雙金屬溫度計(jì)

1、3 3測(cè)量?jī)x表的分類測(cè)量?jī)x表的分類測(cè)溫儀表測(cè)溫儀表接觸式接觸式非接觸式非接觸式膨脹式膨脹式電阻式電阻式熱電式熱電式固體式固體式液體式液體式壓力式壓力式金屬金屬非金屬非金屬金屬金屬非金屬非金屬全輻射高溫計(jì)全輻射高溫計(jì)單色高溫計(jì)單色高溫計(jì)比色高溫計(jì)比色高溫計(jì)紅外高溫計(jì)紅外高溫計(jì)雙金屬片水銀溫度計(jì)、有機(jī)液體氣體、蒸汽壓、液體鉑、銅、鎳鍺、碳、熱敏電阻銅-康銅、鎳鉻-鎳硅碳化硼石墨 3.2 3.2 膨脹式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)一、固體膨脹式溫度計(jì)一、固體膨脹式溫度計(jì)典型的固體膨脹式溫度計(jì)是雙金屬片，它利用線膨脹系數(shù)差別較大的兩種金典型的固體膨脹式溫度計(jì)是雙金屬片，它利用線膨脹系數(shù)差別較大的兩種金屬材料制成

2、雙層片狀元件，在溫度變化時(shí)因彎曲變形而使其另一端有明顯位屬材料制成雙層片狀元件，在溫度變化時(shí)因彎曲變形而使其另一端有明顯位移，借此帶動(dòng)指針就構(gòu)成雙金屬溫度計(jì)。移，借此帶動(dòng)指針就構(gòu)成雙金屬溫度計(jì)。工作原理工作原理原來(lái)長(zhǎng)度為原來(lái)長(zhǎng)度為l l的一個(gè)固體，由于溫度的的一個(gè)固體，由于溫度的變化所產(chǎn)生的長(zhǎng)度變化可用下式表示：變化所產(chǎn)生的長(zhǎng)度變化可用下式表示：tll將兩種不同膨脹率、厚度為將兩種不同膨脹率、厚度為d d的帶材的帶材A A和和B B粘合在一起，便組成一種雙金屬粘合在一起，便組成一種雙金屬帶，溫度變化時(shí)，由于兩種材料的膨帶，溫度變化時(shí)，由于兩種材料的膨脹率不同會(huì)使雙金屬帶彎曲脹率不同會(huì)使雙金屬帶

3、彎曲 , ,則有則有: :)1 ()1 (00TlTlABrdrAB膨脹后的長(zhǎng)度帶膨脹后的長(zhǎng)度帶)()1 (ABATTdr可解得可解得: :如果帶材如果帶材A A采用鐵鎳合金采用鐵鎳合金 , ,則有則有: :0ATdrB則則: :應(yīng)用應(yīng)用實(shí)例實(shí)例工業(yè)用雙金屬溫度計(jì) 實(shí)例實(shí)例雙金屬電接點(diǎn)溫度計(jì) 二、液體膨脹式溫度計(jì)二、液體膨脹式溫度計(jì)一種液體的體積為一種液體的體積為V V，由于它的溫度變化所引起的體積變化可以，由于它的溫度變化所引起的體積變化可以用下式表示：用下式表示：TVV這種利用液體體積隨溫度升高而膨脹的原這種利用液體體積隨溫度升高而膨脹的原理制成的溫度計(jì)稱為液體膨脹式溫度計(jì)。理制成的溫度計(jì)

4、稱為液體膨脹式溫度計(jì)。最常用的就是玻璃管液體溫度計(jì)。最常用的就是玻璃管液體溫度計(jì)。1-1-玻玻璃溫璃溫包；包； 2-2-毛毛細(xì)管；細(xì)管； 3-3-刻刻度標(biāo)度標(biāo)尺；尺； 4-4-膨膨脹室脹室工作液體工作液體測(cè)溫范圍（測(cè)溫范圍（）備注備注水銀水銀3030750750上限依靠充氣加上限依靠充氣加壓獲得壓獲得甲苯甲苯9090100100乙醇乙醇1001007575石油醚石油醚1301302525戊烷戊烷2002002020玻璃管液體溫度計(jì)液體工質(zhì)與測(cè)溫范圍玻璃管液體溫度計(jì)液體工質(zhì)與測(cè)溫范圍 玻璃管液體溫度計(jì)的玻璃管液體溫度計(jì)的特點(diǎn)特點(diǎn)1.1.測(cè)量準(zhǔn)確、讀數(shù)直觀、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，使用方便，測(cè)量準(zhǔn)確、

5、讀數(shù)直觀、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，使用方便，2.2.但有易碎、不能遠(yuǎn)傳信號(hào)和自動(dòng)記錄等缺點(diǎn)。但有易碎、不能遠(yuǎn)傳信號(hào)和自動(dòng)記錄等缺點(diǎn)。應(yīng)注意應(yīng)注意兩個(gè)問(wèn)題兩個(gè)問(wèn)題：1 1、零點(diǎn)漂移、零點(diǎn)漂移：玻璃的熱脹冷縮也會(huì)引起零點(diǎn)位置的移動(dòng)，因此使用玻璃管：玻璃的熱脹冷縮也會(huì)引起零點(diǎn)位置的移動(dòng)，因此使用玻璃管液體溫度計(jì)時(shí)，應(yīng)定期校驗(yàn)零點(diǎn)位置。液體溫度計(jì)時(shí)，應(yīng)定期校驗(yàn)零點(diǎn)位置。2 2、露出液柱的校正、露出液柱的校正：使用時(shí)必須嚴(yán)格掌握溫度計(jì)的插入深度，因?yàn)闇囟瓤蹋菏褂脮r(shí)必須嚴(yán)格掌握溫度計(jì)的插入深度，因?yàn)闇囟瓤潭仁窃跍囟扔?jì)液柱全部浸入介質(zhì)中標(biāo)定的，而使用時(shí)液柱可按下式求其修度是在溫度計(jì)液柱全部浸入介質(zhì)中標(biāo)定的，而使

6、用時(shí)液柱可按下式求其修正值正值)(0ttnKtn n為露出液柱所占的度數(shù)（為露出液柱所占的度數(shù)（）；）；K K為工作液體在玻璃中可見(jiàn)的膨脹系數(shù)；為工作液體在玻璃中可見(jiàn)的膨脹系數(shù)；t t為分度條件下外露部分空氣溫度（為分度條件下外露部分空氣溫度（）；）；t t0 0為使用條件下外露部分空氣溫為使用條件下外露部分空氣溫度（度（）。）。根據(jù)所充填的工作液體不同，可分為根據(jù)所充填的工作液體不同，可分為水銀溫度計(jì)水銀溫度計(jì)和和有機(jī)液體溫度計(jì)有機(jī)液體溫度計(jì)兩類。兩類。水銀溫度計(jì)不粘玻璃，不易氧化，容易獲得較高精度，在相當(dāng)大的范圍內(nèi)水銀溫度計(jì)不粘玻璃，不易氧化，容易獲得較高精度，在相當(dāng)大的范圍內(nèi)（38383

7、56356）保持液態(tài)，在）保持液態(tài)，在200200以下，其膨脹系數(shù)幾乎和溫度呈線性關(guān)以下，其膨脹系數(shù)幾乎和溫度呈線性關(guān)系，所以系，所以可作為精密的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)可作為精密的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)。t電接點(diǎn)溫度計(jì)電接點(diǎn)溫度計(jì) 分為可調(diào)式和固定式兩種。分為可調(diào)式和固定式兩種。 1-細(xì)長(zhǎng)螺釘； 2-橢圓形螺母； 3-細(xì)導(dǎo)線； 4-磁鋼帽； 5-扁平鐵塊； 6、7-外引線電接點(diǎn)溫度計(jì)電接點(diǎn)溫度計(jì) 三、壓力式溫度計(jì)三、壓力式溫度計(jì)根據(jù)封閉系統(tǒng)的液體或氣體受熱后壓力變化的原理而制成根據(jù)封閉系統(tǒng)的液體或氣體受熱后壓力變化的原理而制成的測(cè)溫儀表。的測(cè)溫儀表。 1-溫包；溫包； 2-毛細(xì)導(dǎo)管；毛細(xì)導(dǎo)管； 3-壓力計(jì)壓力計(jì)由由敏

8、感元件溫包敏感元件溫包，傳壓毛細(xì)管傳壓毛細(xì)管和和彈簧管彈簧管壓力表壓力表組成。組成。若給系統(tǒng)充以氣體，如氮?dú)猓Q為充氣若給系統(tǒng)充以氣體，如氮?dú)?，稱為充氣式壓力式溫度計(jì)，測(cè)溫上限可達(dá)式壓力式溫度計(jì)，測(cè)溫上限可達(dá)500500，壓力與溫度的關(guān)系接近于線性，但是溫壓力與溫度的關(guān)系接近于線性，但是溫包體積大，熱慣性大。包體積大，熱慣性大。若充以液體，如二甲苯、甲醇等，溫包若充以液體，如二甲苯、甲醇等，溫包小些，測(cè)溫范圍分別為小些，測(cè)溫范圍分別為4040200200和和4040170170，若充以低沸點(diǎn)的液體，其飽和汽壓應(yīng)隨若充以低沸點(diǎn)的液體，其飽和汽壓應(yīng)隨被測(cè)溫度而變，如丙酮，用于被測(cè)溫度而變，如丙酮，

9、用于5050200200。但由于飽和汽壓和飽和汽溫呈。但由于飽和汽壓和飽和汽溫呈非線性關(guān)系，故溫度計(jì)刻度是不均勻的。非線性關(guān)系，故溫度計(jì)刻度是不均勻的。 特點(diǎn)特點(diǎn): :必須將溫包全部浸入必須將溫包全部浸入被測(cè)介質(zhì)；毛細(xì)管最長(zhǎng)不超被測(cè)介質(zhì)；毛細(xì)管最長(zhǎng)不超過(guò)過(guò)60 m60 m；儀表精度低，但使；儀表精度低，但使用簡(jiǎn)便，而且抗震動(dòng)。用簡(jiǎn)便，而且抗震動(dòng)。 壓力式溫度計(jì)壓力式溫度計(jì)實(shí)例3.3 熱電偶溫度計(jì) 利用不同導(dǎo)體間利用不同導(dǎo)體間的的“熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)”現(xiàn)象現(xiàn)象制成的，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)制成的，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、測(cè)量單、制作方便、測(cè)量范圍寬、應(yīng)用范圍廣、范圍寬、應(yīng)用范圍廣、準(zhǔn)確度高、熱慣性小準(zhǔn)確度高、

10、熱慣性小等優(yōu)點(diǎn)。且能直接輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。且能直接輸出電信號(hào)，便于信號(hào)出電信號(hào)，便于信號(hào)的傳輸、自動(dòng)記錄和的傳輸、自動(dòng)記錄和自動(dòng)控制。自動(dòng)控制。 一、熱電偶的工作原理一、熱電偶的工作原理兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料A和B組成閉合回路，如果A和B所組成回路的兩個(gè)接合點(diǎn)處的溫度不相同，則回路中就有電流產(chǎn)生，說(shuō)明回路中有電動(dòng)勢(shì)存在，這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)。也稱為塞貝克效應(yīng)。由此效應(yīng)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，通常稱為熱電勢(shì)。 ),(0TTEAB熱電勢(shì)是由兩部分電勢(shì)組成的，即接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)。 接觸電勢(shì) 當(dāng)兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料相互接觸時(shí)，由于內(nèi)部電子密度不同，例如材料A的電子密度大于材料B，則會(huì)有一部分電子從A擴(kuò)

11、散到B，使得A失去電子而呈正電位，B獲得電子而呈負(fù)電位，最終形成由A向B的靜電場(chǎng)。靜電場(chǎng)的作用又阻止電子進(jìn)一步地由A向B擴(kuò)散。當(dāng)擴(kuò)散力和電場(chǎng)力達(dá)到平衡時(shí)，材料A和B之間就建立起一個(gè)固定的電動(dòng)勢(shì)。 由于兩種材料自由電子密度不同而在其接觸處形成電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，稱為珀?duì)柼?yīng)。其電動(dòng)勢(shì)稱為珀?duì)柵岭妱?shì)或接觸電勢(shì)。 理論上已證明該接觸電勢(shì)的大小和方向主要取決于兩種理論上已證明該接觸電勢(shì)的大小和方向主要取決于兩種材料的性質(zhì)和接觸面溫度的高低。其關(guān)系式為材料的性質(zhì)和接觸面溫度的高低。其關(guān)系式為: :)()(ln)(TNTNeKTTEBAABeK( )( )ABNTNT,T式中：式中： 單位電荷，單位電荷，4.

12、8024.8021010-10-10絕對(duì)靜電單位；絕對(duì)靜電單位；玻茲曼常數(shù)，玻茲曼常數(shù)，1.381.381010-23-23J/J/；材料材料A A和和B B在溫度為在溫度為T T時(shí)的電子密度；時(shí)的電子密度； 接觸處的溫度，接觸處的溫度，K K。接觸電勢(shì)的大小只與接觸電勢(shì)的大小只與接點(diǎn)溫度接點(diǎn)溫度的高低以及導(dǎo)體的高低以及導(dǎo)體A和和B的的電電子密度子密度有關(guān)。溫度越高，接觸電勢(shì)越大，兩種材料電子密有關(guān)。溫度越高，接觸電勢(shì)越大，兩種材料電子密度比值越大，接觸電勢(shì)也越大。度比值越大，接觸電勢(shì)也越大。結(jié)論結(jié)論溫差電勢(shì)溫差電勢(shì) 因材料兩端溫度不同，則兩端電子所具有的能因材料兩端溫度不同，則兩端電子所具有

13、的能量不同，溫度較高的一端電子具有較高的能量，量不同，溫度較高的一端電子具有較高的能量，其電子將向溫度較低的一端運(yùn)動(dòng)，于是在材料其電子將向溫度較低的一端運(yùn)動(dòng)，于是在材料兩端之間形成一個(gè)由高溫端向低溫端的靜電場(chǎng)，兩端之間形成一個(gè)由高溫端向低溫端的靜電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)將吸引電子從溫度低的一端移向溫度這個(gè)電場(chǎng)將吸引電子從溫度低的一端移向溫度高的一端，最后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。高的一端，最后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。 由于同一種導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料因其兩端溫度不由于同一種導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料因其兩端溫度不同而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為同而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為湯姆遜效應(yīng)湯姆遜效應(yīng)。其產(chǎn)。其產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為生的電動(dòng)勢(shì)稱為湯姆遜電動(dòng)勢(shì)湯姆遜電動(dòng)

14、勢(shì)或或溫差電勢(shì)溫差電勢(shì)。溫。溫差電勢(shì)的方向是由低溫端指向高溫端，其大小差電勢(shì)的方向是由低溫端指向高溫端，其大小與材料兩端溫度和材料性質(zhì)有關(guān)。與材料兩端溫度和材料性質(zhì)有關(guān)。 )(1),(00tNdNeKTTETTN N為材料的電子密度，是溫度的函數(shù)；為材料的電子密度，是溫度的函數(shù)；T T，T T0 0為材料兩端的溫度；為材料兩端的溫度；t t為沿材料長(zhǎng)度方向的溫度分布。為沿材料長(zhǎng)度方向的溫度分布。閉合回路的總熱電勢(shì) ),()(),()(),(0000TTETETTETETTEAABBABAB)()(ln)()(ln)()(0000TNTNeKTTNTNeKTTETEBABAABABTTBANNt

15、deK0lnTTTTBABANNtdeKdtNNeK00)(lnlnTTBBTTAATTBANdNteKNdNteKdtNNeK000lnTTAATTBBABtNdNeKtNdNeKTTETTE00)(1)(1),(),(00TTAATTBBdtNdNteKdtNdNteK00)()(TTAATTBBNdNteKNdNteK00結(jié)論：dtNNeKTTETTBAAB0ln),(0若材料A和B已定，則NA和NB只是溫度的函數(shù) )()(),(00TfTfTTEAB結(jié)論：結(jié)論： p熱電偶回路熱電勢(shì)的大小，只與組成熱電偶的材料和材熱電偶回路熱電勢(shì)的大小，只與組成熱電偶的材料和材料兩端連接點(diǎn)所處的溫度有關(guān)

16、，與熱電偶絲的直徑、長(zhǎng)度料兩端連接點(diǎn)所處的溫度有關(guān)，與熱電偶絲的直徑、長(zhǎng)度及沿程溫度分布無(wú)關(guān)。及沿程溫度分布無(wú)關(guān)。p只有用兩種不同性質(zhì)的材料才能組成熱電偶，相同材料只有用兩種不同性質(zhì)的材料才能組成熱電偶，相同材料組成的閉合回路不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。組成的閉合回路不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。p熱電偶的兩種材料確定之后，熱電勢(shì)的大小只與熱電偶熱電偶的兩種材料確定之后，熱電勢(shì)的大小只與熱電偶兩端接點(diǎn)的溫度有關(guān)。如果兩端接點(diǎn)的溫度有關(guān)。如果T0已知且恒定，則已知且恒定，則f(T0)為常數(shù)。為常數(shù)?；芈房偀犭妱?shì)回路總熱電勢(shì)EAB(T,T0)只是溫度的單值函數(shù)。只是溫度的單值函數(shù)。)()(),(00TfTfTTEABdtN

17、NeKTTETTBAAB0ln),(0熱端，工作端，測(cè)量端冷端，參比端分度表二、熱電偶的應(yīng)用定則二、熱電偶的應(yīng)用定則均質(zhì)導(dǎo)體定則 由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論沿材料長(zhǎng)度方向各處溫度如何分布，回路中均不產(chǎn)生熱電勢(shì)。反之，如果回路中有熱電勢(shì)存在則材料必為非均質(zhì)的。 中間導(dǎo)體定則 在熱電偶回路中接入第三種（或多種）均質(zhì)材料，只要所接入的材料兩端連接點(diǎn)溫度相同，則所接入的第三種材料不影響原回路的熱電勢(shì)。證明中間溫度定則 兩種不同材料組成的熱電偶回路，其接點(diǎn)溫度分別為t和t0時(shí)的熱電勢(shì)EAB(t,t0)等于熱電偶在接點(diǎn)溫度為(t,tn)和(tn,t0)時(shí)相應(yīng)的熱電勢(shì)和的代數(shù)和，其中tn為中間溫度。

18、 三、常用熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)三、常用熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)熱電偶材料應(yīng)滿足以下要求熱電偶材料應(yīng)滿足以下要求 2 2能應(yīng)用于較寬的溫度范圍，物理化學(xué)性能、熱電特性能應(yīng)用于較寬的溫度范圍，物理化學(xué)性能、熱電特性都較穩(wěn)定。即要求有較好的耐熱性、抗氧化、抗還原、抗都較穩(wěn)定。即要求有較好的耐熱性、抗氧化、抗還原、抗腐蝕等性能。腐蝕等性能。1 1兩種材料所組成的熱電偶應(yīng)輸出較大的熱電勢(shì)，以得到兩種材料所組成的熱電偶應(yīng)輸出較大的熱電勢(shì)，以得到較高的靈敏度，且要求熱電勢(shì)和溫度之間盡可能呈線性的較高的靈敏度，且要求熱電勢(shì)和溫度之間盡可能呈線性的函數(shù)關(guān)系。函數(shù)關(guān)系。 3 3具有高導(dǎo)電率和低電阻溫度系數(shù)。具有高導(dǎo)電率和

19、低電阻溫度系數(shù)。4 4材料復(fù)現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)，制造簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。材料復(fù)現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)，制造簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。常用熱電偶常用熱電偶鉑銠鉑銠1010鉑熱電偶鉑熱電偶; ;分度號(hào)分度號(hào)S S v正極是鉑銠合金，其成分為鉑正極是鉑銠合金，其成分為鉑90%90%與銠與銠10%10%v負(fù)極由純鉑制成。負(fù)極由純鉑制成。 v長(zhǎng)時(shí)間可在長(zhǎng)時(shí)間可在0 013001300之間工作之間工作v短時(shí)間測(cè)量可達(dá)到短時(shí)間測(cè)量可達(dá)到16001600v常用金屬絲的直徑為常用金屬絲的直徑為0.350.350.5mm0.5mm。 v優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :復(fù)現(xiàn)性好，精度高。一般可用于精密測(cè)量或作為國(guó)復(fù)現(xiàn)性好，精度高。一般可用于精密測(cè)

20、量或作為國(guó)際溫標(biāo)中的基準(zhǔn)熱電偶。物理化學(xué)性能穩(wěn)定，適于在氧化際溫標(biāo)中的基準(zhǔn)熱電偶。物理化學(xué)性能穩(wěn)定，適于在氧化或中性氣氛介質(zhì)中使用?；蛑行詺夥战橘|(zhì)中使用。 v缺點(diǎn)是熱電勢(shì)弱，靈敏度較低，價(jià)格昂貴，在高溫還原缺點(diǎn)是熱電勢(shì)弱，靈敏度較低，價(jià)格昂貴，在高溫還原介質(zhì)中容易被侵蝕和污染而變質(zhì)。介質(zhì)中容易被侵蝕和污染而變質(zhì)。測(cè)量端溫度()0102030405060708090熱電動(dòng)勢(shì)(mV)00.0000.0550.1330.1730.2350.2990.3650.4320.5020.5731000.6450.7190.7950.8720.9501.0291.1091.1901.2731.3562001.

21、4401.5251.6111.6981.7851.8731.9622.0512.1412.2323002.3232.4142.5062.5992.6922.7862.8802.9743.0693.1644003.2603.3563.4523.5493.6453.7433.8403.9384.0364.1355004.2344.3334.4324.5324.6324.7324.8324.9335.0345.1356005.2375.3395.4425.5445.6485.7515.8555.9606.0646.1697006.2746.3806.4866.5926.6996.8056.9137.

22、0207.1287.2368007.3457.4547.5637.6727.7827.8928.0038.1148.02258.3369008.4488.5608.6738.7868.8999.0129.1269.2409.3559.47010009.5859.7009.8169.93210.04810.16510.28210.40010.51710.635110010.74510.87210.99111.11011.22911.34811.46711.58711.70711.827120011.94712.06712.18812.30812.42912.55012.67112.79212.9

23、1313.034130013.15513.27613.39713.51913.64013.76113.88314.00414.12514.247140014.36814.49814.91014.73114.85214.97315.09415.21515.33615.456150015.57615.69715.81715.93715.05713.17616.29616.41516.53416.653160016.77116.89017.00817.12517.24317.36017.47717.59417.71117.826170017.94218.05618.17018.28218.39418

24、.50418.612鉑銠鉑銠10鉑熱電偶分度表鉑熱電偶分度表 （冷端溫度為（冷端溫度為0） v優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :化學(xué)穩(wěn)定性好，靈敏度較高、復(fù)現(xiàn)性較好，熱電特性化學(xué)穩(wěn)定性好，靈敏度較高、復(fù)現(xiàn)性較好，熱電特性線性度好，價(jià)格低廉。是工業(yè)中和實(shí)驗(yàn)室里大量采用的一種熱線性度好，價(jià)格低廉。是工業(yè)中和實(shí)驗(yàn)室里大量采用的一種熱電偶。電偶。鎳鉻鎳鉻鎳硅熱電偶鎳硅熱電偶 分度號(hào)分度號(hào)K Kv正極為鎳鉻，負(fù)極為鎳硅。正極為鎳鉻，負(fù)極為鎳硅。v長(zhǎng)時(shí)間在長(zhǎng)時(shí)間在10001000以下的溫度工作，短期可達(dá)到以下的溫度工作，短期可達(dá)到1300.1300.v金屬絲直徑范圍較大，工業(yè)應(yīng)用一般為金屬絲直徑范圍較大，工業(yè)應(yīng)用一般為0.5

25、0.53mm3mm。v缺點(diǎn)缺點(diǎn): :在還原性介質(zhì)或含硫化物氣氛中易被侵蝕，所以在這在還原性介質(zhì)或含硫化物氣氛中易被侵蝕，所以在這種氣氛環(huán)境中工作的種氣氛環(huán)境中工作的K K型熱電偶必須加裝保護(hù)套管。型熱電偶必須加裝保護(hù)套管。測(cè)量端溫度()0102030405060708090熱電動(dòng)勢(shì)(mV)00.0000.3970.7981.2031.6112.0222.4362.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.3387.7372008.1378.5378.9389.3419.74510.15110.56010.96911.38

26、111.79330012.20712.62313.03913.45613.87414.29214.71215.13215.55215.97440016.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91923.34622.77223.19823.62424.05024.47660024.90225.32725.75126.17626.59927.02227.44527.86728.28828.70970029.12829.54729.96530.38330.79931.21431

27、.62932.04232.45532.86680033.27733.68634.09534.50234.90935.31435.71836.12136.52436.92590037.32537.72438.12238.51938.91539.31039.70340.09640.48840.897100041.26441.65742.04542.43242.81743.20243.58543.96844.34944.720110045.10845.48645.86346.23846.61249.98547.35647.72648.09549.162120048.82849.19249.55549

28、.91650.27650.66350.99051.34451.69752.040130052.39852.74753.09353.43953.78254.12554.46654.807 鎳鉻鎳鉻鎳硅熱電偶分度表鎳硅熱電偶分度表 （冷端溫度為（冷端溫度為0） v適用于較低溫度的測(cè)量，測(cè)量精度較高。適用于較低溫度的測(cè)量，測(cè)量精度較高。銅康銅熱電偶銅康銅熱電偶 分度號(hào)分度號(hào)T Tv正極為銅，負(fù)極為康銅。正極為銅，負(fù)極為康銅。v測(cè)溫范圍為測(cè)溫范圍為200200300300，短期可達(dá)到，短期可達(dá)到400400。v常用熱電偶絲直徑為常用熱電偶絲直徑為0.20.21.6mm1.6mm。v這是一種貴金屬熱電偶

29、，也稱為雙鉑銠熱電偶。其顯著特點(diǎn)這是一種貴金屬熱電偶，也稱為雙鉑銠熱電偶。其顯著特點(diǎn)是測(cè)溫上限高，長(zhǎng)時(shí)間可在是測(cè)溫上限高，長(zhǎng)時(shí)間可在16001600工作，短時(shí)間可達(dá)到工作，短時(shí)間可達(dá)到18001800。測(cè)量精度高，熱電偶絲直徑為。測(cè)量精度高，熱電偶絲直徑為0.30.30.5mm0.5mm，靈敏度，靈敏度較低，價(jià)格昂貴。由于這種熱電偶在較低，價(jià)格昂貴。由于這種熱電偶在8080以下熱電勢(shì)只有以下熱電勢(shì)只有1515微伏，所以無(wú)需考慮冷端溫度對(duì)測(cè)量的影響。微伏，所以無(wú)需考慮冷端溫度對(duì)測(cè)量的影響。鉑銠鉑銠3030鉑銠鉑銠6 6熱電偶熱電偶 分度號(hào)分度號(hào)B B熱電偶的結(jié)構(gòu)形式熱電偶的結(jié)構(gòu)形式1-1-接線盒

30、接線盒 2-2-保護(hù)套管保護(hù)套管 3-3-絕緣套管絕緣套管 4-4-熱電偶絲熱電偶絲工業(yè)用熱電偶工業(yè)用熱電偶 由由熱電極、絕緣套管、保護(hù)套管熱電極、絕緣套管、保護(hù)套管以及以及接線盒接線盒等組成。其絕緣套管大多為氧化鋁管或工業(yè)等組成。其絕緣套管大多為氧化鋁管或工業(yè)陶瓷管。保護(hù)套管則根據(jù)測(cè)溫條件來(lái)確定，陶瓷管。保護(hù)套管則根據(jù)測(cè)溫條件來(lái)確定，測(cè)量測(cè)量10001000以下的溫度一般用金屬套管，測(cè)以下的溫度一般用金屬套管，測(cè)量量10001000以上的溫度則多用工業(yè)陶瓷甚至氧以上的溫度則多用工業(yè)陶瓷甚至氧化鋁保護(hù)套管?？茖W(xué)研究中所使用的熱電偶化鋁保護(hù)套管?？茖W(xué)研究中所使用的熱電偶多用細(xì)熱電極絲制成，有時(shí)不

31、加保護(hù)套管以多用細(xì)熱電極絲制成，有時(shí)不加保護(hù)套管以減少熱慣性，改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)，提高測(cè)量減少熱慣性，改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)，提高測(cè)量精度。精度。v由熱電極、絕緣材料和金屬套由熱電極、絕緣材料和金屬套管三者一起經(jīng)拉細(xì)加工而組成一管三者一起經(jīng)拉細(xì)加工而組成一體，也稱套管熱電偶。體，也稱套管熱電偶。v鎧裝熱電偶具有性能穩(wěn)定、結(jié)鎧裝熱電偶具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊、牢固、抗震等特點(diǎn)；構(gòu)緊湊、牢固、抗震等特點(diǎn)；v由于測(cè)量端熱容量小，所以熱由于測(cè)量端熱容量小，所以熱慣性小，具有很好的動(dòng)態(tài)特性。慣性小，具有很好的動(dòng)態(tài)特性。v外徑、長(zhǎng)度和測(cè)量端的結(jié)構(gòu)型外徑、長(zhǎng)度和測(cè)量端的結(jié)構(gòu)型式可以根據(jù)需要而選定。外直徑式可以根據(jù)需要

32、而選定。外直徑從從0.250.2512mm12mm不等不等鎧裝式熱電偶鎧裝式熱電偶1-1-金屬套管；金屬套管；2-2-絕緣材料；絕緣材料；3-3-熱電極熱電極 鎧裝式熱電偶斷面結(jié)構(gòu)圖鎧裝式熱電偶斷面結(jié)構(gòu)圖 v由兩種金屬薄膜制成的一種特殊由兩種金屬薄膜制成的一種特殊結(jié)構(gòu)的熱電偶。采用真空蒸鍍或化結(jié)構(gòu)的熱電偶。采用真空蒸鍍或化學(xué)涂層等制造工藝將兩種熱電偶材學(xué)涂層等制造工藝將兩種熱電偶材料蒸鍍到絕緣基板上，形成薄膜狀料蒸鍍到絕緣基板上，形成薄膜狀熱電偶，其熱端接點(diǎn)既小且薄，約熱電偶，其熱端接點(diǎn)既小且薄，約為為0.010.010.1m0.1m。v適于壁面溫度的快速測(cè)量，且響適于壁面溫度的快速測(cè)量，且響

33、應(yīng)快，其時(shí)間常數(shù)可達(dá)到微秒級(jí)，應(yīng)快，其時(shí)間常數(shù)可達(dá)到微秒級(jí)，因而可測(cè)瞬變的表面溫度。因而可測(cè)瞬變的表面溫度。v熱電極有鎳鉻鎳硅、銅康銅熱電極有鎳鉻鎳硅、銅康銅等。等。v測(cè)溫范圍一般在測(cè)溫范圍一般在300300以下。以下。v基板尺寸為基板尺寸為60mm60mm6mm6mm0.2mm0.2mm。薄膜式熱電偶薄膜式熱電偶薄膜式熱電偶示意圖薄膜式熱電偶示意圖 1-1-熱電極熱電極 2-2-熱接點(diǎn)熱接點(diǎn)3-3-絕緣基板絕緣基板4-4-引出線引出線四、熱電偶的冷端補(bǔ)償四、熱電偶的冷端補(bǔ)償方法：冰浴法；理論修正法、冷端補(bǔ)償器、補(bǔ)償導(dǎo)線。方法：冰浴法；理論修正法、冷端補(bǔ)償器、補(bǔ)償導(dǎo)線。冰浴法冰浴法 這是一種精

34、度最高的處理辦這是一種精度最高的處理辦法，可以使法，可以使t t0 0穩(wěn)定地維持在穩(wěn)定地維持在00。 其實(shí)施辦法是將冰水其實(shí)施辦法是將冰水混合物放在保溫瓶中，再把混合物放在保溫瓶中，再把細(xì)玻璃試管插入冰水混合物細(xì)玻璃試管插入冰水混合物中，試管底部注入適量的油中，試管底部注入適量的油類或水銀，熱電偶的參比端類或水銀，熱電偶的參比端插到試管底部，實(shí)現(xiàn)了插到試管底部，實(shí)現(xiàn)了t t0 0=0=0的要求，的要求， 1-1-冰水混合物；冰水混合物； 2-2-保溫瓶；保溫瓶； 3-3-油類或油類或水銀；水銀； 4-4-蒸餾水；蒸餾水；5-5-試管；試管； 6-6-蓋；蓋； 7-7-銅導(dǎo)線；銅導(dǎo)線； 8-8-

35、熱電勢(shì)測(cè)量?jī)x表熱電勢(shì)測(cè)量?jī)x表 理論修正法理論修正法熱電偶的分度是在冷端保持為熱電偶的分度是在冷端保持為00條件下進(jìn)行的。在實(shí)際使條件下進(jìn)行的。在實(shí)際使用條件下，若冷端溫度不能保持為用條件下，若冷端溫度不能保持為00，則所測(cè)得的熱電勢(shì)，則所測(cè)得的熱電勢(shì)為相對(duì)于為相對(duì)于t t0 0溫度下的熱電勢(shì)，即溫度下的熱電勢(shì)，即E EABAB(t,t(t,t0 0) )。若能將熱電偶。若能將熱電偶冷端置于已知的恒溫條件下，得到穩(wěn)定的溫度，則根據(jù)中冷端置于已知的恒溫條件下，得到穩(wěn)定的溫度，則根據(jù)中間溫度定則公式，可得到被測(cè)溫度的實(shí)際值。間溫度定則公式，可得到被測(cè)溫度的實(shí)際值。)0 ,(),()0 ,(00tEt

36、tEtER R1 1、R R2 2、R R3 3采用錳銅絲無(wú)感采用錳銅絲無(wú)感繞制，其電阻溫度系數(shù)趨繞制，其電阻溫度系數(shù)趨于零，即阻值基本不隨溫于零，即阻值基本不隨溫度變化。度變化。 冷端補(bǔ)償器法冷端補(bǔ)償器法 1321RRR橋臂橋臂R R4 4用銅絲無(wú)感繞制，當(dāng)用銅絲無(wú)感繞制，當(dāng)在平衡點(diǎn)溫度（規(guī)定在平衡點(diǎn)溫度（規(guī)定00或或2020）時(shí)）時(shí)R R4 4=1=1。R Rg g為限流為限流電阻，為配用不同分度號(hào)熱電阻，為配用不同分度號(hào)熱電偶時(shí)作為調(diào)整補(bǔ)償器供電電偶時(shí)作為調(diào)整補(bǔ)償器供電電流之用。橋路供電電壓為電流之用。橋路供電電壓為4V4V直流電壓。直流電壓。1-1-熱電偶；熱電偶； 2-2-補(bǔ)償導(dǎo)線；

37、補(bǔ)償導(dǎo)線；3-3-銅導(dǎo)線；銅導(dǎo)線； 4-4-指示儀表；指示儀表；5-5-冷端補(bǔ)償器冷端補(bǔ)償器平衡點(diǎn)溫度計(jì)算點(diǎn)溫度補(bǔ)償導(dǎo)線法補(bǔ)償導(dǎo)線法 采用一種特殊的導(dǎo)線（稱為補(bǔ)償導(dǎo)線）代替部分熱電偶絲采用一種特殊的導(dǎo)線（稱為補(bǔ)償導(dǎo)線）代替部分熱電偶絲作為熱電偶的延長(zhǎng)。作為熱電偶的延長(zhǎng)。 補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電特性在補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電特性在00100100范圍內(nèi)應(yīng)與所取代的范圍內(nèi)應(yīng)與所取代的熱電偶絲的熱電特性基本一致，且電阻率低，價(jià)格必須熱電偶絲的熱電特性基本一致，且電阻率低，價(jià)格必須比主熱電偶絲便宜。比主熱電偶絲便宜。回路總熱電勢(shì)回路總熱電勢(shì) )()(),(),(00000tEtEttEttEEBBAABAAB0)(0t

38、EAA0)(0tEBB),(),(),(0000ttEttEttEABBAAB),(0ttEEAB根據(jù)中間溫度定律根據(jù)中間溫度定律常用補(bǔ)償導(dǎo)線的型號(hào)有常用補(bǔ)償導(dǎo)線的型號(hào)有SCSC，KCKC，KXKX，EXEX，JXJX，TXTX其中第一個(gè)字母與配用的熱電偶的分度號(hào)相對(duì)應(yīng)。其中第一個(gè)字母與配用的熱電偶的分度號(hào)相對(duì)應(yīng)。字母字母X X表示延伸型；字母表示延伸型；字母C C表示補(bǔ)償型表示補(bǔ)償型熱電偶名稱熱電偶名稱補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)/mV/mV（t=100,tt=100,t0 0=0)=0)正級(jí)正級(jí)負(fù)極負(fù)極材料材料顏色顏色材料材料顏色顏色鎳鉻鎳硅鎳鉻鎳硅銅銅紅紅康銅康銅棕棕4.10+(

39、-)0.15鉑銠鉑鉑銠鉑銅銅紅紅銅鎳銅鎳綠綠0.64+(-)0.03鎳鉻康銅鎳鉻康銅鎳鉻鎳鉻紫紫康銅康銅棕棕6.32+(-)0.3銅考銅銅考銅銅銅紅紅考銅考銅黃黃4.76+(-)0.15 熱電偶中間溫度定則示意圖 熱電偶和連接導(dǎo)線示意圖),(),(),(00ttEttEttEnABnABAB證明：),()()()()(),(),(000ttEtftftftfttEttEABnnnABnAB中間溫度定律說(shuō)明當(dāng)熱電偶冷端溫度不是中間溫度定律說(shuō)明當(dāng)熱電偶冷端溫度不是0 0度時(shí)，只要能測(cè)得度時(shí)，只要能測(cè)得熱電勢(shì)熱電勢(shì) ，且，且 已知，仍可以采用熱電偶分度表求得被已知，仍可以采用熱電偶分度表求得被測(cè)溫度

40、值。測(cè)溫度值。 ),(0ttEAB0t), 0()0 ,(),(00tEtEttEABABAB)0 ,()0 ,(0tEtEABAB)0 ,(),()0 ,(00tEttEtEABABAB= =則則中間導(dǎo)體定則證明回路總熱電勢(shì)為 ),()()(),()(),(00000TTETETETTETETTEACABCBABABC),()()(),()(0000TTETETETTETEACABCBAB在進(jìn)一步分析上式之前，先分析圖C所示的特殊情況。圖C中假定三種材料的接點(diǎn)溫度相同，設(shè)為T0，則)()()()(0000TETETETECABCABABC)()(ln)()(ln)()(ln0000000TN

41、TNTNTNTNTNeKTACCBBA0由此得知 )()()(000TETETEABCABC),()(),()(),(0000TTETETTETETTEAABBABABC),(),(00TTETTEABABC中間導(dǎo)體定律表明熱電偶回路中可中間導(dǎo)體定律表明熱電偶回路中可接入測(cè)量熱電勢(shì)的儀表接入測(cè)量熱電勢(shì)的儀表。只要儀表。只要儀表處于穩(wěn)定的環(huán)境溫度，原熱電偶回處于穩(wěn)定的環(huán)境溫度，原熱電偶回路的熱電勢(shì)將不受接入的測(cè)量?jī)x表路的熱電勢(shì)將不受接入的測(cè)量?jī)x表的影響。同時(shí)該定律還表明熱電偶的影響。同時(shí)該定律還表明熱電偶的接點(diǎn)不僅可以焊接而成，的接點(diǎn)不僅可以焊接而成，也可以也可以借用均質(zhì)等溫的導(dǎo)體加以連接借用均

42、質(zhì)等溫的導(dǎo)體加以連接。第四節(jié)第四節(jié) 電阻式溫度計(jì)電阻式溫度計(jì)一、一、 電阻式溫度計(jì)原理電阻式溫度計(jì)原理絕大多數(shù)金屬的電阻值隨溫度而變化，溫度越高電阻越大，即絕大多數(shù)金屬的電阻值隨溫度而變化，溫度越高電阻越大，即具有正的電阻溫度系數(shù)。具有正的電阻溫度系數(shù)。)1 (320CtBtAtRRt大多數(shù)半導(dǎo)體材料具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)，其電阻值與熱力學(xué)大多數(shù)半導(dǎo)體材料具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)，其電阻值與熱力學(xué)溫度的關(guān)系為溫度的關(guān)系為)/1 ()/1(exp00TTBRRTT根據(jù)根據(jù)ITSITS9090國(guó)際溫標(biāo)的規(guī)定，國(guó)際溫標(biāo)的規(guī)定，13.81K13.81K961.78961.78的標(biāo)準(zhǔn)儀器的標(biāo)準(zhǔn)儀器是鉑電阻溫度

43、計(jì)。工業(yè)中在是鉑電阻溫度計(jì)。工業(yè)中在200200500500的低溫和中溫范圍的低溫和中溫范圍內(nèi)同樣廣泛使用熱電阻來(lái)測(cè)量溫度。在試驗(yàn)研究工作中，近內(nèi)同樣廣泛使用熱電阻來(lái)測(cè)量溫度。在試驗(yàn)研究工作中，近幾年來(lái)碳電阻可以用來(lái)測(cè)量幾年來(lái)碳電阻可以用來(lái)測(cè)量1K1K的超低溫；高溫鉑電阻溫度計(jì)的超低溫；高溫鉑電阻溫度計(jì)上限可達(dá)上限可達(dá)10001000，但工業(yè)中很少應(yīng)用。，但工業(yè)中很少應(yīng)用。材料要求：材料要求： 在測(cè)溫范圍內(nèi)化學(xué)和物理性能穩(wěn)定；在測(cè)溫范圍內(nèi)化學(xué)和物理性能穩(wěn)定；復(fù)現(xiàn)性好；復(fù)現(xiàn)性好；電阻溫度系數(shù)大，以得到高靈敏度；電阻溫度系數(shù)大，以得到高靈敏度；電阻率大，可以得到小體積元件；電阻率大，可以得到小體積

44、元件；電阻溫度特性盡可能接近線性；電阻溫度特性盡可能接近線性；價(jià)格低廉。價(jià)格低廉。在中、低溫范圍內(nèi)其精度高于熱電偶溫度計(jì)；在中、低溫范圍內(nèi)其精度高于熱電偶溫度計(jì)；靈敏度高。當(dāng)溫度升高靈敏度高。當(dāng)溫度升高11時(shí)，大多數(shù)金屬材料熱電阻的時(shí)，大多數(shù)金屬材料熱電阻的阻值增加阻值增加0.4%0.4%0.6%0.6%，半導(dǎo)體材料的阻值則降低，半導(dǎo)體材料的阻值則降低3%3%6%6%；不宜測(cè)量點(diǎn)溫度和動(dòng)態(tài)溫度。不宜測(cè)量點(diǎn)溫度和動(dòng)態(tài)溫度。特點(diǎn)特點(diǎn)二、常用熱電阻元件二、常用熱電阻元件鉑熱電阻鉑熱電阻 采用高純度鉑絲繞制而成，具有測(cè)溫精度高、性能穩(wěn)定、復(fù)采用高純度鉑絲繞制而成，具有測(cè)溫精度高、性能穩(wěn)定、復(fù)現(xiàn)性好、抗

45、氧化等優(yōu)點(diǎn)，因此在基準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)中被廣現(xiàn)性好、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)，因此在基準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。但其在高溫下容易被還原性氣氛所污染，使鉑絲變泛應(yīng)用。但其在高溫下容易被還原性氣氛所污染，使鉑絲變脆，改變其電阻溫度特性，所以需用套管保護(hù)方可使用。脆，改變其電阻溫度特性，所以需用套管保護(hù)方可使用。鉑絲純度鉑絲純度是決定溫度計(jì)精度的關(guān)鍵。鉑絲純度越高其穩(wěn)定性是決定溫度計(jì)精度的關(guān)鍵。鉑絲純度越高其穩(wěn)定性越高、復(fù)現(xiàn)性越好、測(cè)溫精度也越高。越高、復(fù)現(xiàn)性越好、測(cè)溫精度也越高。 鉑絲純度常用鉑絲純度常用R R100100/R/R0 0表示，表示，R R100100和和R R0 0分別表示分別表示10010

46、0和和00條件下的電阻值。條件下的電阻值。 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)，規(guī)定純度不小于對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)，規(guī)定純度不小于1.39251.3925；對(duì)于工業(yè)；對(duì)于工業(yè)用鉑電阻溫度計(jì)純度為用鉑電阻溫度計(jì)純度為1.3911.391。 標(biāo)準(zhǔn)或?qū)嶒?yàn)室用的鉑電阻標(biāo)準(zhǔn)或?qū)嶒?yàn)室用的鉑電阻R R0 0為為1010歐母或歐母或3030歐母左右。國(guó)產(chǎn)工業(yè)歐母左右。國(guó)產(chǎn)工業(yè)用鉑電阻溫度計(jì)主要有三種，分別為用鉑電阻溫度計(jì)主要有三種，分別為Pt50,Pt100,Pt300Pt50,Pt100,Pt300。 銅熱電阻銅熱電阻 銅熱電阻的電阻值與溫度近于呈線性關(guān)系，電阻溫度系數(shù)銅熱電阻的電阻值與溫度近于呈線性關(guān)系，電阻溫度系數(shù)也

47、較大，且價(jià)格便宜，所以在一些測(cè)量精度要求不是很高也較大，且價(jià)格便宜，所以在一些測(cè)量精度要求不是很高的情況下，就常采用銅熱電阻。但其在高于的情況下，就常采用銅熱電阻。但其在高于100100的氣氛的氣氛中易被氧化，故多用于測(cè)量中易被氧化，故多用于測(cè)量5050150150溫度范圍。溫度范圍。 我國(guó)統(tǒng)一生產(chǎn)的銅電阻溫度計(jì)有兩種：我國(guó)統(tǒng)一生產(chǎn)的銅電阻溫度計(jì)有兩種：Cu50,Cu100Cu50,Cu100半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :負(fù)電阻溫度系數(shù)大，因此負(fù)電阻溫度系數(shù)大，因此靈敏度高靈敏度高。電阻率大，可作成。電阻率大，可作成體積小而電阻值大的電阻元件，這就使之具有體積小而電阻值大的電阻元

48、件，這就使之具有熱慣性小熱慣性小和可測(cè)和可測(cè)量點(diǎn)溫度或動(dòng)態(tài)溫度。量點(diǎn)溫度或動(dòng)態(tài)溫度。缺點(diǎn)：同種半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻溫度特性分散性大，非線性缺點(diǎn)：同種半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻溫度特性分散性大，非線性嚴(yán)重，元件性能不穩(wěn)定，因此嚴(yán)重，元件性能不穩(wěn)定，因此互換性差互換性差、精度較低精度較低。 工業(yè)用熱電阻熱敏電阻力矩力矩M M促使線圈繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈轉(zhuǎn)促使線圈繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，支持線圈的張絲便產(chǎn)生反力矩動(dòng)時(shí)，支持線圈的張絲便產(chǎn)生反力矩M Mn n，其大小與動(dòng)圈的偏轉(zhuǎn)角其大小與動(dòng)圈的偏轉(zhuǎn)角成正比。成正比。第五節(jié)第五節(jié) 測(cè)溫顯示儀表測(cè)溫顯示儀表一、配接熱電偶的測(cè)溫顯示儀表一、配接熱電偶的測(cè)溫顯示儀表

49、常用的測(cè)量熱電勢(shì)的儀表有常用的測(cè)量熱電勢(shì)的儀表有動(dòng)圈式儀表動(dòng)圈式儀表、手動(dòng)電位差計(jì)手動(dòng)電位差計(jì)、自動(dòng)自動(dòng)電子電位差計(jì)電子電位差計(jì)和和數(shù)字式電壓表數(shù)字式電壓表等。等。 動(dòng)圈式溫度指示儀表動(dòng)圈式溫度指示儀表當(dāng)處于均勻恒定磁場(chǎng)中的線圈通以電當(dāng)處于均勻恒定磁場(chǎng)中的線圈通以電流流I I時(shí)，線圈將產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩時(shí)，線圈將產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M M，在線，在線圈幾何尺寸和匝數(shù)已定的條件下，圈幾何尺寸和匝數(shù)已定的條件下，M M只只與流過(guò)線圈的電流大小成正比與流過(guò)線圈的電流大小成正比 即即:M=KI:M=KIWMn當(dāng)兩力矩平衡時(shí)，此時(shí)動(dòng)圈的偏轉(zhuǎn)角為當(dāng)兩力矩平衡時(shí)，此時(shí)動(dòng)圈的偏轉(zhuǎn)角為CIIWK動(dòng)圈式溫度指示儀表動(dòng)圈式溫度指

50、示儀表流過(guò)儀表的電流為流過(guò)儀表的電流為 REIt可見(jiàn)只有在可見(jiàn)只有在R一定時(shí)，動(dòng)圈偏轉(zhuǎn)一定時(shí)，動(dòng)圈偏轉(zhuǎn)角角才能正確地反映熱電勢(shì)的值，才能正確地反映熱電勢(shì)的值，因此保持回路總電阻恒定或基本因此保持回路總電阻恒定或基本不變是保證測(cè)溫精度的關(guān)鍵。而不變是保證測(cè)溫精度的關(guān)鍵。而 R=RN+RE，其中是，其中是RN儀表內(nèi)部?jī)x表內(nèi)部等效電阻，等效電阻，RE是儀表外部電阻。是儀表外部電阻。RE=Rt+R2+RL+RcRN=f(Rs,RD,RT,RB,Rp)RERN結(jié)論: R變化很小變化很小,所以能夠保證測(cè)溫的精度所以能夠保證測(cè)溫的精度.直流電位差計(jì)直流電位差計(jì) 1 1手動(dòng)電位差計(jì)手動(dòng)電位差計(jì)測(cè)量回路測(cè)量回路

51、工作電流回路工作電流回路校準(zhǔn)回路校準(zhǔn)回路當(dāng)開(kāi)關(guān)當(dāng)開(kāi)關(guān)K置向置向“標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)”位置時(shí)，位置時(shí)，校準(zhǔn)回路工作，其電壓方程為校準(zhǔn)回路工作，其電壓方程為)(ENGNNNNRRRiIRE調(diào)整調(diào)整Rs以改變工作電流回路的工以改變工作電流回路的工作電流作電流I，使檢流計(jì)，使檢流計(jì)G指零，指零，NNIRE當(dāng)開(kāi)關(guān)當(dāng)開(kāi)關(guān)K置向置向“測(cè)量測(cè)量”位置時(shí)，測(cè)位置時(shí)，測(cè)量回路工作，其電壓方程為量回路工作，其電壓方程為)(EGABABtRRRiIRE調(diào)整電阻調(diào)整電阻RABC的滑動(dòng)點(diǎn)的滑動(dòng)點(diǎn)B使檢流計(jì)使檢流計(jì)G指零指零 ABtIRE 2自動(dòng)電子電位差計(jì)二、配接熱電阻的測(cè)溫顯示儀表二、配接熱電阻的測(cè)溫顯示儀表測(cè)量方法多采用測(cè)量方

52、法多采用不平衡電橋不平衡電橋和和自動(dòng)平衡電橋自動(dòng)平衡電橋。 不平衡電橋不平衡電橋電橋輸出不平衡電壓為電橋輸出不平衡電壓為 )(2313ttabcdRRRRRRUU流過(guò)流過(guò)RM的電流的電流IM為為 )(2313ttMabMcdMRRRRRRRURUI以不平衡電橋原理為基礎(chǔ)的以不平衡電橋原理為基礎(chǔ)的XCZ-102XCZ-102型動(dòng)圈式溫度指示儀型動(dòng)圈式溫度指示儀 熱電阻元件和溫度指示儀的連接有兩種典型的接線方式熱電阻元件和溫度指示儀的連接有兩種典型的接線方式二線制和三線制二線制和三線制 兩線制兩線制三線制三線制自動(dòng)電子平衡電橋自動(dòng)電子平衡電橋 第六節(jié)第六節(jié) 接觸式測(cè)溫技術(shù)接觸式測(cè)溫技術(shù)一、影響接觸

53、式溫度測(cè)量的各種因素一、影響接觸式溫度測(cè)量的各種因素接觸式溫度測(cè)量產(chǎn)生誤差的原因接觸式溫度測(cè)量產(chǎn)生誤差的原因 1 1、傳熱學(xué)方面的原因、傳熱學(xué)方面的原因 2 2、氣動(dòng)原因、氣動(dòng)原因 3 3、動(dòng)態(tài)誤差、動(dòng)態(tài)誤差 4 4、化學(xué)原因、化學(xué)原因 二、高速氣流溫度測(cè)量、速度誤差分析二、高速氣流溫度測(cè)量、速度誤差分析靜溫靜溫度量氣流的無(wú)序動(dòng)能，度量氣流的無(wú)序動(dòng)能，動(dòng)溫動(dòng)溫度量氣流的有向動(dòng)能度量氣流的有向動(dòng)能 pcT22動(dòng)溫動(dòng)溫靜溫與動(dòng)溫之和為氣流的靜溫與動(dòng)溫之和為氣流的總溫總溫 pcTTTT2200問(wèn)題問(wèn)題：溫度傳感器測(cè)得的溫度是什么溫度？靜溫？動(dòng)溫？總溫？：溫度傳感器測(cè)得的溫度是什么溫度？靜溫？動(dòng)溫？總

54、溫？實(shí)際上處于高速氣流中固定安裝的測(cè)溫傳感器，對(duì)高速氣流只實(shí)際上處于高速氣流中固定安裝的測(cè)溫傳感器，對(duì)高速氣流只有一定的滯止作用，并非完全絕熱滯止。因此傳感器既不能直有一定的滯止作用，并非完全絕熱滯止。因此傳感器既不能直接指示靜溫，也不能簡(jiǎn)單地測(cè)量總溫，傳感器實(shí)際的指示值被接指示靜溫，也不能簡(jiǎn)單地測(cè)量總溫，傳感器實(shí)際的指示值被稱為稱為有效溫度有效溫度，記作，記作T gTg高于自由流靜溫，而低于自由流總溫。高于自由流靜溫，而低于自由流總溫。)(gTT 速度誤差速度誤差: :定義定義 pggcTTTTTTr22000r r為恢復(fù)系數(shù)，或稱為復(fù)溫系數(shù)為恢復(fù)系數(shù)，或稱為復(fù)溫系數(shù) gTTTTMkMkr2

55、221121)1 (速度誤差與馬赫數(shù)和恢復(fù)系數(shù)有關(guān)，為了減小速度誤差，希望速度誤差與馬赫數(shù)和恢復(fù)系數(shù)有關(guān)，為了減小速度誤差，希望恢復(fù)系數(shù)要大，氣流流經(jīng)溫度計(jì)的恢復(fù)系數(shù)要大，氣流流經(jīng)溫度計(jì)的M M數(shù)要小。但是被測(cè)氣流的數(shù)要小。但是被測(cè)氣流的M M數(shù)通常不能隨意改變，因此，減小速度誤差的主要途徑是提高數(shù)通常不能隨意改變，因此，減小速度誤差的主要途徑是提高熱電偶的恢復(fù)系數(shù)，使它接近于熱電偶的恢復(fù)系數(shù)，使它接近于1 1并具有較穩(wěn)定的數(shù)值。并具有較穩(wěn)定的數(shù)值。 減小速度誤差的方法減小速度誤差的方法處理速度誤差問(wèn)題有二種途徑，一種是根據(jù)使用工況，用實(shí)驗(yàn)處理速度誤差問(wèn)題有二種途徑，一種是根據(jù)使用工況，用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)出其恢復(fù)系數(shù)值，然后計(jì)算修正值。方法測(cè)出其恢復(fù)系數(shù)值，然后計(jì)算修正值。202111MkrTTg22211211MkrMkTTg若已知?dú)饬黢R赫數(shù)，傳感器恢復(fù)系數(shù)，并測(cè)出氣流的有效溫度若已知?dú)饬黢R赫數(shù)，傳感器恢復(fù)系數(shù)，并測(cè)出氣流的有效溫度后即可求得氣流的靜溫及總溫。后即可求得氣流的靜溫及總溫。 另一途徑是設(shè)法使氣流滯止。另一途徑是設(shè)法使氣流滯