第六章溫度檢測(cè)

任課教師：2015－2016學(xué)年第一學(xué)期第六章溫度檢測(cè)2本章教學(xué):一、教學(xué)要求：了解熱電偶、熱電阻的原理、種類(lèi)、結(jié)構(gòu)與應(yīng)用；掌握半導(dǎo)體熱敏電阻、半導(dǎo)體溫度傳感器的原理、種類(lèi)與應(yīng)用特點(diǎn)，應(yīng)用電路設(shè)計(jì)；了解非接觸式測(cè)溫。3溫度是一個(gè)重要的物理參數(shù)，許多重要的物理、化學(xué)過(guò)程都要求在一定的溫度條件下才能正常進(jìn)行。溫度的檢查方法和儀表在科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。本章首先介紹溫標(biāo)的概念，然后分別介紹接觸式測(cè)溫傳感器和非接觸式測(cè)溫儀表。在接觸式測(cè)溫傳感器中介紹熱電阻和熱電偶；在非接觸式測(cè)溫中，介紹光學(xué)高溫計(jì)、光電高溫計(jì)、輻射溫度計(jì)和比色溫度計(jì)。4二、教學(xué)時(shí)間安排：6學(xué)時(shí)

三、主要內(nèi)容：概述熱電阻式傳感器熱電偶傳感器本章重點(diǎn)：熱電偶冷端溫度補(bǔ)償方法，熱電勢(shì)計(jì)算方法；本章難點(diǎn)：熱電偶冷端溫度補(bǔ)償方法，熱電勢(shì)計(jì)算方法。四、教學(xué)過(guò)程：本章教學(xué):5第一節(jié)概述1)溫度的基本概念和測(cè)量方法2)溫標(biāo)61、溫度的基本概念和測(cè)量方法第一節(jié)概述反映了物體冷熱的程度，與自然界中的各種物理和化學(xué)過(guò)程相聯(lián)系。

溫度概念的建立及測(cè)量：以熱平衡為基礎(chǔ)的，

溫度最本質(zhì)的性質(zhì)：當(dāng)兩個(gè)冷熱程度不同的物體接觸后就會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)熱換熱，換熱結(jié)束后兩物體處于熱平衡狀態(tài)，則它們具有相同的溫度。測(cè)量方法：接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫71、溫度的基本概念和測(cè)量方法第一節(jié)概述接觸式測(cè)溫溫度敏感元件與被測(cè)對(duì)象接觸，經(jīng)過(guò)換熱后兩者溫度相等。常用的接觸式測(cè)溫儀表：

(1)膨脹式溫度計(jì)。

(2)熱電阻溫度計(jì)。

(3)熱電偶溫度計(jì)。

(4)其他原理的溫度計(jì)。81、溫度的基本概念和測(cè)量方法第一節(jié)概述接觸式測(cè)溫特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：直觀、可靠，測(cè)量?jī)x表也比較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：由于敏感元件必須與被測(cè)對(duì)象接觸，在接觸過(guò)程中就可能破壞被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)分布，從而造成測(cè)量誤差。有的測(cè)溫元件不能和被測(cè)對(duì)象充分接觸，不能達(dá)到充分的熱平衡，使測(cè)溫元件和被測(cè)對(duì)象溫度不一致，也會(huì)帶來(lái)誤差。在接觸過(guò)程中，介質(zhì)腐蝕性，高溫時(shí)對(duì)測(cè)溫元件的影響，影響測(cè)溫元件的可靠性和工作壽命。

91、溫度的基本概念和測(cè)量方法第一節(jié)概述非接觸測(cè)溫

溫度敏感元件不與被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過(guò)輻射能量進(jìn)行熱交換，由輻射能的大小來(lái)推算被測(cè)物體的溫度。常用的非接觸式測(cè)溫儀表：

(1)輻射式溫度計(jì)：基于普朗克定理 光電高溫計(jì)，輻射傳感器，比色溫度計(jì)。

(2)光纖式溫度計(jì)：光纖的溫度特性、傳光介質(zhì)。 光纖溫度傳感器，光纖輻射溫度計(jì)。優(yōu)點(diǎn)：不與被測(cè)物體接觸，不破壞原有的溫度場(chǎng)，在被測(cè)物體為運(yùn)動(dòng)物體時(shí)尤為適用。缺點(diǎn)：精度一般不高。102、溫標(biāo)第一節(jié)概述建立溫標(biāo)必須具備三個(gè)條件：

(1)固定的溫度點(diǎn)（基準(zhǔn)點(diǎn)）

(2)測(cè)溫儀器（確定測(cè)溫質(zhì)和測(cè)溫量）

(3)溫標(biāo)方程（內(nèi)插公式）112、溫標(biāo)第一節(jié)概述(1)經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)(2)熱力學(xué)溫標(biāo)

(3)國(guó)際溫標(biāo)(4)1990年國(guó)際溫標(biāo)122、溫標(biāo)第一節(jié)概述(1)經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)

由特定的測(cè)溫質(zhì)和測(cè)溫量所確定的溫標(biāo)華氏溫標(biāo)[(華氏溫度-32)*5/9=攝氏溫度]

1714年德國(guó)人華倫海特(Fahrenheit)在沸點(diǎn)和冰點(diǎn)之間等分為180份，每份為1華氏度(10F)。攝氏溫標(biāo)

1742年瑞典人攝爾塞斯(Celsius)規(guī)定水的冰點(diǎn)沸點(diǎn)之間等分為100份，每份為1攝氏度(10C)。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)是借助于一些物質(zhì)的物理量與溫度之間的關(guān)系，用實(shí)驗(yàn)方法得到的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定溫度值的標(biāo)尺，因此有局限性和任意性。132、溫標(biāo)第一節(jié)概述(2)熱力學(xué)溫標(biāo)1848年物理學(xué)家開(kāi)爾文(Kelvin)首先提出 確定的溫度數(shù)值：熱力學(xué)溫度，絕對(duì)溫度，用符號(hào)T表示，單位為開(kāi)爾文，用K表示。熱力學(xué)溫度的起點(diǎn)為絕對(duì)零度，所以它不可能為負(fù)值，且冰點(diǎn)是273.15K，沸點(diǎn)是373.15K。請(qǐng)注意水的冰點(diǎn)和三相點(diǎn)是不一樣的，兩者相差0.01K。142、溫標(biāo)第一節(jié)概述(3)國(guó)際溫標(biāo)

1927年國(guó)際溫標(biāo)(ITS-27) 1927年第七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定采用

具有3個(gè)基本特點(diǎn)： ①盡可能接近熱力學(xué)溫標(biāo); ②復(fù)顯精度高并能確保量值的統(tǒng)一； ③用以復(fù)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)使用方便，性能穩(wěn)定。

國(guó)際溫標(biāo)經(jīng)過(guò)幾次修改：

1948年國(guó)際溫標(biāo)(ITS－48)，1968年國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)(IPTS－68)，1990年國(guó)際溫標(biāo)(ITS－90)152、溫標(biāo)第一節(jié)概述(4)1990年國(guó)際溫標(biāo)(ITS－90)根據(jù)第18屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)的決議， 自1990年1月1日起開(kāi)始在全世界實(shí)行 我國(guó)：自1994年1月1日開(kāi)始全面實(shí)施90國(guó)際溫標(biāo)主要有三方面內(nèi)容： ①溫度單位 ②定義固定溫度點(diǎn) ③復(fù)現(xiàn)固定溫度點(diǎn)的方法162、溫標(biāo)第一節(jié)概述(4)1990年國(guó)際溫標(biāo)(ITS－90)符號(hào)：T，單位為開(kāi)爾文(K)，K的定義為水的三相點(diǎn)溫度的1/273.16。用與冰點(diǎn)273.15K的差值表示的熱力學(xué)溫度稱(chēng)為攝氏溫度，符號(hào)為t，單位為度(0C)，即t=T-273.15，并有10C=1K。攝氏度(0C)是由國(guó)際溫標(biāo)重新定義的，是以熱力學(xué)溫標(biāo)為基礎(chǔ)的。

90國(guó)際溫標(biāo)定義國(guó)際開(kāi)爾文溫度T90和國(guó)際攝氏度t90，其間關(guān)系如同T和t一樣，即

t90=T90-273.15①溫度單位172、溫標(biāo)第一節(jié)概述(4)1990年國(guó)際溫標(biāo)(ITS－90)②定義固定溫度點(diǎn)90國(guó)際溫標(biāo)的定義固定溫度點(diǎn)是利用一系列純物質(zhì)各相間可復(fù)現(xiàn)的平衡狀態(tài)或蒸汽壓所建立起來(lái)的特征溫度點(diǎn)。這些特征溫度點(diǎn)的溫度指定值是由國(guó)際上公認(rèn)的最佳測(cè)量手段測(cè)定的。182、溫標(biāo)第一節(jié)概述(4)1990年國(guó)際溫標(biāo)(ITS－90)③復(fù)現(xiàn)固定溫度點(diǎn)的方法90國(guó)際溫標(biāo)把溫度分為4個(gè)溫區(qū)，各個(gè)溫區(qū)的范圍、使用的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫儀器分別為：0.65～5.0K間為3He或4He蒸汽壓溫度計(jì)；3.0～24.5561K間為3He或4He定容氣體溫度計(jì)；13.8033K～961.780C間為鉑電阻溫度計(jì)；961.780C以上為光學(xué)或光電高溫計(jì)。在水的冰點(diǎn)以上的溫度使用攝氏度單位(0C)，在冰點(diǎn)以下的溫度使用熱力學(xué)溫度單位(K)。19第二節(jié)熱電阻式傳感器利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化的特性制成的傳感器叫做熱電阻式傳感器。作用：主要用于對(duì)溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測(cè)測(cè)溫元件金屬熱電阻半導(dǎo)體熱電阻

熱電阻效應(yīng)——物質(zhì)的電阻率隨溫度變化而變化的現(xiàn)象。

20第二節(jié)熱電阻式傳感器1、金屬熱電阻金屬原子最外層的電子能自由移動(dòng)，當(dāng)加上電壓以后，這些無(wú)規(guī)則移動(dòng)的電子就按一定的方向流動(dòng)，形成電流。隨著溫度的增加，電子的熱運(yùn)動(dòng)劇烈，電子之間、電子與振動(dòng)的金屬離子之間的碰撞機(jī)會(huì)就不斷增加，因此電子的定向移動(dòng)將受到阻礙，金屬的電阻率也隨之增大。實(shí)踐證明，純金屬、鉑、銅、鐵和鎳是比較適合的材料，其中主要應(yīng)用的是鉑和銅。21第二節(jié)熱電阻式傳感器1、金屬熱電阻熱電阻＝電阻體（最主要部分）＋絕緣套管＋接線盒作為熱電阻的材料要求： 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。22第二節(jié)熱電阻式傳感器1、金屬熱電阻1)常用熱電阻

鉑是一種貴重金屬，其物理和化學(xué)性能非常穩(wěn)定，是制造熱電阻的最好材料，主要作標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)。

銅可用來(lái)制造-50～150℃范圍內(nèi)工業(yè)用電阻溫度計(jì)，特點(diǎn)是價(jià)格低廉，缺點(diǎn)是電阻率低，且容易氧化，一般用在較低溫度和沒(méi)有水分和浸蝕性的介質(zhì)之中。23第二節(jié)熱電阻式傳感器1、金屬熱電阻1)常用熱電阻--鉑熱電阻長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的復(fù)現(xiàn)性可達(dá)10-4K，是目前測(cè)溫復(fù)現(xiàn)性最好的一種溫度計(jì)。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1.387～1.390。24第二節(jié)熱電阻式傳感器1、金屬熱電阻1)常用熱電阻--鉑熱電阻

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)：當(dāng)溫度t在0℃≤t≤650℃時(shí)：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50Ω和100Ω兩種，分度號(hào)分別為Pt50和Pt100，其分度表（給出阻值和溫度的關(guān)系）25第二節(jié)熱電阻式傳感器1、金屬熱電阻1)常用熱電阻--鉑熱電阻特點(diǎn)即便在氧化性介質(zhì)中，其物理、化學(xué)性能都很穩(wěn)定；易提純，復(fù)現(xiàn)性好，有良好的工藝性；有較高的電阻率；在還原性介質(zhì)中性能易受影響；電阻溫度系數(shù)不太高；價(jià)格貴。26第二節(jié)熱電阻式傳感器1、金屬熱電阻1)常用熱電阻--鉑熱電阻27第二節(jié)熱電阻式傳感器1、金屬熱電阻1)常用熱電阻--鉑熱電阻WZP系列裝配式鉑電阻

及鎧裝電阻芯

用于一般工業(yè)場(chǎng)測(cè)溫

使用溫度-200℃～700℃

高強(qiáng)度石英管測(cè)溫鉑電阻

溫度范圍-100°C至+500°C

適用于鍍鋅鍋爐、耐酸、耐堿等強(qiáng)腐蝕場(chǎng)合

注:不耐氫氟酸及磷酸28第二節(jié)熱電阻式傳感器1、金屬熱電阻1)常用熱電阻--鉑熱電阻精密溫度傳感器

PtWD－1A型-100℃～300℃

誤差小于0.1℃，精度為超A級(jí)

天燃?xì)饬髁坑?jì)

溫度補(bǔ)償用鉑電阻

天燃?xì)鉁u輪流量計(jì)等用油浸變壓器用鉑電阻29第二節(jié)熱電阻式傳感器1、金屬熱電阻1)常用熱電阻--鉑熱電阻醫(yī)療器械鉑電阻薄模鉑電阻元件用于汽車(chē)工業(yè)、白色家電，食品加工業(yè)、醫(yī)療行業(yè)。

尺寸：2.3mm×2.1mm×0.9mm（長(zhǎng)×寬×高）

線長(zhǎng)10mm

30防水封裝鉑電阻核心元件：德國(guó)進(jìn)口精密鉑電阻（PT100PT1000）

元件精度：±0.15℃(A級(jí))±0.30℃(B級(jí))

封裝材料：鍍鎳銅管或不銹鋼管

管料尺寸：?4*25mm

連接線：PVC包膠電纜線（可選擇耐高溫型的）第二節(jié)熱電阻式傳感器1、金屬熱電阻1)常用熱電阻--鉑熱電阻31第二節(jié)熱電阻式傳感器1、金屬熱電阻1)常用熱電阻--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：―50～150℃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)現(xiàn)性能好。缺點(diǎn)： 易于氧化，一般只用于150℃以下的低溫測(cè)量和沒(méi)有水分及無(wú)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。32第二節(jié)熱電阻式傳感器1、金屬熱電阻1)常用熱電阻--銅熱電阻銅電阻的阻值與溫度之間的關(guān)系為關(guān)系是線性的工業(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50Ω和100Ω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。33第二節(jié)熱電阻式傳感器1、金屬熱電阻1)常用熱電阻--銅熱電阻銅電阻的特點(diǎn)電阻率??；容易氧化；價(jià)格便宜。34第二節(jié)熱電阻式傳感器1、金屬熱電阻1)常用熱電阻--銅熱電阻WZC-111/Φ12*1000mmCu50

35第二節(jié)熱電阻式傳感器普通工業(yè)用熱電阻式溫度傳感器保護(hù)管內(nèi)部導(dǎo)線絕緣管熱電阻蓋接線座骨架漆包銅線引出線銅熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖云母骨架鉑絲彈簧支承片銀引出線云母彈簧型玻璃封裝型塑封型1、金屬熱電阻熱電阻的結(jié)構(gòu)36第二節(jié)熱電阻式傳感器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（4～9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。37第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻分類(lèi)：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38第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻分類(lèi)--NTC熱敏電阻

NTC熱敏電阻的材料是一種由錳（Mn）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鈷（Co）、鐵（Fe）等金屬氧化物按一定比例混合燒結(jié)而成的半導(dǎo)體，改變混合物的成分和配比就可以獲得測(cè)溫范圍、阻值及溫度系數(shù)不同溫度半導(dǎo)體熱敏電阻電阻鉑熱電阻NTC熱敏電阻。它具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)，隨溫度上升而阻值下降。

NTC熱敏電阻應(yīng)用廣泛。39第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻分類(lèi)--NTC熱敏電阻半導(dǎo)體這種溫度特性，是因?yàn)榘雽?dǎo)體的導(dǎo)電方式是載流子（電子、空穴）導(dǎo)電。由于半導(dǎo)體中載流子的數(shù)目遠(yuǎn)比金屬中的自由電子少得多，所以它的電阻率很大。隨著溫度的升高，半導(dǎo)體中參加導(dǎo)電的載流子數(shù)目就會(huì)增多，故半導(dǎo)體導(dǎo)電率就增加，它的電阻率也就降低了。熱敏電阻正是利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化這一特性制成的熱敏元件。它是由某些金屬氧化物按不同的配方比例燒結(jié)制成的。在一定的范圍內(nèi)，根據(jù)測(cè)量熱敏電阻阻值的變化，便可知被測(cè)介質(zhì)的溫度變化。40第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻分類(lèi)--CTR熱敏電阻

CTR熱敏電阻是以三氧化二釩與鋇、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，它呈半玻璃狀，具有負(fù)溫度系數(shù)。通常，CTR熱敏電阻用樹(shù)脂包封成珠狀或厚膜形使用，其阻值在1k

Ω~10MΩ之間。

CTR熱敏電阻隨溫度變化的特性屬劇變型，具有開(kāi)關(guān)特性，如左圖所示。當(dāng)溫度高于居里點(diǎn)TC時(shí)，其阻值會(huì)減小到臨界狀態(tài)，突變的數(shù)量級(jí)為2~4。因此又稱(chēng)這類(lèi)熱敏電阻為臨界熱敏電阻。Tc溫度T（℃）200150100500103101105107電阻率ρ（Ω.cm）41第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻分類(lèi)--PTC熱敏電阻TNTC1062001000101102103104105107溫度T（℃）電阻率ρ（Ω.cm）

PTC熱敏電阻是以鈦酸鋇摻合稀土元素?zé)Y(jié)而成的半導(dǎo)休陶瓷元件，具有正溫度系數(shù)。其溫度特性曲線如左圖所示，從特性曲線上可以看到PTC熱敏電阻具有以下特性：

(1)當(dāng)溫度低于居里點(diǎn)TC時(shí)，具有半導(dǎo)體特性；

(2)當(dāng)溫度高于居里點(diǎn)TC時(shí)，電阻值隨溫度升高而急劇增大，至TN溫度時(shí)出現(xiàn)負(fù)阻現(xiàn)象；

(3)具有通電瞬間產(chǎn)生強(qiáng)大電流而后很快衰減的特性?；赑TC熱敏電阻的特性，可利用其自控作用，做成各種恒溫器、限流保護(hù)元件或溫控開(kāi)關(guān)。還可以用PTC組成發(fā)熱元件，功率一般為幾瓦到數(shù)百瓦。42第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻分類(lèi)--NTC熱敏電阻熱敏電阻的結(jié)構(gòu)熱敏電阻的主要特性熱敏電阻的主要參數(shù)熱敏電阻的線性化43第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻的主要特性⑴溫度特性⑵伏安特性44第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻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——熱敏電阻材料常數(shù)，一般為2000～6000K，其大小取決于熱敏電阻的材料。45第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻的主要特性--溫度特性若已知兩個(gè)電阻值以及相應(yīng)的溫度值，就可求得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，則將B值及R0=R20

代入式就確定了熱敏電阻的溫度特性:46第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻的主要特性--溫度特性熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)

B和α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。熱敏電阻在其本身溫度變化1℃時(shí)，電阻值的相對(duì)變化量47第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻的主要特性--伏安特性····V（電壓）IaImI（電流）d0abc曲線分四段，0－a段：電流小于Ia，功耗小，電流不足以使熱敏電阻發(fā)熱，元件上的溫度基本是環(huán)境溫度。此時(shí)熱敏電阻相當(dāng)于一個(gè)固定電阻，電壓與電流之間符合歐姆定律。

a－b段：隨著電流增加，熱敏電阻功耗增加，導(dǎo)致電流加熱引起熱敏電阻自身溫度超過(guò)環(huán)境溫度（介質(zhì)溫度），其阻值降低，因此出現(xiàn)非線性正阻區(qū)，電流增長(zhǎng)速度＞阻值減小的速度。

c－d段：隨著電流增加，為Im時(shí)，電壓達(dá)到最大值，電流繼續(xù)增加，熱敏電阻本身加熱更為劇烈，阻值迅速減小，阻值減小的速度大于電流增加的速度，出現(xiàn)c－d段負(fù)阻區(qū)。48第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻的主要特性--伏安特性····V（電壓）IaImI（電流）d0abc熱敏電阻非線性嚴(yán)重，使用中要進(jìn)行非線性補(bǔ)償。在硬件電路方法上，采用溫度系數(shù)較小的電阻與熱敏電阻串、并聯(lián)接法，使得熱敏電阻的電阻—溫度曲線變?yōu)槠教埂?/p>

0－a段：正常使用熱敏電阻測(cè)溫。c－d段：可用來(lái)測(cè)量風(fēng)速、真空度、流量等參數(shù)。49第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻的結(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得功率；四端器件：旁熱式50第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻的結(jié)構(gòu)51第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻的結(jié)構(gòu)典型的熱敏電阻元件有圓形、桿形和珠形等，其結(jié)構(gòu)及溫度特性如圖所示。

52第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻的結(jié)構(gòu)53第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻的結(jié)構(gòu)實(shí)物圖片1.耗散系數(shù)：5mW/℃2.熱時(shí)間常數(shù):<10S3.測(cè)溫范圍:-40℃~~~+110℃主要用于電飯鍋等烹飪用具。耐高溫，反應(yīng)快而精確54第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻的結(jié)構(gòu)ABS材質(zhì)外殼，PVC導(dǎo)線,用于電冰箱、冰柜。耐腐防潮1.耗散系數(shù)：5mW/℃2.熱時(shí)間常數(shù):<10S3.測(cè)溫范圍:-40℃~~~+110℃55第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻的結(jié)構(gòu)銅質(zhì)外殼，PVC導(dǎo)線，用于空調(diào)、飲水機(jī)銅制、不銹鋼外殼，PVC導(dǎo)線，用于熱水器56第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻的結(jié)構(gòu)MZ4系列加熱用PTC熱敏電阻MZ5汽車(chē)測(cè)溫用PTC熱敏電阻57第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻的結(jié)構(gòu)MZ41系列卷發(fā)器用PTC熱敏電阻MZ6系列電機(jī)保護(hù)用PTC熱檢測(cè)器58第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻的主要參數(shù)⑴標(biāo)稱(chēng)電阻值RH

在環(huán)境溫度為25±0.2℃時(shí)測(cè)得的電阻值，又稱(chēng)冷電阻。其大小取決于熱敏電阻的材料和幾何尺寸。⑵耗散系數(shù)H

指熱敏電阻的溫度與周?chē)橘|(zhì)的溫度相差1℃時(shí)熱敏電阻所耗散的功率，單位為mW/℃；⑶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／℃；59第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻的主要參數(shù)⑷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。⑸

時(shí)間常數(shù)τ

溫度為T(mén)0的熱敏電阻突然置于溫度為T(mén)的介質(zhì)中，熱敏電阻的溫度增量ΔT=0.63(T－T0)時(shí)所需的時(shí)間。⑹額定功率PE

在規(guī)定的技術(shù)條件下，熱敏電阻長(zhǎng)期連續(xù)使用所允許的耗散功率，單位為W。在實(shí)際使用時(shí)，熱敏電阻所消耗的功率不得超過(guò)額定功率

60第二節(jié)熱電阻式傳感器2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻的線性化可通過(guò)在熱敏電阻上串并聯(lián)固定電阻，作成組合式元件來(lái)代替單個(gè)熱敏元件，使組合式元件電路特性參數(shù)保持一致并獲得一定程度的線性特性。61第二節(jié)熱電阻式傳感器2、熱電阻式傳感器的應(yīng)用1）金屬熱電阻傳感器

－200～+500℃范圍的溫度測(cè)量，在特殊情況下，測(cè)量的低溫端可達(dá)3.4K，甚至更低，1K左右。高溫端可測(cè)到1000℃。特點(diǎn)：精度高、適于測(cè)低溫。2）半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器

應(yīng)用范圍很廣，可在宇宙航船、醫(yī)學(xué)、工業(yè)及家用電器等方面用作測(cè)溫、控溫、溫度補(bǔ)償、流速測(cè)量、液面指示等。62第二節(jié)熱電阻式傳感器2、熱電阻式傳感器的應(yīng)用1）金屬熱電阻傳感器傳感器的測(cè)量電路：經(jīng)常使用電橋、精度較高的是自動(dòng)電橋。為消除由于連接導(dǎo)線電阻隨環(huán)境溫度變化而造成的測(cè)量誤差，常采用三線制和四線制連接法63第二節(jié)熱電阻式傳感器2、熱電阻式傳感器的應(yīng)用1）金屬熱電阻傳感器熱電阻測(cè)溫電橋三線連接法R1R2R3ERtGRar2r1r3作用：①當(dāng)溫度變化時(shí)，導(dǎo)線長(zhǎng)度和電阻溫度系數(shù)相等，它們的電阻變化不會(huì)影響電橋的狀態(tài)，即不會(huì)產(chǎn)生溫度誤差。②Ra的觸點(diǎn)接觸電阻和電橋臂相連，接觸電阻的不穩(wěn)定可能導(dǎo)致電橋的零點(diǎn)不穩(wěn)定。642、熱電阻式傳感器的應(yīng)用1）金屬熱電阻傳感器第二節(jié)熱電阻式傳感器熱電阻測(cè)溫電橋四線連接法R1R2R3ERtGRar1r2r3r4可以消除熱電阻與測(cè)量?jī)x表之間連接導(dǎo)線電阻的影響。圖中R1、R2、R3為固定電阻，Ra為調(diào)零電位器，接觸電阻的不穩(wěn)定不會(huì)破壞電橋的平衡和正常工作狀態(tài)。為避免熱電阻中流過(guò)電流的加熱效應(yīng)，要使流過(guò)熱電阻的電流盡量小，一般小于10mA，小負(fù)荷狀態(tài)一般為4～5mA。652、熱電阻式傳感器的應(yīng)用1）金屬熱電阻傳感器第二節(jié)熱電阻式傳感器金屬絲熱電阻作為氣體傳感器的應(yīng)用1—連通玻璃管2—流通玻璃管3—鉑絲（a）真空度測(cè)量方法對(duì)環(huán)境溫度變化比較敏感，實(shí)際應(yīng)用中有恒溫或溫度補(bǔ)償裝置?？蓽y(cè)到133.322×10-5Pa（b）可檢測(cè)管內(nèi)氣體介質(zhì)成分比例變化、熱風(fēng)流速變化662、熱電阻式傳感器的應(yīng)用2）半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器第二節(jié)熱電阻式傳感器⑴溫度測(cè)量⑵溫度控制⑶溫度補(bǔ)償⑷流量測(cè)量672、熱電阻式傳感器的應(yīng)用2）半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器第二節(jié)熱電阻式傳感器溫度測(cè)量熱敏電阻點(diǎn)溫計(jì)682、熱電阻式傳感器的應(yīng)用2）半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器第二節(jié)熱電阻式傳感器溫度控制692、熱電阻式傳感器的應(yīng)用2）半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器第二節(jié)熱電阻式傳感器溫度補(bǔ)償金屬一般具有正的溫度系數(shù)，采用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻進(jìn)行補(bǔ)償，可以抵消由于溫度變化所產(chǎn)生的誤差。702、熱電阻式傳感器的應(yīng)用2）半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器第二節(jié)熱電阻式傳感器流量測(cè)量利用熱敏電阻上的熱量消耗和介質(zhì)流速的關(guān)系可以測(cè)量流量、流速、風(fēng)速等。71第三節(jié)熱電偶傳感器熱電偶傳感器工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的測(cè)溫元件之一。把溫度轉(zhuǎn)換為電勢(shì)信號(hào)便于處理和遠(yuǎn)距離傳輸優(yōu)點(diǎn)：是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為電勢(shì)變化的傳感器。測(cè)溫范圍廣精度高性能穩(wěn)定結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)態(tài)性能好72第三節(jié)熱電偶傳感器1熱電偶測(cè)溫原理2熱電偶的基本定律3熱電偶的冷端處理和補(bǔ)償4標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶5非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶6熱電偶結(jié)構(gòu)型式7熱電偶安裝注意事項(xiàng)731、熱電偶測(cè)溫原理第三節(jié)熱電偶傳感器賽貝克（Seebeck）效應(yīng)(熱電勢(shì))1821年賽貝克發(fā)現(xiàn)了銅、鐵這兩種金屬的溫差電現(xiàn)象。即在這兩種金屬構(gòu)成的閉合回路中，對(duì)兩個(gè)接頭的中一個(gè)加熱即可產(chǎn)生電流。在冷接頭處，電流從鐵流向銅。由于冷、熱兩個(gè)端（接頭）存在溫差而產(chǎn)生的電勢(shì)差e，就是溫差熱電勢(shì)。這種由兩種不同的金屬構(gòu)成的能產(chǎn)生溫差熱電勢(shì)的裝置稱(chēng)為熱電偶。

741、熱電偶測(cè)溫原理第三節(jié)熱電偶傳感器將兩根不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體（A和B）聯(lián)接起來(lái)構(gòu)成一個(gè)回路，如果兩個(gè)接合點(diǎn)處的溫度不同（T0≠T），則在兩導(dǎo)體向產(chǎn)生熱電勢(shì)，并在回路中有一定大小的電流，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。AB1T0T2mA銅鐵熱電偶的溫差熱電勢(shì)與溫度關(guān)系曲線751、熱電偶測(cè)溫原理第三節(jié)熱電偶傳感器AB1T0T2由熱電效應(yīng)制成的測(cè)溫傳感器就是熱電偶。測(cè)溫時(shí)：

結(jié)點(diǎn)2置于被測(cè)溫度場(chǎng)中，稱(chēng)為測(cè)量端（工作端、熱端）；

結(jié)點(diǎn)1處于某一恒定溫度（或已知溫度），稱(chēng)為參考端（自由端或冷端）。

可見(jiàn)熱電偶由溫差產(chǎn)生的熱電勢(shì)是隨介質(zhì)溫度變化而變化，即： Et＝eAB(T)－eAB(T0)；

eAB(T0)—溫度為T(mén)0處熱電勢(shì)；

eAB(T)—溫度為T(mén)處熱電勢(shì)。

Et—熱電偶的熱電勢(shì)；761、熱電偶測(cè)溫原理第三節(jié)熱電偶傳感器AB1T0T2熱電偶示意圖ABT0T測(cè)量?jī)x表或電路熱電偶與測(cè)量?jī)x表連接示意圖771、熱電偶測(cè)溫原理第三節(jié)熱電偶傳感器熱電偶：兩種不同的金屬A和B構(gòu)成閉合回路 當(dāng)兩個(gè)接觸端T﹥T0時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)熱電勢(shì)兩種材料的接觸電勢(shì)單一材料的溫差電勢(shì)781、熱電偶測(cè)溫原理第三節(jié)熱電偶傳感器791、熱電偶測(cè)溫原理第三節(jié)熱電偶傳感器接觸電勢(shì)由于不同的金屬材料所具有的自由電子密度不同，當(dāng)兩種不同的金屬導(dǎo)體接觸時(shí)，在接觸面上就會(huì)發(fā)生電子擴(kuò)散。電子的擴(kuò)散速率與兩導(dǎo)體的電子密度有關(guān)并和接觸區(qū)的溫度成正比。設(shè)導(dǎo)體A和B的自由電子密度為NA和NB，且有NA>NB，電子擴(kuò)散的結(jié)果使導(dǎo)體A失去電子而帶正電，導(dǎo)體B則因獲得電子而帶負(fù)電，在接觸面形成電場(chǎng)。這個(gè)電場(chǎng)阻礙了電子繼續(xù)擴(kuò)散，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，在接觸區(qū)形成一個(gè)穩(wěn)定的電位差，即接觸電動(dòng)勢(shì)。801、熱電偶測(cè)溫原理第三節(jié)熱電偶傳感器接觸電勢(shì)其大小可表示為：式中：K—波爾茲曼常數(shù)，K＝1.38×10-23

e—電子電荷量e=1.6×10-19C

NA(NB)為A(B)材料的自由電子密度。ABT0T接觸電勢(shì)811、熱電偶測(cè)溫原理第三節(jié)熱電偶傳感器溫差電勢(shì)

同一導(dǎo)體中的，如果兩端溫度不同，在兩端間會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，即產(chǎn)生單一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)，這是由于導(dǎo)體內(nèi)自由電子在高溫端具有較大的動(dòng)能，因而向低溫端擴(kuò)散的結(jié)果。高溫端因失去電子而帶正電，低溫端由于獲得電子而帶負(fù)電，在高低溫端之間形成一個(gè)電位差。溫差電動(dòng)勢(shì)的大小與導(dǎo)體的性質(zhì)和兩端的溫差有關(guān)。821、熱電偶測(cè)溫原理第三節(jié)熱電偶傳感器溫差電勢(shì)

σA—A材料的湯姆遜系數(shù)。（表示導(dǎo)體A兩端的溫度差為1℃時(shí)所產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)）ABT0T溫差電勢(shì)T>T0831、熱電偶測(cè)溫原理第三節(jié)熱電偶傳感器熱電偶回路的總熱電勢(shì)電子密度大T>T0841、熱電偶測(cè)溫原理第三節(jié)熱電偶傳感器熱電偶回路的總熱電勢(shì)⑷幾點(diǎn)討論①如果組成熱電偶的兩個(gè)電極的材料相同，即使是兩結(jié)點(diǎn)的溫度不同也不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。②組成熱電偶的兩個(gè)電極的材料雖然不相同，但是兩結(jié)點(diǎn)的溫度相同也不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。③由不同電極材料A、B組成的熱電偶，當(dāng)冷端溫度T0恒定時(shí)，產(chǎn)生的熱電勢(shì)在一定的溫度范圍內(nèi)僅是熱端溫度T的單值函數(shù)。85熱電勢(shì)是T和T0的溫度函數(shù)的差，而不是溫度的函數(shù)。當(dāng)T0=0℃時(shí)，f(T0)=c則有：E與T之間有唯一對(duì)應(yīng)的單值函數(shù)關(guān)系，因此就可以用測(cè)量到的熱電勢(shì)E來(lái)得到對(duì)應(yīng)的溫度值T，熱電偶熱電勢(shì)的大小，只是與導(dǎo)體A和B的材料有關(guān)，與冷熱端的溫度有關(guān)，與導(dǎo)體的粗細(xì)長(zhǎng)短及兩導(dǎo)體接觸面積無(wú)關(guān)。1、熱電偶測(cè)溫原理第三節(jié)熱電偶傳感器熱電偶回路的總熱電勢(shì)862、熱電偶的基本定律第三節(jié)熱電偶傳感器1）勻質(zhì)導(dǎo)體定律2）中間導(dǎo)體定律3）連接導(dǎo)體定律872、熱電偶的基本定律第三節(jié)熱電偶傳感器勻質(zhì)導(dǎo)體定律由一種勻質(zhì)導(dǎo)體所組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的截面積如何及導(dǎo)體的各處溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。熱電偶必須采用兩種不用材料的導(dǎo)體組成，熱電偶的熱電勢(shì)僅與兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)，而與沿?zé)犭姌O的溫度分布無(wú)關(guān)。如果熱電偶的熱電極是非勻質(zhì)導(dǎo)體，在不均勻溫度場(chǎng)中測(cè)溫時(shí)將造成測(cè)量誤差。所以熱電極材料的均勻性是衡量熱電偶質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)之一。882、熱電偶的基本定律第三節(jié)熱電偶傳感器中間導(dǎo)體定律將由A、B兩種導(dǎo)體組成的熱電偶的冷端（T0端）斷開(kāi)而接入的三種導(dǎo)體C后，只要冷、熱端的T0

、T保持不變，則回路的總熱電勢(shì)不變。BT0TABT0TT0AC892、熱電偶的基本定律第三節(jié)熱電偶傳感器中間導(dǎo)體定律T>T0ABT0TT0Cab902、熱電偶的基本定律第三節(jié)熱電偶傳感器中間導(dǎo)體定律推導(dǎo)過(guò)程此定律具有特別重要的實(shí)用意義，因?yàn)橛脽犭娕紲y(cè)溫時(shí)必須接入儀表(第三種材料)，根據(jù)此定律，只要儀表兩接入點(diǎn)的溫度保持一致(T0)儀表的入就不會(huì)影響熱電勢(shì)。而且A、B結(jié)點(diǎn)的焊接方法也可以是任意的。912、熱電偶的基本定律第三節(jié)熱電偶傳感器連接導(dǎo)體定律為在工業(yè)測(cè)量溫度中使用補(bǔ)償導(dǎo)線提供了理論基礎(chǔ)。當(dāng)A與A’，B與B’材料分別相同時(shí)中間溫度定律922、熱電偶的基本定律第三節(jié)熱電偶傳感器連接導(dǎo)體定律對(duì)電極材料的要求：在同樣的溫差下產(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，在較寬的范圍內(nèi)性能穩(wěn)定；電導(dǎo)率高、電阻溫度系數(shù)和比熱容??；復(fù)制性和工藝性好，價(jià)格低廉。932、熱電偶的基本定律第三節(jié)熱電偶傳感器連接導(dǎo)體定律例6.3.1用（S型）熱電偶測(cè)量某一溫度，若參比端溫度Tn=30℃，測(cè)得的熱電勢(shì)E(T,Tn)=7.5mV，求測(cè)量端實(shí)際溫度T。查分度表有E（30，0）=0.173mV反查分度表有T=830℃，測(cè)量端實(shí)際溫度為830℃.943、熱電偶的冷端處理和補(bǔ)償?shù)谌?jié)熱電偶傳感器熱電偶的熱電勢(shì)大小不僅與熱端溫度的有關(guān)，而且也與冷端溫度有關(guān)，只有當(dāng)冷端溫度恒定，通過(guò)測(cè)量熱電勢(shì)的大小得到熱端的溫度。熱電偶的冷端處理和補(bǔ)償:

當(dāng)熱電偶冷端處在溫度波動(dòng)較大的地方時(shí)，必須首先使用補(bǔ)償導(dǎo)線將冷端延長(zhǎng)到一個(gè)溫度穩(wěn)定的地方，再考慮將冷端處理為０℃。953、熱電偶的冷端處理和補(bǔ)償?shù)谌?jié)熱電偶傳感器幾種冷端處理方法：1.補(bǔ)償導(dǎo)線法2.熱電偶冷端溫度恒溫法3.計(jì)算修正法4.冷端補(bǔ)償電橋法963、熱電偶的冷端處理和補(bǔ)償?shù)谌?jié)熱電偶傳感器幾種冷端處理方法：1)補(bǔ)償導(dǎo)線法組成：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：其一實(shí)現(xiàn)了冷端遷移；其二是降低了電路成本。補(bǔ)償導(dǎo)線又分為延長(zhǎng)型和補(bǔ)償型兩種延長(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(chēng)值與配用的熱電偶相同，用字母“Ｘ”附在熱電偶分度號(hào)后表示，補(bǔ)償型：其合金絲的名稱(chēng)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(chēng)值相同，有字母“C”附在熱電偶分度號(hào)后表示.973、熱電偶的冷端處理和補(bǔ)償?shù)谌?jié)熱電偶傳感器幾種冷端處理方法：所謂延長(zhǎng)線實(shí)際上是把在一定溫度范圍內(nèi)（一般為0～100℃）與熱電偶具有相同熱電特性的兩種較長(zhǎng)金屬導(dǎo)線與熱電偶配接。它的作用是將熱電偶冷端移至離熱源較遠(yuǎn)并且環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方，從而消除冷端溫度變化帶來(lái)的影響，即該補(bǔ)償導(dǎo)線所產(chǎn)生的熱電勢(shì)等于工作熱電偶在此溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生的熱電勢(shì)。B′ABTT0TNTNA′1)補(bǔ)償導(dǎo)線法983、熱電偶的冷端處理和補(bǔ)償?shù)谌?jié)熱電偶傳感器幾種冷端處理方法：993、熱電偶的冷端處理和補(bǔ)償?shù)谌?jié)熱電偶傳感器幾種冷端處理方法：使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)注意問(wèn)題：補(bǔ)償導(dǎo)線只能用在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)（0-100℃）；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)的熱電偶配有不同的補(bǔ)償導(dǎo)線；補(bǔ)償導(dǎo)線的正、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)。1003、熱電偶的冷端處理和補(bǔ)償?shù)谌?jié)熱電偶傳感器幾種冷端處理方法：2)計(jì)算修正法在實(shí)際應(yīng)用中，熱電偶的參比端往往不是0oC，而是環(huán)境溫度，這時(shí)測(cè)量出的回路熱電勢(shì)要小，因此必須加上環(huán)境溫度與冰點(diǎn)之間溫差所產(chǎn)生的熱電勢(shì)后才能符合熱電偶分度表的要求。

可用室溫計(jì)測(cè)出環(huán)境溫度T1，從分度表中查出的E(T1,0)值，然后加上熱電偶回路熱電勢(shì)E(T,T1)，得到E(T,0)值，反查分度表即可得到準(zhǔn)確的被測(cè)溫度值。1013、熱電偶的冷端處理和補(bǔ)償?shù)谌?jié)熱電偶傳感器幾種冷端處理方法：3)熱電偶冷端溫度恒溫法（冰浴法）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。1023、熱電偶的冷端處理和補(bǔ)償?shù)谌?jié)熱電偶傳感器幾種冷端處理方法：4)冷端補(bǔ)償電橋法利用直流不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)來(lái)補(bǔ)償熱電偶冷端溫度變化而引起的熱電勢(shì)的變化值。1034、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶第三節(jié)熱電偶傳感器標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：工藝上比較成熟，能批量生產(chǎn)、性能穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛，具有統(tǒng)一分度表并已列入國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)文件中的熱電偶。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶可以互相交換，精度有一定的保證。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）共推薦了8種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶1044、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶第三節(jié)熱電偶傳感器1054、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶第三節(jié)熱電偶傳感器1）鉑銠10-鉑熱電偶（S型）貴金屬熱電偶。電極線徑規(guī)定為0.5mm， 正極（SP）的名義化學(xué)成分為鉑銠合金 負(fù)極（SN）為純鉑，故俗稱(chēng)為單鉑銠熱電偶。 長(zhǎng)期最高使用溫度為1300℃，短期最高使用溫度為1600℃。優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，測(cè)溫溫區(qū)寬和使用壽命長(zhǎng)，物理化學(xué)性能良好，在高溫下抗氧化性能好，適用于氧化和惰性氣氛中。缺點(diǎn)：熱電率較小，靈敏度低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，對(duì)污染敏感，貴金屬材料昂貴，因此一次性投資較大。1064、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶第三節(jié)熱電偶傳感器2)鉑銠30-鉑銠6（B型）為貴金屬熱電偶。熱偶絲線徑規(guī)定為0.5mm， 正極（BP）和負(fù)極（BN）的名義化學(xué)成分均為鉑銠合金，只是含量不同，故俗稱(chēng)為雙鉑銠熱電偶。 長(zhǎng)期最高使用溫度為1600℃，短期最高使用溫度為1800℃。優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，測(cè)溫溫區(qū)寬，使用壽命長(zhǎng)等，適用于氧化性和惰性氣氛中，也可短期用于真空中，但不適用于還原性氣氛或含有金屬或非金屬蒸汽中；參比端不需進(jìn)行冷端補(bǔ)償，因?yàn)樵?～50℃范圍內(nèi)熱電勢(shì)小于3μV。缺點(diǎn)：熱電率較小，靈敏度低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，抗污染能力差，貴金屬材料昂貴。1074、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶第三節(jié)熱電偶傳感器3）鎳鉻-鎳硅熱電偶（K型）使用量最大的廉價(jià)金屬熱電偶，用量為其他熱電偶的總和 正極（KP）的名義化學(xué)成分為：Ni:Cr=90:10， 負(fù)極（KN）的名義化學(xué)化學(xué)成分為Ni:Si=97:3。 其使用溫度為-200～1300℃。優(yōu)點(diǎn)：線性度好，熱電勢(shì)較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性均好，抗氧化性強(qiáng)，價(jià)格便宜。能用于氧化性和惰性氣氛中。K型熱電偶不能在高溫下直接用于硫、還原性或還原、氧化交替的氣氛中，也不能用于真空中。1084、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶第三節(jié)熱電偶傳感器4)鎳鉻-銅鎳熱電偶（E型）稱(chēng)為鎳鉻-康銅熱電偶，也是一種廉價(jià)金屬熱電偶。 其正極（EP）為鎳鉻10合金，化學(xué)成分與KP相同，負(fù)極（EN）為銅鎳合金，名義化學(xué)成分為55%的銅、45%的鎳以及少量的鈷、錳、鐵等元素。該熱電偶電動(dòng)勢(shì)之大，靈敏度之高屬所有標(biāo)準(zhǔn)熱電偶之最，宜制成熱電偶堆來(lái)測(cè)量微小溫度變化。E型熱電偶可用于濕度較大的環(huán)境里，具有穩(wěn)定性好，抗氧化性能高，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。但不能在高溫下用于硫、還原性氣氛中。

1094、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶第三節(jié)熱電偶傳感器標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶熱電勢(shì)和溫度的關(guān)系110標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的特性第三節(jié)熱電偶傳感器1115、非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶第三節(jié)熱電偶傳感器名稱(chēng)熱電極材料使用溫度范圍(℃)過(guò)熱使用溫度范圍(℃)特征正極負(fù)極鎢萊系Wre5、Wre3Wre26、Wre250～23003000適用于還原性、H2及惰性氣體。質(zhì)脆鉑銠系PtRh20、PtRh40PtRh5、PtRh20300～15001100～160018001800在高溫下使用，熱電動(dòng)勢(shì)小，其它性能與R型相同銥銠系Ir、Ir、IrIrRh40、IrRh50、IrRh601100～20002100適用于真空、惰性氣體及微氧化性氣氛。質(zhì)脆鎳鉬系NiNiMo180～1280/可用于還原性氣氛，熱電動(dòng)勢(shì)大鈀鉑系Pd、Pt及Au合金Au、Pd合金0～11001300耐磨性能強(qiáng)，熱電動(dòng)勢(shì)的大小基本上與K型相同鎳鉻、金鐵以Ni-Cr為主的合金含0.07mo1%Fe的合金0～300K/20K以下熱電動(dòng)勢(shì)比較大，熱電動(dòng)勢(shì)的線性好銀金、金鐵含Au為0.37mo1%的合金含0.03mo1%Fe的Au-Fe合金1～40K/熱電動(dòng)勢(shì)小，受磁場(chǎng)影響1126、熱電偶結(jié)構(gòu)型式第三節(jié)熱電偶傳感器為保證熱電偶的正常工作，熱電偶的兩極之間以及與保護(hù)套管之間都需要良好的電絕緣，而且耐高溫、耐腐蝕和沖擊的外保護(hù)套管也是必不可少的。

1.普通型裝配式結(jié)構(gòu)

2.柔性安裝型鎧裝結(jié)構(gòu)

3.薄膜熱電偶1136、熱電偶結(jié)構(gòu)型式第三節(jié)熱電偶傳感器普通型裝配式結(jié)構(gòu)（a）1—接線柱2—接線座3—絕緣套管4—熱電極（b）1—測(cè)量端2—熱電極3—絕緣套管4—保護(hù)管5—接線盒1146、熱電偶結(jié)構(gòu)型式第三節(jié)熱電偶傳感器柔性安裝型鎧裝結(jié)構(gòu)測(cè)量端的熱容量小，響應(yīng)速度快，繞性好，可彎曲，可以安裝在狹窄或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的測(cè)量場(chǎng)合，耐壓、耐振、耐沖擊1156、熱電偶結(jié)構(gòu)型式第三節(jié)熱電偶傳感器薄膜熱電偶這種熱電偶的熱接點(diǎn)可以做得很?。é蘭）具有熱容量小、反映速度快（μs）等特點(diǎn)，適用于微小面積上的表面溫度以及快速變化的動(dòng)態(tài)溫度測(cè)量。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1167、熱電偶安裝注意事項(xiàng)第三節(jié)熱電偶傳感器1.插入深度要求 測(cè)量端應(yīng)有足夠的插入深度，應(yīng)使保護(hù)套管的測(cè)量端超過(guò)管道中心線5～10mm。2.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)套管露在設(shè)備外部的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，并加保溫層。3.防止變形 應(yīng)盡量垂直安裝。在有流速的管道中必須傾斜安裝，若需水平安裝時(shí)，則應(yīng)有支架支撐。1178、熱電偶的應(yīng)用第三節(jié)熱電偶傳感器118第四節(jié)非接觸式測(cè)溫

高溫測(cè)量中應(yīng)用最廣泛，主要應(yīng)用行業(yè)為冶金、鑄造、熱處理以及玻璃、陶瓷和耐火材料等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中。任何物體處于絕對(duì)零度以上時(shí)，都會(huì)以一定波長(zhǎng)電磁波的形式向外輻射能量。輻射式測(cè)溫儀表就是利用物體的輻射能量隨其溫度而變化的原理制成的。測(cè)量時(shí)，只需把溫度計(jì)光學(xué)接收系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)被測(cè)物體，而不必與物體接觸，因此可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的溫度并不會(huì)破壞物體的溫度場(chǎng)。此外，由于感溫元件只接收輻射能，不必達(dá)到被測(cè)物體的實(shí)際溫度，從理論上講，它沒(méi)有上限，可以測(cè)量高溫。非接觸測(cè)溫儀表分類(lèi)：光學(xué)高溫計(jì)、輻射式溫度計(jì)119第四節(jié)非接觸式測(cè)溫1、熱輻射基本定理2、光學(xué)高溫計(jì)3、光電高溫計(jì)4、輻射溫度計(jì)5、比色溫度計(jì)120第四節(jié)非接觸式測(cè)溫1、熱輻射基本定理

輻射換熱是三種基本的熱交換形式之一(導(dǎo)熱、對(duì)流)

波長(zhǎng)范圍：10-3m～10-8m在低溫時(shí)，物體輻射能量很小，主要發(fā)射的是紅外線。隨著溫度的升高，輻射能量急劇增加，輻射光譜也向短波方向移動(dòng)，在5000C左右時(shí)。輻射光譜包括了部分可見(jiàn)光；到8000C時(shí)可見(jiàn)光大大增加，即呈現(xiàn)“紅熱”；如果到30000C時(shí)，輻射光譜包括更多的短波成分，使得物體呈現(xiàn)“白熱”。輻射測(cè)溫的基本原理：觀察灼熱物體表面的“顏色”來(lái)大致判斷物體的溫度。121第四節(jié)非接觸式測(cè)溫1、熱輻射基本定理輻射能的分配當(dāng)物體接受到輻射能量以后，根據(jù)物體本身的性質(zhì)，會(huì)發(fā)生部分能量吸收、透射和反射α―吸收率；τ―透射率；ρ―反射率。

Q—輻射能單位為焦耳(J)122第四節(jié)非接觸式測(cè)溫1、熱輻射基本定理物體分類(lèi)

黑體（絕對(duì)黑體）： 照射到物體上的輻射能全部被吸收，既無(wú)反射也無(wú)透射。透明體： 照射到物體上的輻射能全部透射過(guò)去，既無(wú)吸收又無(wú)反射。鏡體、白體： 照射到物體上的輻射能全部反射出去。若物體表現(xiàn)平整光滑，反射具有一定規(guī)律，則該物體稱(chēng)之為“鏡體”；若反射無(wú)一定規(guī)律，則該物體稱(chēng)為“絕對(duì)白體”或者簡(jiǎn)稱(chēng)為“白體”。

123第四節(jié)非接觸式測(cè)溫1、熱輻射基本定理物體分類(lèi)在自然界中黑體、白體和透明體都是不存在的。一般固體和液體的τ值很小或等于零，而氣體的τ值較大。對(duì)于一般工程材料來(lái)講，τ＝0而α+ρ=1，稱(chēng)為灰體

從傳熱學(xué)角度看，可以人為制造黑體124第四節(jié)非接觸式測(cè)溫1、熱輻射基本定理熱輻射的重要參數(shù)①輻射能Q

以輻射的形式發(fā)射、傳播或接收的能量稱(chēng)為輻射能，單位為焦耳(J)。②輻射能通量是輻射能隨時(shí)間的變化率，又稱(chēng)輻射率：

其單位是瓦特(W)。③輻射強(qiáng)度I

在給定方向上的立體角單元內(nèi)，離開(kāi)點(diǎn)輻射源(或輻射源面單元)的輻射功率除以該立體角單元，稱(chēng)為該方向上的輻射強(qiáng)度，其單位為瓦/球面度(W/sr)。125第四節(jié)非接觸式測(cè)溫1、熱輻射基本定理熱輻射的重要參數(shù)④輻射出射度M

離開(kāi)輻射源表面一點(diǎn)處的面單元上的輻射能量除以該單元面積，稱(chēng)為該點(diǎn)的輻射出射度，即

(6.4.2)

輻射出射度的單位為瓦/米2(W/m2)。⑤輻射亮度L和光譜輻射亮度表面一點(diǎn)處的面元在給定方向上的輻射強(qiáng)度，除以該面元在垂直于給定方向平面上的正投影面積，稱(chēng)為該方向的輻射亮度L。輻射亮度實(shí)際上包括所有波長(zhǎng)的輻射能量。如果是輻射光譜中某一波長(zhǎng)的輻射能量則稱(chēng)為在此波長(zhǎng)下的光譜輻射亮度。126第四節(jié)非接觸式測(cè)溫1、熱輻射基本定理基爾霍夫定律各物體的輻射出射度和吸收率的比值都相同，和物體的性質(zhì)無(wú)關(guān)，是物體的溫度和發(fā)射波長(zhǎng)的函數(shù)式中：M0(λ,T),M1(λ,T),M2(λ,T)―物體的單色(λ)輻射出射度；

α0(λ,T),α2(λ,T),α2(λ,T)―物體的單色(λ)吸收率。127第四節(jié)非接觸式測(cè)溫1、熱輻射基本定理基爾霍夫定律若物體A0絕對(duì)黑體，那么α0(λ,T)=1，根據(jù)基氏定律物體的輻射出射度和吸收率之比等于絕對(duì)黑體在同樣的溫度下，相同波長(zhǎng)時(shí)的輻射出射度。這是基氏定律的另一種說(shuō)法。設(shè)M(λ,T)為物體A在波長(zhǎng)為λ

，溫度為T(mén)下的輻射出射度。式中，ε稱(chēng)為物體A的單色輻射率，或稱(chēng)為單色黑度系數(shù)。它表明了在一定的溫度和波長(zhǎng)下，物體A的輻射出射度與相同溫度和波長(zhǎng)下黑體的輻射出射度之比。基爾霍夫定律說(shuō)明，物體的輻射能力與它的吸收能力是相同的

128第四節(jié)非接觸式測(cè)溫1、熱輻射基本定理基爾霍夫定律在全波長(zhǎng)內(nèi)，任何物體的全輻射出射度等于單波長(zhǎng)的輻射出射度在全波長(zhǎng)內(nèi)的積分式中，A(T)－物體A在溫度T下的全吸收率，

M0(T)－黑體在溫度T下的全輻射出射度?；隙傻姆e分形式為表明了在一定的溫度T下，物體A的輻射出射度與相同溫度下黑體的輻射出射度之比。一般物體的εT<1，εT越接近1,表明它與黑體的輻射能力越接近。129第四節(jié)非接觸式測(cè)溫1、熱輻射基本定理黑體輻射定律①普朗克定律(單色輻射強(qiáng)度定律)②維恩公式③斯蒂芬－波爾茲曼定律（全輻射強(qiáng)度定律，也稱(chēng)為四次方定律）130第四節(jié)非接觸式測(cè)溫1、熱輻射基本定理黑體輻射定律

①普朗克定律(單色輻射強(qiáng)度定律)溫度為T(mén)的單位面積元的絕對(duì)黑體，在半球面方向所輻射的波長(zhǎng)為λ的輻射出射度為式中，c―光速；

h―普朗克常數(shù)，6.626176×10-34J·s；

k―波爾茲曼常數(shù)，1.38066244×10-23J/K；

C1―第一輻射常數(shù)，＝3.7418×10-16W·m2；

C2―第二輻射常數(shù)，＝1.4388×10-12m·K；

T―絕對(duì)溫度。公式結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是它對(duì)于低溫與高溫都是適用的131第四節(jié)非接觸式測(cè)溫1、熱輻射基本定理黑體輻射定律

②維恩公式理論上說(shuō)明了黑體在各種溫度下能量波長(zhǎng)分布的規(guī)律

公式簡(jiǎn)單，但是僅適用于不超過(guò)3000K的溫度范圍

黑體的輻射能力是波長(zhǎng)和溫度的函數(shù)，當(dāng)波長(zhǎng)一定時(shí)，黑體的輻射能力（本領(lǐng)）就僅僅是溫度的函數(shù)，即上式就是光學(xué)高溫計(jì)和比色高溫計(jì)測(cè)溫的理論根據(jù)

132第四節(jié)非接觸式測(cè)溫1、熱輻射基本定理黑體輻射定律③斯蒂芬－波爾茲曼定律溫度為T(mén)的絕對(duì)黑體，單位面積元在半球方向上所發(fā)射的全部波長(zhǎng)的輻射出射度與溫度T的四次方成正比。

式中，σ―斯蒂芬－波爾茲曼常數(shù)，5.66961×10-3W/(m2·K4)

上式就是輻射式溫度計(jì)測(cè)溫的理論根據(jù)。全輻射強(qiáng)度定律是單色輻射強(qiáng)度定律在全波長(zhǎng)內(nèi)積分的結(jié)果133第四節(jié)非接觸式測(cè)溫2、光學(xué)高溫計(jì)

精密光學(xué)高溫計(jì)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的精密測(cè)試；

標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)高溫計(jì)用于量值的傳遞，例如，在物質(zhì)熔點(diǎn)、熱容量和相變點(diǎn)的測(cè)定中使用。 光學(xué)高溫計(jì)可用來(lái)測(cè)量800～32000C的高溫。 由于采用用肉眼進(jìn)行色度比較，所以測(cè)量誤差與人的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。 光學(xué)高溫計(jì)測(cè)量的溫度稱(chēng)為亮度溫度(TL)，被測(cè)對(duì)象為非黑體時(shí)，要通過(guò)修正才能得到非黑體的真實(shí)溫度。134第四節(jié)非接觸式測(cè)溫2、光學(xué)高溫計(jì)工業(yè)用光學(xué)高溫計(jì)分類(lèi)隱絲式

利用調(diào)節(jié)電阻來(lái)改變高溫?zé)襞莸墓ぷ麟娏?，?dāng)燈絲的亮度與被測(cè)物體的亮度一致時(shí)，燈泡的亮度就代表了被測(cè)物體的亮度溫度。恒定亮度式

利用減光楔來(lái)改變被測(cè)物體的亮度，使它與恒定亮度溫度的高溫?zé)襞菹啾容^，當(dāng)兩者亮度相等時(shí)，根據(jù)減光楔旋轉(zhuǎn)的角度來(lái)確定被測(cè)物體的亮度溫度。隱絲式光學(xué)高溫計(jì)應(yīng)用廣泛。135第四節(jié)非接觸式測(cè)溫2、光學(xué)高溫計(jì)隱絲式光學(xué)高溫計(jì)光學(xué)系統(tǒng) 紅色濾波片，造成一個(gè)較窄的有效波長(zhǎng) 吸收玻璃，目的是擴(kuò)展量程 目鏡和物鏡是一套光學(xué)系統(tǒng)電測(cè)系統(tǒng)包括指示儀表、燈泡、電源和調(diào)節(jié)電阻四部分。光學(xué)高溫?zé)襞荩簶?biāo)準(zhǔn)輻射源 電源、調(diào)節(jié)電阻和指示儀表組成測(cè)量電路原理一般有電壓表式，電流表式以及不平衡電橋和平衡電橋式四種。136第四節(jié)非接觸式測(cè)溫2、光學(xué)高溫計(jì)WGG2-201型光學(xué)高溫計(jì)1－物鏡；2－吸收玻璃；3－燈泡；4－紅色濾波片；5－目鏡；6－指示儀器；7－滑線電阻；E－電源；K－開(kāi)關(guān)；R1－刻線調(diào)整電阻137第四節(jié)非接觸式測(cè)溫2、光學(xué)高溫計(jì)亮度溫度為了校正光學(xué)高溫計(jì)測(cè)量非黑體的溫度比真實(shí)溫度偏低的偏差。定義：當(dāng)被測(cè)物體為非黑體，在同一波長(zhǎng)下的光譜輻射亮度同絕對(duì)黑體的光譜輻射亮度相等時(shí)，則黑體的溫度稱(chēng)為被測(cè)物體在波長(zhǎng)為λ時(shí)的亮度溫度。左邊為非黑體光譜輻射亮度，右邊為黑體的光譜輻射亮度138第四節(jié)非接觸式測(cè)溫2、光學(xué)高溫計(jì)亮度溫度根據(jù)維恩公式有對(duì)上式兩邊取對(duì)數(shù)，并加以整理，得式中，ελT―被測(cè)物體在溫度為，波長(zhǎng)為時(shí)的單色黑度系數(shù)；

T―被測(cè)物體的真實(shí)溫度；

TL―被測(cè)物體的亮度溫度。已知物體的單色黑度系數(shù)，就可以通過(guò)亮度溫度求出物體的真實(shí)溫度。139第四節(jié)非接觸式測(cè)溫3、光電高溫計(jì)光學(xué)高溫計(jì)是由人工操作來(lái)完成亮度平衡工作的，其測(cè)量結(jié)果帶有操作者的主觀誤差。它不能進(jìn)行連續(xù)測(cè)量和記錄，當(dāng)被測(cè)溫度低于8000C時(shí)，光學(xué)高溫計(jì)對(duì)亮度無(wú)法進(jìn)行平衡。光電高溫計(jì)是在光學(xué)高溫計(jì)測(cè)量理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型測(cè)溫儀表。它采用新型的光電器件，自動(dòng)進(jìn)行平衡，達(dá)到連續(xù)測(cè)量的目的。

140第四節(jié)非接觸式測(cè)溫3、光電高溫計(jì)主要特點(diǎn)：①采用光敏電阻或者光電池作為感受輻射源的敏感元件來(lái)代替人眼的觀察；②采用一參考輻射源與被測(cè)物體進(jìn)行亮度比較，由光敏元件和電子放大器組成鑒別和調(diào)整環(huán)節(jié)，使參考輻射源在選定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的亮度自動(dòng)跟蹤被測(cè)物體的輻射亮度，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)即可得到測(cè)量值；③在平衡式測(cè)量方式中，光敏元件只起指零作用，它的特性如有變化，對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較小，參考輻射源選用鎢絲燈泡，能保持較高的穩(wěn)定性，因此具有較高的精度和連續(xù)測(cè)量的特性；④設(shè)計(jì)了手動(dòng)值修正環(huán)節(jié)，可顯示物體的真實(shí)溫度；⑤采用新型光敏元件，測(cè)量范圍寬，約為200～16000C。141第四節(jié)非接觸式測(cè)溫3、光電高溫計(jì)WDL-31型光電高溫計(jì)的工作原理1－物鏡；2－同步信號(hào)發(fā)生器；3－調(diào)制鏡；4－微電機(jī)；5－反光鏡；6－聚光鏡；7－參比燈；8－探測(cè)元件142第四節(jié)非接觸式測(cè)溫3、光電高溫計(jì)WDL-31型光電高溫計(jì)的工作原理(1)瞄準(zhǔn)光路由物鏡對(duì)0.5m～處被測(cè)物體調(diào)焦成像在分劃板上。通過(guò)目鏡組可清晰地觀察到被測(cè)物體的瞄準(zhǔn)部位1－調(diào)制鏡；2－微電機(jī)；3－反光鏡；4－可變光闌；5－聚光鏡組；6－參比燈；7-目鏡組8、9-保護(hù)窗；10－物鏡；11-入射光瞳；12-衰減玻璃；13－探測(cè)元件；14-濾光片；15-保護(hù)光闌；16-分劃板；17－透鏡玻璃；18-出射光闌；19-保護(hù)玻璃143第四節(jié)非接觸式測(cè)溫3、光電高溫計(jì)WDL-31型光電高溫計(jì)的工作原理物鏡將被測(cè)物體的輻射能量會(huì)聚，經(jīng)過(guò)衰減玻璃及與物鏡光軸成450角的調(diào)制鏡的反射，進(jìn)入視場(chǎng)光闌孔中，由探測(cè)元件接收。(2)檢測(cè)光路144第四節(jié)非接觸式測(cè)溫3、光電高溫計(jì)WDL-31型光電高溫計(jì)的工作原理(3)參比光路參比燈輻射的能量經(jīng)聚光燈組會(huì)聚后，通過(guò)可變光闌，由反射鏡反射，再穿過(guò)調(diào)制鏡葉片的空間，進(jìn)入視場(chǎng)光闌孔中，經(jīng)濾波片也由探測(cè)元件接收。 隨電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的調(diào)制鏡，對(duì)兩路輻射通量作切換調(diào)制，使其交替被探測(cè)元件接收。 在參比光路中的可變光闌用作黑度系數(shù)的手動(dòng)修正。

145第四節(jié)非接觸式測(cè)溫3、光電高溫計(jì)WDL-31型光電高溫計(jì)的工作原理

儀器的工作光譜范圍由光學(xué)系統(tǒng)和探測(cè)元件決定。 量程范圍在400～8000C及以下各量程，采用硫化鉛光敏電阻作探測(cè)元件，并配合鍺濾光片。光譜范圍短限由鍺濾光片確定，長(zhǎng)限由光學(xué)玻璃材質(zhì)的物鏡確定，約在1.8～2.7。峰值由探測(cè)元件確定，約為2.5。 量程范圍600～10000C及以上各量程，采用硅光電池作探測(cè)元件，并配合HB850有色玻璃濾光片。光譜范圍的短限也由濾光片確定，長(zhǎng)限和峰值由探測(cè)元件確定。光譜范圍約在0.8～1.1，峰值約為0.95，均在紅外線波長(zhǎng)范圍內(nèi)。146第四節(jié)非接觸式測(cè)溫3、光電高溫計(jì)WDL-31型光電高溫計(jì)的工作原理 儀器的量程范圍用光學(xué)衰減的方式改變。 各種量程都保持參比燈工作電流在某一固定范圍內(nèi)變化，即在量程上限時(shí)工作電流不超過(guò)250mA。 對(duì)于低溫量程，將參比燈的輻射能量衰減； 對(duì)于高溫量程，則將被測(cè)輻射能量進(jìn)行衰減。 探測(cè)元件為硫化鉛光敏電阻時(shí)，衰減玻璃選用GRB1隔熱玻璃。探測(cè)元件為硅光電池時(shí)，采用LB6綠色玻璃。147第四節(jié)非接觸式測(cè)溫4、輻射溫度計(jì)根據(jù)全輻射強(qiáng)度定理，即物體的總輻射強(qiáng)度與物體溫度的四次方成正比的關(guān)系來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。

組成：輻射感溫器和顯示儀表兩部分 可用于測(cè)量400～20000C的高溫，多為現(xiàn)場(chǎng)安裝式結(jié)構(gòu)。為適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)高溫環(huán)境的要求，可在輻射感溫器外加裝水冷夾套。輻射高溫計(jì)測(cè)量的溫度稱(chēng)為輻射溫度，被測(cè)對(duì)象為非黑體時(shí)，要通過(guò)修正才能得到非黑體的真實(shí)溫度。

148第四節(jié)非接觸式測(cè)溫4、輻射溫度計(jì)149第四節(jié)非接觸式測(cè)溫4、輻射溫度計(jì)熱電堆結(jié)構(gòu)和補(bǔ)償光闌(a):1－云母基片；2－受熱靶面；3－熱電耦絲；4－引出線(b):1-補(bǔ)償片；2-雙金屬片150第四節(jié)非接觸式測(cè)溫4、輻射溫度計(jì)WFT-202型輻射感溫器結(jié)構(gòu)1－物鏡；2－外殼；3－補(bǔ)償光闌；4－座架；5－熱電堆；6－接線柱；7－穿線套；8－蓋；9－目鏡；10－校正片；11－小齒軸151第四節(jié)非接觸式測(cè)溫4、輻射溫度計(jì)輻射溫度

對(duì)于輻射式溫度計(jì)，它是以絕對(duì)黑體的輻射能為基準(zhǔn)對(duì)儀器進(jìn)行分度的，所以?xún)x器測(cè)出的值稱(chēng)為輻射溫度。 輻射溫度的定義：黑體的總輻射能等于非黑體的總輻射能時(shí)，此黑體的溫度即為非黑體的輻射溫度。根據(jù)全輻射強(qiáng)度定理，總輻射能相等，則有：因?yàn)榉呛隗wεT<1，則TF<T因此用輻射溫度計(jì)測(cè)出的溫度要比物體的真實(shí)溫度低。152第四節(jié)非接觸式測(cè)溫4、比色溫度計(jì)

原理：通過(guò)測(cè)量熱輻射體在兩個(gè)或兩個(gè)以上波長(zhǎng)的光譜輻射亮度之比來(lái)測(cè)量溫度。

特點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，響應(yīng)快，可觀察小目標(biāo)(最小可到2mm)。 因?yàn)閷?shí)際物體的單色黑度系數(shù)和全輻射黑度系數(shù)的數(shù)值相差很大，但是對(duì)同一物體的不同波長(zhǎng)的單色黑度系數(shù)和來(lái)說(shuō)，其比值的變化卻很小。所以用比色溫度計(jì)測(cè)得的溫度稱(chēng)為比色溫度，它與物體的真實(shí)溫度很接近，一般可以不進(jìn)行校正。153第四節(jié)非接觸式測(cè)溫4、比色溫度計(jì)154第四節(jié)非接觸式測(cè)溫4、比色溫度計(jì)原理結(jié)構(gòu)155第四節(jié)非接觸式測(cè)溫4、比色溫度計(jì)

比色溫度定義：黑體輻射的兩個(gè)波長(zhǎng)λ1和λ2的光譜輻射亮度之比等于非黑體的相應(yīng)的光譜輻射亮度之比時(shí)，則黑體的溫度即為這個(gè)非黑體的比色溫度TS。對(duì)于溫度為的黑體，在波長(zhǎng)為λ1和λ2時(shí)的光譜輻射亮度之比為

取對(duì)數(shù)后有156第四節(jié)非接觸式測(cè)溫4、比色溫度計(jì)

比色溫度可以簡(jiǎn)化為根據(jù)式(6.4.17)可以得到可進(jìn)一步求出物體的真實(shí)溫度與比色溫度的關(guān)系式中對(duì)于灰體來(lái)說(shuō)，由于ελ1T

＝ελ2T

，所以T＝TS，這就是比色溫度計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)157第四節(jié)非接觸式測(cè)溫5、集成傳感器工作原理：這種傳感器是利用PN結(jié)的伏安特性與溫度之間的關(guān)系研制成的一種固態(tài)傳感器；它將溫敏元件、偏置電路、放大電路及線性化電路集成在同一芯片上。特點(diǎn)：使用方便、外圍電路簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定可靠；但不足的是測(cè)溫范圍較小、使用環(huán)境有一定的限制。應(yīng)用：遠(yuǎn)距離的精密溫度遙感與遙測(cè)；多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)。一般與計(jì)算機(jī)組成溫度測(cè)控系統(tǒng)。分類(lèi)：電壓型:LM34/