溫傳感噐傳感器教學(xué)PPT課件

1、傳感器應(yīng)用技術(shù)傳感器應(yīng)用技術(shù) 傳知萬物 感創(chuàng)未來 傳知萬物 感創(chuàng)未來 學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容 認(rèn)識(shí)傳感器認(rèn)識(shí)傳感器 溫度傳感器溫度傳感器 力傳感器力傳感器 位移傳感器位移傳感器 光電傳感器光電傳感器 傳知萬物 感創(chuàng)未來 溫度傳感器溫度傳感器 熱電偶熱電偶 熱電阻與熱敏電阻熱電阻與熱敏電阻 集成溫度傳感器集成溫度傳感器 v 溫度是反映物體冷熱狀態(tài)的物理參數(shù)。溫度是反映物體冷熱狀態(tài)的物理參數(shù)。 v 溫度是諸多物理現(xiàn)象中具有代表性的物理量，現(xiàn)代生產(chǎn)溫度是諸多物理現(xiàn)象中具有代表性的物理量，現(xiàn)代生產(chǎn) 和生活中溫度的檢測(cè)應(yīng)用非常普遍：和生活中溫度的檢測(cè)應(yīng)用非常普遍： 家用電器、火災(zāi)報(bào)警、醫(yī)療衛(wèi)生、天氣預(yù)報(bào)家用電

2、器、火災(zāi)報(bào)警、醫(yī)療衛(wèi)生、天氣預(yù)報(bào) 煉鋼、氣象、太空、軍事煉鋼、氣象、太空、軍事 溫度傳感器溫度傳感器溫度測(cè)量溫度測(cè)量 溫度標(biāo)志著物溫度標(biāo)志著物 質(zhì)內(nèi)部大量分子無質(zhì)內(nèi)部大量分子無 規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程 度。溫度越高，表度。溫度越高，表 示物體內(nèi)部分子熱示物體內(nèi)部分子熱 運(yùn)動(dòng)越劇烈。運(yùn)動(dòng)越劇烈。 模擬圖：模擬圖：在一個(gè)密閉的空間里，氣體分子在高溫時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度比低溫時(shí)快！在一個(gè)密閉的空間里，氣體分子在高溫時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度比低溫時(shí)快！ 低溫低溫 高溫高溫 溫度傳感器溫度傳感器溫度測(cè)量溫度測(cè)量 溫度傳感器溫度傳感器溫度測(cè)量溫度測(cè)量 熱平衡：熱平衡：溫度是描述熱平衡系統(tǒng)冷熱程度的溫度是描述熱平衡系

3、統(tǒng)冷熱程度的 物理量。物理量。 分子物理學(xué)：分子物理學(xué)：溫度反映了物體內(nèi)部分子無規(guī)溫度反映了物體內(nèi)部分子無規(guī) 則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。 能量：能量：溫度是描述系統(tǒng)不同自由度間能量分溫度是描述系統(tǒng)不同自由度間能量分 配狀況的物理量。配狀況的物理量。 溫度傳感器溫度傳感器溫度測(cè)量溫度測(cè)量 v溫標(biāo)：溫標(biāo)：溫度的數(shù)值表示方法稱為溫標(biāo)。溫度的數(shù)值表示方法稱為溫標(biāo)。 v它規(guī)定了溫度的讀數(shù)的起點(diǎn)（即零點(diǎn)）以及溫度的單位。各類溫度計(jì)的刻度它規(guī)定了溫度的讀數(shù)的起點(diǎn)（即零點(diǎn)）以及溫度的單位。各類溫度計(jì)的刻度 均由溫標(biāo)確定。均由溫標(biāo)確定。 v目前常用的溫標(biāo)有：目前常用的溫標(biāo)有：攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)

4、溫標(biāo)等。攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)等。 溫度傳感器溫度傳感器溫度測(cè)量溫度測(cè)量 攝氏溫標(biāo)（攝氏溫標(biāo)（） 攝氏溫標(biāo)是在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓攝氏溫標(biāo)是在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(即即101325Pa)下將水的下將水的 冰點(diǎn)定為零度，水的沸點(diǎn)定為冰點(diǎn)定為零度，水的沸點(diǎn)定為100度，在這兩固定點(diǎn)度，在這兩固定點(diǎn) 之間劃分一百個(gè)等份，每一等份稱為攝氏一度之間劃分一百個(gè)等份，每一等份稱為攝氏一度(攝氏攝氏 度，度，)。攝氏溫標(biāo)是工程上最通用的溫度標(biāo)尺。一攝氏溫標(biāo)是工程上最通用的溫度標(biāo)尺。一 般用小寫字母般用小寫字母t表示。表示。 華氏溫標(biāo)（華氏溫標(biāo)（） 規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點(diǎn)為規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點(diǎn)為32華氏度，水的沸

5、華氏度，水的沸 點(diǎn)為點(diǎn)為212華氏度，兩固定點(diǎn)間等分為華氏度，兩固定點(diǎn)間等分為180份，每一等份，每一等 份稱為華氏一度，單位用份稱為華氏一度，單位用， 它和攝氏溫度的關(guān)系：它和攝氏溫度的關(guān)系： t= 5/9 (f-32) F= 1.8t+32 熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)是建立是建立 在熱力學(xué)第二定律基礎(chǔ)在熱力學(xué)第二定律基礎(chǔ) 上的最科學(xué)的溫標(biāo)，是上的最科學(xué)的溫標(biāo)，是 由開爾文（由開爾文（Kelvin）根）根 據(jù)熱力學(xué)定律提出來的，據(jù)熱力學(xué)定律提出來的， 因此又稱開氏溫標(biāo)。它因此又稱開氏溫標(biāo)。它 的符號(hào)是的符號(hào)是T，單位是開爾，單位是開爾 文（文（K） 。 威廉威廉湯姆遜湯姆遜開爾文勛爵像開爾文勛爵像

6、 溫度傳感器溫度傳感器溫度測(cè)量溫度測(cè)量 溫度傳感器溫度傳感器溫度測(cè)量溫度測(cè)量 熱力學(xué)溫標(biāo)（熱力學(xué)溫標(biāo)（K） 熱力學(xué)溫標(biāo)規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止（即沒有熱存在）時(shí)熱力學(xué)溫標(biāo)規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止（即沒有熱存在）時(shí) 的溫度為絕對(duì)零度，水的三相點(diǎn)（氣、液、固三態(tài)的溫度為絕對(duì)零度，水的三相點(diǎn)（氣、液、固三態(tài) 并存，且進(jìn)入平衡狀態(tài)）溫度為并存，且進(jìn)入平衡狀態(tài)）溫度為273.16K，把從絕，把從絕 對(duì)零度到水的三相點(diǎn)之間的溫度均勻分為對(duì)零度到水的三相點(diǎn)之間的溫度均勻分為273.16格，格， 每格為每格為1K。 由于以前曾規(guī)定冰點(diǎn)溫度為由于以前曾規(guī)定冰點(diǎn)溫度為273.15K，故現(xiàn)，故現(xiàn) 在沿用這個(gè)規(guī)定進(jìn)行換算。在沿用這個(gè)

7、規(guī)定進(jìn)行換算。 15.273 tT 溫度傳感器溫度傳感器溫度測(cè)量溫度測(cè)量 國際實(shí)用溫標(biāo)（國際實(shí)用溫標(biāo)（K） IPTS-68(International Practical Temperature Scale of 1968) ITS-90(1990年年1月月1日起全世界范圍采用日起全世界范圍采用) 國際實(shí)用溫標(biāo)規(guī)定熱力學(xué)溫度是基本溫度。國際實(shí)用溫標(biāo)規(guī)定熱力學(xué)溫度是基本溫度。 1K定義為水三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的定義為水三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的1/273.16，即熱，即熱 力學(xué)溫標(biāo)規(guī)定水的三相點(diǎn)溫度為力學(xué)溫標(biāo)規(guī)定水的三相點(diǎn)溫度為273.16 K，這是建，這是建 立溫標(biāo)的惟一基準(zhǔn)點(diǎn)。立溫標(biāo)的惟一基準(zhǔn)點(diǎn)。 攝氏

8、溫度分度值與開氏溫度分度值相同，即溫度間攝氏溫度分度值與開氏溫度分度值相同，即溫度間 隔隔1=1K。 溫度傳感器溫度傳感器溫度測(cè)量溫度測(cè)量 國際實(shí)用溫標(biāo)國際實(shí)用溫標(biāo) （IPTS-68） 的固定點(diǎn)的固定點(diǎn) 物質(zhì)物質(zhì)平衡狀態(tài)平衡狀態(tài) 溫度溫度 T/KT/Kt/t/ 氫氫 三相點(diǎn)三相點(diǎn)13.8113.81-259.31-259.31 沸點(diǎn)沸點(diǎn) 25/7625/76 atmatm 7.0427.042-256.108-256.108 沸點(diǎn)沸點(diǎn)20.820.8-252.87-252.87 沸點(diǎn)沸點(diǎn)27.10227.102-246.048-246.048 氧氧 三相點(diǎn)三相點(diǎn)54.36154.361-218

9、.798-218.798 沸點(diǎn)沸點(diǎn)90.18890.188-182.962-182.962 水水 三相點(diǎn)三相點(diǎn)273.16273.160.010.01 沸點(diǎn)沸點(diǎn)373.15373.15100.0100.0 鋅鋅凝固點(diǎn)凝固點(diǎn)692.73692.73419.58419.58 銀銀凝固點(diǎn)凝固點(diǎn)1235.081235.08961.93961.93 金金凝固點(diǎn)凝固點(diǎn)1337.581337.581064.431064.43 幾種溫標(biāo)的對(duì)比幾種溫標(biāo)的對(duì)比 人體正常體溫為人體正常體溫為3737 C C ， 相當(dāng)于華氏溫度多少度？相當(dāng)于華氏溫度多少度？ 溫度傳感器溫度傳感器溫度測(cè)量溫度測(cè)量 溫度傳感器的分類溫度

10、傳感器的分類 按用途分類按用途分類：基準(zhǔn)溫度計(jì)、工業(yè)溫度計(jì)；：基準(zhǔn)溫度計(jì)、工業(yè)溫度計(jì)； 按測(cè)量方法分類按測(cè)量方法分類：接觸式溫度計(jì)、非接觸式：接觸式溫度計(jì)、非接觸式 溫度計(jì)；溫度計(jì)； 按輸出方式分類按輸出方式分類：自發(fā)電型溫度計(jì)、非電測(cè)：自發(fā)電型溫度計(jì)、非電測(cè) 型溫度計(jì)；型溫度計(jì)； 按工作原理分類按工作原理分類：膨脹式溫度計(jì)、電阻式溫：膨脹式溫度計(jì)、電阻式溫 度計(jì)、熱電式溫度計(jì)、輻射式溫度計(jì)等；度計(jì)、熱電式溫度計(jì)、輻射式溫度計(jì)等； 溫度傳感器溫度傳感器溫度測(cè)量溫度測(cè)量 名稱名稱工作原理工作原理典型示例典型示例 膨脹式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)體積熱膨脹體積熱膨脹 玻璃制水銀溫度計(jì)玻璃制水銀溫度計(jì) 液體

11、壓力溫度計(jì)液體壓力溫度計(jì) 氣體壓力溫度計(jì)氣體壓力溫度計(jì) 電阻式溫度計(jì)電阻式溫度計(jì)電阻變化電阻變化 熱電阻熱電阻 熱敏電阻熱敏電阻 熱電式溫度計(jì)熱電式溫度計(jì)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電偶熱電偶 輻射式溫度計(jì)輻射式溫度計(jì)熱輻射熱輻射 輻射源溫度傳感器輻射源溫度傳感器 紅外溫度計(jì)紅外溫度計(jì) 按工作原理分類：按工作原理分類： 溫度傳感器溫度傳感器溫度測(cè)量溫度測(cè)量 溫度傳感器的發(fā)展概況溫度傳感器的發(fā)展概況 公元公元1600年，伽里略研制出氣體溫度計(jì)。年，伽里略研制出氣體溫度計(jì)。 一百年后，研制成酒精溫度計(jì)和水銀溫度計(jì)。隨一百年后，研制成酒精溫度計(jì)和水銀溫度計(jì)。隨 著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展的需要，相繼研制出金屬絲著現(xiàn)代

12、工業(yè)技術(shù)發(fā)展的需要，相繼研制出金屬絲 電阻、溫差電動(dòng)式元件、雙金屬式溫度傳感器。電阻、溫差電動(dòng)式元件、雙金屬式溫度傳感器。 1950年以后，相繼研制成半導(dǎo)體熱敏電阻器。最年以后，相繼研制成半導(dǎo)體熱敏電阻器。最 近，隨著原材料、加工技術(shù)的飛速發(fā)展、又陸續(xù)近，隨著原材料、加工技術(shù)的飛速發(fā)展、又陸續(xù) 研制出各種類型的溫度傳感器。研制出各種類型的溫度傳感器。 溫度傳感器溫度傳感器溫度測(cè)量溫度測(cè)量 溫度傳感器的發(fā)展方向溫度傳感器的發(fā)展方向 1超高溫與超低溫傳感器，如超高溫與超低溫傳感器，如+3000以上以上250 以下。以下。 2提高溫度傳感器的精度和可靠性。提高溫度傳感器的精度和可靠性。 3研制家用電

13、器、汽車及農(nóng)畜業(yè)所需要的價(jià)廉的溫度研制家用電器、汽車及農(nóng)畜業(yè)所需要的價(jià)廉的溫度 傳感器。傳感器。 4發(fā)展新型產(chǎn)品，擴(kuò)展和完善管纜熱電偶與熱敏電阻；發(fā)展新型產(chǎn)品，擴(kuò)展和完善管纜熱電偶與熱敏電阻； 發(fā)展薄膜熱電偶；研究節(jié)省鎳材和貴金屬以及厚膜鉑的發(fā)展薄膜熱電偶；研究節(jié)省鎳材和貴金屬以及厚膜鉑的 熱電阻；研制系列晶體管測(cè)溫元件、快速高靈敏熱電阻；研制系列晶體管測(cè)溫元件、快速高靈敏CA型熱型熱 電偶以及各類非接觸式溫度傳感器。電偶以及各類非接觸式溫度傳感器。 5發(fā)展適應(yīng)特殊測(cè)溫要求的溫度傳感器。發(fā)展適應(yīng)特殊測(cè)溫要求的溫度傳感器。 6發(fā)展數(shù)字化、集成化和自動(dòng)化的溫度傳感器。發(fā)展數(shù)字化、集成化和自動(dòng)化的溫

14、度傳感器。 介紹幾種溫度測(cè)量方法介紹幾種溫度測(cè)量方法 示溫涂料（變色涂料）示溫涂料（變色涂料） 裝滿熱水后圖案裝滿熱水后圖案 變得清晰可辨變得清晰可辨 變色涂料在電腦內(nèi)部溫度中的示溫作變色涂料在電腦內(nèi)部溫度中的示溫作 用用 CPU散散 熱風(fēng)扇熱風(fēng)扇 低溫時(shí)顯示低溫時(shí)顯示 藍(lán)色藍(lán)色 溫度升高后變?yōu)榧t色溫度升高后變?yōu)榧t色 體積體積熱膨脹式熱膨脹式 不需要電源，耐用；但感不需要電源，耐用；但感 溫部件體積較大。溫部件體積較大。 氣體的體積與氣體的體積與 熱力學(xué)溫度成正比熱力學(xué)溫度成正比 紅外溫度計(jì)紅外溫度計(jì) 熱電偶的熱電偶的工作原理工作原理 熱電偶的熱電偶的結(jié)構(gòu)與種類結(jié)構(gòu)與種類 熱電偶的熱電偶的三大

15、定律三大定律 熱電偶的熱電偶的應(yīng)用應(yīng)用 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 熱電偶測(cè)溫?zé)犭娕紲y(cè)溫 溫差熱電偶溫差熱電偶（簡稱熱電偶）是目前溫度測(cè)量（簡稱熱電偶）是目前溫度測(cè)量 中使用最普遍的傳感元件之一。中使用最普遍的傳感元件之一。 它具有結(jié)構(gòu)簡單，制造方便、它具有結(jié)構(gòu)簡單，制造方便、測(cè)量范圍寬、測(cè)量范圍寬、 準(zhǔn)確度高、熱慣性小，輸出信號(hào)為電信號(hào)便于遠(yuǎn)傳準(zhǔn)確度高、熱慣性小，輸出信號(hào)為電信號(hào)便于遠(yuǎn)傳 或信號(hào)轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)?；蛐盘?hào)轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)。測(cè)量時(shí)不需外加電源測(cè)量時(shí)不需外加電源，使用十，使用十 分方便，常用來測(cè)量爐子、管道內(nèi)的氣體或液體溫分方便，常用來測(cè)量爐子、管道內(nèi)的氣體或液體溫 度，測(cè)量固體以及固體

16、壁面的溫度。微型熱電偶還度，測(cè)量固體以及固體壁面的溫度。微型熱電偶還 可用于快速及動(dòng)態(tài)溫度的測(cè)量?？捎糜诳焖偌皠?dòng)態(tài)溫度的測(cè)量。 熱電偶測(cè)溫的主要優(yōu)點(diǎn)熱電偶測(cè)溫的主要優(yōu)點(diǎn) 1、它屬于它屬于自發(fā)電型自發(fā)電型傳感器：測(cè)量時(shí)可以不需傳感器：測(cè)量時(shí)可以不需 外加電源，可直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)圈式儀表；外加電源，可直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)圈式儀表； 2、測(cè)溫范圍廣測(cè)溫范圍廣：下限可達(dá)：下限可達(dá)-270 C C ，上限可達(dá)，上限可達(dá) 18001800 C C以上；以上； 3、各溫區(qū)中的熱電勢(shì)均符合國際計(jì)量委員會(huì)各溫區(qū)中的熱電勢(shì)均符合國際計(jì)量委員會(huì) 的標(biāo)準(zhǔn)。的標(biāo)準(zhǔn)。 結(jié)論：結(jié)論： 當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)

17、溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。 熱電極熱電極A A 自由端自由端 參考端參考端 冷端冷端 一、一、 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理 測(cè)量端測(cè)量端 工作端工作端 熱端熱端 熱電極熱電極B B 熱電勢(shì)熱電勢(shì) A B 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 1821年，德國物理學(xué)家賽貝克用兩種不年，德國物理學(xué)家賽貝克用兩種不 同金屬組成閉合回路，并用酒精燈加熱其中一同金屬組成閉合回路，并用酒精燈加熱其中一 個(gè)接觸點(diǎn)（稱為結(jié)點(diǎn)），發(fā)現(xiàn)放在回路中的指個(gè)接觸點(diǎn)（稱為結(jié)點(diǎn)），發(fā)現(xiàn)放在回路中的指 南針發(fā)生偏轉(zhuǎn)（說明什么？），如果用兩盞酒南針發(fā)生偏轉(zhuǎn)（說明什么？），如果用兩盞酒 精燈對(duì)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)同時(shí)加熱，指南針的

18、偏轉(zhuǎn)角反精燈對(duì)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)同時(shí)加熱，指南針的偏轉(zhuǎn)角反 而減?。ㄓ终f明什么？）而減?。ㄓ终f明什么？） 。 顯然，指南針的偏轉(zhuǎn)說明回路中有電動(dòng)勢(shì)顯然，指南針的偏轉(zhuǎn)說明回路中有電動(dòng)勢(shì) 產(chǎn)生并有電流在回路中流動(dòng)，電流的強(qiáng)弱與兩產(chǎn)生并有電流在回路中流動(dòng)，電流的強(qiáng)弱與兩 個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫差有關(guān)。個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫差有關(guān)。 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 將將兩種不同成分的導(dǎo)體或半導(dǎo)體兩種不同成分的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和和B組合成一個(gè)組合成一個(gè) 閉合回路閉合回路，當(dāng)閉合回路的，當(dāng)閉合回路的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于不同的溫度兩個(gè)接點(diǎn)分別置于不同的溫度 場場中時(shí)（設(shè)中時(shí)（設(shè)TT0），回路中將產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，

19、該電），回路中將產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，該電 動(dòng)勢(shì)的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)，動(dòng)勢(shì)的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)， 這種現(xiàn)象叫做這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)。 回路中所產(chǎn)生的熱電勢(shì)由兩部分組成，一部分是回路中所產(chǎn)生的熱電勢(shì)由兩部分組成，一部分是 兩種導(dǎo)體的兩種導(dǎo)體的接觸電動(dòng)勢(shì)接觸電動(dòng)勢(shì)，另一部分是單一導(dǎo)體的，另一部分是單一導(dǎo)體的溫差電溫差電 動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì)。 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 接觸電動(dòng)勢(shì)接觸電動(dòng)勢(shì) 當(dāng)當(dāng)A和和B兩種不同材料的導(dǎo)體接觸時(shí)，由于兩者內(nèi)部兩種不同材料的導(dǎo)體接觸時(shí)，由于兩者內(nèi)部 單位體積的自由電子數(shù)目不同（電子密度不同），則電單位體積的自由電子數(shù)目不同（電

20、子密度不同），則電 子在兩個(gè)方向上擴(kuò)散的速率就不同。子在兩個(gè)方向上擴(kuò)散的速率就不同。 接觸電勢(shì)的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度（導(dǎo)接觸電勢(shì)的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度（導(dǎo) 體材料）有關(guān)。與導(dǎo)體的直徑、長度、幾何形狀無關(guān)。體材料）有關(guān)。與導(dǎo)體的直徑、長度、幾何形狀無關(guān)。 自由自由 電子電子 A B eAB（ T T ） T T 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 溫差電動(dòng)勢(shì)溫差電動(dòng)勢(shì) 導(dǎo)體導(dǎo)體A、B將其兩端分別置于不同溫度場中（將其兩端分別置于不同溫度場中（T T0），在導(dǎo)體內(nèi)部，熱端自由電子具有較大動(dòng)能，向冷），在導(dǎo)體內(nèi)部，熱端自由電子具有較大動(dòng)能，向冷

21、 端移動(dòng)，從而使熱端失去電子帶正電，冷端得到電子帶端移動(dòng)，從而使熱端失去電子帶正電，冷端得到電子帶 負(fù)電。因此，導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生一個(gè)由熱端指向冷端的靜負(fù)電。因此，導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生一個(gè)由熱端指向冷端的靜 電場，該電場阻止電子從熱端繼續(xù)到冷端并使電子反方電場，該電場阻止電子從熱端繼續(xù)到冷端并使電子反方 向移動(dòng)，最后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。這樣，導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電位向移動(dòng)，最后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。這樣，導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電位 差，即溫差電動(dòng)勢(shì)。差，即溫差電動(dòng)勢(shì)。 溫差電動(dòng)勢(shì)大小取決于導(dǎo)體材料及兩端溫度。溫差電動(dòng)勢(shì)大小取決于導(dǎo)體材料及兩端溫度。 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 熱電偶回路的總電動(dòng)勢(shì)熱電偶回路的總電動(dòng)勢(shì) 由導(dǎo)體材料

22、由導(dǎo)體材料A、B組成的閉合回路，如果導(dǎo)體組成的閉合回路，如果導(dǎo)體A的電子的電子 密度大于導(dǎo)體密度大于導(dǎo)體B的電子密度，且兩接點(diǎn)溫度不相等，分的電子密度，且兩接點(diǎn)溫度不相等，分 別為別為T、 T0，如果，如果TT0 ，則必存在著兩個(gè)接觸電勢(shì)和，則必存在著兩個(gè)接觸電勢(shì)和 兩個(gè)溫差電勢(shì)，回路總電勢(shì)：兩個(gè)溫差電勢(shì)，回路總電勢(shì)： 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 實(shí)踐證明，熱電偶回路中起主要作用的是實(shí)踐證明，熱電偶回路中起主要作用的是 接觸電勢(shì)，溫差電勢(shì)只占極小部分，可忽略不接觸電勢(shì)，溫差電勢(shì)只占極小部分，可忽略不 計(jì)。計(jì)。 只有當(dāng)熱電偶兩端溫度不同只有當(dāng)熱電偶兩端溫度不同,且熱電偶的兩導(dǎo)體材料不同時(shí)才

23、能有熱電勢(shì)產(chǎn)生。且熱電偶的兩導(dǎo)體材料不同時(shí)才能有熱電勢(shì)產(chǎn)生。 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)；與熱電偶的長度、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)；與熱電偶的長度、 粗細(xì)無關(guān)。粗細(xì)無關(guān)。 只有用不同性質(zhì)的導(dǎo)體只有用不同性質(zhì)的導(dǎo)體(或半導(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)。才能組合成熱電偶；相同材料不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 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)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。如果使E EAB AB(T (T0 0)=)=常

24、數(shù)，則回路熱電勢(shì)常數(shù)，則回路熱電勢(shì)E EAB AB(T (T，T T0 0) )就是就是T T的單值函的單值函 數(shù)，這就是利用熱電偶測(cè)溫的原理。數(shù)，這就是利用熱電偶測(cè)溫的原理。 這一關(guān)系式在實(shí)際測(cè)溫中得到廣泛應(yīng)用。因?yàn)槔涠藴囟群氵@一關(guān)系式在實(shí)際測(cè)溫中得到廣泛應(yīng)用。因?yàn)槔涠藴囟群?定，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)只隨熱端溫度的變化而變化，即一定定，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)只隨熱端溫度的變化而變化，即一定 的熱電勢(shì)對(duì)應(yīng)一定的溫度，故只需用測(cè)量熱電勢(shì)的方法就可達(dá)的熱電勢(shì)對(duì)應(yīng)一定的溫度，故只需用測(cè)量熱電勢(shì)的方法就可達(dá) 到測(cè)溫的目的。到測(cè)溫的目的。 對(duì)于各種不同金屬組成的熱電偶，溫度與熱電勢(shì)間有不同對(duì)于各種不同金屬組成

25、的熱電偶，溫度與熱電勢(shì)間有不同 的函數(shù)關(guān)系，一般用實(shí)驗(yàn)方法求取這個(gè)函數(shù)關(guān)系。通常令的函數(shù)關(guān)系，一般用實(shí)驗(yàn)方法求取這個(gè)函數(shù)關(guān)系。通常令t0=0， 然后在不同溫差下精確測(cè)定出回路總熱電勢(shì)，并將所測(cè)結(jié)果列然后在不同溫差下精確測(cè)定出回路總熱電勢(shì)，并將所測(cè)結(jié)果列 成表格成表格（熱電偶分度表）（熱電偶分度表）供使用查詢。供使用查詢。 二、熱電偶的結(jié)構(gòu)與種類二、熱電偶的結(jié)構(gòu)與種類 1 1、種類、種類八種國際通用熱電偶：八種國際通用熱電偶： B:B:鉑銠鉑銠30 30鉑銠 鉑銠6 6、R:R:鉑銠鉑銠13 13鉑、 鉑、S:S:鉑銠鉑銠10 10鉑、 鉑、 K:K:鎳鉻鎳鉻鎳硅、鎳硅、N:N:鎳鉻硅鎳鉻硅鎳硅

26、、鎳硅、E:E:鎳鉻鎳鉻銅鎳、銅鎳、 J:J:鐵鐵銅鎳、銅鎳、T:T:銅銅銅鎳銅鎳 用于制造熱電偶的用于制造熱電偶的 各種熱電偶絲各種熱電偶絲 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 分度號(hào)分度號(hào) 名稱名稱 測(cè)量溫度范圍測(cè)量溫度范圍 1000 C 熱電勢(shì)熱電勢(shì)/ mV B鉑銠鉑銠30 30鉑銠 鉑銠6 6501820 C C4.8344.834 R鉑銠鉑銠13 13鉑 鉑-501768 C C10.50610.506 S鉑銠鉑銠10 10鉑 鉑-501768 C C9.5879.587 K鎳鉻鎳鉻鎳鉻鎳鉻 (鋁鋁) -2701370 C C41.27641.276 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶

27、2、幾種常用熱電偶的測(cè)溫范圍與熱電勢(shì)、幾種常用熱電偶的測(cè)溫范圍與熱電勢(shì) 幾種常用熱電偶的幾種常用熱電偶的 熱電勢(shì)與溫度的關(guān)熱電勢(shì)與溫度的關(guān) 系曲線分析系曲線分析 ： 哪幾種熱電偶的測(cè)溫上限哪幾種熱電偶的測(cè)溫上限 較高？較高？哪一種熱電偶的靈敏哪一種熱電偶的靈敏 度較高？哪一種熱電偶的靈度較高？哪一種熱電偶的靈 敏度較低？哪幾種熱電偶的敏度較低？哪幾種熱電偶的 線性較差？線性較差？ 為什么所有的曲線均過原點(diǎn)（零度點(diǎn)）？為什么所有的曲線均過原點(diǎn)（零度點(diǎn)）？ 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 查熱電偶的分度表查熱電偶的分度表 假設(shè)熱電偶的冷端溫度為假設(shè)熱電偶的冷端溫度為0 0 C C，請(qǐng)根據(jù)鎳鉻，請(qǐng)

28、根據(jù)鎳鉻- -鎳硅（鎳硅（K K）熱電偶的分度表，查出：）熱電偶的分度表，查出： -80-80 C C、0 0 C C、8080 C C時(shí)的熱電勢(shì)。時(shí)的熱電勢(shì)。 比較查出的比較查出的3 3個(gè)熱電勢(shì)，可以看出熱電勢(shì)是否線性？個(gè)熱電勢(shì)，可以看出熱電勢(shì)是否線性？ 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 K熱電偶熱電偶 分度表分度表 由于是非線性由于是非線性 的，因而在實(shí)的，因而在實(shí) 際應(yīng)用中要通際應(yīng)用中要通 過分度表的查過分度表的查 表而非公式計(jì)表而非公式計(jì) 算來得到被測(cè)算來得到被測(cè) 溫度值。溫度值。 3 3、熱電偶的結(jié)構(gòu)、熱電偶的結(jié)構(gòu)普通裝配普通裝配 型熱電偶的外形型熱電偶的外形 安裝安裝 螺紋螺紋 安

29、裝安裝 法蘭法蘭 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 接線盒接線盒 引出線套管引出線套管 固定螺紋固定螺紋 （出廠時(shí)用塑料包裹）（出廠時(shí)用塑料包裹） 工作端（熱端）工作端（熱端） 不銹鋼不銹鋼保護(hù)管保護(hù)管 工業(yè)熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖工業(yè)熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖 1接線盒；接線盒；2保險(xiǎn)套管；保險(xiǎn)套管；3絕緣套管；絕緣套管；4熱電偶絲熱電偶絲 1234 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 鎧裝型熱電偶外形鎧裝型熱電偶外形 法蘭法蘭 鎧裝型熱電偶可鎧裝型熱電偶可 長達(dá)上百米長達(dá)上百米 薄壁金屬薄壁金屬 保護(hù)保護(hù) 套管（鎧體）套管（鎧體） BA 絕緣絕緣 材料材料 鎧裝型熱電偶橫截面鎧裝型熱電偶橫截面 鎧裝熱電偶的制

30、造工藝：把熱電極材料與高鎧裝熱電偶的制造工藝：把熱電極材料與高 溫絕緣材料預(yù)置在金屬保護(hù)管中、運(yùn)用同比例壓縮溫絕緣材料預(yù)置在金屬保護(hù)管中、運(yùn)用同比例壓縮 延伸工藝、將這三者合為一體，制成各種直徑、規(guī)延伸工藝、將這三者合為一體，制成各種直徑、規(guī) 格的鎧裝偶體，再截取適當(dāng)長度、將工作端焊接密格的鎧裝偶體，再截取適當(dāng)長度、將工作端焊接密 封、配置接線盒即成為柔軟、細(xì)長的鎧裝熱電偶。封、配置接線盒即成為柔軟、細(xì)長的鎧裝熱電偶。 鎧裝熱電偶特點(diǎn)：內(nèi)部的熱電偶絲與外界空鎧裝熱電偶特點(diǎn)：內(nèi)部的熱電偶絲與外界空 氣隔絕，有著良好的抗高溫氧化、抗低溫水蒸氣冷氣隔絕，有著良好的抗高溫氧化、抗低溫水蒸氣冷 凝、抗機(jī)

31、械外力沖擊的特性。凝、抗機(jī)械外力沖擊的特性。鎧裝熱電偶可以制作鎧裝熱電偶可以制作 得很細(xì)，能解決微小、狹窄場合的測(cè)溫問題，且具得很細(xì)，能解決微小、狹窄場合的測(cè)溫問題，且具 有抗震、可彎曲、超長等優(yōu)點(diǎn)。有抗震、可彎曲、超長等優(yōu)點(diǎn)。 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 隔爆隔爆型熱電偶外形型熱電偶外形 厚壁保護(hù)管厚壁保護(hù)管 壓鑄的接線盒壓鑄的接線盒 電纜線電纜線 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：隔爆熱電偶的接線盒在設(shè)計(jì)時(shí)采用結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：隔爆熱電偶的接線盒在設(shè)計(jì)時(shí)采用 防爆的特殊結(jié)構(gòu)，它的接線盒是經(jīng)過防爆的特殊結(jié)構(gòu)，它的接線盒是經(jīng)過壓鑄壓鑄而成的，而成的， 有一定的厚度、隔爆空間，機(jī)構(gòu)強(qiáng)度較高；采用有一定的厚度、隔爆空間，機(jī)

32、構(gòu)強(qiáng)度較高；采用螺螺 紋隔爆接合面紋隔爆接合面，并采用密封圈進(jìn)行密封，因此，當(dāng)，并采用密封圈進(jìn)行密封，因此，當(dāng) 接線盒內(nèi)一旦放弧時(shí)，不會(huì)與外界環(huán)境的危險(xiǎn)氣體接線盒內(nèi)一旦放弧時(shí)，不會(huì)與外界環(huán)境的危險(xiǎn)氣體 傳爆，能達(dá)到預(yù)期的防爆、隔爆效果。傳爆，能達(dá)到預(yù)期的防爆、隔爆效果。 使用場合：工業(yè)用的隔爆型熱電偶多用于化學(xué)使用場合：工業(yè)用的隔爆型熱電偶多用于化學(xué) 工業(yè)自控系統(tǒng)中（由于在化工生產(chǎn)廠、生產(chǎn)現(xiàn)場常工業(yè)自控系統(tǒng)中（由于在化工生產(chǎn)廠、生產(chǎn)現(xiàn)場常 伴有各種易燃、易爆等化學(xué)氣體或蒸汽，如果用普伴有各種易燃、易爆等化學(xué)氣體或蒸汽，如果用普 通熱電偶則非常不安全、很容易引起環(huán)境氣體爆通熱電偶則非常不安全、很

33、容易引起環(huán)境氣體爆 炸）。炸）。 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 其他其他熱電偶外形熱電偶外形 小形小形K K型熱電偶型熱電偶 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 三、熱電偶三大定律三、熱電偶三大定律 1、中間導(dǎo)體定律、中間導(dǎo)體定律 2、中間溫度定律、中間溫度定律 3、參考電極定律、參考電極定律 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 1、中間導(dǎo)體定律、中間導(dǎo)體定律 T A B C T0 T0 在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體的兩接點(diǎn)溫度相同，在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體的兩接點(diǎn)溫度相同， 則回路中總的熱電勢(shì)不變。則回路中總的熱電勢(shì)不變。 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶

34、 中間導(dǎo)體定律的應(yīng)用中間導(dǎo)體定律的應(yīng)用 電位計(jì)接入熱電偶回路電位計(jì)接入熱電偶回路 根據(jù)上述原理，在熱電偶回路中接入電位計(jì)根據(jù)上述原理，在熱電偶回路中接入電位計(jì)E，只要保證電位計(jì)與連，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)影響回路中原來的熱電勢(shì)。接熱電偶處的接點(diǎn)溫度相等，就不會(huì)影響回路中原來的熱電勢(shì)。 T E T0 T1 T1 E T0 T0 T 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 此定律在使用中不僅可以在此定律在使用中不僅可以在熱電偶回路熱電偶回路中接入各種類型中接入各種類型 的的顯示儀表顯示儀表，也可將熱電偶的兩端，也可將熱電偶的兩端不焊接不焊接而是直接插入而是直接插入 液態(tài)金屬

35、中或直接焊在金屬表面進(jìn)行液態(tài)金屬中或直接焊在金屬表面進(jìn)行溫度測(cè)量溫度測(cè)量。只要保。只要保 證與熱電偶連接處的證與熱電偶連接處的接點(diǎn)溫度相等接點(diǎn)溫度相等，就不會(huì)影響回路中，就不會(huì)影響回路中 原來的熱電勢(shì)。原來的熱電勢(shì)。 如果接入的如果接入的第三導(dǎo)體兩端溫度不等第三導(dǎo)體兩端溫度不等，熱電偶回路的熱電，熱電偶回路的熱電 勢(shì)將發(fā)生變化，變化大小取決于導(dǎo)體性質(zhì)和接點(diǎn)溫度。勢(shì)將發(fā)生變化，變化大小取決于導(dǎo)體性質(zhì)和接點(diǎn)溫度。 因此，在測(cè)量中必須接入的第三導(dǎo)體因此，在測(cè)量中必須接入的第三導(dǎo)體不不宜采用與熱電偶宜采用與熱電偶 熱電熱電性質(zhì)相差大性質(zhì)相差大的材料，否則，一旦材料兩端溫度有所的材料，否則，一旦材料兩端

36、溫度有所 變化，熱電勢(shì)的變化將很大。變化，熱電勢(shì)的變化將很大。 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 2、中間溫度定律、中間溫度定律 熱電偶在兩接點(diǎn)溫度熱電偶在兩接點(diǎn)溫度T1、T3時(shí)的熱電勢(shì)等于該熱電時(shí)的熱電勢(shì)等于該熱電 偶在接點(diǎn)溫度為偶在接點(diǎn)溫度為T1、T2和和T2、T3時(shí)的相應(yīng)熱電勢(shì)的代數(shù)時(shí)的相應(yīng)熱電勢(shì)的代數(shù) 和。和。 EAB（T1, T3）=EAB（T1, T2）+EAB（T2, T3） B B A T2 T1 T3 A A B 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 中間溫度定律的應(yīng)用中間溫度定律的應(yīng)用 只要只要T1、T0不變，接入不變，接入AB后不管接點(diǎn)溫度后不管接點(diǎn)溫度T2如何變化，都不影響

37、總熱電勢(shì)。這便是如何變化，都不影響總熱電勢(shì)。這便是 引入補(bǔ)償導(dǎo)線原理。引入補(bǔ)償導(dǎo)線原理。 當(dāng)在原來熱電偶回路中分別引入與導(dǎo)體材料當(dāng)在原來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同樣熱電特性的材料A、 B即引入所謂即引入所謂補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，當(dāng)兩接點(diǎn)溫度相同時(shí)，回路總的熱電勢(shì)不變。時(shí)，當(dāng)兩接點(diǎn)溫度相同時(shí)，回路總的熱電勢(shì)不變。 A B T1 A T0 E B 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 3、標(biāo)準(zhǔn)電極定律、標(biāo)準(zhǔn)電極定律 如果兩種導(dǎo)體分別與第三種導(dǎo)體組成的熱電偶熱電如果兩種導(dǎo)體分別與第三種導(dǎo)體組成的熱電偶熱電 勢(shì)已知，它們的冷端和熱端的溫度又分別相等，則它們勢(shì)已知，它們的冷端和熱

38、端的溫度又分別相等，則它們 相互間組成熱電偶的熱電勢(shì)可由下式計(jì)算得到：相互間組成熱電偶的熱電勢(shì)可由下式計(jì)算得到： EAB（T, T0）= EAC（T, T0）+ ECB（T, T0） T0TEBA(T,T0) B A T0T EAC(T,T0) A C T0TECB(T,T0) C B 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 例例1：熱端溫度：熱端溫度100，冷端溫度，冷端溫度0，鎳鉻合金與純鉑組成，鎳鉻合金與純鉑組成 的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)為的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)為2.95mv，考銅與純鉑組成的熱電偶的，考銅與純鉑組成的熱電偶的 熱電動(dòng)勢(shì)是熱電動(dòng)勢(shì)是-4.0mv，則鎳鉻，則鎳鉻-考銅組成的熱電偶考銅組成的

39、熱電偶100時(shí)的熱時(shí)的熱 電動(dòng)勢(shì)是多少？電動(dòng)勢(shì)是多少？ 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 1、熱電偶冷端的補(bǔ)償、熱電偶冷端的補(bǔ)償 2、分度表的查表方法、分度表的查表方法 3、補(bǔ)償導(dǎo)線的使用、補(bǔ)償導(dǎo)線的使用 四、四、 熱電偶的應(yīng)用熱電偶的應(yīng)用 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 l 熱電偶熱電勢(shì)的大小是熱端溫度熱電偶熱電勢(shì)的大小是熱端溫度t和冷端溫度和冷端溫度t0的函數(shù)差，為保證輸出熱電勢(shì)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)，必須使是被測(cè)溫度的單值函數(shù)，必須使冷端溫度保持恒定冷端溫度保持恒定； l 熱電偶分度表給出的熱電勢(shì)是以冷端溫度熱電偶分度表給出的熱電勢(shì)是以冷端溫度 0為依據(jù)，因而

40、查表時(shí)對(duì)于冷端為依據(jù)，因而查表時(shí)對(duì)于冷端 溫度要特別關(guān)注。溫度要特別關(guān)注。 因此，需要對(duì)熱電偶進(jìn)行冷端補(bǔ)償因此，需要對(duì)熱電偶進(jìn)行冷端補(bǔ)償 1 1、熱電偶的冷端補(bǔ)償熱電偶的冷端補(bǔ)償 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 把熱電偶的參比端置于冰水混合物容器里，使把熱電偶的參比端置于冰水混合物容器里，使 t t0 0=0=0。這種辦法僅限于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用。這種辦法僅限于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用。( (稱冰浴法稱冰浴法) ) 1.1 1.1 冷端恒溫法冷端恒溫法 mV A B A B T C C 儀表儀表 銅導(dǎo)線銅導(dǎo)線 試管試管 補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線 熱電偶熱電偶 冰點(diǎn)槽冰點(diǎn)槽 冰水溶液冰水溶液 T0 溫度傳感器溫度傳

41、感器熱電偶熱電偶 用實(shí)際冷端溫度用實(shí)際冷端溫度t0查表得到修正電勢(shì)查表得到修正電勢(shì)EAB(t0,0)； 利用公式計(jì)算利用公式計(jì)算 查表得到查表得到t EAB(t，0)=EAB(t, t0)+EAB(t0， ， 0) 1.2 1.2 計(jì)算修正法計(jì)算修正法 解：查此種熱電偶的分度表可知解：查此種熱電偶的分度表可知EAB(21,0)=0.832mV EAB(t，0)=EAB(t，21)+EAB(21，0 0)=1.999+0.832=2.831mV 再次查分度表，與再次查分度表，與2.831mV對(duì)應(yīng)的熱端溫度對(duì)應(yīng)的熱端溫度t=68。 例例1： 用銅用銅-康銅熱電偶測(cè)某一溫度康銅熱電偶測(cè)某一溫度t，參

42、比端在室溫環(huán)境，參比端在室溫環(huán)境t0， 測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)為為1.999mV，又用室溫計(jì)測(cè)出，又用室溫計(jì)測(cè)出t0=21,求求t？ 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 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。而引起熱電勢(shì)的變化值。R1、R2、R3(錳銅絲錳銅絲)、RCu(銅絲銅絲) 設(shè)計(jì)時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)，在0下使電橋平衡下使電橋平衡(R1=R2=R3=RCu)，供電，供電4V直流直流 ，在，在040或或- -2020的范圍起補(bǔ)償作用。的范圍起補(bǔ)償作用。 1.3 1.3 電橋補(bǔ)償法熱電偶傳感器電橋補(bǔ)償法熱電偶傳感器 溫

43、度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 T0 Uab EAB(T,T0) T0 T A B +- a b U RCu R1R2 R3 R mv 1.4 1.4 顯示儀表機(jī)械調(diào)零法顯示儀表機(jī)械調(diào)零法 當(dāng)熱電偶直接連接測(cè)溫儀表時(shí)，可在測(cè)溫儀表上直接讀取溫度值，但是當(dāng)熱電偶直接連接測(cè)溫儀表時(shí)，可在測(cè)溫儀表上直接讀取溫度值，但是 要注意應(yīng)將儀表零位要注意應(yīng)將儀表零位調(diào)至實(shí)際零端溫度值調(diào)至實(shí)際零端溫度值的刻度上，否則將產(chǎn)生較大誤差。的刻度上，否則將產(chǎn)生較大誤差。 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 由于熱電偶的線性較差，多數(shù)情況下采用查表法。由于熱電偶的線性較差，多數(shù)情況下采用查表法。 我國從我國從1991年開始

44、采用國際計(jì)量委員會(huì)規(guī)定的年開始采用國際計(jì)量委員會(huì)規(guī)定的“1990年國際溫標(biāo)年國際溫標(biāo)”（簡稱（簡稱ITS- 90）的新標(biāo)準(zhǔn)。按此標(biāo)準(zhǔn)，制定了相應(yīng)的分度表，并且有相應(yīng)的線性化集成電路與）的新標(biāo)準(zhǔn)。按此標(biāo)準(zhǔn)，制定了相應(yīng)的分度表，并且有相應(yīng)的線性化集成電路與 之對(duì)應(yīng)。之對(duì)應(yīng)。 直接從熱電偶的分度表查溫度與熱電勢(shì)的關(guān)系時(shí)的約束條件是：直接從熱電偶的分度表查溫度與熱電勢(shì)的關(guān)系時(shí)的約束條件是：自由端（冷自由端（冷 端）溫度必須為端）溫度必須為0 0 C C。 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 2、分度表的查法、分度表的查法 例例2：用鎳鉻：用鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)爐溫，當(dāng)冷端溫度是鎳硅熱電偶測(cè)爐溫，當(dāng)冷端溫度

45、是 30時(shí)（恒定），測(cè)出熱端溫度為時(shí)的熱電勢(shì)時(shí)（恒定），測(cè)出熱端溫度為時(shí)的熱電勢(shì) 為為39.17mv，求爐子的真實(shí)溫度。，求爐子的真實(shí)溫度。 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 A B 例例3 3：設(shè)接線盒溫度：設(shè)接線盒溫度t t1 1=0=0 C C，t t2 2=20=20 C C ，t t3 3=40=40 C C ，根據(jù)以下電路中的毫伏表的示值，根據(jù)以下電路中的毫伏表的示值 U=30mvU=30mv及及K熱電偶的分度表，查出熱端的溫度熱電偶的分度表，查出熱端的溫度tx 。 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 A B K熱電偶的分度熱電偶的分度 表表 t t0 0=20;=20; E EAB

46、 AB(t,0)= E (t,0)= EAB AB(t,20)+ E (t,20)+ EAB AB(20,0) (20,0) = = 3030+0.798=30.798mv;0.798=30.798mv; t=740t=740 例例1 中中 t0=21得：得： EAB(21,0)=0.832mV EAB(t，0)=2.831mV 得：得：t=68 12 1 12 1 tt tt EE EE 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 使用補(bǔ)償導(dǎo)線的作用：使用補(bǔ)償導(dǎo)線的作用：將熱電偶的冷端延長，使得冷端遠(yuǎn)離測(cè)溫現(xiàn)場，便于冷端恒溫；將熱電偶的冷端延長，使得冷端遠(yuǎn)離測(cè)溫現(xiàn)場，便于冷端恒溫； 同時(shí)可節(jié)約大量貴金

47、屬，且便于敷設(shè)安裝。同時(shí)可節(jié)約大量貴金屬，且便于敷設(shè)安裝。 使用注意事項(xiàng)：使用注意事項(xiàng)： 1 1）補(bǔ)償導(dǎo)線要與相應(yīng)熱電偶匹配，且極性不可接錯(cuò)；）補(bǔ)償導(dǎo)線要與相應(yīng)熱電偶匹配，且極性不可接錯(cuò)； 2 2）補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶熱電極的兩個(gè)接點(diǎn)必須同溫度；）補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶熱電極的兩個(gè)接點(diǎn)必須同溫度； 3 3）補(bǔ)償導(dǎo)線必須在規(guī)定溫度范圍使用。）補(bǔ)償導(dǎo)線必須在規(guī)定溫度范圍使用。 溫度傳感器溫度傳感器熱電偶熱電偶 3 3、補(bǔ)償導(dǎo)線的使用、補(bǔ)償導(dǎo)線的使用 常用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線常用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線 補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線 型號(hào)型號(hào) 配用熱電偶分度號(hào)配用熱電偶分度號(hào) 補(bǔ)償導(dǎo)線材料補(bǔ)償導(dǎo)線材料絕緣層顏色絕緣層顏色 正極正極負(fù)極負(fù)

48、極正極正極負(fù)極負(fù)極 SCS（鉑銠（鉑銠10鉑）鉑）銅銅鎳銅鎳銅紅紅綠綠 KCK（鎳鉻（鎳鉻鎳硅）鎳硅）銅銅康銅康銅紅紅(黃黃) KXK（鎳鉻（鎳鉻鎳硅）鎳硅）鎳鉻鎳鉻鎳硅鎳硅紅紅黑黑 EXE（鎳鉻（鎳鉻康銅）康銅）鎳鉻鎳鉻康銅康銅紅紅藍(lán)藍(lán) JXJ（鐵（鐵康銅）康銅）鐵鐵康銅康銅紅紅紫紫 TXT（銅（銅康銅）康銅）銅銅康銅康銅紅紅白白 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 傳知萬物傳知萬物 感創(chuàng)未來感創(chuàng)未來 溫度傳感器溫度傳感器 熱電偶熱電偶 熱電阻與熱敏電阻熱電阻與熱敏電阻 集成溫度傳感器集成溫度傳感器 v 一、熱電阻的一、熱電阻的工作原理工作原理 v 二、熱電阻的二、熱電阻的種類種類 v

49、 三、熱電阻的三、熱電阻的特性特性 v 四、熱電阻的四、熱電阻的應(yīng)用應(yīng)用 溫度傳感器溫度傳感器熱電阻熱電阻 金屬熱電阻一般用于金屬熱電阻一般用于-200-200+850+850溫度測(cè)量；溫度測(cè)量； 材料多為純材料多為純鉑鉑金屬絲金屬絲( (也有也有銅銅、鎳、鎳) )，繞制在云母板、玻璃或陶瓷線圈架上，繞制在云母板、玻璃或陶瓷線圈架上， 構(gòu)成熱電阻。構(gòu)成熱電阻。 溫度傳感器溫度傳感器熱電阻熱電阻 一、金屬熱電阻的工作原理一、金屬熱電阻的工作原理 溫度升高，金屬內(nèi)部原子晶格的振動(dòng)溫度升高，金屬內(nèi)部原子晶格的振動(dòng) 加劇，從而使金屬內(nèi)部的自由電子通過金加劇，從而使金屬內(nèi)部的自由電子通過金 屬導(dǎo)體時(shí)的阻

50、礙增大，宏觀上表現(xiàn)出電阻屬導(dǎo)體時(shí)的阻礙增大，宏觀上表現(xiàn)出電阻 率變大，電阻值增加，我們稱其為正溫度率變大，電阻值增加，我們稱其為正溫度 系數(shù)，即系數(shù)，即溫度越高電阻值也越大溫度越高電阻值也越大。 溫度傳感器溫度傳感器熱電阻熱電阻 取一只取一只 100W/220V 燈泡，用萬用表測(cè)量電阻值，燈泡，用萬用表測(cè)量電阻值， 發(fā)現(xiàn)其冷態(tài)阻值只有幾十歐姆，而計(jì)算得到的額定熱態(tài)發(fā)現(xiàn)其冷態(tài)阻值只有幾十歐姆，而計(jì)算得到的額定熱態(tài) 電阻值多少？電阻值多少？ 溫度傳感器溫度傳感器熱電阻熱電阻 易提純、復(fù)現(xiàn)性好的金屬材料才可用于制作熱電阻易提純、復(fù)現(xiàn)性好的金屬材料才可用于制作熱電阻 溫度傳感器溫度傳感器熱電阻熱電阻

51、熱電阻的主要技術(shù)性能熱電阻的主要技術(shù)性能 溫度傳感器溫度傳感器熱電阻熱電阻 薄膜型及普通型鉑熱電阻薄膜型及普通型鉑熱電阻 溫度傳感器溫度傳感器熱電阻熱電阻 二、金屬熱電阻的種類二、金屬熱電阻的種類 小型鉑熱電阻小型鉑熱電阻 溫度傳感器溫度傳感器熱電阻熱電阻 防爆型鉑熱電阻防爆型鉑熱電阻 溫度傳感器溫度傳感器熱電阻熱電阻 汽車用水溫傳感器及水溫表汽車用水溫傳感器及水溫表 銅熱電阻銅熱電阻 溫度傳感器溫度傳感器熱電阻熱電阻 1、熱電阻的分度號(hào) 三、金屬熱電阻的特性三、金屬熱電阻的特性 熱電阻的溫度特性反映了其阻值與溫度的關(guān)系熱電阻的溫度特性反映了其阻值與溫度的關(guān)系 2、熱電阻溫度特性 分度號(hào)分度號(hào)

52、=材料的材料的化學(xué)元素符號(hào)化學(xué)元素符號(hào)+0時(shí)的阻值時(shí)的阻值 例如：例如：Pt100（鉑電阻（鉑電阻0 時(shí)阻值為時(shí)阻值為100） Cu50（銅電阻（銅電阻0 時(shí)阻值為時(shí)阻值為50 ） 溫度傳感器溫度傳感器熱電阻熱電阻 在在0850范圍內(nèi)，鉑電阻的電阻值與溫度的關(guān)系為范圍內(nèi)，鉑電阻的電阻值與溫度的關(guān)系為 在在2000范圍內(nèi)為：范圍內(nèi)為： R0、Rt溫度為溫度為0及及t時(shí)的鉑電阻的電阻值；時(shí)的鉑電阻的電阻值； A、B、C常數(shù)值，其中：常數(shù)值，其中： A=3.9684710-3-1或或3.9485110-3-1 B=5.84710-7-2或或5.85110-7-2 C=4.2210-12-4或或4.0

53、410-12-4 Rt=R0（1+At+Bt2） Rt=R01+At+Bt2+C(t-100) t3 (1)(1)鉑電阻的溫度特性鉑電阻的溫度特性 溫度傳感器溫度傳感器熱電阻熱電阻 (2)銅電阻的溫度特性銅電阻的溫度特性 在在-50 150范圍內(nèi)，銅電阻電阻值與溫度的關(guān)系為范圍內(nèi)，銅電阻電阻值與溫度的關(guān)系為 Rt=R0（1+At） 式中式中 R0、Rt溫度為溫度為0及及t時(shí)的銅電阻的電阻值；時(shí)的銅電阻的電阻值； A常數(shù)值，常數(shù)值， A=4.2810-3-1 溫度傳感器溫度傳感器熱電阻熱電阻 學(xué)習(xí)查學(xué)習(xí)查“鉑熱電阻分度表鉑熱電阻分度表” 12 1 12 1 tt tt RR RR 例：查例：查P

54、t100在阻值為在阻值為170時(shí)的溫度？時(shí)的溫度？ 180190 180t 168.48172.17 168.48170 溫度傳感器溫度傳感器熱電阻熱電阻 鉑電阻的純度以鉑電阻的純度以R100/R0表示，表示，R100表示在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水沸點(diǎn)時(shí)的鉑表示在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水沸點(diǎn)時(shí)的鉑 電阻值。國際溫標(biāo)規(guī)定，作為基準(zhǔn)器的鉑電阻，其電阻值。國際溫標(biāo)規(guī)定，作為基準(zhǔn)器的鉑電阻，其R100/R0不得小于不得小于1.3925。 我國工業(yè)用鉑電阻我國工業(yè)用鉑電阻R100/R0=1.391。 （3）百度電阻比）百度電阻比 溫度傳感器溫度傳感器熱電阻熱電阻 四、金屬熱電阻的應(yīng)用四、金屬熱電阻的應(yīng)用 熱電阻是中低溫區(qū)常

55、用的一種測(cè)溫元件。它的主要特點(diǎn)是熱電阻是中低溫區(qū)常用的一種測(cè)溫元件。它的主要特點(diǎn)是 測(cè)量精度高測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測(cè)量精確度最高。其中鉑熱電阻的測(cè)量精確度最高。 由于熱電阻自身阻值隨溫度變化很小，當(dāng)由于熱電阻自身阻值隨溫度變化很小，當(dāng)熱電阻作為電橋熱電阻作為電橋 的一個(gè)橋臂電阻時(shí)，其連接導(dǎo)線（從熱電阻到顯示儀表）也將的一個(gè)橋臂電阻時(shí)，其連接導(dǎo)線（從熱電阻到顯示儀表）也將 成為橋臂電阻的一部分，這部分電阻是未知的且也隨溫度而變成為橋臂電阻的一部分，這部分電阻是未知的且也隨溫度而變 化，故而會(huì)造成測(cè)量誤差，因此通常采用化，故而會(huì)造成測(cè)量誤差，因此通常采用三線制電橋三線制電橋

56、。 采用三線制電橋，可將引線電阻接在相鄰橋臂上，根據(jù)采用三線制電橋，可將引線電阻接在相鄰橋臂上，根據(jù)相相 鄰橋臂相同變化量可相互抵消鄰橋臂相同變化量可相互抵消的理論，則可消除引線電阻對(duì)電的理論，則可消除引線電阻對(duì)電 橋的影響。橋的影響。 溫度傳感器溫度傳感器熱電阻熱電阻 采用采用三線制三線制電橋可有效電橋可有效減小引線電阻對(duì)輸出的影響減小引線電阻對(duì)輸出的影響 溫度傳感器溫度傳感器熱電阻熱電阻 相鄰橋臂產(chǎn)生相鄰橋臂產(chǎn)生 相同變化量可相同變化量可 相互抵消相互抵消 鉑電阻溫度顯示、變送器鉑電阻溫度顯示、變送器 溫度傳感器溫度傳感器熱電阻熱電阻 旋轉(zhuǎn)式機(jī)械旋轉(zhuǎn)式機(jī)械 設(shè)定開關(guān)設(shè)定開關(guān) 撥碼式撥碼式

57、設(shè)定開關(guān)設(shè)定開關(guān) 可設(shè)定溫度的溫度控制箱可設(shè)定溫度的溫度控制箱 溫度傳感器溫度傳感器熱電阻熱電阻 一、熱敏電阻的一、熱敏電阻的工作原理工作原理 二、熱敏電阻的二、熱敏電阻的種類種類 三、熱敏電阻的三、熱敏電阻的技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo) 四、熱敏電阻的四、熱敏電阻的應(yīng)用應(yīng)用 溫度傳感器溫度傳感器熱敏電阻熱敏電阻 一、熱敏電阻的工作原理一、熱敏電阻的工作原理 熱敏電阻是利用某種半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的熱敏電阻是利用某種半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的。 熱敏電阻發(fā)展迅速，由于其性能得到不斷改進(jìn)，穩(wěn)定性已大為提高，在許多場合熱敏電阻發(fā)展迅速，由于其性能得到不斷改進(jìn)，穩(wěn)定性

58、已大為提高，在許多場合 下（下（-40-40350350）熱敏電阻已逐漸取代傳統(tǒng)的溫度傳感器。）熱敏電阻已逐漸取代傳統(tǒng)的溫度傳感器。 溫度傳感器溫度傳感器熱敏電阻熱敏電阻 熱敏電阻用半導(dǎo)體材料氧化復(fù)合燒結(jié)而成。熱敏電阻用半導(dǎo)體材料氧化復(fù)合燒結(jié)而成。 熱敏電阻符號(hào)熱敏電阻符號(hào) 二、熱敏電阻的二、熱敏電阻的種類種類 溫度傳感器溫度傳感器熱敏電阻熱敏電阻 熱敏電阻按溫度系數(shù)不同分類熱敏電阻按溫度系數(shù)不同分類 該類電阻的電阻值在某特定溫度范圍內(nèi)隨溫度升高該類電阻的電阻值在某特定溫度范圍內(nèi)隨溫度升高 而降低而降低34個(gè)數(shù)量級(jí)，即具有很大個(gè)數(shù)量級(jí)，即具有很大負(fù)溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)。 1 1正溫度系數(shù)熱敏電阻

59、（正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTCPTC） 電阻值隨溫度升高而增大的電阻，簡稱電阻值隨溫度升高而增大的電阻，簡稱PTC熱敏電阻。熱敏電阻。 2 2負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTCNTC） 電阻值隨溫度升高而下降的電阻，簡稱電阻值隨溫度升高而下降的電阻，簡稱NTC熱敏電阻。熱敏電阻。 3 3突變型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（突變型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（CTRCTR） 溫度傳感器溫度傳感器熱敏電阻熱敏電阻 熱敏電阻的外形、結(jié)構(gòu)及符號(hào)熱敏電阻的外形、結(jié)構(gòu)及符號(hào) a a）圓片型熱敏電阻）圓片型熱敏電阻 b b）柱型熱敏電阻）柱型熱敏電阻 c c）珠型熱敏電阻）珠型熱敏電阻 d d）鎧裝型）鎧裝型 e e

60、）厚膜型）厚膜型 f f）圖形符號(hào)）圖形符號(hào) 1 2 3 4 5 下圖所示的五根曲線分下圖所示的五根曲線分 別為哪種熱敏電阻？別為哪種熱敏電阻？ 溫度傳感器溫度傳感器熱敏電阻熱敏電阻 熱敏電阻外形熱敏電阻外形 MF12MF12型型 NTCNTC熱敏熱敏 電阻電阻 聚脂塑料封裝熱敏電阻聚脂塑料封裝熱敏電阻 溫度傳感器溫度傳感器熱敏電阻熱敏電阻 其他形式的熱敏電阻其他形式的熱敏電阻 玻璃封裝玻璃封裝NTC 熱敏電阻熱敏電阻 MF58 型熱敏電阻型熱敏電阻 溫度傳感器溫度傳感器熱敏電阻熱敏電阻 帶安裝孔的熱敏電阻帶安裝孔的熱敏電阻 大功率大功率PTC熱敏電阻熱敏電阻 溫度傳感器溫度傳感器熱敏電阻熱敏