第3章 溫度傳感器 2

1、第3章 溫度傳感器第三章 溫度傳感器第3章 溫度傳感器 掌握溫度的概念、溫度的測量方法了解溫度的測量原理、溫度傳感器 的種類及應(yīng)用學(xué)習(xí)目的學(xué)習(xí)目的第3章 溫度傳感器3.1 溫標(biāo)及溫度的測量方法3.2 膨脹式溫度計(jì) 3.3 電阻式溫度傳感器 3.4 熱電偶溫度傳感器 3.5 集成溫度傳感器 3.6 輻射式溫度傳感器 本章小結(jié)復(fù)習(xí)思考題主要內(nèi)容主要內(nèi)容返回主目錄返回主目錄第3章 溫度傳感器3.1 3.1 溫標(biāo)及溫度的測量方法溫標(biāo)及溫度的測量方法溫度是表征物體冷溫度是表征物體冷熱程度的物理量，熱程度的物理量，是物體內(nèi)部分子無是物體內(nèi)部分子無規(guī)則劇烈運(yùn)動(dòng)程度規(guī)則劇烈運(yùn)動(dòng)程度的標(biāo)志的標(biāo)志,分子運(yùn)動(dòng)越分子

2、運(yùn)動(dòng)越劇烈，溫度就越高劇烈，溫度就越高 第3章 溫度傳感器3.1.1 3.1.1 溫標(biāo)溫標(biāo)*用來用來量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)叫溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)起點(diǎn)（零點(diǎn)）（零點(diǎn)）和測量溫度的和測量溫度的基本單位基本單位。273.15cKtT9325FCtt華氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)（ ）在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)熔點(diǎn)為為3232度，水的度，水的沸沸點(diǎn)點(diǎn)為為212212度，中間劃分度，中間劃分180180等分，每等分為華氏等分，每等分為華氏1 1度，符號(hào)為度，符號(hào)為F F。攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)()()在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)熔點(diǎn)為

3、為0 0度，水的度，水的沸點(diǎn)沸點(diǎn)為為100100度，中間劃分度，中間劃分100100等分，每等分為攝氏等分，每等分為攝氏1 1度度，符號(hào)為，符號(hào)為t t。熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)（K K）規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為絕對(duì)零度絕對(duì)零度（0K0K），符號(hào)為），符號(hào)為T T。熱力學(xué)溫標(biāo)的零點(diǎn)。熱力學(xué)溫標(biāo)的零點(diǎn)絕對(duì)零度，是宇宙低溫的絕對(duì)零度，是宇宙低溫的極限，宇宙間一切物體的溫度可以無限地接近絕對(duì)零度但不能達(dá)極限，宇宙間一切物體的溫度可以無限地接近絕對(duì)零度但不能達(dá)到絕對(duì)零度（如宇宙空間的溫度為到絕對(duì)零度（如宇宙空間的溫度為0.2K0.2K）。熱力學(xué)溫標(biāo)是國際公）。熱力學(xué)溫標(biāo)是國際公

4、認(rèn)基本溫標(biāo)。認(rèn)基本溫標(biāo)。溫標(biāo)溫標(biāo)3 3 種溫標(biāo)的換算關(guān)系為種溫標(biāo)的換算關(guān)系為第3章 溫度傳感器3.1.2 3.1.2 溫度的測量方法溫度的測量方法*溫度溫度不能直接測量不能直接測量，需要借助于某種物體的物理參數(shù)，需要借助于某種物體的物理參數(shù)隨溫度冷熱不同隨溫度冷熱不同而明顯變化的特性進(jìn)行間接測量。溫度傳感器就是通過測量某些物理而明顯變化的特性進(jìn)行間接測量。溫度傳感器就是通過測量某些物理量參數(shù)隨溫度的變化而間接測量溫度的。量參數(shù)隨溫度的變化而間接測量溫度的。*溫度傳感器是由溫度傳感器是由溫度敏感元件溫度敏感元件（感溫元件）和（感溫元件）和轉(zhuǎn)換電路組成轉(zhuǎn)換電路組成的，如圖的，如圖3-13-1所示。

5、所示。溫度感溫元件轉(zhuǎn)換電路溫度顯示圖3-1 溫度傳感器的組成框圖溫度測量方法溫度測量方法接觸式接觸式感溫元件與被測對(duì)象感溫元件與被測對(duì)象接觸接觸，彼此進(jìn)行熱量交換彼此進(jìn)行熱量交換，使感溫元件與，使感溫元件與被測對(duì)象處于被測對(duì)象處于同一環(huán)境溫度同一環(huán)境溫度下，感溫元件感受到的冷熱變化即是被測對(duì)象下，感溫元件感受到的冷熱變化即是被測對(duì)象的溫度。常用的接觸式測溫的溫度傳感器主要有的溫度。常用的接觸式測溫的溫度傳感器主要有熱膨脹式熱膨脹式溫度傳感器、溫度傳感器、熱熱電偶、熱電阻、熱敏電阻、半導(dǎo)體溫度傳感器電偶、熱電阻、熱敏電阻、半導(dǎo)體溫度傳感器等。等。 非接觸式非接觸式利用物體表面的利用物體表面的熱輻

6、射強(qiáng)度與溫度的關(guān)系熱輻射強(qiáng)度與溫度的關(guān)系來測量溫度的。通來測量溫度的。通過過測量一定距離處被測物體發(fā)出的熱輻射強(qiáng)度測量一定距離處被測物體發(fā)出的熱輻射強(qiáng)度來確定被測物的溫度。常見來確定被測物的溫度。常見的非接觸式測溫傳感器有：的非接觸式測溫傳感器有：輻射高溫計(jì)、光學(xué)高溫計(jì)、比色高溫計(jì)、熱紅輻射高溫計(jì)、光學(xué)高溫計(jì)、比色高溫計(jì)、熱紅外輻射溫度傳感器外輻射溫度傳感器等。等。第3章 溫度傳感器接觸測量接觸測量第3章 溫度傳感器非接觸測量非接觸測量紅外線測溫第3章 溫度傳感器3.2 3.2 膨脹式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì) 工作原理工作原理利用物體利用物體受熱體積膨脹受熱體積膨脹的原理而制成的，多用于現(xiàn)場測的原理

7、而制成的，多用于現(xiàn)場測量及顯示。量及顯示。 分類分類按選用的物質(zhì)不同，可分為按選用的物質(zhì)不同，可分為液體膨脹式溫度計(jì)液體膨脹式溫度計(jì)、固體膨脹式固體膨脹式溫度計(jì)溫度計(jì)、氣體膨脹式溫度計(jì)氣體膨脹式溫度計(jì)3 3種類型。種類型。 測溫范圍測溫范圍膨脹式溫度計(jì)可以測量膨脹式溫度計(jì)可以測量-200-200700700范圍的溫度。在機(jī)械范圍的溫度。在機(jī)械熱處理測溫中，常用于測量熱處理測溫中，常用于測量堿槽、油槽、法蘭槽、淬火槽堿槽、油槽、法蘭槽、淬火槽及及低溫干燥低溫干燥箱箱的溫度，也廣泛用于測量設(shè)備、管道和容器的溫度。的溫度，也廣泛用于測量設(shè)備、管道和容器的溫度。 特點(diǎn)特點(diǎn)這種溫度計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，制造和使用

8、方便，價(jià)格低，但外殼薄這種溫度計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，制造和使用方便，價(jià)格低，但外殼薄脆、易損壞，大部分不適于遠(yuǎn)距離測溫，必須脆、易損壞，大部分不適于遠(yuǎn)距離測溫，必須接觸測量。接觸測量。第3章 溫度傳感器3.2.1 3.2.1 玻璃液體溫度計(jì)玻璃液體溫度計(jì) 將酒精、水銀、煤油等液體充入到透明有刻度的玻璃吸管中，兩將酒精、水銀、煤油等液體充入到透明有刻度的玻璃吸管中，兩端密封，就制成玻璃液體溫度計(jì)。它是利用玻璃感溫泡內(nèi)的端密封，就制成玻璃液體溫度計(jì)。它是利用玻璃感溫泡內(nèi)的液體液體受熱體積膨脹與玻璃體積膨脹之差受熱體積膨脹與玻璃體積膨脹之差來測量溫度的。來測量溫度的。 酒精溫度計(jì)酒精溫度計(jì)量度范圍約為量度范圍

9、約為-114-11478 78 水銀溫度計(jì)水銀溫度計(jì)大多用于液體、氣體及粉狀固體溫度的測大多用于液體、氣體及粉狀固體溫度的測 量，測溫范圍為量，測溫范圍為-30-30+300 +300 玻璃液體溫度計(jì)玻璃液體溫度計(jì)煤油溫度計(jì)煤油溫度計(jì)量度范圍約為量度范圍約為-30-30150150。 平?？吹窖b有平?？吹窖b有紅色紅色工作工作物質(zhì)的溫度計(jì)，溫度計(jì)物質(zhì)的溫度計(jì)，溫度計(jì)的刻度在的刻度在100100以下，以下，一般都是一般都是煤油溫度計(jì)煤油溫度計(jì)，而不是酒精溫度計(jì)。而不是酒精溫度計(jì)。第3章 溫度傳感器3.2.2 3.2.2 固體膨脹式溫度計(jì)固體膨脹式溫度計(jì) 工作原理工作原理利用膨脹系數(shù)不同的兩種金屬材

10、料牢固地粘貼在一起制利用膨脹系數(shù)不同的兩種金屬材料牢固地粘貼在一起制成的。典型的固體膨脹式溫度計(jì)是成的。典型的固體膨脹式溫度計(jì)是雙金屬溫度傳感器雙金屬溫度傳感器，如圖，如圖3-33-3所示。所示。圖圖3-3 3-3 雙金屬片工作原理雙金屬片工作原理圖圖3-43-4 雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì) 雙金屬溫度計(jì)測溫范圍為雙金屬溫度計(jì)測溫范圍為-100-100+600+600，探頭長度可，探頭長度可 以達(dá)到以達(dá)到1 1米長，可用于測量液體、蒸汽及氣體介質(zhì)溫度。米長，可用于測量液體、蒸汽及氣體介質(zhì)溫度。 特點(diǎn)：現(xiàn)場顯示溫度，直觀方便，抗震性能好，結(jié)構(gòu)簡特點(diǎn)：現(xiàn)場顯示溫度，直觀方便，抗震性能好，結(jié)構(gòu)簡 單，

11、牢固可靠，使用壽命長，但精度不高。單，牢固可靠，使用壽命長，但精度不高。 第3章 溫度傳感器雙金屬溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)雙金屬溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)圖圖3-5 3-5 帶表頭的雙金屬溫度計(jì)帶表頭的雙金屬溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)可以做成軸向型、可以做成軸向型、徑向型、徑向型、135135型及萬型及萬向型。連接方式有：向型。連接方式有：可動(dòng)外螺紋、可動(dòng)可動(dòng)外螺紋、可動(dòng)內(nèi)螺紋、固定螺紋、內(nèi)螺紋、固定螺紋、固定法蘭、卡套螺固定法蘭、卡套螺紋、卡套法蘭、無紋、卡套法蘭、無固定安裝等連接固定安裝等連接 第3章 溫度傳感器雙金屬溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)雙金屬溫度計(jì)的結(jié)構(gòu) 圖圖3-5b）其他雙金屬系列）其他雙金屬系列工業(yè)工業(yè)恒溫器恒溫器手動(dòng)復(fù)位手

12、動(dòng)復(fù)位雙金屬雙金屬雙金屬雙金屬基本系列基本系列高溫高溫雙金屬雙金屬第3章 溫度傳感器雙金屬溫度傳感器雙金屬溫度傳感器常用于恒溫箱、加常用于恒溫箱、加熱爐、電飯鍋（電熱爐、電飯鍋（電飯煲）、電熨斗等飯煲）、電熨斗等溫度控制溫度控制. . 圖圖3-6 3-6 雙金屬溫度傳感器用于控制溫度示意圖雙金屬溫度傳感器用于控制溫度示意圖圖圖3-7 3-7 雙金屬控制電飯鍋溫度雙金屬控制電飯鍋溫度第3章 溫度傳感器3.2.3 3.2.3 氣體膨脹式溫度計(jì)氣體膨脹式溫度計(jì)圖圖3-8 3-8 氣體膨脹式溫度計(jì)氣體膨脹式溫度計(jì)氣體膨脹式溫度計(jì)是氣體膨脹式溫度計(jì)是基于密封在容器中的基于密封在容器中的氣氣體或液體受熱后

13、體積膨體或液體受熱后體積膨脹脹，壓力壓力隨隨溫度溫度變化而變化而變化的原理測溫的，所變化的原理測溫的，所以該溫度計(jì)又稱為以該溫度計(jì)又稱為壓力壓力式溫度計(jì)式溫度計(jì)。當(dāng)溫包受熱后，其內(nèi)部的工作當(dāng)溫包受熱后，其內(nèi)部的工作介質(zhì)溫度升高，體積膨脹，壓介質(zhì)溫度升高，體積膨脹，壓力增大，此力增大，此壓力經(jīng)毛細(xì)管傳到壓力經(jīng)毛細(xì)管傳到彈簧管內(nèi)彈簧管內(nèi)，使彈簧管產(chǎn)生變形，使彈簧管產(chǎn)生變形，并由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)，并由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)，指示相應(yīng)的溫度值。指示相應(yīng)的溫度值。第3章 溫度傳感器氣體膨脹式溫度計(jì)根據(jù)填充物的不同氮?dú)?、氯甲氣體膨脹式溫度計(jì)根據(jù)填充物的不同氮?dú)?、氯甲烷、水銀），可分為烷、水銀），可分為:

14、 : 氣體壓力式溫度計(jì)氣體壓力式溫度計(jì)、蒸汽壓力式溫度計(jì)蒸汽壓力式溫度計(jì)和和液體壓力液體壓力式溫度計(jì)式溫度計(jì)。測溫范圍為測溫范圍為-100-100+700+700。主要用于遠(yuǎn)距離設(shè)備的氣體、液體、蒸汽的溫度主要用于遠(yuǎn)距離設(shè)備的氣體、液體、蒸汽的溫度測量，也能用于溫度控制和有爆炸危險(xiǎn)場所的溫度測量，也能用于溫度控制和有爆炸危險(xiǎn)場所的溫度測量。測量。第3章 溫度傳感器體積熱膨脹式溫度傳感器體積熱膨脹式溫度傳感器返回本章目錄返回本章目錄第3章 溫度傳感器3.3 3.3 電阻式溫度傳感器電阻式溫度傳感器電阻式溫度傳感器是利用電阻式溫度傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的的電阻值電阻值隨隨溫度

15、變化溫度變化而變化而變化的原理來測量溫度的，即材料的電阻率隨溫度的變化而變化，的原理來測量溫度的，即材料的電阻率隨溫度的變化而變化，這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為熱電阻效應(yīng)熱電阻效應(yīng)。當(dāng)溫度升高時(shí)，雖然自由電子數(shù)目基本。當(dāng)溫度升高時(shí)，雖然自由電子數(shù)目基本不變（當(dāng)溫度變化范圍不是很大時(shí)），但每個(gè)自由電子的不變（當(dāng)溫度變化范圍不是很大時(shí)），但每個(gè)自由電子的動(dòng)能將增加動(dòng)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(yùn)動(dòng)就會(huì)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(yùn)動(dòng)就會(huì)遇到更大的阻力，導(dǎo)致金屬電阻值隨溫度的升高而增加。遇到更大的阻力，導(dǎo)致金屬電阻值隨溫度的升高而增加。 把由金屬

16、導(dǎo)體把由金屬導(dǎo)體鉑、銅、鎳鉑、銅、鎳等制成的測溫元件稱為等制成的測溫元件稱為金屬熱電阻金屬熱電阻，分類分類 簡稱熱電阻傳感器；簡稱熱電阻傳感器； 把由半導(dǎo)體材料制成的測溫元件稱為把由半導(dǎo)體材料制成的測溫元件稱為熱敏電阻熱敏電阻。第3章 溫度傳感器3.3.1 3.3.1 金屬熱電阻傳感金屬熱電阻傳感 器器 工作原理工作原理 利用金屬導(dǎo)體的利用金屬導(dǎo)體的電阻值電阻值隨隨溫度溫度的變化而變化的原理的變化而變化的原理 進(jìn)行測溫的進(jìn)行測溫的。Rt顯示 儀表圖圖 3-9 3-9 金屬熱電阻傳感器測量示意圖金屬熱電阻傳感器測量示意圖 主要材料主要材料 鉑和銅。鉑和銅。測溫范圍測溫范圍 -220-220 85

17、0850范圍內(nèi)的溫度，少數(shù)情況下，低溫可范圍內(nèi)的溫度，少數(shù)情況下，低溫可 測量至測量至1K1K（-272-272），高溫可測量至），高溫可測量至10001000。第3章 溫度傳感器1 .1 . 鉑熱電阻鉑熱電阻 1 .1 .鉑熱電阻的電阻鉑熱電阻的電阻- -溫度特性溫度特性 鉑電阻的特點(diǎn)是測溫精度高，穩(wěn)定性好，所以在溫度傳感器中得鉑電阻的特點(diǎn)是測溫精度高，穩(wěn)定性好，所以在溫度傳感器中得到了廣泛應(yīng)用。到了廣泛應(yīng)用。鉑電阻的測量范圍為鉑電阻的測量范圍為 -200-200850850。-200 -200 0 0 的溫度范圍內(nèi)為：的溫度范圍內(nèi)為：R Rt t=R=R0 01+At+Bt1+At+Bt2

18、 2+Ct+Ct3 3(t-100)(t-100) 0 0 850 850的溫度范圍內(nèi)為：的溫度范圍內(nèi)為： R Rt t=R=R0 0(1+At+Bt(1+At+Bt2 2) ) 式中式中R Rt t和和R R0 0分別為分別為t t和和00時(shí)的鉑電阻值；時(shí)的鉑電阻值；A A、B B、和、和C C為常數(shù)，其數(shù)為常數(shù)，其數(shù)值為值為 A = 3.9684 A = 3.9684* *1010-3-3/ B = - 5.847 B = - 5.847* *1010-7-7/ C = - 4.22 C = - 4.22* *1010-12-12/0001050100RRR、分度號(hào)分別為分度號(hào)分別為Pt1

19、0Pt10、Pt50Pt50、Pt100Pt100，其中，其中Pt100Pt100最常用。鉑熱電最常用。鉑熱電阻不同分度號(hào)對(duì)應(yīng)有相阻不同分度號(hào)對(duì)應(yīng)有相應(yīng)分度表，即應(yīng)分度表，即Rt Rt t t 的關(guān)系的關(guān)系 第3章 溫度傳感器鉑熱電阻純度鉑熱電阻純度 用用R R100100/R/R0 0= =（1.3851.385）表示鉑絲的純度，比值越大，）表示鉑絲的純度，比值越大， 純度越高，測量越精確。純度越高，測量越精確。 我國工業(yè)用鉑電阻我國工業(yè)用鉑電阻R R100100/R/R0 0=1.391=1.3911.3891.389， 國際上規(guī)定國際上規(guī)定R R100100/R/R0 01.3921.3

20、92 書中的書中的A A、B B、C C的值是分度號(hào)為的值是分度號(hào)為PtPt1001001000R1.391R第3章 溫度傳感器第3章 溫度傳感器2. 2. 銅熱電阻的電阻銅熱電阻的電阻- -溫度特性溫度特性 由于鉑是貴金屬，在測量精度要求不高，溫度范圍在由于鉑是貴金屬，在測量精度要求不高，溫度范圍在- -5050 150150時(shí)普遍時(shí)普遍采用采用銅電阻銅電阻。 銅電阻與溫度間的關(guān)系為：銅電阻與溫度間的關(guān)系為： R Rt t=R=R0 0(1+a(1+a1 1t+at+a2 2t t2 2+a+a3 3t t3 3) ) 由于由于a a2,2,a a3 3比比a a1 1小得多，所以可以簡化為

21、：小得多，所以可以簡化為： R Rt tRR0 0 (1+a (1+a1 1t)t) 式中，式中，R Rt t是溫度為是溫度為t t時(shí)銅電阻值；時(shí)銅電阻值；R R0 0是溫度為是溫度為00時(shí)銅電阻值；時(shí)銅電阻值； a a1 1是常數(shù)；是常數(shù)；a a1 1=4.28=4.28* *1010-3-3-1-1 銅電阻的銅電阻的R R0 0常取常取100100、5050兩種，兩種，分度號(hào)為分度號(hào)為Cu100Cu100、Cu50Cu50。特點(diǎn)：銅易于提純，價(jià)格低廉，電阻特點(diǎn)：銅易于提純，價(jià)格低廉，電阻-溫度特性線性較好。但電阻率僅為溫度特性線性較好。但電阻率僅為鉑的幾分之一。因此，銅電阻所用阻絲細(xì)而且長

22、，機(jī)械強(qiáng)度較差，熱慣性較鉑的幾分之一。因此，銅電阻所用阻絲細(xì)而且長，機(jī)械強(qiáng)度較差，熱慣性較大，在溫度高于大，在溫度高于100100以上或腐蝕性介質(zhì)中使用時(shí)，易氧化，穩(wěn)定性較差。以上或腐蝕性介質(zhì)中使用時(shí)，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。因此，只能用于低溫及無腐蝕性的介質(zhì)中。第3章 溫度傳感器3 . 3 . 熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)圖圖3-10 3-10 熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)電阻體由電阻絲和電阻支架組成。由于電阻體由電阻絲和電阻支架組成。由于鉑的電阻率大，而且相對(duì)機(jī)械強(qiáng)度較大，鉑的電阻率大，而且相對(duì)機(jī)械強(qiáng)度較大，通常鉑絲直徑在通常鉑絲直徑在0.

23、030.03（0.07mm0.07mm0.0050.005）mmmm之間，可單層繞之間，可單層繞制，電阻體可做得很小。制，電阻體可做得很小。銅的機(jī)械強(qiáng)度較低，電阻絲的直徑較大銅的機(jī)械強(qiáng)度較低，電阻絲的直徑較大，一般為一般為（0.10.10.0050.005）mmmm 的漆包銅線的漆包銅線或絲包線分層繞在骨架上，并涂上絕緣或絲包線分層繞在骨架上，并涂上絕緣漆而成。漆而成。由于銅電阻測量的溫度低，一般多用雙由于銅電阻測量的溫度低，一般多用雙繞法，即先將銅絲對(duì)折，兩根絲平行繞繞法，即先將銅絲對(duì)折，兩根絲平行繞制，兩個(gè)端頭處于支架的同一端，這樣制，兩個(gè)端頭處于支架的同一端，這樣工作電流從一根熱電阻絲進(jìn)

24、入，從另一工作電流從一根熱電阻絲進(jìn)入，從另一根絲反向出來，形成兩個(gè)電流方向相反根絲反向出來，形成兩個(gè)電流方向相反的線圈，其磁場方向相反，產(chǎn)生的電感的線圈，其磁場方向相反，產(chǎn)生的電感就互相抵消，故又稱無感繞法。這種雙就互相抵消，故又稱無感繞法。這種雙繞法也有利于引線的引出。繞法也有利于引線的引出。圖圖3-10 3-10 熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)第3章 溫度傳感器 a) 鉑電阻元件鉑電阻元件-陶瓷型陶瓷型 b) 鉑電阻元件鉑電阻元件-薄膜型薄膜型 c) 薄膜型溫度探測器（不干膠板）薄膜型溫度探測器（不干膠板）d) 帶柔性引線的鉑電阻溫度探測器帶柔性引線的鉑電阻溫度探測器圖圖 3-10b

25、) 常用鉑熱電阻傳感器元件及外形結(jié)構(gòu)常用鉑熱電阻傳感器元件及外形結(jié)構(gòu)第3章 溫度傳感器 圖圖 3-10b) 常用鉑熱電阻傳感器元件及外形結(jié)構(gòu)常用鉑熱電阻傳感器元件及外形結(jié)構(gòu)e) 鎧裝鉑電阻電阻溫度探測器鎧裝鉑電阻電阻溫度探測器f) 外用外用/冷藏溫度傳感器器冷藏溫度傳感器器第3章 溫度傳感器4. 4. 熱電阻傳感器的測量電路熱電阻傳感器的測量電路 熱敏電阻傳感器外接引線如果較長時(shí)，引線電阻的變化使測量結(jié)果有較熱敏電阻傳感器外接引線如果較長時(shí)，引線電阻的變化使測量結(jié)果有較大誤差，為減小誤差，可采用大誤差，為減小誤差，可采用三線制三線制電橋連接法測量電路或電橋連接法測量電路或四線電阻四線電阻測測量

26、電路量電路。圖圖3-123-12 兩線制測量兩線制測量圖圖3-133-13 三線制電橋測量電路三線制電橋測量電路圖3-14 四線制恒流源測量電路213()()tRr RR Rr21RR3tRR213(2 )tRr RR R21RR32tRrRtUIR第3章 溫度傳感器圖圖3-153-15熱電阻引線方式熱電阻引線方式無論三線制或四線制測量電路，都必須從無論三線制或四線制測量電路，都必須從熱電阻感溫體的根部引出導(dǎo)線，不能從熱熱電阻感溫體的根部引出導(dǎo)線，不能從熱電阻的接線端子上分出，如圖電阻的接線端子上分出，如圖3-153-15所示。所示。否則同樣會(huì)存在引線誤差。否則同樣會(huì)存在引線誤差。第3章 溫度

27、傳感器3.3.2 3.3.2 半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻 半導(dǎo)體熱敏電阻簡稱半導(dǎo)體熱敏電阻簡稱熱敏電熱敏電阻阻，是一種新型的半導(dǎo)體測，是一種新型的半導(dǎo)體測溫元件，熱敏電阻是利用某溫元件，熱敏電阻是利用某些些金屬氧化物或單晶鍺、硅金屬氧化物或單晶鍺、硅等材料，按特定工藝制成的等材料，按特定工藝制成的感溫元件。感溫元件。 熱敏電阻分類熱敏電阻分類正溫度系數(shù)（正溫度系數(shù)（PTCPTC）熱敏電阻熱敏電阻; ;負(fù)溫度系數(shù)（負(fù)溫度系數(shù)（NTCNTC）熱敏電阻熱敏電阻; ; 臨界溫度電阻器（臨界溫度電阻器（CTRCTR）( (在某一特定溫度下電阻值會(huì)發(fā)生突變?cè)谀骋惶囟囟认码娮柚禃?huì)發(fā)生突變) )圖圖3-1

28、63-16各種熱敏電阻的特性曲線各種熱敏電阻的特性曲線 1 1突變型突變型NTC 2NTC 2負(fù)溫度負(fù)溫度NTC NTC 3 3線形型線形型PTC 4PTC 4突變型突變型PTCPTC溫度的測量溫度的測量溫控開關(guān)電路溫控開關(guān)電路Rt熱敏電阻在電熱敏電阻在電路中的符號(hào)：路中的符號(hào)： 第3章 溫度傳感器熱敏電阻結(jié)構(gòu)熱敏電阻結(jié)構(gòu)MF12型NTC熱敏電阻聚酯塑料封裝熱敏電阻第3章 溫度傳感器玻璃封裝玻璃封裝NTC熱敏電阻熱敏電阻MF58型熱敏電阻第3章 溫度傳感器第3章 溫度傳感器4. 4. 熱敏電阻的應(yīng)用熱敏電阻的應(yīng)用（1 1）熱敏電阻測溫）熱敏電阻測溫 用于測量溫度的熱敏電阻結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)用于測量溫

29、度的熱敏電阻結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜。沒有外保護(hù)層的熱敏電阻只能格便宜。沒有外保護(hù)層的熱敏電阻只能用于干燥的環(huán)境中，在潮濕、腐蝕性等用于干燥的環(huán)境中，在潮濕、腐蝕性等惡劣環(huán)境下只能用密封的熱敏電阻。惡劣環(huán)境下只能用密封的熱敏電阻。如如圖圖3-183-18為熱敏電阻測量溫度的電路圖。為熱敏電阻測量溫度的電路圖。 測量時(shí)先對(duì)儀表進(jìn)行標(biāo)定。將絕緣的熱測量時(shí)先對(duì)儀表進(jìn)行標(biāo)定。將絕緣的熱敏電阻放入敏電阻放入3232（表頭的零位）的溫水（表頭的零位）的溫水中，待熱量平衡后，圖中，待熱量平衡后，圖3-18 3-18 熱敏電阻熱敏電阻體溫表原理圖體溫表原理圖 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)RPRP1 1，使指針在，使指針在3232上，再

30、加熱水，上，再加熱水，用更高一級(jí)的溫度計(jì)監(jiān)測水溫，使其上用更高一級(jí)的溫度計(jì)監(jiān)測水溫，使其上升到升到4545。待熱量平衡后，調(diào)節(jié)。待熱量平衡后，調(diào)節(jié)RPRP2 2，使指針指在使指針指在4545上。再加入冷水，逐漸上。再加入冷水，逐漸降溫，反復(fù)檢查降溫，反復(fù)檢查32324545范圍內(nèi)刻度的范圍內(nèi)刻度的準(zhǔn)確性。準(zhǔn)確性。 圖圖3-183-18 熱敏電阻體溫表原理圖熱敏電阻體溫表原理圖第3章 溫度傳感器圖圖3-193-19 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻在電冰箱溫度控制中的應(yīng)用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻在電冰箱溫度控制中的應(yīng)用開機(jī)開機(jī)檢測檢測關(guān)機(jī)關(guān)機(jī)檢測檢測基準(zhǔn)基準(zhǔn)電壓電壓t Ut Ui2i2U Ui1i1、U Ui2i2

31、U Ui3i3，U UA1 A1 ，U UA2 A2 。 U UIC2 IC2 ，VTVT導(dǎo)通，繼電器工作，壓縮導(dǎo)通，繼電器工作，壓縮機(jī)開始制冷機(jī)開始制冷第3章 溫度傳感器案例案例4 4：熱敏電阻用于液位報(bào)警：熱敏電阻用于液位報(bào)警u圖圖3-20 3-20 所示為具有音樂報(bào)警的液位報(bào)警器，適用于電池電壓為所示為具有音樂報(bào)警的液位報(bào)警器，適用于電池電壓為6V 6V 的摩托車。圖的摩托車。圖中，中，G G為為KD930OKD930O型音樂信號(hào)集成塊；型音樂信號(hào)集成塊；A A為為TWH8778TWH8778型功率放大集成塊，在本電路中用型功率放大集成塊，在本電路中用作脈沖放大器；作脈沖放大器；Rt1R

32、t1和和Rt2 Rt2 構(gòu)成旁熱式構(gòu)成旁熱式PTCPTC熱敏電阻液位傳感器熱敏電阻液位傳感器。其中，。其中，Rt1Rt1為旁熱為旁熱元件，常溫阻值元件，常溫阻值1212 , ,居里溫度（電阻值開始陡峭地增高時(shí)的溫度）居里溫度（電阻值開始陡峭地增高時(shí)的溫度）Tc =40 ; Tc =40 ; Rt2Rt2為常溫阻值為常溫阻值100100士士5050 ，Tc30Tc30，熱態(tài)阻值，熱態(tài)阻值600600 的的PTCPTC熱敏電阻傳感元件。熱敏電阻傳感元件。當(dāng)傳感器處于汽油中時(shí)，當(dāng)傳感器處于汽油中時(shí)，G G之之的觸發(fā)電壓低于的觸發(fā)電壓低于2V2V，電路截止，揚(yáng)聲器，電路截止，揚(yáng)聲器HAHA不發(fā)聲。不發(fā)

33、聲。當(dāng)傳感器露出液面后，當(dāng)傳感器露出液面后，Rt2Rt2的阻值的阻值劇增劇增，G G觸發(fā)導(dǎo)通輸出音樂信號(hào)，并經(jīng)觸發(fā)導(dǎo)通輸出音樂信號(hào)，并經(jīng)A A放大后推放大后推動(dòng)動(dòng)HAHA發(fā)出足夠的音樂報(bào)警聲，為駕駛員提供加油信息。發(fā)出足夠的音樂報(bào)警聲，為駕駛員提供加油信息。圖圖3-20 3-20 帶音樂報(bào)警的液位報(bào)警器電路帶音樂報(bào)警的液位報(bào)警器電路第3章 溫度傳感器返回本章目錄返回本章目錄第3章 溫度傳感器3.4 3.4 熱電偶溫度傳感器熱電偶溫度傳感器 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、測溫點(diǎn)小、準(zhǔn)確度高、熱慣性小、響應(yīng)速度快

34、、便于維修、便、測溫點(diǎn)小、準(zhǔn)確度高、熱慣性小、響應(yīng)速度快、便于維修、復(fù)現(xiàn)性好；復(fù)現(xiàn)性好； 測溫范圍廣，一般為測溫范圍廣，一般為-270-270+2800+2800； 直接輸出電信號(hào)，不需要轉(zhuǎn)換電路。適于遠(yuǎn)距離測量、自動(dòng)記錄、直接輸出電信號(hào)，不需要轉(zhuǎn)換電路。適于遠(yuǎn)距離測量、自動(dòng)記錄、集中控制等優(yōu)點(diǎn)。在溫度測量中占有很重要的地位。集中控制等優(yōu)點(diǎn)。在溫度測量中占有很重要的地位。 缺點(diǎn)是存在冷端溫度補(bǔ)償問題。缺點(diǎn)是存在冷端溫度補(bǔ)償問題。第3章 溫度傳感器3.4.1 3.4.1 熱電偶溫度傳感器的工作原理熱電偶溫度傳感器的工作原理 1. 1. 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) 兩種不同材料的導(dǎo)體A A和B B組成一個(gè)閉

35、合電路時(shí)，若兩接點(diǎn)溫度不同，則在該電路中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。該電動(dòng)勢(shì)稱為熱電動(dòng)勢(shì)。圖圖3-21 3-21 熱電偶測溫原理圖熱電偶測溫原理圖第3章 溫度傳感器熱電偶工作演示熱電偶工作演示熱端溫度高于冷端溫度時(shí)，回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)大于零熱端溫度高于冷端溫度時(shí)，回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)大于零冷熱兩端溫度相等時(shí)，回路中不產(chǎn)生熱電勢(shì)冷熱兩端溫度相等時(shí)，回路中不產(chǎn)生熱電勢(shì)熱端溫度低于冷端溫度時(shí)，回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)小于零熱端溫度低于冷端溫度時(shí)，回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)小于零熱端熱端 冷端冷端 熱電偶工作原理演示熱電偶工作原理演示第3章 溫度傳感器2. 2. 熱電動(dòng)勢(shì)的組成熱電動(dòng)勢(shì)的組成圖圖3-243-2

36、4 熱電偶回路總熱電勢(shì)熱電偶回路總熱電勢(shì)0000( , )( )( , )( )( , )ABABBABAEt tetet tetet t兩種導(dǎo)體的兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)接觸電勢(shì) 圖圖3-23 單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)溫差溫差電勢(shì)電勢(shì)很小很小單一導(dǎo)體的單一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)溫差電動(dòng)勢(shì) 圖圖3-22 兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)接觸電動(dòng)勢(shì)接觸電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值取決的數(shù)值取決于兩種導(dǎo)體于兩種導(dǎo)體的的性質(zhì)性質(zhì)和和接接觸點(diǎn)的溫度觸點(diǎn)的溫度，而與導(dǎo)體的而與導(dǎo)體的形狀及尺寸形狀及尺寸無關(guān)無關(guān)第3章 溫度傳感器總熱電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式總熱電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式 則總的熱電動(dòng)勢(shì)就只與熱端溫度則總的熱電動(dòng)勢(shì)就只與熱端溫度

37、t t 成單值函數(shù)關(guān)系，即：成單值函數(shù)關(guān)系，即： 0( ,)( )( )ABABEt tetCf t00( , )( )( )ABABABEt tetet0000( , )( )( , )( )( , )ABABBABAEt tetet tetet t溫差電勢(shì)溫差電勢(shì)很小，可很小，可忽略不計(jì)忽略不計(jì) 總熱電總熱電勢(shì)表達(dá)勢(shì)表達(dá)式式t to o 恒定恒定e eABAB（t to o）= = C C熱端接熱端接觸電勢(shì)觸電勢(shì) 冷端接冷端接觸電勢(shì)觸電勢(shì) A A導(dǎo)體的導(dǎo)體的溫差電勢(shì)溫差電勢(shì) B B導(dǎo)體的導(dǎo)體的溫差電勢(shì)溫差電勢(shì) 第3章 溫度傳感器 實(shí)際應(yīng)用中，熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系是通過熱電偶分度表來確定的

38、 分度表是參考端溫度為0時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)建立起來的熱電勢(shì)與工作端溫度之間的數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系。第3章 溫度傳感器附錄附錄C KC K型熱電偶分度表型熱電偶分度表K型（鎳鉻型（鎳鉻鎳硅）鎳硅） 熱電偶溫度范圍（熱電偶溫度范圍（-90 01300） （參考端溫度為（參考端溫度為00）0 0101020203030404050506060707080809090-0-0-0.000-0.000-0.392-0.392-0.777-0.777-1.156-1.156-1.527-1.527-1.889-1.889-2.243-2.243-2.586-2.586-2.920-2.920-3.242-3.242+0

39、+00.0000.0000.3970.3970.7980.7981.2031.2031.6111.6112.0222.0222.4362.4362.8502.8503.2663.2663.6813.6811001004.0954.0954.5084.5084.9194.9195.3275.3275.7335.7336.1376.1376.5396.5396.9396.9397.387.387.7377.7372002008.1378.1378.5368.5368.9388.9389.3419.3419.7459.74510.15110.15110.56110.56110.96910.96911

40、.38111.38111.79311.79330030012.20712.20712.62312.62313.03913.03913.45613.45613.87413.87414.29214.29214.72114.72115.13215.13215.55215.55215.97415.97440040016.39516.39516.81816.81817.24117.24117.66417.66418.08818.08818.51318.51318.93818.93819.36319.36319.78819.78820.21420.21450050020.64020.64021.06621

41、.06621.49321.49321.91921.91922.34622.34622.77222.77223.19823.19823.62423.62424.05024.05024.47624.47660060024.90224.90225.32725.32725.75125.75126.17626.17626.59926.59927.02227.02227.44527.44527.86727.86728.28828.28828.70928.70970070029.12829.12829.54729.54729.96529.96530.38330.38330.79930.79931.21431

42、.21431.62931.62932.04232.04232.45532.45532.86632.86680080033.27733.27733.68633.68634.09534.09534.50234.50234.90934.90935.31435.31435.71835.71836.12136.12136.52436.52436.92536.92590090037.32537.32537.72437.72438.12238.12238.51938.51938.81738.81739.31039.31039.70339.70340.09640.09640.48840.48840.89740

43、.8971000100041.29641.29641.65741.65742.04542.04542.43242.43242.81742.81743.20243.20243.58543.58543.96843.96844.34944.34944.72944.7291100110045.10845.10845.48645.48645.86345.86346.23846.23846.61246.61246.98546.98547.35647.35647.72647.72648.09548.09548.46248.4621200120048.82848.82849.19249.19249.5549.

44、5549.91649.91650.27650.27650.63350.63350.99050.99051.34451.34451.69751.69752.04952.0491300130052.39852.398熱電勢(shì) mV第3章 溫度傳感器3. 3. 熱電偶的基本定律熱電偶的基本定律（1 1）中間導(dǎo)體定律：中間導(dǎo)體定律： 在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要該導(dǎo)體在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要該導(dǎo)體兩端的溫度兩端的溫度相等相等，則對(duì)熱電偶回路總的熱電動(dòng)勢(shì)無影響，則對(duì)熱電偶回路總的熱電動(dòng)勢(shì)無影響 。同樣加入第四、第五種導(dǎo)體后，。同樣加入第四、第五種導(dǎo)體后，只要其兩端溫度相同，同樣不影響電路中

45、的總熱電動(dòng)勢(shì)。只要其兩端溫度相同，同樣不影響電路中的總熱電動(dòng)勢(shì)。EABC（t,to）= EAB（t，to）圖圖3-25 中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律 第三第三種導(dǎo)種導(dǎo)體體第3章 溫度傳感器證明中間導(dǎo)體定律證明中間導(dǎo)體定律00000( , )( )( )( )0ABCABBCCAEt tetetet000( )( )( )ABBCCAetetet 000(, )( )( )( )ABCABBCCAEt tetetet0000( , )( )( )( )( )( )ABCABBCCAABABEt tetetetetet當(dāng)當(dāng)t=t0時(shí)時(shí)所以所以第3章 溫度傳感器中間導(dǎo)體定律的意義中間導(dǎo)體定律的意義 根據(jù)

46、這個(gè)定律，我們可采取任何方式焊接導(dǎo)線，可以將熱電動(dòng)勢(shì)根據(jù)這個(gè)定律，我們可采取任何方式焊接導(dǎo)線，可以將熱電動(dòng)勢(shì)通過導(dǎo)線接至測量儀表進(jìn)行測量通過導(dǎo)線接至測量儀表進(jìn)行測量, ,且不影響測量精度?？刹捎们也挥绊憸y量精度。可采用開路熱開路熱電偶電偶對(duì)對(duì)液態(tài)金屬液態(tài)金屬和和金屬壁面金屬壁面進(jìn)行溫度測量，只要保證兩熱電極插入地進(jìn)行溫度測量，只要保證兩熱電極插入地方的方的溫度相同溫度相同即可。即可。圖圖3-263-26 連接儀表的熱電偶測量回路連接儀表的熱電偶測量回路圖圖3-27 3-27 開路熱電偶測溫開路熱電偶測溫第3章 溫度傳感器（2 2）中間溫度定律）中間溫度定律 在熱電偶測量電路中，測量端溫度為t

47、t，自由端為t to o，中間溫度為tt， 則（t t，t to o）的熱電勢(shì)等于（t t，tt）與（tt，t to o）熱電勢(shì)代數(shù)和。即：tt0ttABtt0ttABAB+圖圖3-28 中間溫度定律中間溫度定律00( , )( , )( , )ABABABEt tEt tEt t( , )( )( )ABABABEt tetet00( ,)( )( )ABABABEt tetet000( , )( ,)( )( )( ,)ABABABABABEt tEt tetetEt t兩式相加得：兩式相加得： 證明：證明： 第3章 溫度傳感器中間溫度定律的意義中間溫度定律的意義 利用該定律，可對(duì)參考端溫

48、度不為00的熱電勢(shì)進(jìn)行修正。另外，可以選用廉價(jià)的熱電偶AA、BB代替tt到t to o段的熱電偶A A、B B，只要在 （tt、t to o ）溫度范圍內(nèi)（AA、BB）與（A A、B B）熱電偶具有相近的熱電勢(shì)特性，便可將熱電偶冷端延長到溫度恒定的地方再進(jìn)行測量，使測量距離加長，還可以降低測量成本，而且不受原熱電偶自由端溫度tt的影響。這就是在實(shí)際測量中，對(duì)冷端溫度進(jìn)行修正，運(yùn)用補(bǔ)償導(dǎo)線延長測溫距離，消除熱電偶自由端溫度變化影響的道理。 熱電勢(shì)只取決于冷、熱接點(diǎn)的溫度，而與熱電極上的溫度分布無關(guān)。 第3章 溫度傳感器（3 3）參考電極定律）參考電極定律 如圖3-283-28所示，已知熱電極A

49、A、B B與參考電極C C 組成的熱電偶在接點(diǎn)溫度為（t t，t to o）時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)分別為E EACAC（t t，t to o），E EBCBC（t t，t to o），則相同溫度下，由A A，B B兩種熱電極配對(duì)后的熱電動(dòng)勢(shì) E EAB AB （t t，t to o），可按下面公式計(jì)算為 000( , )( , )( , )ABACBCEt tEt tEt t圖圖3-29 3-29 參考電極定律參考電極定律第3章 溫度傳感器參考電極定律舉例參考電極定律舉例例例1 1 已知鉑銠已知鉑銠3030鉑熱電偶的鉑熱電偶的E E（1084.51084.5，00）= 13.937mV= 13.937m

50、V， 鉑銠鉑銠66鉑熱電偶的鉑熱電偶的 E E（1084.51084.5，00）= 8.354mV= 8.354mV，求：鉑銠求：鉑銠3030鉑銠鉑銠6 6熱電偶在同樣溫度條件下的熱電動(dòng)勢(shì)。熱電偶在同樣溫度條件下的熱電動(dòng)勢(shì)。解解: : 設(shè)設(shè)A A 為鉑銠為鉑銠3030電極，電極，B B 為鉑銠為鉑銠6 6電極，電極，C C 為純鉑電極為純鉑電極E EABAB（1084.51084.5，00）= = E EACAC（1084.51084.5，0 0 ）- - E EBCBC（1084.51084.5，00）= 5.622mV= 5.622mV第3章 溫度傳感器參考電極定律的意義參考電極定律的意義

51、 參考電極定律大大簡化了熱電偶選配電極的工作，只要獲得有關(guān)電極與參考電極配對(duì)的熱電勢(shì)，那么任何兩種電極配對(duì)后的熱電勢(shì)均可利用該定理計(jì)算，而不需要逐個(gè)進(jìn)行測定。由于純鉑絲的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，熔點(diǎn)較高，易提純，所以目前常用純鉑絲作為標(biāo)準(zhǔn)電極。起主要作用的是兩個(gè)接點(diǎn)的接觸電勢(shì)熱電偶具有以下性質(zhì)：熱電偶具有以下性質(zhì)：（1 1）當(dāng)兩熱電極）當(dāng)兩熱電極材料相同材料相同時(shí)，不論接點(diǎn)溫度相同與否，回路總熱電勢(shì)均為時(shí)，不論接點(diǎn)溫度相同與否，回路總熱電勢(shì)均為零零（2 2）當(dāng)熱電偶兩個(gè)）當(dāng)熱電偶兩個(gè)接點(diǎn)溫度相同接點(diǎn)溫度相同時(shí)，不論電極材料相同與否，回路總熱電勢(shì)時(shí)，不論電極材料相同與否，回路總熱電勢(shì)均為均為零零。（3

52、 3）只有當(dāng)電極材料不同，兩接點(diǎn)溫度不同時(shí)，熱電偶回路才有熱電勢(shì)。當(dāng)）只有當(dāng)電極材料不同，兩接點(diǎn)溫度不同時(shí)，熱電偶回路才有熱電勢(shì)。當(dāng)電極材料選定后，兩接點(diǎn)的溫差越大，熱電勢(shì)也就越大。電極材料選定后，兩接點(diǎn)的溫差越大，熱電勢(shì)也就越大。（4 4）回路中熱電勢(shì)的方向取決于熱端的接觸電勢(shì)方向或回路電流流過冷端的）回路中熱電勢(shì)的方向取決于熱端的接觸電勢(shì)方向或回路電流流過冷端的方向。方向。第3章 溫度傳感器3.4.2 3.4.2 熱電極的材料及常用熱電偶熱電極的材料及常用熱電偶 根據(jù)熱電偶的測量原理，理論上根據(jù)熱電偶的測量原理，理論上任何兩種不同材料的導(dǎo)體任何兩種不同材料的導(dǎo)體都可以作為熱電極組都可以作為

53、熱電極組成熱電偶，但實(shí)際應(yīng)用中，但為了準(zhǔn)確可靠地進(jìn)行溫度測量，必須對(duì)熱電偶組成熱電偶，但實(shí)際應(yīng)用中，但為了準(zhǔn)確可靠地進(jìn)行溫度測量，必須對(duì)熱電偶組成材料嚴(yán)格選擇。組成熱電偶材料要滿足以下條件：成材料嚴(yán)格選擇。組成熱電偶材料要滿足以下條件：1 1） 在測量溫度范圍內(nèi)，熱電性能穩(wěn)定，不隨時(shí)間和被測介質(zhì)變化，物理化在測量溫度范圍內(nèi)，熱電性能穩(wěn)定，不隨時(shí)間和被測介質(zhì)變化，物理化 學(xué)性能穩(wěn)定，能耐高溫，在高溫下不易氧化或腐蝕等。學(xué)性能穩(wěn)定，能耐高溫，在高溫下不易氧化或腐蝕等。2 2） 導(dǎo)電率要高，電阻溫度系數(shù)小。導(dǎo)電率要高，電阻溫度系數(shù)小。3 3） 熱電勢(shì)隨溫度的變化率要大，并希望該變化率最好是常數(shù)。熱電

54、勢(shì)隨溫度的變化率要大，并希望該變化率最好是常數(shù)。4 4） 組成熱電偶的兩電極材料應(yīng)具有組成熱電偶的兩電極材料應(yīng)具有相近的熔點(diǎn)和特性穩(wěn)定的溫度相近的熔點(diǎn)和特性穩(wěn)定的溫度范圍。范圍。5 5） 材料的機(jī)械強(qiáng)度高，來源充足，復(fù)制性好，復(fù)制工藝簡單，價(jià)格便宜。材料的機(jī)械強(qiáng)度高，來源充足，復(fù)制性好，復(fù)制工藝簡單，價(jià)格便宜。目前工業(yè)上常用的目前工業(yè)上常用的4 4種標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶材料為：種標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶材料為：鉑銠鉑銠3030鉑銠鉑銠6 6（分度號(hào)為（分度號(hào)為B B型），測溫范圍型），測溫范圍0 018001800；鉑銠鉑銠1010鉑（分度號(hào)為鉑（分度號(hào)為S S型），測溫范圍型），測溫范圍0 01600160

55、0；鎳鉻鎳鉻鎳硅（分度號(hào)為鎳硅（分度號(hào)為K K型），測溫范圍型），測溫范圍-200-20013001300；鎳鉻鎳鉻銅鎳（分度號(hào)為銅鎳（分度號(hào)為E E型），測溫范圍型），測溫范圍-200-200900900。組成熱電偶的兩種材料寫在組成熱電偶的兩種材料寫在前面的為正極前面的為正極，后面為負(fù)極后面為負(fù)極。查熱電偶分度表時(shí)，一定要對(duì)應(yīng)相應(yīng)的材料。查熱電偶分度表時(shí)，一定要對(duì)應(yīng)相應(yīng)的材料。第3章 溫度傳感器3.4.3 3.4.3 熱電偶傳感器的結(jié)構(gòu)熱電偶傳感器的結(jié)構(gòu)根據(jù)安裝連接形式根據(jù)安裝連接形式可分為可分為:固定螺紋固定螺紋連接，連接，固定法蘭固定法蘭連接，連接，活動(dòng)法蘭活動(dòng)法蘭連接，連接，無固定無

56、固定裝置等形式裝置等形式圖圖3-30普通熱電偶普通熱電偶第3章 溫度傳感器鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶圖圖3-31 鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶也稱纜式熱電偶，也稱纜式熱電偶，它是將熱電偶絲它是將熱電偶絲與電熔氧化鎂絕與電熔氧化鎂絕緣物熔鑄在一起，緣物熔鑄在一起，外套不銹鋼管等外套不銹鋼管等. .熱電偶耐高壓、熱電偶耐高壓、反應(yīng)時(shí)間短、堅(jiān)反應(yīng)時(shí)間短、堅(jiān)固耐用固耐用 第3章 溫度傳感器鎧裝熱電偶外形鎧裝熱電偶外形鎧裝熱電偶橫截面鎧裝熱電偶橫截面第3章 溫度傳感器薄膜熱電偶薄膜熱電偶圖圖3-32 薄膜熱電偶熱電偶用真空鍍膜技術(shù)用真空鍍膜技術(shù)等方法，將熱電等方法，將熱電偶材料沉積在絕偶材料沉積在絕緣片表面而構(gòu)成緣片

57、表面而構(gòu)成的熱電偶的熱電偶薄膜熱電偶：測量范圍為薄膜熱電偶：測量范圍為-200-200500500，熱電極材料多采用，熱電極材料多采用銅銅康銅、鎳鉻康銅、鎳鉻銅、鎳鉻銅、鎳鉻鎳硅等，用云母作絕緣基片，鎳硅等，用云母作絕緣基片，主要適用于各種表面溫度的測量。主要適用于各種表面溫度的測量。當(dāng)測量范圍為當(dāng)測量范圍為50050018001800時(shí)，熱電極材料多用鎳鉻時(shí)，熱電極材料多用鎳鉻鎳硅、鎳硅、鉑銠鉑銠鉑等，用陶瓷做基片。鉑等，用陶瓷做基片。第3章 溫度傳感器熱電偶的其他結(jié)構(gòu)形式第3章 溫度傳感器另外，根據(jù)熱電偶的測溫原理，熱電偶回路的熱電勢(shì)只另外，根據(jù)熱電偶的測溫原理，熱電偶回路的熱電勢(shì)只與與冷

58、端和熱端的溫度冷端和熱端的溫度有關(guān)，當(dāng)冷端溫度保持不變時(shí)，熱電勢(shì)才有關(guān)，當(dāng)冷端溫度保持不變時(shí)，熱電勢(shì)才與測量端溫度成單值對(duì)應(yīng)關(guān)系。但在實(shí)際測量時(shí)，冷端溫度與測量端溫度成單值對(duì)應(yīng)關(guān)系。但在實(shí)際測量時(shí)，冷端溫度常隨環(huán)境溫度變化而變化，常隨環(huán)境溫度變化而變化， 不能保持恒定，因而會(huì)產(chǎn)生測不能保持恒定，因而會(huì)產(chǎn)生測量誤差。為了消除或補(bǔ)償冷端溫度的影響，常采用以下幾種量誤差。為了消除或補(bǔ)償冷端溫度的影響，常采用以下幾種方法。方法。3.4.4 3.4.4 熱電偶冷端溫度補(bǔ)償熱電偶冷端溫度補(bǔ)償 由于熱電偶的分度表是在冷端溫度為0時(shí)測得的，如果冷端溫度不為零，測得的熱電勢(shì)就不能直接去查相應(yīng)的分度表。0t第3章

59、 溫度傳感器1 10冷端恒溫法（冰浴法）冷端恒溫法（冰浴法） 將熱電偶的冷端置于將熱電偶的冷端置于00的恒溫器內(nèi)，保持為的恒溫器內(nèi)，保持為00。此時(shí)測得的熱電勢(shì)。此時(shí)測得的熱電勢(shì)可以準(zhǔn)確的反映熱端溫度變化的大小，直接查對(duì)應(yīng)的熱電偶分度表即可以準(zhǔn)確的反映熱端溫度變化的大小，直接查對(duì)應(yīng)的熱電偶分度表即可得知熱端溫度的大小?？傻弥獰岫藴囟鹊拇笮　Ｔ诒恐?，冰水混合在冰瓶中，冰水混合物的溫度能較長時(shí)間物的溫度能較長時(shí)間的保持在的保持在0 0 不變不變第3章 溫度傳感器冰浴法接線圖冰浴法接線圖被測流被測流體管道體管道熱電熱電偶偶接線盒接線盒補(bǔ)償補(bǔ)償導(dǎo)線導(dǎo)線銅銅導(dǎo)導(dǎo)線線毫毫伏伏表表冰瓶冰瓶冰水混冰水混合物

60、合物試管試管新的新的冷端冷端第3章 溫度傳感器此方法在熱電偶與動(dòng)圈式儀表配套使用時(shí)特別實(shí)用?？梢岳脙x表的機(jī)此方法在熱電偶與動(dòng)圈式儀表配套使用時(shí)特別實(shí)用?？梢岳脙x表的機(jī)械調(diào)零點(diǎn)將械調(diào)零點(diǎn)將零位調(diào)到與冷端溫度相同零位調(diào)到與冷端溫度相同的刻度上，也就相當(dāng)于先給儀表輸入的刻度上，也就相當(dāng)于先給儀表輸入一個(gè)熱電勢(shì)一個(gè)熱電勢(shì) ，在儀表使用時(shí)所指示的值即為，在儀表使用時(shí)所指示的值即為 對(duì)應(yīng)的溫度值，也即實(shí)際測量的溫度的大小對(duì)應(yīng)的溫度值，也即實(shí)際測量的溫度的大小2 2冷端恒溫法冷端恒溫法00( ,0)( , )( ,0)ABABABEtEt tEt0( ,0)ABEt00( ,)( ,0)ABABEt t