常用溫度傳感器

1、學(xué)習(xí)要點,常用溫度傳感器 熱電阻溫度傳感器,模塊2 常用溫度傳感器,溫度傳感器有3個發(fā)展階段：即傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器、模擬集成溫度傳感器、智能溫度傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。,2.1 溫度傳感器概述,一、溫度與溫標(biāo) 溫度是衡量物體（或物質(zhì)）冷熱程度的物理量，能夠把溫度的變化轉(zhuǎn)化為電量（電壓、電流或阻抗等）變化的傳感器稱為溫度傳感器。 溫標(biāo)是衡量溫度的標(biāo)準(zhǔn)尺度，目前國際上使用較多的是攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)。,二、溫度傳感器的工作原理 定義：利用各種物質(zhì)材料的不同物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為電量的裝置。 水銀溫度計-熱脹冷縮 雙

2、金屬溫度計-兩種不同金屬在溫度改變時膨脹程度不同,三、溫度傳感器的分類 用來測量溫度的傳感器種類種類很多，常用的有熱敏電阻、熱電阻、PN結(jié)、熱電偶以及為簡化測量電路而開發(fā)的集成溫度傳感器。 溫度傳感器按不同的分類依據(jù)分類如下： （1） 按傳感器于被測介質(zhì)的接觸方式：接觸式 和非接觸式 （2）按物理現(xiàn)象分類 P44 表2-1 （3）按測溫范圍分類 P44 表2-2 （4）按測溫特性分類 P44 表2-3,四.溫度傳感器的主要發(fā)展方向 超高溫與超低溫傳感器 提高溫度傳感器的精度和可靠性 研制家用電器、汽車及農(nóng)畜業(yè)所需要的價廉的溫度傳感器 發(fā)展新型產(chǎn)品 發(fā)展適應(yīng)特殊測溫要求的溫度傳感器 發(fā)展數(shù)字化、

3、集成化和自動化的溫度傳感器,把由金屬導(dǎo)體鉑、銅、鎳等制成的測溫元件稱為金屬熱電阻，可構(gòu)成熱電阻傳感器。,把由半導(dǎo)體材料制成的測溫元件稱為熱敏電阻，可構(gòu)成熱敏電阻傳感器，它的靈敏度比前者高十倍以上 。,熱電阻分類,作用：測量溫度及與溫度有關(guān)的參量。,2.2 熱電阻溫度傳感器,一、 熱電阻的測溫原理,熱電阻效應(yīng)： 物質(zhì)的電阻率隨溫度變化而變化的物理現(xiàn)象。,金屬的電阻溫度系數(shù)為正值，如圖。 因為：在金屬中，載流子為自由電子，當(dāng)溫度升高時，每個自由電子的動能將增加，因而在一定的電場作用下，要使這些雜亂無章的電子作定向運動就會遇到更大的阻力，導(dǎo)致金屬電阻值隨溫度的升高而增加 。,金屬的電阻溫度特性曲線,

4、熱電阻溫度傳感器是利用物質(zhì)的電阻率隨溫度變化而變化的特性來進行溫度測量的。,熱電阻的溫度特性主要是指熱電阻的阻值Rt與溫度t之間的關(guān)系，熱電阻的電阻值與溫度之間呈非線性關(guān)系。,熱電阻測量電路作用：將由溫度引起的阻值的變化轉(zhuǎn)換成電壓信號。,熱電阻溫度傳感器的測溫電路通常采用電橋把熱電阻的阻值的微小變化轉(zhuǎn)化為電壓的微小變化，再由差動放大器放大成較大的電壓信號輸出，去帶動指針式表頭指示溫度，或經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后由數(shù)顯表頭顯示溫度，或由微處理器采集溫度。,如果熱電阻安裝的位置與儀表相距較遠，當(dāng)環(huán)境溫度變化時，其連接導(dǎo)線電阻也要變化。為消除連接導(dǎo)線電阻變化帶來的測量誤差，測量時采用三線制連接法。除了三線制接

5、法，另外還有四線制接法，主要用于精密測量。,熱電阻兩線測量橋路:熱電阻的兩端各引出一根導(dǎo)線與指示儀表連接，稱為二線制接法，二線制接法僅適用于熱電阻與指示儀表距離較近、連接導(dǎo)線較短或精度不高的場合。,熱電阻測溫系統(tǒng)一般由熱電阻、連接導(dǎo)線和顯示儀表等組成，電路裝在指示儀表、置于控制室中，熱電阻裝在金屬護套內(nèi)置于現(xiàn)場被測介質(zhì)中，由導(dǎo)線將兩者連接起來。,二、熱電阻材料、結(jié)構(gòu)及參數(shù),1、熱電阻材料,較為廣泛應(yīng)用的電阻體材料有： 鉑、銅、鎳、鐵等，而常用的是鉑、銅 。,對電阻體材料的基本要求： 電阻溫度系數(shù)大-提高靈敏度 電阻率盡可能大-減小電阻尺寸 材料的化學(xué)、物理性質(zhì)穩(wěn)定-減小誤差 材料易于加工-提高

6、工藝性,鉑熱電阻,鉑電阻的特點是耐高溫、性能穩(wěn)定、抗氧化能力強、電阻率高、材料易于提純等優(yōu)點，在國際實用溫標(biāo)中以鉑電阻作為標(biāo)準(zhǔn)。 鉑電阻的測量范圍為 -200960。 鉑電阻價格較貴。,它們的分度號分別為Pt10、Pt50、Pt100，其中Pt100最常用。,我國工業(yè)用鉑熱電阻有：,銅熱電阻,由于鉑是貴金屬，在測量精度要求不高、溫度范圍在-50150時普遍采用銅電阻。 銅電阻的R0常取100、50兩種，分度號為Cu100、Cu50。,優(yōu)點： 銅易于提純，價格低廉，電阻_溫度特性線性較好； 價格低廉，互換性好，固有電阻小。 缺點： 電阻率較?。▋H為鉑的幾分之一），因此銅電阻所用阻絲細而且長； 機

7、械強度較差，熱慣性較大，在溫度高于100時，易氧化，穩(wěn)定性較差。因此，只能用于低溫及無腐蝕性的介質(zhì)中。,銅的機械強度較差，一般用雙繞法：先將銅絲對折，兩根絲平行繞制，兩個端頭處于支架的同一端。,2、熱電阻的結(jié)構(gòu),電阻體的結(jié)構(gòu),電阻體由電阻絲和支架組成。通常鉑絲直徑在0.030.07mm之間，可單層繞制，電阻體可做得很小。 銅絲的直徑較大，一般為0.1mm的漆包銅線分層繞在骨架上，并涂上絕緣漆而成。,玻璃骨架鉑熱電阻感溫元件,云母骨架鉑熱電阻,銅熱電阻感溫元件,熱電阻式傳感器的結(jié)構(gòu):由電阻體（感溫元件）、引出線、絕緣套管和接線盒等部件組成。其中，電阻體（感溫元件）是主要部件。,普通工業(yè)用熱電阻基

8、型產(chǎn)品結(jié)構(gòu),3、熱電阻的基本參數(shù) (1) 標(biāo)稱電阻(R0)：熱電阻在0時的電阻值 (2) 分度表：以表格形式表示熱電阻的電阻-溫度對照表 分度號：Pt100，表示金屬材料為鉑，標(biāo)稱電阻為100 (3) 溫度測量范圍及允許偏差范圍 (4) 熱響應(yīng)時間 (5) 額定工作電流,Rt1 和Rt2分別接入電橋兩相鄰橋臂。 Rt1放在被測介質(zhì)的流通管道的中心。 Rt2放在連通室中，不受介質(zhì)流速影響。 當(dāng)被測介質(zhì)處于靜止?fàn)顟B(tài)時，將電橋調(diào)到平衡狀態(tài)，檢流計指零。 當(dāng)介質(zhì)流動時，由于介質(zhì)流動要帶走熱量， Rt1所耗散的熱量與被測介質(zhì)的平均流速成正比。因而Rt1溫度下降，引起電阻下降，電橋失去平衡，檢流計有相應(yīng)指

9、示，可用流量或流速標(biāo)定。,三 、熱電阻應(yīng)用,熱電阻式流量計,突斷型溫度傳感器,電熱水壺接通電源加熱后，水溫逐步上升到100度，水開始沸騰，蒸汽沖擊蒸汽開關(guān)上面的雙金屬片，由于熱脹冷縮的作用，雙金屬片膨脹變形，頂開開關(guān)觸點斷開電源。 如果蒸汽開關(guān)失效，壺內(nèi)的水會一直燒下去，直到水被燒干，發(fā)熱元件溫度急劇上升，位于發(fā)熱盤底部的有兩個雙金屬片，會因為熱傳導(dǎo)作用溫度急劇上升，膨脹變形，斷開電源。,實驗一 Pt100鉑電阻(Cu50銅熱電阻)測溫特性實驗,一、實驗?zāi)康?了解Pt100(Cu50)熱電阻電壓轉(zhuǎn)換方法及Pt100(Cu50)熱電阻測溫特性與應(yīng)用。,二、基本原理：,Rt=R3K(R1+RW1)

10、Vc-(R4+R1+RW1)VoKVcR4+(R4+R1+RW1)Vo,三、需用器件與單元 四、實驗步驟,五、實驗結(jié)果記錄,附表：Pt100 鉑電阻分度表(tRt對應(yīng)值) Cu50銅電阻分度表(tRt對應(yīng)值),休 息 一 下,Smell the flowers,學(xué)習(xí)要點,熱敏電阻溫度傳感器 集成溫度傳感器,模塊2 常用溫度傳感器,1、定義 半導(dǎo)體熱敏電阻簡稱熱敏電阻，是一種新型的半導(dǎo)體測溫元件，它是用電阻值隨溫度而顯著變化的半導(dǎo)體電阻制成的。通常采用重金屬氧化物錳、鈦、鈷等材料，在高溫下燒結(jié)混合而成。,熱敏電阻分類,正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）,各種熱敏電阻的特性曲線 1突變型NTC 2負溫度

11、NTC 3線形型PTC 4突變型PTC,負溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）,一、熱敏電阻傳感器,突變型(又稱臨界溫度型， 英文縮寫CTR) 表2-4,2、特點 用半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻，與金屬熱電阻相比，有如下特點： 電阻溫度系數(shù)大，熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬電阻大10倍左右，因此它的靈敏度很高； 結(jié)構(gòu)簡單，體積小； 電阻率高，熱慣性小，適宜動態(tài)測量； 阻值與溫度變化呈非線性關(guān)系； 穩(wěn)定性和互換性相對較差,3、結(jié)構(gòu),熱敏電阻結(jié)構(gòu),MF12型 NTC熱敏電阻,塑料封裝 熱敏電阻,玻璃封裝NTC 熱敏電阻,MF58型熱敏電阻,4、熱敏電阻的應(yīng)用,熱敏電阻用于溫度補償,儀表中線圈一般用銅線繞制，當(dāng)溫度上升

12、時，線圈電阻增大，產(chǎn)生溫度誤差，如果在線圈回路中串入一負溫度系數(shù)的熱敏電阻，則可抵消由于溫度變化產(chǎn)生的誤差。,過熱保護 NTC薄膜熱敏電阻MF52A,抑制浪涌工作電流,冰箱壓縮機啟動,過電流保護,熱敏電阻測溫,高低溫度范圍自動控制電路,家用空調(diào)溫度檢測,智能電飯煲溫度檢測,其他家用電氣產(chǎn)品的溫度檢測,集成溫度傳感器則是將晶體管的b-e結(jié)作為溫度敏感元件，加上信號放大、調(diào)理電路、甚至A/D轉(zhuǎn)換或U/f轉(zhuǎn)換等電路集成在一個芯片上制成的，按其輸出信號的不同可分為： 以電壓、電流、頻率或周期形式輸出的模擬集成溫度傳感器 以數(shù)字量形式輸出的數(shù)字集成溫度傳感器。 集成溫度傳感器的優(yōu)點是：使用簡便、價格低廉

13、、線性好、誤差小、適合遠距離測、控溫、免調(diào)試等。,二、 集成溫度傳感器,AD590溫度傳感器在溫度測量中的應(yīng)用,以AD590為傳感器，設(shè)計一數(shù)字顯示溫度表，測溫范圍0100，誤差不大于1。,AD590是AD公司利用PN結(jié)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流型集成溫度傳感器。 這種器件在被測溫度一定時，相當(dāng)于一個恒流源。 該器件具有良好的線性和互換性，測量精度高，并具有消除電源波動的特性。即使電源在515V之間變化，其電流只是在1A以下作微小變化，一般用于高精度溫度測量電路， 其封裝形式有三種：,AD590的輸出電流是以絕對溫度零度（-273）為基準(zhǔn)，每增加1，它會增加1A輸出電流，因此在室溫25時，

14、其輸出電流Iout=（273.2+25）=298.2A。,圖 AD590基本應(yīng)用電路,注意事項： 1、Vo的值為Io乘上10K，以室溫25而言，輸出值為10K298.2A=2.982V 2、測量Vo時，不可分出任何電流，否則測量值會不準(zhǔn),若使用AD590測溫并以攝氏度表示時，則要通過調(diào)零電路（最簡單的為電橋）來實現(xiàn)，使零攝氏度時，送到放大電路的凈輸入電壓為零。,差動放大器輸出Vo為 (100K/10K)(V2-V1)=T/10V。,圖 AD590溫度傳感器測溫原理圖,作 業(yè),P82 6、7,休 息 一 下,Smell the flowers,學(xué)習(xí)要點,熱電偶溫度傳感器測溫原理 熱電偶三大定律,

15、模塊2 常用溫度傳感器,學(xué)習(xí)要點,熱電偶溫度傳感器測溫原理 熱電偶三大定律,模塊2 溫度傳感器的應(yīng)用,熱電偶是工程上應(yīng)用最廣泛的溫度傳感器。 其結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、準(zhǔn)確度高、響應(yīng)速度快、便于維修、復(fù)現(xiàn)性好； 測溫范圍廣，一般為-270+2800； 直接輸出電信號，無測量轉(zhuǎn)換電路。 適于遠距離測量、自動記錄、集中控制。 缺點是存在冷端溫度補償問題。,一、 熱電偶傳感器的工作原理,1、熱電效應(yīng) 兩種不同材料的導(dǎo)體A和B組成一個閉合電路時，若兩個接點溫度不同，則在該電路中會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。 熱電偶的工作原理是基于物體的熱電效應(yīng)；,圖3-20 熱電偶測溫原理圖,有關(guān)熱電偶的基本概念：

16、 熱電極 熱電勢 測量端（工作端、熱端） 參考端（自由端、冷端）,熱電偶工作原理演示,熱端溫度高于冷端溫度時，回路中產(chǎn)生的熱電勢大于零,冷熱端溫度相等時，回路中不產(chǎn)生熱電勢,熱端溫度低于冷端溫度時，回路中產(chǎn)生的熱電勢小于零,2、接觸電動勢 由于兩種不同導(dǎo)體的自由電子密度不同，在接觸處會發(fā)生自由電子的擴散形成的電動勢 。,接觸電動勢的形成過程: 由于兩導(dǎo)體自由電子密度不同而發(fā)生電子擴散現(xiàn)象； 導(dǎo)體A因失去電子而帶正電，導(dǎo)體B則因獲得電子而帶負電，在接觸面處形成電場，該電場的存在阻礙了電子的繼續(xù)擴散； 當(dāng)電子擴散達到動態(tài)平衡時，就在接觸區(qū)形成一個穩(wěn)定的電位差，即接觸電動勢,接觸電動勢的數(shù)值取決于兩

17、種導(dǎo)體的性質(zhì)和接觸點的溫度，而與導(dǎo)體的形狀及尺寸無關(guān)。,3、溫差電動勢 在同一導(dǎo)體中，由于溫度不同而產(chǎn)生的一種電動勢。,溫差電勢很小,溫差電動勢形成過程： 高溫端的自由電子具有較大的動能而向低溫端擴散，因而導(dǎo)致導(dǎo)體的高溫端因失去電子而帶正電，低溫端由于獲得電子而帶負電 。,當(dāng)電子擴散達到動態(tài)平衡時，則在導(dǎo)體兩端間產(chǎn)生溫差電動勢：,熱電偶回路熱電動勢的組成,To 恒定時， 則總的熱電動勢就只與熱端 溫度T 成單值函數(shù)關(guān)系，即:,熱端接觸電勢,B導(dǎo)體的溫差電勢,冷端接觸電勢,A導(dǎo)體的溫差電勢,溫差電勢很小，可忽略不計,總熱電勢表達式:,由熱電動熱的表達式可得下列規(guī)律：,1、中間導(dǎo)體定律 在熱電偶回

18、路中接入第三種導(dǎo)體，只要該導(dǎo)體兩端溫度相等，則對熱電偶回路總的熱電動勢無影響。 同樣加入第四、第五種導(dǎo)體后，只要其兩端溫度相同，不影響電路中的總熱電動勢。,第三種導(dǎo)體,*二、熱電偶定律,中間導(dǎo)體定律的意義,根據(jù)這個定律，我們可采取任何方式焊接導(dǎo)線，可以將熱電動勢通過導(dǎo)線接至測量儀表進行測量,且不影響測量精度。 可采用開路熱電偶對液態(tài)金屬和金屬壁面進行溫度測量，只要保證兩熱電極插入地方的溫度相同即可。,連接儀表的熱電偶測量回路,開路熱電偶測溫,2、中間溫度定律 在熱電偶測量電路中，測量端溫度為t，自由端為to，中間溫度為t,則（t,to）的熱電勢等于（t,t）與（t,to）熱電勢代數(shù)和。,中間溫

19、度定律的意義,當(dāng)自由端溫度為0時，將熱電偶工作端溫度與熱電動勢對應(yīng)關(guān)系制成熱電偶的分度表（附錄），利用該定律，可對參考端溫度不為0的熱電勢進行修正。 運用補償導(dǎo)線延長測溫距離，消除熱電偶自由端溫度變化影響：即選用廉價的熱電偶A、B代替t到to段的熱電偶A、B，只要在 (t,to)溫度范圍內(nèi)兩者具有相近的熱電勢特性，便可將熱電偶冷端延長到溫度恒定的地方再進行測量，使測量距離加長，成本降低，而且不受原熱電偶自由端溫度t的影響。,課本第51頁:第6題,已知熱電極A、B與參考電極C 組成的熱電偶在接點溫度為（t，to）時的熱電動勢分別為EAC（t，to）、EBC（t，to），則在相同溫度下，由A，B兩

20、種熱電極配對后的熱電動勢EAB （t，to）可按下面公式計算為：,3、參考電極定律,參考電極定律的意義,由于純鉑絲的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，熔點較高，易提純，所以目前常用純鉑絲作為參考電極。 參考電極定律大大簡化了熱電偶選配電極的過程，只要獲得有關(guān)電極與參考電極配對的熱電勢，那么任何兩種電極配對后的熱電勢均可利用該定理計算，而不需要逐個進行測定。,已知：鉑銠30鉑熱電偶的E（1084.5，0）= 13.937mV， 鉑銠6鉑熱電偶的 E（1084.5，0）= 8.354mV， 求： 鉑銠30鉑銠6熱電偶在同樣溫度條件下的熱電動勢。,解: 設(shè)A 為鉑銠30電極，B 為鉑銠6電極，C 為純鉑電極,EAB

21、（1084.5，0） = EAC（1084.5，0 ）- EBC（1084.5，0） = 5.622mV,補充: 當(dāng)T為100,T0為0 時,鉻合金鉑熱電偶的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E(100, 0 )。,作 業(yè),P82 9,休 息 一 下,Smell the flowers,學(xué)習(xí)要點,熱電偶的種類和結(jié)構(gòu) 熱電偶的冷端補償和測溫電路 熱電偶的應(yīng)用及配套儀表,模塊2 常用溫度傳感器,1、 熱電偶的結(jié)構(gòu),絕緣套管： 防止兩根熱電極之間短路，采用陶瓷、石英等材料，一般做成圓形或橢圓形，中間有孔，裝入電

22、極。 保護管： 電極套在絕緣套管后裝入保護管，隔離電極與被測介質(zhì)，避免電極受到介質(zhì)侵蝕與損傷；保護管材料：黃銅、鋼等傳熱材料。 接線盒： 連接電極和測量儀表，多用鋁合金制成；,工程上實際使用的熱電偶大多是由熱電極、絕緣套管、保護套管和接線盒等部分組成 。,熱電極： 熱電偶常以熱電極的材料種類來命名（鉑銠鉑熱電偶）； 熱電極的直徑：0.350.65mm（貴重金屬）0.53.2mm（普通金屬）； 熱電偶的長度3502000mm ，部分達3500mm；,一、 熱電偶的種類和結(jié)構(gòu),主要用于測量氣體、蒸汽和液體等介質(zhì)溫度。,鎧裝熱電偶,薄膜熱電偶,它是將金屬保護套管、絕緣材料、熱電極組合成一體，可以做得

23、很細長、也稱纜式熱電偶。 這種結(jié)構(gòu)耐高壓、反應(yīng)時間短、堅固耐用、可以彎曲，適用狹小彎道內(nèi)使用。,用真空鍍膜技術(shù)，將熱電偶材料沉積在絕緣片表面而構(gòu)成，適用于測量微小面積上的瞬變溫度。,2、 熱電偶的種類,普通型熱電偶,普通裝配型熱電偶的外形,鎧裝熱電偶外形,鎧裝熱電偶橫截面,電極,鎧體,目前工業(yè)上常用的4種標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶材料為： 鉑銠30鉑銠6：測溫范圍01600，性能穩(wěn)定，精度高，價格高。 鉑銠10鉑：測溫范圍01300，由直徑0.5mm的純鉑絲和同直徑的鉑銠絲制成，用于精密溫度測量、屬貴重金屬、成本較高。 鎳鉻鎳硅：測溫范圍-200900，熱偶絲直徑為1.2 2.5mm,精度偏低,價格便宜,

24、一般用于工業(yè)測量. 鎳鉻考銅:測溫范圍-200600。熱電偶絲直徑1.2 2mm,靈敏度高、價格便宜，測溫范圍小，考銅易氧化變質(zhì)。,組成熱電偶的兩種材料寫在前面的為正極，后面為負極。 鉑銠30 指鉑70%、銠30%；鉑銠6 指鉑94%、銠6%；,3、 常用熱電偶簡介,在工程應(yīng)用中，常用實驗的方法得出溫度與熱電勢的關(guān)系并做成表格（熱電偶分度表），以供備查。分度表是自由端溫度在 0 時的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。 常用的熱電偶有: 鉑銠-鉑（S型）、鎳鉻考銅（E型）、鎳鉻-鎳硅（鎳鋁） (K型)、鉑銠30鉑銠6 （S型） 等。組成熱電偶的兩種材料寫在前面的為正極，后面的負極。,為

25、什么要進行冷端補償？ 根據(jù)熱電偶的測溫原理，熱電偶回路的熱電勢只與冷端和熱端的溫度有關(guān)，當(dāng)冷端溫度保持不變時，熱電勢才與測量端溫度成單值對應(yīng)關(guān)系。但在實際測量時，冷端溫度常隨環(huán)境溫度變化而變化， 不能保持恒定，因而會產(chǎn)生測量誤差。,二、熱電偶的冷端補償和測溫電路,1、熱電偶的冷端補償,0冷端恒溫法（冰浴法）,將熱電偶的冷端置于0的恒溫器內(nèi)，保持為0。此時測得的熱電勢可以準(zhǔn)確的反映熱端溫度變化的大小，直接查對應(yīng)的熱電偶分度表即可得知熱端溫度的大小。,在冰瓶中，冰水混合物的溫度能較長時間的保持在0 不變,把熱電偶的參比端置于冰水混合物容器里，使T0=0。這種辦法僅限于科學(xué)實驗中使用。為了避免冰水導(dǎo)

26、電引起兩個連接點短路，必須把連接點分別置于兩個玻璃試管里，浸入同一冰點槽，使相互絕緣。,冷端溫度校正法,當(dāng)熱電偶的冷端溫度t00時，測得的熱電動勢: EAB（t， t0 ） EAB（t，0）,利用中間溫度定律進行冷端溫度校正：,為什么要進行冷端溫度校正？ 如果熱電偶測量時冷端溫度不為0 ，測得的熱電勢就不能直接去查相應(yīng)的分度表。因為熱電偶的分度表是按冷端溫度為0制作的。,測量值,校正值（查分度表）,例：用鎳鉻鎳硅熱電偶測溫度，已知冷端溫度為40，測得這時的熱電動勢為29.188mV，求被測點溫度。 解：利用中間溫度定律修正后的電勢為： EAB（t ,0）= EAB（t ,40 ）+ EAB（4

27、0 ,0） 根據(jù)冷端溫度查分度表： E AB（40 ,0）=1.611mV 則：EAB（t ,0） = 29.188mV+1.611mV=30.799mV 根據(jù)修正后的電勢30.799mV查分度表得： t740,補償導(dǎo)線法,實際測溫時，由于熱電偶的長度有限，冷端溫度將受到被測介質(zhì)溫度和周圍環(huán)境的影響.如熱電偶安裝在電爐壁上，電爐周圍的空氣溫度的不穩(wěn)定會影響到接線盒中的冷端的溫度，造成測量誤差。 為了使冷端不受測量端溫度的影響，同時為了節(jié)省費用，可采用與熱電偶熱電特性相近且廉價配套的補償導(dǎo)線將冷端延伸到溫度穩(wěn)定處再進行溫度測量。,如圖所示。A、B為補償導(dǎo)線，根據(jù)補償導(dǎo)線的定義有:,電橋補償法,當(dāng)

28、熱電偶冷端溫度t0上升時，熱電勢值將減小，但電阻 阻值增加，電橋失去平衡，ab間顯現(xiàn)的電位差 ，如果適當(dāng)選取橋臂電阻，便可使 正好等于減小的熱電勢值，儀表讀出的熱電勢值便不受自由端溫度變化的影響，即起到了自動補償?shù)淖饔谩?當(dāng)冷端溫度t0= 0時，將電橋調(diào)至平衡狀態(tài)，a、b兩點電位相等，電橋?qū)x表讀數(shù)無影響；,電橋補償法,電阻溫度 系數(shù)較小,電阻溫度 系數(shù)較大,（1）測量某一點溫度 （一個熱電偶和一個儀表配用的基本電路 ）,儀表的讀數(shù)為：,補償導(dǎo)線,熱電偶測量某一點溫度,2、 熱電偶的測溫電路,（2）測量兩點間溫度和的電路,兩支同型號的熱電偶正向串聯(lián),儀表的讀數(shù)為：,該電路的特點是：輸出的熱電勢

29、較大，提高了測試靈敏度，可以測量微小溫度的變化。 因為熱電偶串聯(lián)，只要有一支熱電偶燒斷，儀表即沒有指示，可以立即發(fā)現(xiàn)故障。,測量兩點間溫度和,（3）測量兩點溫度之差的電路,兩支同型號的熱電偶反向串聯(lián),儀表的讀數(shù)為：,測量兩點溫度之差,（4）測量兩點間平均溫度的電路,兩支同型號的熱電偶并聯(lián),儀表的讀數(shù)為：,該電路的缺點：當(dāng)某一熱電偶燒斷時，不能立即察覺出來，會造成測量誤差。,測量兩點間平均溫度,（5） 多點溫度測量線路,該種連接方法要求每只熱電偶型號相同，測量范圍不能超過儀表指示量程，熱電偶的冷端處于同一溫度下。 多點測量電路多用于自動巡回檢測中，可以節(jié)約測量經(jīng)費。,通過波段開關(guān)，可以用一臺顯示

30、儀表分別測量多點溫度。,一臺儀表分別測量多點溫度,1）、伺服式溫度表,開關(guān)合向：檢查電路，此時檢流計指零，EB=IRB成立，否則，應(yīng)調(diào)整工作電流I。 開關(guān)合向：測量電路，移動觸點b使檢流計指零時，系統(tǒng)達到平衡，即有Ex=IRab。當(dāng)電流I 和電阻Rab已知時，則可以用觸點b 的位置標(biāo)明被測電勢的數(shù)值。即用b的位置跟蹤EX的變化。,3、熱電偶的應(yīng)用及配套儀表,功能：自動地移動觸點b以跟蹤被測電勢EX（即溫度）的變化。,2）、 動圈儀表,XC系列動圈儀表測量機構(gòu)的核心器件是一個磁電式毫伏計。,設(shè)表內(nèi)電阻為RIS，表外電阻為ROS,則流經(jīng)回路的電流為,當(dāng)被測溫度變化時，變化，回路電流隨之變化，動圈轉(zhuǎn)

31、動力矩變化，帶動指針轉(zhuǎn)動。,一般當(dāng)被測金屬表面溫度在200300左右或以下時， 可采用粘接劑將熱電偶的結(jié)點粘附于金屬表面。,當(dāng)被測表面溫度較高，而且要求測量精度高和響應(yīng)時間 常數(shù)小的情況下，常采用焊接，將熱電偶的頭部焊于金 屬表面。,3）、 熱電偶用于金屬表面溫度的測量,如圖所示為管道內(nèi)溫度測量熱電偶的安裝方法（垂直管道軸線的安裝、傾斜管道軸線的安裝、彎曲管道上的安裝）。 不管采用何種安裝方式，均應(yīng)使熱電偶插入管道內(nèi)有足夠的深度。安裝熱電偶時，應(yīng)將測量端迎著流體方向。,4）、熱電偶用于管道內(nèi)溫度的測量,圖中由毫伏定值器給出設(shè)定溫度對應(yīng)的毫伏數(shù)，當(dāng)熱電偶測量的熱電勢與定值器輸出的數(shù)值有偏差時，說

32、明爐溫偏離設(shè)定值，此偏差經(jīng)放大器放大后送到調(diào)節(jié)器，再經(jīng)晶閘管觸發(fā)器推動晶閘管執(zhí)行器，從而調(diào)整爐絲加熱功率，消除偏差，達到溫控的目的。,5）、爐溫測控應(yīng)用,熱電偶傳感器在燃氣熱水器中的應(yīng)用,利用熱電偶溫度傳感器設(shè)計一個設(shè)置有防止不完全燃燒的安全裝備、熄火安全裝置、空燒安全裝置及過熱安全裝置的燃氣直流式熱水器原理圖。,1.水氣聯(lián)動裝置原理 水氣聯(lián)動裝置實際是一個壓力敏感元件，它根據(jù)不同的水壓控制燃氣閥的開關(guān)。當(dāng)打開冷水閥時，膜片右部的水壓大于左部的氣壓，膜片向左鼓起，當(dāng)水壓力大于彈簧的預(yù)壓力時，通過閥桿壓縮彈簧打開燃氣閥門。,2.燃氣直流式加熱器工作原理 當(dāng)打開燃氣進氣閥，按動開關(guān)S時，電源通過VD1向C1充電，使VT1、VT2導(dǎo)通，電磁閥Y得電工作，打開燃氣輸入通道，高