康銅熱電偶測(cè)爐溫時(shí)，測(cè)得參考端溫度t1＝21℃；測(cè)量端和參考端間的熱電動(dòng)勢(shì)E(t,t1)＝1.979mV，試求實(shí)際爐溫。例一.冷端溫度補(bǔ)償查此種熱電偶的分度表可知E(21℃，0)＝0.84mV，可得到：

E(t，0)=E(t,t1)+E((t1,0)=E(t,21℃)+E(21℃,0)=1.979+0.84

=2.819mV再查分度表，由2.819mV查得到實(shí)際爐溫t=69℃。解一.冷端溫度補(bǔ)償注意既不能只按1.979mV查分度表，認(rèn)為t=49℃,也不能把49℃直接加上21℃，認(rèn)為t=70℃。由分度表查得E(20,0)=0.113mv則E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)=7.32+0.113=7.433mv再查分度表得其對(duì)應(yīng)的被測(cè)溫度t=808℃練習(xí)：用S型熱電偶測(cè)溫，熱電偶的冷端溫度t0=20℃，測(cè)得熱電勢(shì)為7.32mv，求被測(cè)對(duì)象的實(shí)際溫度t。解一.冷端溫度補(bǔ)償3.冰浴法僅適用于實(shí)驗(yàn)室中的精確測(cè)量和檢定熱電偶時(shí)使用一.冷端溫度補(bǔ)償把熱電偶的參比端置于冰水混合物容器里，使T0=0℃。為了避免冰水導(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。利用不平衡電橋產(chǎn)生熱電勢(shì)補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起熱電勢(shì)的變化值。不平衡電橋由R1、R2、R3(錳銅絲繞制)、R4(RCu)(銅絲繞制)四個(gè)橋臂和橋路電源組成。設(shè)計(jì)時(shí)，在0℃下使電橋平衡(R1=R2=R3=RCu),此時(shí)Uc=0,電橋?qū)x表讀數(shù)無(wú)影響。

4.補(bǔ)償電橋法（冷端補(bǔ)償器法）一.冷端溫度補(bǔ)償T0﹥0→URCu升高→UC左正右負(fù)4.補(bǔ)償電橋法（冷端補(bǔ)償器法）工作原理T0=0→Uc=0T0﹤0→URCu降低→UC左負(fù)右正適當(dāng)選擇電橋參數(shù)，可在0～40℃和-20～20℃的范圍起補(bǔ)償作用。

一.冷端溫度補(bǔ)償使用補(bǔ)償電橋注意問(wèn)題◆根據(jù)各類(lèi)熱電偶的型號(hào)選擇配套的補(bǔ)償電橋。不同材質(zhì)的熱電偶所配的冷端補(bǔ)償器，其中的限流電阻R不一樣，互換時(shí)必須重新調(diào)整?！糇⒁庋a(bǔ)償溫度的起點(diǎn)：在20℃平衡，須把顯示儀表的機(jī)械零點(diǎn)預(yù)先調(diào)整到20℃；在0℃平衡，須把顯示儀表的機(jī)械零點(diǎn)預(yù)先調(diào)整到0℃。一.冷端溫度補(bǔ)償◆橋臂RCu必須和熱電偶的冷端靠近，使處于同一溫度之下。冷端溫度恒定T0：但T0不為0℃時(shí)，只需在采樣后加一個(gè)與冷端溫度對(duì)應(yīng)的常數(shù)即可。冷端溫度T0波動(dòng)：可利用熱敏電阻或其它傳感器把T0信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，按照運(yùn)算公式設(shè)計(jì)一些程序，便能自動(dòng)修正。

5.軟件處理法注意后一種情況處理時(shí)若多個(gè)熱電偶的冷端溫度不相同，還要分別采樣，若占用的通道數(shù)太多，宜采用冷端集中方法(利用補(bǔ)償導(dǎo)線把所有的冷端接到同一溫度處)，只用一個(gè)冷端溫度傳感器和一個(gè)修正T0的輸入通道就可以了。冷端集中，對(duì)于提高多點(diǎn)巡檢的速度也很有利。

一.冷端溫度補(bǔ)償（d）(a)測(cè)量某點(diǎn)溫度。熱電偶串、并聯(lián)測(cè)溫時(shí)，應(yīng)注意兩點(diǎn)：1.必須應(yīng)用同一分度號(hào)的熱電偶；2.兩熱電偶的參考端溫度應(yīng)相等。二.熱電偶測(cè)溫基本電路(c)測(cè)兩點(diǎn)溫度之和：兩熱電偶正向串聯(lián)。(b)測(cè)量?jī)牲c(diǎn)平均溫度：兩個(gè)熱電偶并聯(lián)。(d)測(cè)量?jī)牲c(diǎn)溫差：兩熱電偶反向串聯(lián)。2.5輻射式溫度傳感器

利用物體的輻射能隨溫度變化的原理制成的,應(yīng)用時(shí)只需把傳感器對(duì)準(zhǔn)物體，而不必與被測(cè)物體直接接觸。

應(yīng)用場(chǎng)合：檢測(cè)運(yùn)動(dòng)物體的溫度和小的被測(cè)對(duì)象的溫度并可進(jìn)行遙測(cè)。

一、熱輻射:

物體受熱，激勵(lì)了原子中帶電粒子，使一部分熱能以電磁波的形式向空間傳播，它不需要任何物質(zhì)作媒介（即在真空條件下也能傳播），這種能量的傳播方式稱(chēng)為熱輻射（簡(jiǎn)稱(chēng)輻射）。

輻射能量的大小與波長(zhǎng)、溫度有關(guān)。

二、黑體:

所謂黑體是指能對(duì)落在它上面的輻射能量全部吸收的物體。

2.5.1輻射測(cè)溫的物理基礎(chǔ)黑體輻射能量與波長(zhǎng)、溫度之間的關(guān)系2.5.1輻射測(cè)溫的物理基礎(chǔ)2.5.1輻射測(cè)溫的物理基礎(chǔ)三、輻射基本定律1.普朗克定律:普朗克定律揭示了在各種不同溫度下黑體輻射能量按波長(zhǎng)分布的規(guī)律，其關(guān)系式

——黑體的單色輻射強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)輻射出在波長(zhǎng)λ附近單位波長(zhǎng)的能量。2.5.1輻射測(cè)溫的物理基礎(chǔ)2.斯忒藩-波耳茲曼定律:斯忒藩--波耳茲曼定律確定了黑體的全輻射與溫度的關(guān)系式

上式表明，黑體的全輻射能是和它的絕對(duì)溫度的四次方成正比，所以這一定律又稱(chēng)為四次方定律。工程上常見(jiàn)材料，一般都遵循這一定律，并稱(chēng)之為灰體。黑度:把灰體全輻射能E與同一溫度下黑體全輻射能E0相比較，得到物體的另一個(gè)特征量黑度ε=E/E0，反應(yīng)了物體接近黑體的程度。2.5.2輻射測(cè)溫方法一、亮度法:

是指被測(cè)對(duì)象投射到檢測(cè)元件上的是被限制在某一特定波長(zhǎng)的光譜輻射能量，而能量的大小與被測(cè)對(duì)象溫度之間的關(guān)系是普朗克公式所描述的一種輻射測(cè)溫方法。即比較被測(cè)物體與參考源在同一波長(zhǎng)下的光譜亮度，并使二者的亮度相等，從而確定被測(cè)物體的溫度，典型測(cè)溫傳感器是光學(xué)高溫計(jì)。二、全輻射法:

全輻射法是指被測(cè)對(duì)象投射到檢測(cè)元件上的是對(duì)應(yīng)全波長(zhǎng)范圍的輻射能量，而能量的大小與被測(cè)對(duì)象溫度之間的關(guān)系是由斯忒藩--波耳茲曼所描述的一種輻射測(cè)溫方法，典型測(cè)溫傳感器是輻射溫度計(jì)（熱電堆）。2.5.2輻射測(cè)溫方法三、比色法:被測(cè)對(duì)象的兩個(gè)不同波長(zhǎng)的光譜輻射能量投射到一個(gè)檢測(cè)元件上，或同時(shí)投射到兩個(gè)檢測(cè)元件上，根據(jù)它們的比值與被測(cè)對(duì)象溫度之間的關(guān)系實(shí)現(xiàn)輻射測(cè)溫的方法，比值與溫度之間的關(guān)系由兩個(gè)不同波長(zhǎng)下普朗克公式之比表示，典型測(cè)溫傳感器是比色溫度計(jì)。2.5.2輻射測(cè)溫方法2.7光纖傳感器工作原理:光纖工作的基礎(chǔ)是光的全反射。玻璃光纖的基本結(jié)構(gòu)示意圖時(shí)，射入的光線在光纖的界面上產(chǎn)生全反射。2.7光纖傳感器當(dāng)端面入射的光滿足全反射條件時(shí)

即使用時(shí)應(yīng)使入射光處于2θc的光錐角內(nèi)，光纖才能理想地導(dǎo)光。否則，這些光線便從包層中逸出而產(chǎn)生漏光。

光纖分類(lèi):按傳輸?shù)哪Ｊ椒譃閱文：投嗄深?lèi)?！饫w的數(shù)值孔徑，用NA表示，是光線的一個(gè)重要參數(shù)。2.8集成溫度傳感器

定義：利用感溫元件（常為PN結(jié)）的電流、電壓特性與溫度的關(guān)系，把溫敏晶體管及其輔助電路集成在同一個(gè)芯片上的溫度傳感器。特點(diǎn)：

①最大的優(yōu)點(diǎn)在于輸出結(jié)果與絕對(duì)溫度成正比，即理想的線性輸出。

②

體積小、線性好、反應(yīng)靈敏、應(yīng)用廣泛。③PN結(jié)不能耐高溫，通常測(cè)量150℃以下的溫度。

在絕對(duì)溫度零度時(shí),它們的輸出電量均為零。

分類(lèi)：按輸出量不同可分為：

電壓型(10mV/℃

)、電流型（1μA/℃）和數(shù)字輸出型三大類(lèi)。PTAT電路：其中VT1、VT2為差分對(duì)晶體管，它產(chǎn)生與絕對(duì)溫度成正比的電壓和電流。恒流源提供的I1、I2分別為VT1、VT2的集電極電流。電阻R上的壓降△Ube為兩管的基極-發(fā)射極壓降之差：

只要I1/I2為一恒定值，則△Ube與溫度T為單值線性函數(shù)關(guān)系。2.8.1集成溫度傳感器基本工作原理γ——VT1、VT2發(fā)射極面積比。

K——波爾茲曼常數(shù)；

T——絕對(duì)溫度;

q——電子電荷量；電壓型集成溫度傳感器是指輸出電壓與溫度成正比的溫度傳感器。2.8.2電壓型集成溫度傳感器μpc616A/C常用電壓型集成溫度傳感器有μpc616、LM135、LM35、AN6701等多種。NEC公司的μpc616是典型產(chǎn)品之一。μPC616A的測(cè)量范圍是-40～+125℃，而μPC616C測(cè)量范圍是-25～+85℃。

2.8.2電壓型集成溫度傳感器μpc616A/Cμpc616A/C方框圖和封裝圖結(jié)構(gòu)上包括三部分:

溫度傳感器部分、

穩(wěn)壓部分、

運(yùn)算放大器部分。一、工作原理μPC616為四端電壓輸出型，在測(cè)溫范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)于熱力學(xué)溫度T每變化1K,就輸出10mV的電壓。

溫度傳感器部分具有10mV/K的溫度系數(shù)，輸出電壓的絕對(duì)值在T=25℃時(shí)為2.982V（對(duì)應(yīng)于298.2K），可以方便地把輸出值轉(zhuǎn)換成絕對(duì)溫度值。2.8.2電壓型集成溫度傳感器

μpc616A/C穩(wěn)壓部分：具有溫度補(bǔ)償電路，因而使輸出電壓十分穩(wěn)定。運(yùn)算放大器在電路中具有兩個(gè)功能：1.測(cè)溫時(shí)，反相輸入端與輸出端連接成電壓跟隨器，輸出信號(hào)與所測(cè)絕對(duì)溫度（K）相對(duì)應(yīng)，輸出電壓與溫度的對(duì)應(yīng)值為10mv／K；2.溫度控制時(shí)，反相輸入端單獨(dú)使用作為設(shè)定值的輸入端。

二、應(yīng)用實(shí)例1.基本應(yīng)用電路由于3、4腳之間有一個(gè)相當(dāng)于6.85V的穩(wěn)壓管。為使穩(wěn)壓管能正常工作，外加電源應(yīng)大于6.85V并需串入一個(gè)電阻，常取±15V，阻值的大小根據(jù)工作電流（約1mA）和外加電壓來(lái)確定。電路中的1腳、2腳相連，第3腳與1，2腳之間具有10/K的溫度系數(shù)，而且輸出電壓：

V0=（10mV／K）×T，

T為絕對(duì)溫度。R的確定2.8.2電壓型集成溫度傳感器μpc616A/C傳感器的2腳作溫度設(shè)定值的輸入端，通過(guò)調(diào)節(jié)電位器Rw，使它的電阻值定在與某一溫度相對(duì)應(yīng)的電壓值上。當(dāng)外界溫度超過(guò)或低于此溫度時(shí)，1腳會(huì)輸出高電平或低電平，完成對(duì)溫度的判斷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制或進(jìn)行報(bào)警。

2.溫度控制電路2.8.2電壓