雙金屬溫度計(jì)工作原理一

溫度對(duì)生化過(guò)程的影響1溫度檢測(cè)的基礎(chǔ)知識(shí)2溫度檢測(cè)儀表3溫度變送器4第一節(jié)溫度的檢測(cè)第一頁(yè)，共65頁(yè)。2-1溫度檢測(cè)的基礎(chǔ)知識(shí)☆溫度：

從宏觀上看，溫度是表示物體冷熱程度的物理量從微觀上看，溫度標(biāo)志著物質(zhì)分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度溫度是與人類生活息息相關(guān)的物理量☆溫標(biāo)：溫標(biāo)衡量溫度的標(biāo)準(zhǔn)尺度,是溫度數(shù)值化的標(biāo)尺。各種溫度計(jì)的刻度數(shù)值均由溫標(biāo)確定。

華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)和國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)。第二頁(yè)，共65頁(yè)?！顢z氏溫標(biāo)：

1740年瑞典人攝氏(Celsius)提出的，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，把純水的冰點(diǎn)規(guī)定為0度，水的沸點(diǎn)規(guī)定為100度。而將汞柱在這兩點(diǎn)間等分為100格，每等分格為攝氏1度，標(biāo)記為℃。☆華氏溫標(biāo):

1714年德國(guó)人華倫海特(Fahrenheit)提出的，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，把冰、水、氯化銨和氯化鈉的混合物的熔點(diǎn)定為零度，冰的熔點(diǎn)定為32度，水的沸點(diǎn)定為212度，中間劃分180等分，每等分為華氏1度，符號(hào)為℉。第三頁(yè)，共65頁(yè)。熱力學(xué)溫標(biāo)又稱開(kāi)爾文溫標(biāo)，是由開(kāi)爾文(Ketvin)在1848年提出的，符號(hào)為T，單位記為K，其規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為絕對(duì)零度，因此又稱絕對(duì)溫標(biāo)。一種不依賴任何測(cè)溫質(zhì)(當(dāng)然也就不依賴任何測(cè)溫質(zhì)的任何物理性質(zhì))的絕對(duì)真實(shí)的絕對(duì)溫標(biāo)，以卡諾循環(huán)(Carnotcycle)的熱量作為測(cè)定溫度的工具，即熱量起著測(cè)溫質(zhì)的作用。熱力學(xué)溫標(biāo)是國(guó)際單位制中七個(gè)基本物理單位之一。熱力學(xué)溫標(biāo)為了在分度上和攝氏溫標(biāo)相一致，把理想氣體壓力為零時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度——絕對(duì)零度與水的三相點(diǎn)溫度分為273.16份，每份為1K(Kelvin)。☆熱力學(xué)溫標(biāo)：第四頁(yè)，共65頁(yè)。國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)是一個(gè)國(guó)際協(xié)議性溫標(biāo)，它與熱力學(xué)溫標(biāo)相接近，而且復(fù)現(xiàn)精度高，使用方便。1975年第15屆國(guó)際權(quán)度大會(huì)通過(guò)：IPTS-681989年第18屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)：ITS-90國(guó)際溫標(biāo)ITS-90同時(shí)定義國(guó)際開(kāi)爾文溫度（符號(hào)為T90）和國(guó)際攝氏溫度（符號(hào)為t90）☆國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)：第五頁(yè)，共65頁(yè)。ITS-90基本內(nèi)容為：

重申國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)單位仍為K；

國(guó)際攝氏溫度和國(guó)際開(kāi)爾文溫度關(guān)系為：

把整個(gè)溫標(biāo)分成4個(gè)溫區(qū)，其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)儀器如下：

第一溫區(qū)為0.65—5.0K，用3He和4He蒸汽溫度計(jì)；第二溫區(qū)為3.0—24.5561K，用3He和4He定容氣體溫度計(jì)；第三溫區(qū)為13.803K—961.78℃，用鉑電阻溫度計(jì)；第四溫區(qū)961.78℃以上，用光學(xué)或光電高溫計(jì)；第六頁(yè)，共65頁(yè)。表1各溫標(biāo)間的換算關(guān)系

第七頁(yè)，共65頁(yè)。2-2溫度檢測(cè)方法溫度不能直接測(cè)量，而是借助于物質(zhì)的某些物理特性是溫度的函數(shù)，通過(guò)對(duì)某些物理特性變化量的測(cè)量間接地獲得溫度值。根據(jù)溫度測(cè)量?jī)x表的使用方式，通?？煞诸悶榻佑|法與非接觸法兩大類。第八頁(yè)，共65頁(yè)。1.接觸法接觸式測(cè)溫方法是使溫度敏感元件和被測(cè)溫度對(duì)象相接觸,當(dāng)被測(cè)溫度與感溫元件達(dá)到熱平衡時(shí),溫度敏感元件與被測(cè)溫度對(duì)象的溫度相等。如果其中之一為溫度計(jì)，就可以用它對(duì)另一個(gè)物體實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量，這種測(cè)溫方式稱為接觸法。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、可靠、測(cè)量精度高缺點(diǎn)：要良好的熱接觸，滯后，破壞對(duì)象溫度場(chǎng)，不適高溫測(cè)量2.非接觸法測(cè)溫元件不與被測(cè)物體直接接觸，而是利用物體的熱輻射能(或亮度)隨溫度變化的原理測(cè)定物體溫度，這種測(cè)溫方式稱為非接觸法。優(yōu)點(diǎn)：不改變對(duì)象溫度場(chǎng)，測(cè)溫范圍廣，沒(méi)有上限，反應(yīng)快缺點(diǎn)：誤差大，易受發(fā)射率、距離、煙塵和水氣等外界因素影響第九頁(yè)，共65頁(yè)。接觸式與非接觸式測(cè)溫特點(diǎn)比較方式

接觸式

非接觸式

測(cè)量條件

感溫元件要與被測(cè)對(duì)象良好接觸；感溫元件的加入幾乎不改變對(duì)象的溫度；被測(cè)溫度不超過(guò)感溫元件能承受的上限溫度;被測(cè)對(duì)象不對(duì)感溫元件產(chǎn)生腐蝕

需準(zhǔn)確知道被測(cè)對(duì)象表面發(fā)射率；被測(cè)對(duì)象的輻射能充分照射到檢測(cè)元件上

測(cè)量范圍

特別適合1200℃以下、熱容大、無(wú)腐蝕性對(duì)象的連續(xù)在線測(cè)溫，對(duì)高于l300℃以上的溫度測(cè)量較困難

范圍可以從超低溫到極高溫，但1000℃以下，測(cè)量誤差大，能測(cè)運(yùn)動(dòng)物體和熱容小的物體溫度

精度

工業(yè)用表通常為1.0、0.5、0.2及0.1級(jí)，實(shí)驗(yàn)室用表可達(dá)0.01級(jí)通常為1.0、1.5、2.5級(jí)

響應(yīng)速度慢，通常為幾十秒到幾分鐘快，通常為2～3秒鐘

其它特點(diǎn)

整個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉，儀表讀數(shù)直接反映被測(cè)物體實(shí)際溫度；可方便地組成多路集中測(cè)量與控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、調(diào)整麻煩、價(jià)格昂貴；儀表讀數(shù)通常只反映被測(cè)物體表觀溫度(需進(jìn)一步修正)；不易組成測(cè)溫、控溫一體化的溫度控制裝置

第十頁(yè)，共65頁(yè)。應(yīng)用熱膨脹原理測(cè)溫應(yīng)用壓力隨溫度變化的原理測(cè)溫應(yīng)用熱阻效應(yīng)測(cè)溫應(yīng)用熱電效應(yīng)測(cè)溫應(yīng)用熱輻射原理測(cè)溫2-3溫度檢測(cè)原理第十一頁(yè)，共65頁(yè)。膨脹式測(cè)溫是基于物體受熱時(shí)產(chǎn)生膨脹的原理，分為液體膨脹式和固體膨脹式兩類。膨脹式溫度計(jì)種類很多，按膨脹基體可分成液體膨脹式玻璃溫度計(jì)、固體膨脹式雙金屬溫度計(jì)?！顟?yīng)用熱膨脹原理測(cè)溫第十二頁(yè)，共65頁(yè)。玻璃液體溫度計(jì)簡(jiǎn)稱玻璃溫度計(jì)，是一種直讀式儀表。水銀是玻璃溫度計(jì)最常用的液體，其凝固點(diǎn)為-38.9℃、測(cè)溫上限為538℃。玻璃溫度計(jì)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，價(jià)格低廉，測(cè)溫范圍較廣，安裝使用方便，現(xiàn)場(chǎng)直接讀數(shù)，一般無(wú)需能源，易破損，測(cè)溫值難自動(dòng)遠(yuǎn)傳記錄。☆玻璃溫度計(jì)第十三頁(yè)，共65頁(yè)。玻璃溫度計(jì)的分類：全浸式：測(cè)溫準(zhǔn)確度高，但讀刻度困難，使用操作不便。局浸式：讀數(shù)容易，但測(cè)量誤差較大，即使采取修正措施其誤差比全浸式仍要大好幾倍或更多。V形工業(yè)玻璃溫度計(jì)☆玻璃溫度計(jì)第十四頁(yè)，共65頁(yè)。固體長(zhǎng)度隨溫度變化的情況可用下式表示：基于固體受熱膨脹原理，測(cè)量溫度通常是把兩片線膨脹系數(shù)差異相對(duì)很大的金屬片疊焊在一起，構(gòu)成雙金屬片感溫元件當(dāng)溫度變化時(shí)，因雙金屬片的兩種不同材料線膨脹系數(shù)差異相對(duì)很大而產(chǎn)生不同的膨脹和收縮，導(dǎo)致雙金屬片產(chǎn)生彎曲變形。下圖是雙金屬溫度計(jì)原理圖：☆雙金屬溫度計(jì)第十五頁(yè)，共65頁(yè)。雙金屬溫度計(jì)原理圖第十六頁(yè)，共65頁(yè)。雙金屬溫度計(jì)的感溫雙金屬元件的形狀有平面螺旋型和直線螺旋型兩大類，其測(cè)溫范圍大致為-80℃—600℃，精度等級(jí)通常為1.5級(jí)左右。雙金屬溫度計(jì)抗振性好，讀數(shù)方便，但精度不太高，只能用做一般的工業(yè)用儀表。☆雙金屬溫度計(jì)第十七頁(yè)，共65頁(yè)。壓力溫度計(jì)是根據(jù)一定質(zhì)量的液體、氣體、蒸汽在體積不變的條件下其壓力與溫度呈確定函數(shù)關(guān)系的原理實(shí)現(xiàn)其測(cè)溫功能的。壓力溫度計(jì)的典型結(jié)構(gòu)示意圖☆壓力溫度計(jì)第十八頁(yè)，共65頁(yè)。這類壓力溫度計(jì)其毛細(xì)管細(xì)而長(zhǎng)(規(guī)格為1-60m)它的作用主要是傳遞壓力，長(zhǎng)度愈長(zhǎng)，則使溫度計(jì)響應(yīng)愈慢，在長(zhǎng)度相等條件下，管愈細(xì)，則準(zhǔn)確度愈高。壓力溫度計(jì)和玻璃溫度計(jì)相比，具有強(qiáng)度大、不易破損、讀數(shù)方便，但準(zhǔn)確度較低、耐腐蝕性較差等特點(diǎn)?！顗毫囟扔?jì)第十九頁(yè)，共65頁(yè)。任何物體，其溫度超過(guò)絕對(duì)零度，都會(huì)以電磁波的形式向周圍輻射能量。這種電磁波是由物體內(nèi)部帶電粒子在分子和原子內(nèi)振動(dòng)產(chǎn)生的，其中與物體本身溫度有關(guān)傳播熱能的那部分輻射，稱為熱輻射。輻射溫度計(jì)是根據(jù)全輻射定律，基于被測(cè)物體的輻射熱效應(yīng)進(jìn)行工作的。輻射溫度計(jì)的敏感元件，分光電型與熱敏型兩大類輻射溫度計(jì)由輻射敏感元件、光學(xué)系統(tǒng)、顯示儀表及輔助裝置等幾大部分組成。輻射式溫度計(jì)的感溫元件通常工作在屬于可見(jiàn)光和紅外光的波長(zhǎng)區(qū)域。輻射式溫度計(jì)的感溫元件使用的波長(zhǎng)范圍為0.3-40μm。☆輻射溫度計(jì)第二十頁(yè)，共65頁(yè)。紅外輻射測(cè)溫儀HY-303第二十一頁(yè)，共65頁(yè)。光學(xué)高溫計(jì)第二十二頁(yè)，共65頁(yè)。檢測(cè)方式儀表名稱測(cè)溫原理測(cè)量范圍/℃精度/%特點(diǎn)接觸式雙金屬溫度計(jì)金屬熱膨脹、變形量隨溫度變化-100~600一般-80~6001~2.5結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，讀數(shù)方便，精度較低，不能遠(yuǎn)傳壓力式溫度計(jì)氣（汽）體、液體在定容條件下，壓力隨溫度變化0~600一般0~3001~2.5結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，可較遠(yuǎn)距離傳送（＜50m），精度較低，受環(huán)境溫度影響大玻璃管液體溫度計(jì)液體熱膨脹、體積隨溫度變化-200~600一般-100~6000.1~2.5結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度高，讀數(shù)不便，不能傳送熱電阻金屬或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化-258~1200一般-200~6500.5~3.0精度高，便于傳送；需外加電源熱電偶熱電效應(yīng)-269~2800一般-200~18000.5~1.0測(cè)溫范圍大，精度高，便于遠(yuǎn)傳，低溫精度差非接觸式光學(xué)高溫計(jì)物體單色輻射強(qiáng)度及亮度隨溫度變化200~3200一般600~24001.0~1.5結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，攜帶方便，不破壞對(duì)象溫度場(chǎng)；易產(chǎn)生目測(cè)誤差，外界反射、輻射會(huì)引起檢測(cè)誤差輻射高溫計(jì)物體輻射隨溫度變化100~3200一般700~20001.5結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，光路上環(huán)境介質(zhì)吸收輻射，易產(chǎn)生檢測(cè)誤差表2常用測(cè)溫儀表的分類及性能第二十三頁(yè)，共65頁(yè)。溫度對(duì)生化過(guò)程的影響1溫度檢測(cè)的基礎(chǔ)知識(shí)2溫度檢測(cè)儀表3溫度變送器4第一節(jié)溫度的檢測(cè)第二十四頁(yè)，共65頁(yè)。兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組合成如圖所示閉合回路，若導(dǎo)體A和B的連接處溫度不同（設(shè)T＞T0），則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也就是說(shuō)回路中有電動(dòng)勢(shì)存在，這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)?；芈分兴a(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，叫熱電勢(shì)。這種現(xiàn)象早在1821年首先由西拜克（See－back）發(fā)現(xiàn),所以又稱西拜克效應(yīng)。3-1熱電偶溫度計(jì)接觸電勢(shì)溫差電勢(shì)熱電偶原理圖TT0AB熱端冷端第二十五頁(yè)，共65頁(yè)。1.接觸電勢(shì)接觸電勢(shì)原理圖+ABTeAB(T)-eAB(T)——導(dǎo)體A、B結(jié)點(diǎn)在溫度T時(shí)形成的接觸電動(dòng)勢(shì)；e——單位電荷，e=1.6×10-19C；k——波爾茲曼常數(shù)，k=1.38×10-23J/K

；NA、NB

——導(dǎo)體A、B在溫度為T時(shí)的電子密度。接觸電勢(shì)的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。第二十六頁(yè)，共65頁(yè)。eA(T，T0)——導(dǎo)體A兩端溫度為T、T0時(shí)形成的溫差電動(dòng)勢(shì)；T，T0——高低端的絕對(duì)溫度；σA——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)，例如在0℃時(shí)，銅的σ=2μV/℃。2.溫差電勢(shì)AeA(T,To)ToT溫差電勢(shì)原理圖第二十七頁(yè)，共65頁(yè)。3.回路總電勢(shì)T0TeAB(T)eAB(T0)eA(T,T0)eB(T,T0)AB由于NA、NB是溫度的單值函數(shù)，如果T0=const.則：EAB(T,T0)=EAB(T)-EAB(T0)=f(T)-C=g(T)第二十八頁(yè)，共65頁(yè)。熱電偶回路熱電勢(shì)只與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)；與熱電偶的長(zhǎng)度、粗細(xì)無(wú)關(guān)。（均質(zhì)回路定律或均質(zhì)導(dǎo)體定律）

只有用不同性質(zhì)的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)才能組合成熱電偶；相同材料不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，因?yàn)楫?dāng)A、B兩種導(dǎo)體是同一種材料時(shí)，ln(NA/NB)=0，也即EAB(T，T0)=0。只有當(dāng)熱電偶兩端溫度不同,熱電偶的兩導(dǎo)體材料不同時(shí)才能有熱電勢(shì)產(chǎn)生。導(dǎo)體材料確定后，熱電勢(shì)的大小只與熱電偶兩端的溫度有關(guān)。如果使EAB(T0)=常數(shù)，則回路熱電勢(shì)EAB(T，T0)就只與溫度T有關(guān)，而且是T的單值函數(shù)，這就是利用熱電偶測(cè)溫的原理。不同電極材料制成的熱電偶在相同溫度下產(chǎn)生的熱電勢(shì)是不同的☆從上述公式得出結(jié)論：第二十九頁(yè)，共65頁(yè)。均質(zhì)回路定律或均質(zhì)導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律中間溫度定律☆熱電偶的基本定律：第三十頁(yè)，共65頁(yè)。將第三種材料C接入由A、B組成的熱電偶回路，如圖，則圖a中的A、C接點(diǎn)2與C、A的接點(diǎn)3，均處于相同溫度T0之中，此回路的總電勢(shì)不變，即同理，圖b中C、A接點(diǎn)2與C、B的接點(diǎn)3，同處于溫度T0之中，此回路的電勢(shì)也為：EAB（T1,T2）=EAB（T1）-EAB（T2）EAB(T1,T2)=EAB(T1)-EAB（T2）T2T1AaBC23EABaAT023ABEABT1T2CT0(a)(b)T0T0第三種材料接入熱電偶回路圖中間導(dǎo)體定律第三十一頁(yè)，共65頁(yè)。ET0T0TET0T1T1T電位計(jì)接入熱電偶回路根據(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。第三十二頁(yè)，共65頁(yè)。中間溫度定律

如果不同的兩種導(dǎo)體材料組成熱電偶回路,其接點(diǎn)溫度分別為T1、T2(如圖所示)時(shí),則其熱電勢(shì)為EAB(T1,T2)；當(dāng)接點(diǎn)溫度為T2、T3時(shí)，其熱電勢(shì)為EAB(T2,T3)；當(dāng)接點(diǎn)溫度為T1、T3時(shí)，其熱電勢(shì)為EAB(T1,T3)，其值為兩者的代數(shù)和，不受中間溫度T2變化的影響，即：BBAT2T1

T3

AAB

EAB（T1,T3）=EAB（T1,T2）+EAB（T2,T3）第三十三頁(yè)，共65頁(yè)。冷端處理及補(bǔ)償

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；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。冰點(diǎn)槽法計(jì)算修正法(熱電勢(shì)修正法)機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法電橋補(bǔ)償法補(bǔ)償導(dǎo)線法第三十四頁(yè)，共65頁(yè)。1.冰點(diǎn)槽法儀表mVABA’B’TCC’銅導(dǎo)線試管補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶冰點(diǎn)槽冰水溶液T0

把熱電偶的參比端（冷端）置于冰水混合物容器里，使T0=0℃。這種辦法僅限于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用。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。第三十五頁(yè)，共65頁(yè)。由于熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的關(guān)系曲線（即刻度特性或分度表）是參考端保持在T0=0℃時(shí)獲得的，當(dāng)參考端溫度Tn≠0℃時(shí)，熱電偶的輸出熱電動(dòng)勢(shì)將不等于EAB（T，T0），而等于EAB（T，Tn），如圖9-3所示。如不加以修正，則所得的溫度值必然小于實(shí)際值。為求得真實(shí)溫度，則根據(jù)熱電偶中間溫度定律：EAB（T，T0）=EAB（T，Tn）+EAB（Tn，T0）

將測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)的EAB（T，Tn）加上一個(gè)修正電動(dòng)勢(shì)EAB（Tn，T0）算出EAB（T，T0）再查分度表，方得實(shí)測(cè)溫度值。EAB（Tn，T0）可從分度表查出。

2.計(jì)算修正法例5-3

:不能把985℃加上30℃，認(rèn)為T=1015℃。第三十六頁(yè)，共65頁(yè)。3.機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法實(shí)質(zhì)：在測(cè)量結(jié)果中人為地加一個(gè)恒定值，因?yàn)槔涠藴囟确€(wěn)定不變，電動(dòng)勢(shì)EAB(TH,0)是常數(shù)，利用指示儀表上調(diào)整零點(diǎn)的辦法，加大某個(gè)適當(dāng)?shù)闹刀鴮?shí)現(xiàn)補(bǔ)償。特點(diǎn)：比較簡(jiǎn)單，較長(zhǎng)使用。對(duì)熱電勢(shì)與溫度線性關(guān)系較好的熱電偶(K,E)誤差小，非線性大誤差大。應(yīng)用領(lǐng)域：如果冷端不是0℃，但十分穩(wěn)定(如恒溫車間或有空調(diào)的場(chǎng)所)。第三十七頁(yè)，共65頁(yè)。4.電橋補(bǔ)償法利用不平衡電橋產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)補(bǔ)償熱電偶參考端因溫度變化而產(chǎn)生的熱電勢(shì)，稱為電橋補(bǔ)償法。不平衡電橋由R1、R2、R3(錳銅絲繞制)、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)Uab=0，電橋?qū)x表讀數(shù)無(wú)影響。第三十八頁(yè)，共65頁(yè)。冷端補(bǔ)償器的作用注意：橋臂RCu必須和熱電偶的冷端靠近，使處于同一溫度之下。

mVEAB(T,T0)T0T0TAB++-abUUabRCuR1R2R3R注意：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。由圖可知電路的輸出電壓為U=E（T，T0）+Uab，RCu和參考端感受相同的溫度，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，引起RCu值的變化，使電橋產(chǎn)生的不平衡電壓Uab的大小和極性隨著環(huán)境溫度而變化，達(dá)到自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪康?。第三十九?yè)，共65頁(yè)。

國(guó)產(chǎn)冷端補(bǔ)償器的電橋一般是在20℃時(shí)調(diào)平衡的，因此20℃時(shí)無(wú)補(bǔ)償，必須進(jìn)行修正或?qū)x表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)到20℃處。當(dāng)環(huán)境溫度高于20℃時(shí)，熱電偶輸出的熱電動(dòng)勢(shì)減小，RCu增大，電橋輸出電壓左正右負(fù)；低于20℃時(shí)，RCu減小，電橋輸出電壓左負(fù)右正。設(shè)計(jì)好電橋參數(shù)，可在0～50℃范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。表2常用國(guó)產(chǎn)冷端補(bǔ)償器

第四十頁(yè)，共65頁(yè)。

當(dāng)在原來(lái)熱電偶回路中分別引入與導(dǎo)體材料A、B同樣熱電特性的材料C、D(如圖)即引入所謂補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，則回路總電動(dòng)勢(shì)為：ABT1T2T2CDT0T0熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖EE=EAB(T1,T2)+ECD(T2,T0)E=EAB(T1,T0)EAB(T2,T0)=ECD(T2,T0)只要T1、T0不變，接入C、D后不管接點(diǎn)溫度T2如何變化，都不影響總熱電勢(shì)。這便是引入補(bǔ)償導(dǎo)線原理。5.補(bǔ)償導(dǎo)線法第四十一頁(yè)，共65頁(yè)。實(shí)質(zhì)：采用補(bǔ)償導(dǎo)線將熱電偶延伸到溫度恒定或溫度波動(dòng)較小處。即相當(dāng)于把冷端從溫度為t1處延伸到溫度為t0的控制室或恒溫處。原理：中間溫度定律和中間導(dǎo)體定律。要求：在溫度0～200℃范圍內(nèi)，其熱電特性與熱電偶近似相同，且是廉價(jià)金屬注意：兩個(gè)接點(diǎn)溫度不能超過(guò)規(guī)定溫度各種補(bǔ)償導(dǎo)線只能與相應(yīng)型號(hào)的熱電偶匹配使用兩個(gè)接點(diǎn)溫度應(yīng)當(dāng)相同正負(fù)極不能接反需要修正第四十二頁(yè)，共65頁(yè)。(1)能應(yīng)用于較寬的溫度范圍，物理性質(zhì)穩(wěn)定，在測(cè)溫范圍內(nèi)，熱電特性不隨時(shí)間變化；(2)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易被氧化、還原和腐蝕；(3)組成的熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)率大，以得到較高的靈敏度，熱電勢(shì)與被測(cè)溫度成線性或近似線性關(guān)系；(4)有高導(dǎo)電率和低電阻溫度系數(shù)。這樣，熱電偶的內(nèi)阻隨溫度變化就??；(5)具有較好的工藝性能，便于成批生產(chǎn)。復(fù)制性好，即同樣材料制成的熱電偶，它們的熱電特性基本相同；便于采用統(tǒng)一的分度表。(6)材料來(lái)源豐富，價(jià)格便宜。熱電偶的材料要求：第四十三頁(yè)，共65頁(yè)。熱電偶的種類：（1）標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶廉金屬熱電偶

1）T型（銅－康銅）熱電偶2）K型（鎳鉻－鎳鋁或鎳硅）熱電偶3）E型（鎳鉻－康銅）熱電偶4）J型（鐵－康銅）熱電偶貴金屬熱電偶

1）S型（鉑銠10－鉑）熱電偶2）R型（鉑銠13－鉑）熱電偶3）B型（鉑銠30－鉑銠6）熱電偶（2）非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶

1）鎢－錸系熱電偶2）鎢－銥系熱電偶3）其他非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶第四十四頁(yè)，共65頁(yè)。熱電偶的結(jié)構(gòu)：普通工業(yè)熱電偶第四十五頁(yè)，共65頁(yè)。特點(diǎn)：測(cè)量端熱容量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，機(jī)械強(qiáng)度高，撓性好，耐高壓，耐振動(dòng)，壽命長(zhǎng)，適用各種工業(yè)測(cè)量。鎧裝熱電偶第四十六頁(yè)，共65頁(yè)。表面溫度熱電偶第四十七頁(yè)，共65頁(yè)。表面溫度熱電偶第四十八頁(yè)，共65頁(yè)。3-2熱電阻溫度計(jì)測(cè)溫原理：

熱電阻熱效應(yīng)：導(dǎo)體或半導(dǎo)體的阻值隨溫度的升高而增加或減少。實(shí)踐證明，大多數(shù)金屬在溫度每升高1℃其電阻值要增加0.4%-0.6%，將這一變化通過(guò)測(cè)量電路轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，然后送至顯示儀表以指示被測(cè)溫度。材料要求：（1）電阻溫度系數(shù)的范圍甚寬（2）材料加工容易、性能好（3）阻值在1～10M之間可供自由選擇（4）穩(wěn)定性好（5）原料資源豐富，價(jià)格低廉鉑銅鐵鎳第四十九頁(yè)，共65頁(yè)。優(yōu)點(diǎn)：信號(hào)靈敏度高、易于連續(xù)測(cè)量、可以遠(yuǎn)傳、無(wú)需參比溫度；穩(wěn)定性高、互換性好、準(zhǔn)確度高，可以用作基準(zhǔn)儀表。缺點(diǎn)：需要電源、自熱現(xiàn)象以及測(cè)量溫度不能太高。金屬熱電阻與熱電偶的比較金屬熱電阻優(yōu)缺點(diǎn)：同樣溫度下輸出信號(hào)大，容易測(cè)量；熱電阻必須借助外加電源，而熱電偶直接測(cè)量。但熱電偶需要冷端溫度補(bǔ)償，熱電阻不需要，是用電橋平衡原理自動(dòng)消除導(dǎo)線電阻等影響。熱電阻的感溫體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大，熱慣性大，不適合測(cè)量體積狹小和溫度變化快的溫度，抗沖擊和振動(dòng)性能較差。第五十頁(yè)，共65頁(yè)。熱電阻的結(jié)構(gòu)形式

主要由感溫體、保護(hù)套管和接線盒等部分組成

1—熱電阻絲；2—電阻體支架；3—引線；4—絕緣瓷管；5—保護(hù)套管；6—連接法蘭；7—接線盒；8—引線孔。第五十一頁(yè)，共65頁(yè)。正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）突變型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（CTR）熱敏電阻的分類

第五十二頁(yè)，共65頁(yè)。熱敏電阻材料的分類（1）大分類小分類代表例子NTC單晶金剛石、Ge、Si金剛石熱敏電阻多晶遷移金屬氧化物復(fù)合燒結(jié)體

、無(wú)缺陷形金屬氧化燒結(jié)體多結(jié)晶單體

、固溶體形多結(jié)晶氧化物SiC系Mn、Co、Ni、Cu、Al氧化物燒結(jié)體、ZrY氧化物燒結(jié)體、還原性TiO3、Ge、SiBa、Co、Ni氧化物濺射SiC薄膜玻璃Ge、Fe、V等氧化物硫硒碲化合物玻璃V、P、Ba氧化物、Fe、Ba、Cu氧化物、Ge、Na、K氧化物、（As2Se3）0.8、（Sb2SeI）0.2有機(jī)物芳香族化合物聚酰亞釉表面活性添加劑液體電解質(zhì)溶液熔融硫硒碲化合物水玻璃As、Se、Ge系第五十三頁(yè)，共65頁(yè)。熱敏電阻材料的分類（2）PTC無(wú)機(jī)物BaTiO3系Zn、Ti、Ni氧化物系Si系、硫硒碲化合物（Ba、Sr、Pb）TiO3燒結(jié)體有機(jī)物石墨系有機(jī)物石墨、塑料石臘、聚乙烯、石墨液體三乙烯醇混合物三乙烯醇、水、NaClCTR

V、Ti氧化物系、Ag2S、（AgCu）、（ZnCdHg）BaTiO3單晶V、P、（Ba·Sr）氧化物Ag2S–CuS大分類小分類代表例子第五十四頁(yè)，共65頁(yè)。常用熱電阻鉑熱電阻

統(tǒng)一型號(hào)為WZP其物理、化學(xué)性能非常