過程參數(shù)檢測及儀表課件第3章接觸式溫度檢測及儀表-熱電偶

1、第三章第三章接觸式溫度檢測及儀表接觸式溫度檢測及儀表 接觸式溫度檢測及儀表接觸式溫度檢測及儀表 一、膨脹式溫度計(jì)一、膨脹式溫度計(jì)1.玻璃液體溫度計(jì)玻璃液體溫度計(jì)2. 雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)二、壓力式溫度計(jì)二、壓力式溫度計(jì)三、熱電偶溫度計(jì)三、熱電偶溫度計(jì)四、熱電阻溫度計(jì)四、熱電阻溫度計(jì)溫度標(biāo)尺溫度標(biāo)尺1.經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)2.國際溫標(biāo)（復(fù)現(xiàn)熱力學(xué)溫標(biāo)）國際溫標(biāo)（復(fù)現(xiàn)熱力學(xué)溫標(biāo)）第一節(jié)熱電偶溫度計(jì)第一節(jié)熱電偶溫度計(jì)主要內(nèi)容主要內(nèi)容 v第一節(jié)第一節(jié) 熱電現(xiàn)象和關(guān)于熱電偶的基本定熱電現(xiàn)象和關(guān)于熱電偶的基本定律律v第二節(jié)第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)化和非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶標(biāo)準(zhǔn)化和非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶v第三節(jié)第三節(jié) 熱電偶的冷端溫度

2、補(bǔ)償問題熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償問題v第四節(jié)第四節(jié) 熱電偶的校驗(yàn)熱電偶的校驗(yàn)一、熱電現(xiàn)象和熱電偶溫度計(jì)一、熱電現(xiàn)象和熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶的三條基本定律二、熱電偶的三條基本定律一、熱電現(xiàn)象和熱電偶溫度計(jì)一、熱電現(xiàn)象和熱電偶溫度計(jì)1.1.熱電偶：熱電偶：兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A A和和B B組成閉合回路。組成閉合回路。A A、B B是熱偶絲，也叫熱電極。是熱偶絲，也叫熱電極。2. 熱電勢：熱電勢：熱電偶熱電偶放在被測對象中，兩端溫度不同放在被測對象中，兩端溫度不同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生的電動(dòng)勢時(shí)，會(huì)產(chǎn)生的電動(dòng)勢3. 3. 熱電流：熱電流：回路中通過的電流回路中通過的電流4.

3、4.熱端（工作端）、冷端（自由端）熱端（工作端）、冷端（自由端）：感受溫度變：感受溫度變化的那端稱為熱端，另一端稱為冷端?；哪嵌朔Q為熱端，另一端稱為冷端。這種物理現(xiàn)象稱為這種物理現(xiàn)象稱為熱電現(xiàn)象熱電現(xiàn)象。熱電偶：范圍熱電偶：范圍10016000C, 溫度信號(hào)變成電信號(hào)，遠(yuǎn)傳。溫度信號(hào)變成電信號(hào)，遠(yuǎn)傳。先看一個(gè)實(shí)驗(yàn)先看一個(gè)實(shí)驗(yàn)熱電偶工作原理演示熱電偶工作原理演示 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。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。 熱電極熱電極A A右端稱為：右端稱為：自由端自由端（參考端、（參考端、冷端）冷端） 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理 左端稱為：左端

4、稱為：測量端測量端（工作端、（工作端、熱端）熱端） 熱電極熱電極B B熱電勢熱電勢A AB B上述現(xiàn)象稱為熱電現(xiàn)象，上述現(xiàn)象稱為熱電現(xiàn)象，18211821年賽貝克發(fā)現(xiàn)的，年賽貝克發(fā)現(xiàn)的， 也稱賽貝克效應(yīng)也稱賽貝克效應(yīng)一、熱電現(xiàn)象和熱電偶溫度計(jì)一、熱電現(xiàn)象和熱電偶溫度計(jì)5. 熱電勢的產(chǎn)生原因：熱電勢的產(chǎn)生原因： 由由溫差電勢溫差電勢和和接觸電勢接觸電勢組成組成1）溫差電勢：）溫差電勢：一根導(dǎo)體兩端溫度不同產(chǎn)生的熱電一根導(dǎo)體兩端溫度不同產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢動(dòng)勢原因：原因：eA)()(0tteAAA一、熱電現(xiàn)象和熱電偶溫度計(jì)一、熱電現(xiàn)象和熱電偶溫度計(jì)5. 熱電勢的產(chǎn)生原因：熱電勢的產(chǎn)生原因：2）接觸電勢：

5、）接觸電勢：兩種不同導(dǎo)體兩種不同導(dǎo)體A、B接觸時(shí)產(chǎn)生原因接觸時(shí)產(chǎn)生原因( )ABt0000(, ) ()()( )( )()( )ABABAAABBBE t ttttttt 3)3)回路總電動(dòng)勢：回路總電動(dòng)勢：A A的電子密度大于的電子密度大于B B，tttt0 0，則，則回路中存在著回路中存在著四個(gè)電勢四個(gè)電勢, ,)(te-(t)e)t(t,E0ABAB0AB一、熱電現(xiàn)象和熱電偶溫度計(jì)一、熱電現(xiàn)象和熱電偶溫度計(jì)5. 熱電勢的產(chǎn)生原因：熱電勢的產(chǎn)生原因：熱電勢的工作原理：熱電勢的工作原理：某只熱電偶，如果使冷端溫某只熱電偶，如果使冷端溫度度t t0 0保持不變，則熱電動(dòng)勢便成為熱端溫度保持不

6、變，則熱電動(dòng)勢便成為熱端溫度t t的的單一函數(shù)。即，單一函數(shù)。即，故測量熱電勢的大小就可以反映溫度的數(shù)值故測量熱電勢的大小就可以反映溫度的數(shù)值 AB0ABE(t,t )e(t)-C一、熱電現(xiàn)象和熱電偶溫度計(jì)一、熱電現(xiàn)象和熱電偶溫度計(jì)6.6.熱電勢的工作原理熱電勢的工作原理二、熱電偶的三條基本定律二、熱電偶的三條基本定律均勻?qū)w定律、均勻?qū)w定律、 中間導(dǎo)體定律、中間導(dǎo)體定律、 中間溫度定律中間溫度定律1. 1. 均勻?qū)w定律均勻?qū)w定律 1 1）定律內(nèi)容：）定律內(nèi)容：由一種均勻?qū)w（或半導(dǎo)體）組由一種均勻?qū)w（或半導(dǎo)體）組成的閉合回路，不論溫度如何分布，都不能產(chǎn)成的閉合回路，不論溫度如何分布，

7、都不能產(chǎn)生電動(dòng)勢。生電動(dòng)勢。 2 2）定律推論）定律推論v（1)1)熱電偶必須由兩種不同材料組成熱電偶必須由兩種不同材料組成v（2)2)由一種材料組成的閉合回路存在溫差時(shí)，由一種材料組成的閉合回路存在溫差時(shí)，如回路有熱電勢，則材料不均勻如回路有熱電勢，則材料不均勻2 中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律1）定律內(nèi)容：）定律內(nèi)容：不同材料組成的閉合回路中，若不同材料組成的閉合回路中，若各各種材料接觸點(diǎn)的溫度種材料接觸點(diǎn)的溫度都都相同相同，則回路中熱電勢，則回路中熱電勢的總和等于零。的總和等于零。2）定律推論）定律推論v推論推論1 1：在熱電偶回路接入第三種導(dǎo)體，若第：在熱電偶回路接入第三種導(dǎo)體，若第三種導(dǎo)體

8、的兩接點(diǎn)溫度相同，對回路中總熱三種導(dǎo)體的兩接點(diǎn)溫度相同，對回路中總熱電勢無影響。電勢無影響。二、熱電偶的三條基本定律二、熱電偶的三條基本定律3)3)推論推論1 1用途用途: :1)1)連接顯示儀表的兩個(gè)接點(diǎn)溫度相同，連接顯示儀表的兩個(gè)接點(diǎn)溫度相同， 則不則不影響熱電偶電勢影響熱電偶電勢 2 2）也可以將熱電偶的兩端不焊接而直接插入液）也可以將熱電偶的兩端不焊接而直接插入液態(tài)金屬中或直接焊在金屬表面進(jìn)行溫度測量。態(tài)金屬中或直接焊在金屬表面進(jìn)行溫度測量。二、熱電偶的三條基本定律二、熱電偶的三條基本定律2 2 中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律2 2 中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律(4(4）推論）推論1 1證明：證

9、明： tt0A BBC(a)EABC(t,t1,t0)=eAB(t)+ eBC(t1) + eCB(t1)+ eBA(t0) = eAB(t)eAB (t0) = EAB(t,t0)t1t1二、熱電偶的三條基本定律二、熱電偶的三條基本定律 1 1）第一種連接方式）第一種連接方式t1tA BC(a)EABC(t,t1,t0)=eAB(t)+ eBC(t0) + eCA(t0)若設(shè)若設(shè)tt1t0 ，則根據(jù)本定律有，則根據(jù)本定律有 eAB(t0)+ eBC(t0) + eCA(t0) 0EABC(t,t1,t0)=eAB(t)- eAB(t0)=EAB(t,t0)t0t02 2 中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體

10、定律二、熱電偶的三條基本定律二、熱電偶的三條基本定律(4(4）推論）推論1 1證明證明2 2）第二種連接方式）第二種連接方式5)5)推論推論2 2：如果兩種導(dǎo)體如果兩種導(dǎo)體A,B對另一種導(dǎo)對另一種導(dǎo)體體C的熱電勢已知，則這兩種導(dǎo)體組成的熱電勢已知，則這兩種導(dǎo)體組成熱電勢熱電勢=是它們對參考導(dǎo)體熱電勢的代是它們對參考導(dǎo)體熱電勢的代數(shù)和。數(shù)和。)t(t,E)t(t,E0AC0AB+ +A At tt t0 0B B+ +A At tt t0 0C C+ +C Ct tt t0 0B BE EACACE ECBCBE EABAB)t(t,E0CB二、熱電偶的三條基本定律二、熱電偶的三條基本定律2 2

11、 中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律6）推論）推論2的用途：的用途：（1）已知熱電極與標(biāo)）已知熱電極與標(biāo)準(zhǔn)鉑電極配對的熱電準(zhǔn)鉑電極配對的熱電勢，任何兩種熱電極勢，任何兩種熱電極配對的熱電勢可知。配對的熱電勢可知。t tB BA AC Ct tE EACACE ECBCBC C0 0t t0 0t t0 0t tEAC(t, t0) ECB(t, t0) =eAC(t)+ eCB(t) + eBA(t0)+ + + 因?yàn)橐驗(yàn)閑AC(t)+ eCB(t) + eBA(t)0所以所以EAC(t, t0) ECB(t, t0) =eAB(t)+ eBA(t0)= EAB(t, t0) 二、熱電偶的三條基本定律二

12、、熱電偶的三條基本定律2 2 中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律7）推論）推論2的證明的證明3 3 中間溫度定律中間溫度定律1 1）定律內(nèi)容：）定律內(nèi)容： 熱電偶在兩接點(diǎn)溫度熱電偶在兩接點(diǎn)溫度t t1 1、t t3 3時(shí)的熱電時(shí)的熱電動(dòng)勢等于接點(diǎn)溫度分別為動(dòng)勢等于接點(diǎn)溫度分別為t t1 1、t t2 2和和t t2 2、t t3 3 的兩支同的兩支同性質(zhì)熱電偶的熱電動(dòng)勢的代數(shù)和。性質(zhì)熱電偶的熱電動(dòng)勢的代數(shù)和。+ +A At t1 1t t2 2B BE E1 1+ +A At t3 3B BE E2 2EAB(t1, t2) EAB(t2, t3) = eAB(t1)+ eBA(t2)+ eAB(t2)

13、 + eBA(t3)= eAB(t1) + eBA(t3)= EAB(t1, t3)+ +A At t1 1t t3 3B BE E3 3=E=E1 1+E+E2 2二、熱電偶的三條基本定律二、熱電偶的三條基本定律2)定律的應(yīng)用：定律的應(yīng)用：1）為熱電偶）為熱電偶熱電勢溫度關(guān)系分度熱電勢溫度關(guān)系分度奠定了理論基礎(chǔ)。奠定了理論基礎(chǔ)。 已知熱電偶在某一給定冷端溫度下，電壓對應(yīng)的已知熱電偶在某一給定冷端溫度下，電壓對應(yīng)的溫度值，另外冷端溫度下，電壓應(yīng)對應(yīng)什么溫度？溫度值，另外冷端溫度下，電壓應(yīng)對應(yīng)什么溫度？（修正解決）（修正解決）2）為工業(yè)測溫中）為工業(yè)測溫中應(yīng)用補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)用補(bǔ)償導(dǎo)線提供了理論依據(jù)。

14、提供了理論依據(jù)。 1 測溫時(shí)，其冷端溫度要求恒定測溫時(shí)，其冷端溫度要求恒定（？），如直接（？），如直接滿足此條件，熱電偶冷端直接延伸放到恒溫的地滿足此條件，熱電偶冷端直接延伸放到恒溫的地方，熱電偶很長，價(jià)格較高。方，熱電偶很長，價(jià)格較高。 2 用補(bǔ)償導(dǎo)線連接到熱電偶的冷端，延伸至恒定用補(bǔ)償導(dǎo)線連接到熱電偶的冷端，延伸至恒定冷端溫度，在達(dá)到冷端溫度恒定要求的同時(shí)，降冷端溫度，在達(dá)到冷端溫度恒定要求的同時(shí)，降低造價(jià)。低造價(jià)。 二、熱電偶的三條基本定律二、熱電偶的三條基本定律3 中間溫度定律中間溫度定律 分為補(bǔ)償型和延伸型分為補(bǔ)償型和延伸型v 補(bǔ)償型的材料與對應(yīng)的熱電偶不同，價(jià)格便補(bǔ)償型的材料與對應(yīng)

15、的熱電偶不同，價(jià)格便宜，但在低溫下熱電性質(zhì)相同宜，但在低溫下熱電性質(zhì)相同v延伸型的材料與對應(yīng)的熱電偶相同，但準(zhǔn)確延伸型的材料與對應(yīng)的熱電偶相同，但準(zhǔn)確度要求略低度要求略低4）使用補(bǔ)償導(dǎo)線的注意事項(xiàng)）使用補(bǔ)償導(dǎo)線的注意事項(xiàng) （1）在一定的溫度范圍內(nèi)使用）在一定的溫度范圍內(nèi)使用 （2）補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶極熱電性質(zhì)相同）補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶極熱電性質(zhì)相同 （3）極性不能接反）極性不能接反 （4）接入點(diǎn)溫度一致）接入點(diǎn)溫度一致 二、熱電偶的三條基本定律二、熱電偶的三條基本定律3 中間溫度定律中間溫度定律3 3）補(bǔ)償導(dǎo)線的分類）補(bǔ)償導(dǎo)線的分類熱電偶通常由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管熱電偶通常由熱電極、絕緣管、保護(hù)

16、套管等幾個(gè)主要部分組成，其常見外形結(jié)構(gòu)如等幾個(gè)主要部分組成，其常見外形結(jié)構(gòu)如圖所示。圖所示。安裝安裝螺紋螺紋安裝安裝法蘭法蘭一、熱電極材料及性質(zhì)一、熱電極材料及性質(zhì)二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶三三 非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶四四 熱電偶的構(gòu)造熱電偶的構(gòu)造一、熱電極材料及性質(zhì)一、熱電極材料及性質(zhì)1）物理性質(zhì)穩(wěn)定，其熱電性質(zhì)不隨時(shí)間變）物理性質(zhì)穩(wěn)定，其熱電性質(zhì)不隨時(shí)間變化化2）化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易被氧化和腐蝕）化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易被氧化和腐蝕3）靈敏度和線性度好）靈敏度和線性度好4）電導(dǎo)率高，電阻溫度系數(shù)小）電導(dǎo)率高，電阻溫度系數(shù)小5）復(fù)制性好復(fù)制性好，以便交換，以便交換6）價(jià)格便宜）價(jià)格便宜目

17、前材料無法滿足全部要求，不同條件下使目前材料無法滿足全部要求，不同條件下使用不同的熱電極材料。用不同的熱電極材料。 二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：是指制造工業(yè)較成熟，標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：是指制造工業(yè)較成熟，應(yīng)用廣泛，能成批生產(chǎn)、性能優(yōu)良而穩(wěn)定應(yīng)用廣泛，能成批生產(chǎn)、性能優(yōu)良而穩(wěn)定并已列入專業(yè)或國家工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化文件中的并已列入專業(yè)或國家工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化文件中的那些熱電偶那些熱電偶標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶具有互換性標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶具有互換性 鉑銠鉑銠10-10-鉑熱電偶（分度號(hào)鉑熱電偶（分度號(hào)S S） 鉑銠鉑銠13-13-鉑熱電偶（分度號(hào)鉑熱電偶（分度號(hào)R R） 鉑銠鉑銠30-30-鉑銠鉑銠6 6熱電偶（分度號(hào)

18、熱電偶（分度號(hào)B B） 鎳鉻一鎳硅（鎳鉻一鎳鋁）熱電偶（分鎳鉻一鎳硅（鎳鉻一鎳鋁）熱電偶（分度號(hào)度號(hào)K K） 鎳鉻一康銅熱電偶（分度號(hào)鎳鉻一康銅熱電偶（分度號(hào)E E） 鐵一康銅熱電偶（分度號(hào)鐵一康銅熱電偶（分度號(hào)J J） 銅一康銅熱電偶（分度號(hào)銅一康銅熱電偶（分度號(hào)T T） 鎳鉻硅一鎳硅鎂熱電偶（分度號(hào)鎳鉻硅一鎳硅鎂熱電偶（分度號(hào)N N） 鎳鉻一金鐵熱電偶（分度號(hào)鎳鉻一金鐵熱電偶（分度號(hào)NiCrNiCr）及）及銅一金鐵熱電偶（分度號(hào)銅一金鐵熱電偶（分度號(hào)CuCu）1. 幾種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的性能和特點(diǎn)幾種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的性能和特點(diǎn)1）鉑銠鉑銠1010- -鉑熱電偶鉑熱電偶 分度號(hào)為分度號(hào)為“S”S”

19、，貴金屬熱電偶。，貴金屬熱電偶。 常用直徑常用直徑0.5m m0.5m m。正極：鉑銠絲。正極：鉑銠絲( (鉑鉑90%90%，銠，銠l0%)l0%)，負(fù)極：純鉑絲。，負(fù)極：純鉑絲。 長期使用最高溫度達(dá)長期使用最高溫度達(dá)1300 1300 ，短期使用可達(dá)，短期使用可達(dá)16001600。特點(diǎn)：熱電性能穩(wěn)定，精度高，抗氧化性強(qiáng)，特點(diǎn)：熱電性能穩(wěn)定，精度高，抗氧化性強(qiáng)，宜在氧化性、惰性氣氛中工作，在無合適的非宜在氧化性、惰性氣氛中工作，在無合適的非金屬保護(hù)套管時(shí)，不能在還原性氣氛及含有金金屬保護(hù)套管時(shí)，不能在還原性氣氛及含有金屬或非金屬蒸汽中使用。屬或非金屬蒸汽中使用。 二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電

20、偶 1）鉑銠鉑銠1010- -鉑熱電偶鉑熱電偶 缺點(diǎn)：高溫下長期，鉑電極易斷，對污染缺點(diǎn)：高溫下長期，鉑電極易斷，對污染敏感，導(dǎo)致熱電勢下降。它的熱電勢較小，敏感，導(dǎo)致熱電勢下降。它的熱電勢較小，靈敏度較低；價(jià)格昂貴。靈敏度較低；價(jià)格昂貴。 故國際溫標(biāo)中規(guī)定它為故國際溫標(biāo)中規(guī)定它為1064.431064.43溫度范溫度范圍內(nèi)復(fù)現(xiàn)溫標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)儀器。分度值見附錄圍內(nèi)復(fù)現(xiàn)溫標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)儀器。分度值見附錄1 11.1.常用作標(biāo)準(zhǔn)熱電偶或用于高溫測量常用作標(biāo)準(zhǔn)熱電偶或用于高溫測量, ,價(jià)格貴，價(jià)格貴，精度高，靈敏度低精度高，靈敏度低。 二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶1. 幾種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的性能和特點(diǎn)幾種標(biāo)準(zhǔn)

21、化熱電偶的性能和特點(diǎn)4 4 鎳鉻鎳鉻- -鎳硅（鎳鉻鎳硅（鎳鉻- -鎳鋁）熱電偶鎳鋁）熱電偶 分度號(hào)為分度號(hào)為“K”K”，賤金屬熱電偶。常用直徑，賤金屬熱電偶。常用直徑0.32m m0.32m m。正極：鎳鉻合金。正極：鎳鉻合金( (鎳鎳90%90%，鉻，鉻10%)10%)，負(fù)，負(fù)極：鎳硅極：鎳硅( (鎳鎳97%97%，硅，硅3%)3%)。長期使用最高溫度可。長期使用最高溫度可達(dá)達(dá)1200 1200 ，短期使用可達(dá)，短期使用可達(dá)13001300。在。在500 500 以以下可在還原性、中性、氧性氣氛中可靠的工作，下可在還原性、中性、氧性氣氛中可靠的工作，在在500 500 以上只能中性、氧性氣

22、氛中工作。此以上只能中性、氧性氣氛中工作。此熱電偶可用于溫度很低的含氫或氨的氣氛中，熱電偶可用于溫度很低的含氫或氨的氣氛中，而不能用于氧化還原交替的氣氛中，也不能用而不能用于氧化還原交替的氣氛中，也不能用于含硫的氣氛中，真空中只能短期使用。其熱于含硫的氣氛中，真空中只能短期使用。其熱電勢比電勢比鉑銠鉑銠1010- -鉑鉑熱電偶大熱電偶大4 45 5倍，且線性好。倍，且線性好。分度值見附錄分度值見附錄1 13 3測溫測溫12001200以下，賤金屬，線性度好，靈敏以下，賤金屬，線性度好，靈敏度大。度大。6 6 鎳鉻鎳鉻- -康銅熱電偶康銅熱電偶 分度號(hào)為分度號(hào)為“E”E”。是一種賤金屬熱電偶，。

23、是一種賤金屬熱電偶，測溫范圍為測溫范圍為-200-200900900，常用直徑，常用直徑3.2m m3.2m m。它的正極是鎳鉻合金。它的正極是鎳鉻合金( (同同KP)KP)，負(fù)，負(fù)極是銅鎳合金極是銅鎳合金( (銅銅55%55%，鎳，鎳45%)45%)。長期使用。長期使用最高溫度可達(dá)最高溫度可達(dá)750 750 ，短期使用可達(dá)，短期使用可達(dá)900900。適合在中性、氧性氣氛中工作，。適合在中性、氧性氣氛中工作，其它氣氛中使用所受的限制鎳鉻其它氣氛中使用所受的限制鎳鉻- -鎳硅熱鎳硅熱電偶相同。適合在電偶相同。適合在0 0以下測溫度，在高濕以下測溫度，在高濕性氣氛中不易腐蝕。其特點(diǎn)是每攝氏度下性氣

24、氛中不易腐蝕。其特點(diǎn)是每攝氏度下對應(yīng)熱電動(dòng)勢最高，因此經(jīng)常被串聯(lián)使用。對應(yīng)熱電動(dòng)勢最高，因此經(jīng)常被串聯(lián)使用。分度值見附錄分度值見附錄1 14 4三三 非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 在某些特殊場合：高溫、低溫、超低溫、在某些特殊場合：高溫、低溫、超低溫、高真空和有核輻射等被測對象中使用高真空和有核輻射等被測對象中使用1 鎢萊系熱電偶鎢萊系熱電偶2 銥佬系熱電偶銥佬系熱電偶3 鉑鉬鉑鉬5鉑鉬熱電偶鉑鉬熱電偶4 非金屬熱電偶非金屬熱電偶特點(diǎn)：不具有互換性，沒有統(tǒng)一分度特點(diǎn)：不具有互換性，沒有統(tǒng)一分度名稱名稱熱電極材料熱電極材料使用溫度使用溫度范圍范圍()()過熱使用溫過熱使用溫度度范圍范圍()()特

25、征特征正極正極負(fù)極負(fù)極鎢錸系WRe5、WRe3WRe26、WRe25023003000適用于還原性、H2及惰性氣體。質(zhì)脆鉑銠系PtRh20、PtRh40PtRh5、PtRh2030015001100160018001800在高溫下使用，熱電動(dòng)勢小，其它性能與R型相同銥銠系Ir、Ir、IrIrRh40、IrRh50、IrRh60110020002100適用于真空、惰性氣體及微氧化性氣氛。質(zhì)脆鎳鉬系NiNiMo1801280/可用于還原性氣氛，熱電動(dòng)勢大鈀鉑系Pd、Pt及Au合金Au、Pd合金011001300耐磨性能強(qiáng)，熱電動(dòng)勢的大小基本上與K型相同鎳鉻、金鐵以Ni-Cr為主的合金含0.07mo

26、1%Fe的合金0300K/20K以下熱電動(dòng)勢比較大，熱電動(dòng)勢的線性好銀金、金鐵含Au為0.37mo1%的合金含0.03mo1%Fe的Au-Fe合金140K/熱電動(dòng)勢小，受磁場影響四四 熱電偶的構(gòu)造熱電偶的構(gòu)造 1 普通型熱電偶普通型熱電偶 2 鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶 3 3 薄膜熱電偶薄膜熱電偶1 普通型熱電偶普通型熱電偶 本體是熱電極，絕緣套，保護(hù)套管，本體是熱電極，絕緣套，保護(hù)套管，接接線端子。線端子。普通普通裝配型裝配型熱熱電偶的電偶的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)放大圖放大圖 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）熱電偶工作端（熱端）熱電偶工作端（熱端）

27、不銹鋼不銹鋼保護(hù)管保護(hù)管 2 鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶 鎧裝熱電偶：金屬套管、絕緣材料和熱電極鎧裝熱電偶：金屬套管、絕緣材料和熱電極三者一體三者一體四四 熱電偶的構(gòu)造熱電偶的構(gòu)造優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）動(dòng)態(tài)響應(yīng)快；）動(dòng)態(tài)響應(yīng)快；2）機(jī)械強(qiáng)度高，撓性好，耐高壓、強(qiáng)）機(jī)械強(qiáng)度高，撓性好，耐高壓、強(qiáng)烈震動(dòng)和沖擊；烈震動(dòng)和沖擊；3）能解決能解決微小、狹窄場合的測溫問題微小、狹窄場合的測溫問題，且具有抗震、可彎曲、超長等優(yōu)點(diǎn)。且具有抗震、可彎曲、超長等優(yōu)點(diǎn)。鎧裝型熱電偶外形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)套管保護(hù)套管（鎧體）（鎧體） BA絕緣絕緣 材料材料鎧裝型熱電偶鎧裝

28、型熱電偶橫截面橫截面3 3 薄膜熱電偶薄膜熱電偶 由兩種金屬薄膜連接而成。由兩種金屬薄膜連接而成。 1 1）特點(diǎn)：）特點(diǎn)： 微小面積上的溫度測量；動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，可測微小面積上的溫度測量；動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，可測瞬變的表面溫度。瞬變的表面溫度。 2)2)應(yīng)用：應(yīng)用： (1)(1)如將熱電極材料直接蒸鍍到被測表面，可測微秒級(jí)變?nèi)鐚犭姌O材料直接蒸鍍到被測表面，可測微秒級(jí)變化的溫度?；臏囟?。 (2)(2)如制成針狀，針尖為熱端，可測量點(diǎn)的溫度如制成針狀，針尖為熱端，可測量點(diǎn)的溫度四四 熱電偶的構(gòu)造熱電偶的構(gòu)造復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題 1熱電偶為什么要冷端溫度恒定？熱電偶為什么要冷端溫度恒定？ 2. 工業(yè)上使用補(bǔ)

29、償導(dǎo)線的理論依據(jù)和注意工業(yè)上使用補(bǔ)償導(dǎo)線的理論依據(jù)和注意事項(xiàng)事項(xiàng)3熱電偶的三大基本定律是什么，有哪些熱電偶的三大基本定律是什么，有哪些應(yīng)用？應(yīng)用？熱電偶冷端溫度的補(bǔ)償問題熱電偶冷端溫度的補(bǔ)償問題熱電偶的電勢大小不但與熱端溫度有關(guān)，熱電偶的電勢大小不但與熱端溫度有關(guān)，且與冷端溫度有關(guān)，冷端應(yīng)恒定。且與冷端溫度有關(guān)，冷端應(yīng)恒定。通常熱電偶冷端放在距熱端很近的大氣中，通常熱電偶冷端放在距熱端很近的大氣中，受熱端和大氣環(huán)境的影響，有波動(dòng)受熱端和大氣環(huán)境的影響，有波動(dòng)為消除冷端溫度變化對測量的影響，可采為消除冷端溫度變化對測量的影響，可采用冷端溫度補(bǔ)償方法用冷端溫度補(bǔ)償方法熱電偶冷端溫度的補(bǔ)償問題熱電偶

30、冷端溫度的補(bǔ)償問題一、計(jì)算法一、計(jì)算法二、補(bǔ)償導(dǎo)線法二、補(bǔ)償導(dǎo)線法三、冰點(diǎn)槽法三、冰點(diǎn)槽法四、儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法四、儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法五、補(bǔ)償電橋法（冷端補(bǔ)償器）五、補(bǔ)償電橋法（冷端補(bǔ)償器）一、計(jì)算法一、計(jì)算法1.問題提出問題提出 分度的冷端溫度為分度的冷端溫度為0 ，如測溫時(shí)熱電偶，如測溫時(shí)熱電偶是是t0，不為，不為0 ，不能用測得，不能用測得E(t, t0) 直接直接查分度表求查分度表求t。2 .計(jì)算公式計(jì)算公式 E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0) 用用E(t,0) 查表求查表求t 。？一、計(jì)算法一、計(jì)算法用鎳鉻用鎳鉻-鎳硅鎳硅(K(K型型) )熱電偶測溫，熱電偶參比端溫?zé)犭娕紲y

31、溫，熱電偶參比端溫度為度為3030。測得的熱電勢為。測得的熱電勢為28mV28mV，求熱端溫度。，求熱端溫度。mVE203. 1)0 ,30(mVTE28)30,(mVmVmVTE203.29203. 128)0 ,(反查K分度表 T=701.5習(xí)題習(xí)題試填滿下面的空格：試填滿下面的空格：熱電偶分度號(hào)熱電偶分度號(hào) 熱端溫度熱端溫度 冷端溫度冷端溫度 熱電勢熱電勢 （0C) （0C) (mV) S 1300 0 E 805 35 J 555 15組成組成：補(bǔ)償導(dǎo)線合金絲、絕緣層、護(hù)套和屏蔽層。：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)線功能熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線功能： 其一實(shí)現(xiàn)了冷端遷移；其一

32、實(shí)現(xiàn)了冷端遷移； 其二是降低了電路成本。其二是降低了電路成本。補(bǔ)償導(dǎo)線又分為補(bǔ)償導(dǎo)線又分為延長型延長型和和補(bǔ)償型補(bǔ)償型兩種兩種 延長形：延長形：補(bǔ)償導(dǎo)線合金絲的名義化學(xué)成分及熱電勢標(biāo)稱補(bǔ)償導(dǎo)線合金絲的名義化學(xué)成分及熱電勢標(biāo)稱值與配用的熱電偶相同，用字母值與配用的熱電偶相同，用字母“”附在熱電偶分度號(hào)附在熱電偶分度號(hào)后表示，后表示， 補(bǔ)償型：補(bǔ)償型：其合金絲的名稱化學(xué)成分與配用的熱電偶不同，其合金絲的名稱化學(xué)成分與配用的熱電偶不同，但其熱電勢值在但其熱電勢值在100100以下時(shí)與配用的熱電偶的熱電勢標(biāo)稱以下時(shí)與配用的熱電偶的熱電勢標(biāo)稱值相同，有字母值相同，有字母“C”C”附在熱電偶分度號(hào)后表示，

33、附在熱電偶分度號(hào)后表示，E(t,t0)=E(t,t0)+E(t0,t0)因?yàn)椋阂驗(yàn)椋篍(t0,t0)= E(t0,t0)所以：所以：E(t,t0)=E(t,t0)+E(t0,t0)補(bǔ)償導(dǎo)線的型號(hào)、線芯材質(zhì)和絕緣層著色 補(bǔ)償導(dǎo)補(bǔ)償導(dǎo)線型號(hào)線型號(hào)配用熱電偶配用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的線芯材料補(bǔ)償導(dǎo)線的線芯材料絕緣層著色絕緣層著色正極正極負(fù)極負(fù)極SC或RC鉑銠10（鉑銠）-鉑SPC（銅）SNC（銅鎳）紅綠KC鎳鉻-鎳硅KPC（銅）KNC（銅鎳）紅藍(lán)KX鎳鉻-鎳硅KPX（銅鎳）KNX（鎳硅）紅黑NX鎳鉻硅-鎳硅NPC（銅鎳）NNC（鎳硅）紅灰EX鎳鉻-銅鎳EPX（鎳鉻）ENX（銅鎳）紅棕JX鐵-銅鎳JPX（鐵

34、）JNX（銅鎳）紅紫TX銅-銅鎳TPX（銅）TNX（銅鎳）紅白使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)注意問題：使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)注意問題：補(bǔ)償導(dǎo)線的作用是對熱電偶冷端延長補(bǔ)償導(dǎo)線的作用是對熱電偶冷端延長1、補(bǔ)償導(dǎo)線只能用在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)（、補(bǔ)償導(dǎo)線只能用在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)（0100）；）；2、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；、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；3、不同型號(hào)的熱電偶配有不同的補(bǔ)償導(dǎo)線；、不同型號(hào)的熱電偶配有不同的補(bǔ)償導(dǎo)線；4、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)線的正、負(fù)極需分別與熱電偶正、負(fù)極相連；三、冰點(diǎn)槽法三、冰點(diǎn)槽法 冷端放入一個(gè)溫度恒為冷端放入一個(gè)溫度恒為

35、0的冰點(diǎn)槽中的冰點(diǎn)槽中舉例舉例1. 將水與冰屑混合放入保溫瓶，在瓶蓋上插將水與冰屑混合放入保溫瓶，在瓶蓋上插入盛變壓器油的試管，熱電偶的冷端插入到試入盛變壓器油的試管，熱電偶的冷端插入到試管中。管中。五、補(bǔ)償電橋法（冷端補(bǔ)償器）五、補(bǔ)償電橋法（冷端補(bǔ)償器）原理：冷端波動(dòng)熱電勢由不平衡電橋的輸出補(bǔ)償。原理：冷端波動(dòng)熱電勢由不平衡電橋的輸出補(bǔ)償。具體方法具體方法: :1 1） 設(shè)計(jì)不平衡電橋設(shè)計(jì)不平衡電橋, ,電橋與熱電偶冷端溫度相同。橋電橋與熱電偶冷端溫度相同。橋臂電阻臂電阻R R1 1=R=R2 2=R=R3 3=1=1（不變），不變），RcuRcu是銅導(dǎo)線的補(bǔ)償電阻是銅導(dǎo)線的補(bǔ)償電阻（隨溫度變化）（隨溫度變化）, ,是是E(4v)E(4v)橋路直流電源，橋路直流電源，RsRs限流電阻。限流電阻。+ +- -ABa+ +b- -+ +ExcdR1R2R3RcuRsE五、補(bǔ)償電橋法（冷端補(bǔ)償器）五、補(bǔ)償電橋法（冷端補(bǔ)償器）2.2.具體方法具體方法Rs五、補(bǔ)償電橋法（冷端補(bǔ)償器）五、補(bǔ)償電橋法（冷端補(bǔ)償器）1 1） RsRs的作用：改變的作用：改變RsRs，改變橋臂電流，與不同，改變橋臂電流，與不同熱電偶配合。熱電偶配合。2 2）補(bǔ)償電橋法補(bǔ)償冷端到平衡溫度）補(bǔ)償電橋法補(bǔ)償冷端到平衡溫度 （1