第六章 溫度檢測(cè)

1、2本章教學(xué)本章教學(xué): :p了解熱電偶、熱電阻的原理、種類(lèi)、結(jié)構(gòu)與應(yīng)用；了解熱電偶、熱電阻的原理、種類(lèi)、結(jié)構(gòu)與應(yīng)用；p掌握半導(dǎo)體熱敏電阻、半導(dǎo)體溫度傳感器的原理、掌握半導(dǎo)體熱敏電阻、半導(dǎo)體溫度傳感器的原理、種類(lèi)與應(yīng)用特點(diǎn)，應(yīng)用電路設(shè)計(jì)；種類(lèi)與應(yīng)用特點(diǎn)，應(yīng)用電路設(shè)計(jì)；p了解非接觸式測(cè)溫。了解非接觸式測(cè)溫。3 溫度是一個(gè)重要的物理參數(shù)，許多重要的物理、化學(xué)過(guò)程溫度是一個(gè)重要的物理參數(shù)，許多重要的物理、化學(xué)過(guò)程都要求在一定的溫度條件下才能正常進(jìn)行。溫度的檢查方法和都要求在一定的溫度條件下才能正常進(jìn)行。溫度的檢查方法和儀表在科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。本章首先儀表在科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到

2、了廣泛的應(yīng)用。本章首先介紹溫標(biāo)的概念，然后分別介紹接觸式測(cè)溫傳感器和非接觸式介紹溫標(biāo)的概念，然后分別介紹接觸式測(cè)溫傳感器和非接觸式測(cè)溫儀表。在接觸式測(cè)溫傳感器中介紹熱電阻和熱電偶；在非測(cè)溫儀表。在接觸式測(cè)溫傳感器中介紹熱電阻和熱電偶；在非接觸式測(cè)溫中，介紹光學(xué)高溫計(jì)、光電高溫計(jì)、輻射溫度計(jì)和接觸式測(cè)溫中，介紹光學(xué)高溫計(jì)、光電高溫計(jì)、輻射溫度計(jì)和比色溫度計(jì)。比色溫度計(jì)。4 概述概述 熱電阻式傳感器熱電阻式傳感器 熱電偶傳感器熱電偶傳感器 本章本章重點(diǎn)：熱電偶冷端溫度補(bǔ)償方法，熱電勢(shì)計(jì)算方法；重點(diǎn)：熱電偶冷端溫度補(bǔ)償方法，熱電勢(shì)計(jì)算方法； 本章難點(diǎn)本章難點(diǎn)：熱電偶冷端溫度補(bǔ)償方法，熱電勢(shì)計(jì)算方法。

3、：熱電偶冷端溫度補(bǔ)償方法，熱電勢(shì)計(jì)算方法。本章教學(xué)本章教學(xué): :51) 溫度的基本概念和測(cè)量方法溫度的基本概念和測(cè)量方法2) 溫標(biāo)溫標(biāo)6反映了物體冷熱的程度，與自然界中的各種物理和化反映了物體冷熱的程度，與自然界中的各種物理和化學(xué)過(guò)程相聯(lián)系。學(xué)過(guò)程相聯(lián)系。溫度概念的建立及測(cè)量溫度概念的建立及測(cè)量：以熱平衡為基礎(chǔ)的，：以熱平衡為基礎(chǔ)的，溫度最本質(zhì)的性質(zhì)：溫度最本質(zhì)的性質(zhì)：當(dāng)兩個(gè)冷熱程度不同的物體接觸當(dāng)兩個(gè)冷熱程度不同的物體接觸后就會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)熱換熱，換熱結(jié)束后兩物體處于熱平衡后就會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)熱換熱，換熱結(jié)束后兩物體處于熱平衡狀態(tài)，則它們具有相同的溫度。狀態(tài)，則它們具有相同的溫度。測(cè)量方法測(cè)量方法：接觸式

4、測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫：接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫7接觸式測(cè)溫 溫度敏感元件與被測(cè)對(duì)象接觸，經(jīng)過(guò)換熱后兩者溫溫度敏感元件與被測(cè)對(duì)象接觸，經(jīng)過(guò)換熱后兩者溫度相等。度相等。常用的接觸式測(cè)溫儀表常用的接觸式測(cè)溫儀表：(1) (1) 膨脹式溫度計(jì)。膨脹式溫度計(jì)。(2) (2) 熱電阻溫度計(jì)。熱電阻溫度計(jì)。 (3) (3) 熱電偶溫度計(jì)。熱電偶溫度計(jì)。(4) (4) 其他原理的溫度計(jì)。其他原理的溫度計(jì)。8接觸式測(cè)溫特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：直觀、可靠，測(cè)量?jī)x表也比較簡(jiǎn)單。直觀、可靠，測(cè)量?jī)x表也比較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：由于敏感元件必須與被測(cè)對(duì)象接觸，在接觸過(guò)程中就可能破壞被測(cè)由于敏感元件必須與被測(cè)對(duì)象接觸，在接觸過(guò)程中就

5、可能破壞被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)分布，從而造成測(cè)量誤差。對(duì)象的溫度場(chǎng)分布，從而造成測(cè)量誤差。有的測(cè)溫元件不能和被測(cè)對(duì)象充分接觸，不能達(dá)到充分的熱平衡，有的測(cè)溫元件不能和被測(cè)對(duì)象充分接觸，不能達(dá)到充分的熱平衡，使測(cè)溫元件和被測(cè)對(duì)象溫度不一致，也會(huì)帶來(lái)誤差。使測(cè)溫元件和被測(cè)對(duì)象溫度不一致，也會(huì)帶來(lái)誤差。在接觸過(guò)程中，介質(zhì)腐蝕性，高溫時(shí)對(duì)測(cè)溫元件的影響，影響測(cè)溫在接觸過(guò)程中，介質(zhì)腐蝕性，高溫時(shí)對(duì)測(cè)溫元件的影響，影響測(cè)溫元件的可靠性和工作壽命。元件的可靠性和工作壽命。 9非接觸測(cè)溫溫度敏感元件不與被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過(guò)輻射能量進(jìn)行熱溫度敏感元件不與被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過(guò)輻射能量進(jìn)行熱交換，由輻射能的大小來(lái)推算

6、被測(cè)物體的溫度。交換，由輻射能的大小來(lái)推算被測(cè)物體的溫度。常用的非接觸式測(cè)溫儀表常用的非接觸式測(cè)溫儀表：(1) (1) 輻射式溫度計(jì)：基于普朗克定理輻射式溫度計(jì)：基于普朗克定理 光電高溫計(jì)，輻射傳感器，比色溫度計(jì)。光電高溫計(jì)，輻射傳感器，比色溫度計(jì)。(2) (2) 光纖式溫度計(jì)：光纖的溫度特性、傳光介質(zhì)。光纖式溫度計(jì)：光纖的溫度特性、傳光介質(zhì)。 光纖溫度傳感器，光纖輻射溫度計(jì)。光纖溫度傳感器，光纖輻射溫度計(jì)。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：不與被測(cè)物體接觸，不破壞原有的溫度場(chǎng)，在被測(cè)物不與被測(cè)物體接觸，不破壞原有的溫度場(chǎng)，在被測(cè)物 體為運(yùn)動(dòng)物體時(shí)尤為適用。體為運(yùn)動(dòng)物體時(shí)尤為適用。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：精度一般不高。：精度一般

7、不高。10建立溫標(biāo)必須具備三個(gè)條件：建立溫標(biāo)必須具備三個(gè)條件：(1)(1)固定的溫度點(diǎn)（基準(zhǔn)點(diǎn)）固定的溫度點(diǎn)（基準(zhǔn)點(diǎn)） (2)(2)測(cè)溫儀器（確定測(cè)溫質(zhì)和測(cè)溫量測(cè)溫儀器（確定測(cè)溫質(zhì)和測(cè)溫量 ） (3)(3)溫標(biāo)方程（內(nèi)插公式）溫標(biāo)方程（內(nèi)插公式）11(1) (1) 經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)(2) (2) 熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo) (3) (3) 國(guó)際溫標(biāo)國(guó)際溫標(biāo)(4) 1990(4) 1990年國(guó)際溫標(biāo)年國(guó)際溫標(biāo)12(1)經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)由由特定的測(cè)溫質(zhì)特定的測(cè)溫質(zhì)和和測(cè)溫量測(cè)溫量所確定的溫標(biāo)所確定的溫標(biāo)華氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)(華氏溫度華氏溫度-32)-32)* *5/9=5/9=攝氏溫度攝氏溫度 17141714年德

8、國(guó)人華倫海特年德國(guó)人華倫海特(Fahrenheit)(Fahrenheit)在沸點(diǎn)和冰點(diǎn)之在沸點(diǎn)和冰點(diǎn)之間等分為間等分為180180份，每份為份，每份為1 1華氏度華氏度(1(10 0F) F) 。攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)17421742年瑞典人攝爾塞斯年瑞典人攝爾塞斯(Celsius)(Celsius)規(guī)定水的冰點(diǎn)沸點(diǎn)之規(guī)定水的冰點(diǎn)沸點(diǎn)之間等分為間等分為100100份，每份為份，每份為1 1攝氏度攝氏度(1(10 0C) C) 。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)是借助于一些物質(zhì)的物理量與溫度之間的關(guān)是借助于一些物質(zhì)的物理量與溫度之間的關(guān)系，用實(shí)驗(yàn)方法得到的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定溫度值的標(biāo)尺，系，用實(shí)驗(yàn)方法得到的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確

9、定溫度值的標(biāo)尺，因此有因此有局限性局限性和和任意性任意性。13(2)熱力學(xué)溫標(biāo)18481848年物理學(xué)家年物理學(xué)家開(kāi)爾文開(kāi)爾文(Kelvin)(Kelvin)首先提出首先提出 確定的溫度數(shù)值：熱力學(xué)溫度，絕對(duì)溫度，用符號(hào)確定的溫度數(shù)值：熱力學(xué)溫度，絕對(duì)溫度，用符號(hào)T T表示，單位為開(kāi)爾文，用表示，單位為開(kāi)爾文，用K K表示。表示。熱力學(xué)溫度的起點(diǎn)為絕對(duì)零度，所以它不可能為負(fù)熱力學(xué)溫度的起點(diǎn)為絕對(duì)零度，所以它不可能為負(fù)值，且冰點(diǎn)是值，且冰點(diǎn)是273.15K273.15K，沸點(diǎn)是，沸點(diǎn)是373.15K373.15K。請(qǐng)注意水。請(qǐng)注意水的冰點(diǎn)和三相點(diǎn)是不一樣的，兩者相差的冰點(diǎn)和三相點(diǎn)是不一樣的，兩者

10、相差0.01K0.01K。14(3)國(guó)際溫標(biāo) 1927年國(guó)際溫標(biāo)(ITS-27) 1927 1927年第七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定采用年第七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定采用具有具有3 3個(gè)基本特點(diǎn)個(gè)基本特點(diǎn)： 盡可能接近熱力學(xué)溫標(biāo)盡可能接近熱力學(xué)溫標(biāo); ; 復(fù)顯精度高并能確保量值的統(tǒng)一；復(fù)顯精度高并能確保量值的統(tǒng)一； 用以復(fù)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)使用方便，性能穩(wěn)定。用以復(fù)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)使用方便，性能穩(wěn)定。國(guó)際溫標(biāo)經(jīng)過(guò)幾次修改：國(guó)際溫標(biāo)經(jīng)過(guò)幾次修改：19481948年國(guó)際溫標(biāo)年國(guó)際溫標(biāo)(ITS(ITS48)48)，19681968年國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)年國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)(IPTS(IPTS68)68)，19901990年國(guó)際年國(guó)際

11、溫標(biāo)溫標(biāo)(ITS(ITS90)90)15(4)1990年國(guó)際溫標(biāo)(ITS90)根據(jù)第根據(jù)第1818屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)的決議，屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)的決議，自自19901990年年1 1月月1 1日起開(kāi)日起開(kāi)始在全世界實(shí)行始在全世界實(shí)行我國(guó)：自我國(guó)：自19941994年年1 1月月1 1日開(kāi)始全面實(shí)施日開(kāi)始全面實(shí)施9090國(guó)際溫標(biāo)主要有三方面內(nèi)容國(guó)際溫標(biāo)主要有三方面內(nèi)容：溫度單位溫度單位 定義固定溫度點(diǎn)定義固定溫度點(diǎn) 復(fù)現(xiàn)固定溫度點(diǎn)的方法復(fù)現(xiàn)固定溫度點(diǎn)的方法 16(4)1990年國(guó)際溫標(biāo)(ITS90)n符號(hào)：符號(hào)：T T，單位為開(kāi)爾文，單位為開(kāi)爾文(K)(K)，K K的定義為水的三相點(diǎn)的定義為水的三相點(diǎn)溫度

12、的溫度的1/273.161/273.16。n用與冰點(diǎn)用與冰點(diǎn)273.15K273.15K的差值表示的熱力學(xué)溫度稱為攝氏的差值表示的熱力學(xué)溫度稱為攝氏溫度，符號(hào)為溫度，符號(hào)為t t，單位為度，單位為度( (0 0C)C)，即，即t=T-273.15t=T-273.15，并，并有有1 10 0C=1KC=1K。n攝氏度攝氏度( (0 0C)C)是由國(guó)際溫標(biāo)重新定義的，是以熱力學(xué)溫是由國(guó)際溫標(biāo)重新定義的，是以熱力學(xué)溫標(biāo)為基礎(chǔ)的。標(biāo)為基礎(chǔ)的。n 9090國(guó)際溫標(biāo)定義國(guó)際開(kāi)爾文溫度國(guó)際溫標(biāo)定義國(guó)際開(kāi)爾文溫度T T9090和國(guó)際攝氏度和國(guó)際攝氏度t t9090，其間關(guān)系如同其間關(guān)系如同T T和和t t一樣

13、，即一樣，即 t t9090=T=T9090-273.15-273.15溫度單位17(4)1990年國(guó)際溫標(biāo)(ITS90)定義固定溫度點(diǎn) 90 90國(guó)際溫標(biāo)的定義固定溫度點(diǎn)是利用一系列純物質(zhì)各相國(guó)際溫標(biāo)的定義固定溫度點(diǎn)是利用一系列純物質(zhì)各相間可復(fù)現(xiàn)的平衡狀態(tài)或蒸汽壓所建立起來(lái)的特征溫度點(diǎn)。間可復(fù)現(xiàn)的平衡狀態(tài)或蒸汽壓所建立起來(lái)的特征溫度點(diǎn)。 這些特征溫度點(diǎn)的溫度指定值是由國(guó)際上公認(rèn)的最佳測(cè)這些特征溫度點(diǎn)的溫度指定值是由國(guó)際上公認(rèn)的最佳測(cè)量手段測(cè)定的。量手段測(cè)定的。18(4)1990年國(guó)際溫標(biāo)(ITS90)復(fù)現(xiàn)固定溫度點(diǎn)的方法n9090國(guó)際溫標(biāo)把溫度分為國(guó)際溫標(biāo)把溫度分為4 4個(gè)溫區(qū)，各個(gè)溫區(qū)的范

14、圍、使用的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫個(gè)溫區(qū)，各個(gè)溫區(qū)的范圍、使用的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫儀器分別為：儀器分別為：0.650.655.0K5.0K間為間為3 3HeHe或或4 4HeHe蒸汽壓溫度計(jì)；蒸汽壓溫度計(jì)；3.03.024.5561K24.5561K間為間為3 3HeHe或或4 4HeHe定容氣體溫度計(jì)；定容氣體溫度計(jì)；13.8033K13.8033K961.78961.780 0C C間為鉑電阻溫度計(jì)；間為鉑電阻溫度計(jì)；961.78961.780 0C C以上為光學(xué)或光電高溫計(jì)。以上為光學(xué)或光電高溫計(jì)。n在水的冰點(diǎn)以上的溫度使用攝氏度單位在水的冰點(diǎn)以上的溫度使用攝氏度單位( (0 0C)C)，在冰點(diǎn)以下的溫度使，在冰

15、點(diǎn)以下的溫度使用熱力學(xué)溫度單位用熱力學(xué)溫度單位(K)(K)。19 利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化的利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化的特性制成的傳感器叫做熱電阻式傳感器。特性制成的傳感器叫做熱電阻式傳感器。作用：主要用于對(duì)溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測(cè)作用：主要用于對(duì)溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測(cè)測(cè)溫元件測(cè)溫元件金屬熱電阻金屬熱電阻半導(dǎo)體熱電阻半導(dǎo)體熱電阻 熱電阻效應(yīng)熱電阻效應(yīng)物質(zhì)的電阻率隨溫度變化而變化的現(xiàn)象。物質(zhì)的電阻率隨溫度變化而變化的現(xiàn)象。 20 金屬原子最外層的電子能自由移動(dòng)，當(dāng)加上電壓以后，金屬原子最外層的電子能自由移動(dòng)，當(dāng)加上電壓以后，這些無(wú)規(guī)則移動(dòng)的電子就按一定的方

16、向流動(dòng)，形成電流。隨這些無(wú)規(guī)則移動(dòng)的電子就按一定的方向流動(dòng)，形成電流。隨著溫度的增加，電子的熱運(yùn)動(dòng)劇烈，電子之間、電子與振動(dòng)著溫度的增加，電子的熱運(yùn)動(dòng)劇烈，電子之間、電子與振動(dòng)的金屬離子之間的碰撞機(jī)會(huì)就不斷增加，因此電子的定向移的金屬離子之間的碰撞機(jī)會(huì)就不斷增加，因此電子的定向移動(dòng)將受到阻礙，金屬的動(dòng)將受到阻礙，金屬的電阻率電阻率也隨之增大。也隨之增大。 實(shí)踐證明，純金屬、鉑、銅、鐵和鎳是比較適合的材料，實(shí)踐證明，純金屬、鉑、銅、鐵和鎳是比較適合的材料，其中主要應(yīng)用的是其中主要應(yīng)用的是鉑和銅鉑和銅。 21熱電阻電阻體（最主要部分）絕緣套管接線盒熱電阻電阻體（最主要部分）絕緣套管接線盒作為熱電阻

17、的材料要求：作為熱電阻的材料要求：電阻溫度系數(shù)要大，以提高熱電阻的靈敏度；電阻溫度系數(shù)要大，以提高熱電阻的靈敏度；電阻率盡可能大，以便減小電阻體尺寸；電阻率盡可能大，以便減小電阻體尺寸；熱容量要小，以便提高熱電阻的響應(yīng)速度；熱容量要小，以便提高熱電阻的響應(yīng)速度；在測(cè)量范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能；在測(cè)量范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能；電阻與溫度的關(guān)系最好接近于線性；電阻與溫度的關(guān)系最好接近于線性；應(yīng)有良好的可加工性，且價(jià)格便宜。應(yīng)有良好的可加工性，且價(jià)格便宜。221)常用熱電阻 鉑鉑是一種貴重金屬，其物理和化學(xué)性能非常穩(wěn)定，是制是一種貴重金屬，其物理和化學(xué)性能非常穩(wěn)定，是制造熱電阻的

18、最好材料，主要作標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)。造熱電阻的最好材料，主要作標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)。 銅銅可用來(lái)制造可用來(lái)制造-50150范圍內(nèi)工業(yè)用電阻溫度計(jì)，特范圍內(nèi)工業(yè)用電阻溫度計(jì)，特點(diǎn)是點(diǎn)是價(jià)格低廉價(jià)格低廉，缺點(diǎn)是，缺點(diǎn)是電阻率低電阻率低，且，且容易氧化容易氧化，一般用在較，一般用在較低溫度和沒(méi)有水分和浸蝕性的介質(zhì)之中。低溫度和沒(méi)有水分和浸蝕性的介質(zhì)之中。 231)常用熱電阻-鉑熱電阻 長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的復(fù)現(xiàn)性可達(dá)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的復(fù)現(xiàn)性可達(dá)1010-4 -4 K K ，是目前測(cè)溫復(fù)現(xiàn)性最好，是目前測(cè)溫復(fù)現(xiàn)性最好的一種溫度計(jì)。的一種溫度計(jì)。0100)100(RRWW W（100100）越高，表示鉑絲純度越高，）越高，表示鉑

19、絲純度越高，國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)規(guī)定，作為基準(zhǔn)器的鉑電阻，國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)規(guī)定，作為基準(zhǔn)器的鉑電阻，W W（100100）1.39251.3925目前技術(shù)水平已達(dá)到目前技術(shù)水平已達(dá)到W W（100100）1.39301.3930，工業(yè)用鉑電阻的純度工業(yè)用鉑電阻的純度W W（100100）為）為1.3871.3871.3901.390。 241)常用熱電阻-鉑熱電阻 鉑絲的電阻值與溫度之間的關(guān)系，即特性方程如下：鉑絲的電阻值與溫度之間的關(guān)系，即特性方程如下： 當(dāng)溫度當(dāng)溫度t t在在200 200 t t 00時(shí)：時(shí)： )100(1 320ttCtBtARRt當(dāng)溫度當(dāng)溫度t t在在0 0 t t 650650

20、時(shí)：時(shí)： 1 20tBtARRt 國(guó)內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻，國(guó)內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻，W W（100100）1.3911.391，R R0 0分為分為5050和和100100兩種，分度號(hào)分別為兩種，分度號(hào)分別為Pt50Pt50和和Pt100Pt100，其分度表（給出阻值和溫度的關(guān)系），其分度表（給出阻值和溫度的關(guān)系） 251)常用熱電阻-鉑熱電阻特點(diǎn)即便在氧化性介質(zhì)中，其物理、化學(xué)性能都很穩(wěn)定；易提純，復(fù)現(xiàn)性好，有良好的工藝性 ；有較高的電阻率 ； 在還原性介質(zhì)中性能易受影響；電阻溫度系數(shù)不太高 ；價(jià)格貴 。261)常用熱電阻-鉑熱電阻271)常用熱電阻-鉑熱電阻WZP系列裝配式鉑

21、電阻系列裝配式鉑電阻及鎧裝電阻芯及鎧裝電阻芯用于一般工業(yè)場(chǎng)測(cè)溫用于一般工業(yè)場(chǎng)測(cè)溫使用溫度-200700 高強(qiáng)度石英管測(cè)溫鉑電阻高強(qiáng)度石英管測(cè)溫鉑電阻溫度范圍溫度范圍-100C至至+500C適用于鍍鋅鍋爐、耐酸、耐適用于鍍鋅鍋爐、耐酸、耐堿等強(qiáng)腐蝕場(chǎng)合堿等強(qiáng)腐蝕場(chǎng)合注注:不耐氫氟酸及磷酸不耐氫氟酸及磷酸281)常用熱電阻-鉑熱電阻精密溫度傳感器精密溫度傳感器PtWD1A型-100300誤差小于0.1，精度為超A級(jí) 天燃?xì)饬髁坑?jì)天燃?xì)饬髁坑?jì)溫度補(bǔ)償用鉑電阻溫度補(bǔ)償用鉑電阻天燃?xì)鉁u輪流量計(jì)等用天燃?xì)鉁u輪流量計(jì)等用油浸變壓器用鉑電阻油浸變壓器用鉑電阻 291)常用熱電阻-鉑熱電阻醫(yī)醫(yī)療療器器械械鉑鉑電

22、電阻阻 薄模鉑電阻元件薄模鉑電阻元件用用 于汽車(chē)工業(yè)、白色家電，食品加工業(yè)、醫(yī)療行業(yè)。于汽車(chē)工業(yè)、白色家電，食品加工業(yè)、醫(yī)療行業(yè)。 尺寸：尺寸：2.3mm2.1mm0.9mm（長(zhǎng)（長(zhǎng)寬寬高）高） 線長(zhǎng)線長(zhǎng) 10mm30防水封裝鉑電阻防水封裝鉑電阻核心元件：德國(guó)進(jìn)口精密鉑電阻（核心元件：德國(guó)進(jìn)口精密鉑電阻（PT100 PT1000）元件精度：元件精度：0.15 (A級(jí)級(jí)) 0.30 (B級(jí)級(jí))封裝材料：鍍鎳銅管或不銹鋼管封裝材料：鍍鎳銅管或不銹鋼管管料尺寸：管料尺寸： 4 * 25mm 連接線：連接線：PVC包膠電纜線（可選擇耐高溫型的）包膠電纜線（可選擇耐高溫型的） 1)常用熱電阻-鉑熱電阻3

23、11)常用熱電阻-銅熱電阻應(yīng)應(yīng) 用：用：測(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合測(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合測(cè)量范圍：測(cè)量范圍：5050150150優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)：點(diǎn)：溫度范圍內(nèi)線性關(guān)系好，靈敏度比鉑電阻高，容易提純、加溫度范圍內(nèi)線性關(guān)系好，靈敏度比鉑電阻高，容易提純、加工，價(jià)格便宜，復(fù)現(xiàn)性能好。工，價(jià)格便宜，復(fù)現(xiàn)性能好。缺缺 點(diǎn)：點(diǎn)：易于氧化，一般只用于易于氧化，一般只用于150150以下的低溫測(cè)量和沒(méi)有水分及以下的低溫測(cè)量和沒(méi)有水分及無(wú)侵蝕性介質(zhì)的溫度測(cè)量。無(wú)侵蝕性介質(zhì)的溫度測(cè)量。與鉑相比，銅的電阻率低，所以銅電阻的體積較大。與鉑相比，銅的電阻率低，所以銅電阻的體積較大。321)常用熱電阻-銅熱電阻

24、銅電阻的阻值與溫度之間的關(guān)系為銅電阻的阻值與溫度之間的關(guān)系為)1 (0tRRt關(guān)系是線性的關(guān)系是線性的 工業(yè)上使用的標(biāo)準(zhǔn)化銅熱電阻的工業(yè)上使用的標(biāo)準(zhǔn)化銅熱電阻的R R0 0按國(guó)內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計(jì)取按國(guó)內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計(jì)取5050和和100100兩種，分度號(hào)分別為兩種，分度號(hào)分別為Cu50Cu50和和Cu100Cu100，相應(yīng)的分度表，相應(yīng)的分度表可查閱相關(guān)資料?？刹殚喯嚓P(guān)資料。 331)常用熱電阻-銅熱電阻銅電阻的特點(diǎn)銅電阻的特點(diǎn)電阻率小 ；容易氧化 ；價(jià)格便宜 。341)常用熱電阻-銅熱電阻WZC-111/12*1000mm Cu50 35普通工業(yè)用熱電阻式溫度傳感器普通工業(yè)用熱電阻式溫度傳感器保護(hù)管保護(hù)管

25、內(nèi)部導(dǎo)線內(nèi)部導(dǎo)線絕緣管絕緣管熱電阻熱電阻蓋蓋接線座接線座骨架骨架漆包銅線漆包銅線引出線引出線銅熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖銅熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖云母骨架云母骨架鉑絲鉑絲彈簧支承片彈簧支承片 銀引出線銀引出線云母彈簧型云母彈簧型玻璃封裝型玻璃封裝型塑封型塑封型熱電阻的結(jié)構(gòu)36利用半導(dǎo)體的利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化電阻值隨溫度顯著變化的特性制成的特性制成由由金屬氧化物金屬氧化物和和化合物化合物按不同的配方比例按不同的配方比例燒結(jié)燒結(jié)優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)：點(diǎn)： (1) (1) 熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬大（熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬大（4 49 9倍）倍） (2) (2) 電阻率大，體積小，熱慣性小，適于測(cè)量點(diǎn)溫、電阻率大，

26、體積小，熱慣性小，適于測(cè)量點(diǎn)溫、表面溫度及快速變化的溫度。表面溫度及快速變化的溫度。 (3) (3) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)械性能好。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)械性能好。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：線性度較差，復(fù)現(xiàn)性和互換性較差。線性度較差，復(fù)現(xiàn)性和互換性較差。37熱敏電阻分類(lèi)：正溫度系數(shù)正溫度系數(shù)(PTC)(PTC)負(fù)溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)(NTC) (NTC) 臨界溫度系數(shù)臨界溫度系數(shù)(CTR)(CTR)熱敏電阻典型特性熱敏電阻典型特性 38熱敏電阻分類(lèi)-NTC熱敏電阻熱敏電阻 NTC熱敏電阻的材料是一熱敏電阻的材料是一種由錳（種由錳（Mn）、鎳（）、鎳（Ni）、銅）、銅（Cu）、鈷（）、鈷（Co）、鐵（）、鐵（Fe）等金屬氧化物按

27、一定比例混合等金屬氧化物按一定比例混合燒結(jié)而成的半導(dǎo)體，改變混合燒結(jié)而成的半導(dǎo)體，改變混合物的成分和配比就可以獲得測(cè)物的成分和配比就可以獲得測(cè)溫范圍、阻值及溫度系數(shù)不同溫范圍、阻值及溫度系數(shù)不同溫度溫度半導(dǎo)體半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻電電阻阻鉑熱電阻鉑熱電阻NTC熱敏電阻熱敏電阻。它具有。它具有 NTC熱敏電阻應(yīng)用廣泛。熱敏電阻應(yīng)用廣泛。39熱敏電阻分類(lèi)-NTC熱敏電阻熱敏電阻 半導(dǎo)體這種溫度特性，是因?yàn)榘雽?dǎo)體的導(dǎo)電方式是載流子（電子、空半導(dǎo)體這種溫度特性，是因?yàn)榘雽?dǎo)體的導(dǎo)電方式是載流子（電子、空穴）導(dǎo)電。由于半導(dǎo)體中載流子的數(shù)目遠(yuǎn)比金屬中的自由電子少得多，所穴）導(dǎo)電。由于半導(dǎo)體中載流子的數(shù)目遠(yuǎn)比

28、金屬中的自由電子少得多，所以它的電阻率很大。以它的電阻率很大。隨著溫度的升高隨著溫度的升高，半導(dǎo)體中參加導(dǎo)電的載流子數(shù)目就，半導(dǎo)體中參加導(dǎo)電的載流子數(shù)目就會(huì)增多，故會(huì)增多，故半導(dǎo)體導(dǎo)電率就增加，它的電阻率也就降低了半導(dǎo)體導(dǎo)電率就增加，它的電阻率也就降低了。 熱敏電阻正是利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化這一特性制成的熱熱敏電阻正是利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化這一特性制成的熱敏元件。它是由某些金屬氧化物按不同的配方比例燒結(jié)制成的。在一定的敏元件。它是由某些金屬氧化物按不同的配方比例燒結(jié)制成的。在一定的范圍內(nèi)，根據(jù)測(cè)量熱敏電阻阻值的變化，便可知被測(cè)介質(zhì)的溫度變化。范圍內(nèi)，根據(jù)測(cè)量熱敏電阻阻值的變

29、化，便可知被測(cè)介質(zhì)的溫度變化。40熱敏電阻分類(lèi)-CTR熱敏電阻熱敏電阻 CTR熱敏電阻是以三氧化二釩熱敏電阻是以三氧化二釩與鋇、硅等氧化物，在磷、硅氧化物與鋇、硅等氧化物，在磷、硅氧化物的弱還原氣氛中混合燒結(jié)而成，它呈的弱還原氣氛中混合燒結(jié)而成，它呈半玻璃狀，具有負(fù)溫度系數(shù)。通常，半玻璃狀，具有負(fù)溫度系數(shù)。通常，CTR熱敏電阻用樹(shù)脂包封成珠狀或厚熱敏電阻用樹(shù)脂包封成珠狀或厚膜形使用，其阻值在膜形使用，其阻值在1k 10M之之間。間。 CTR熱敏電阻隨溫度變化的特性熱敏電阻隨溫度變化的特性屬劇變型，具有開(kāi)關(guān)特性，如左圖所屬劇變型，具有開(kāi)關(guān)特性，如左圖所示。當(dāng)溫度高于居里點(diǎn)示。當(dāng)溫度高于居里點(diǎn)TC

30、時(shí)，其阻值時(shí)，其阻值會(huì)減小到臨界狀態(tài)，突變的數(shù)量級(jí)為會(huì)減小到臨界狀態(tài)，突變的數(shù)量級(jí)為24。因此又稱這類(lèi)熱敏電阻為臨界因此又稱這類(lèi)熱敏電阻為臨界熱敏電阻熱敏電阻。Tc溫度溫度T（）200150100500103101105107電阻率電阻率（.cm）41熱敏電阻分類(lèi)- PTC熱敏電阻熱敏電阻TNTC1062001000101102103104105107溫度溫度T（）電阻率電阻率（.cm） PTC熱敏電阻是以鈦酸鋇摻合稀土元熱敏電阻是以鈦酸鋇摻合稀土元素?zé)Y(jié)而成的半導(dǎo)休陶瓷元件，具有正溫素?zé)Y(jié)而成的半導(dǎo)休陶瓷元件，具有正溫度系數(shù)。其溫度特性曲線如左圖所示，從度系數(shù)。其溫度特性曲線如左圖所示，從特

31、性曲線上可以看到特性曲線上可以看到PTC熱敏電阻具有以熱敏電阻具有以下特性：下特性： (1) 當(dāng)溫度低于居里點(diǎn)當(dāng)溫度低于居里點(diǎn)TC時(shí)，具有半導(dǎo)體時(shí)，具有半導(dǎo)體特性；特性； (2) 當(dāng)溫度高于居里點(diǎn)當(dāng)溫度高于居里點(diǎn)TC時(shí)，電阻值隨溫時(shí)，電阻值隨溫度升高而急劇增大，至度升高而急劇增大，至TN溫度時(shí)出現(xiàn)負(fù)阻溫度時(shí)出現(xiàn)負(fù)阻現(xiàn)象；現(xiàn)象； (3) 具有通電瞬間產(chǎn)生強(qiáng)大電流而后很快具有通電瞬間產(chǎn)生強(qiáng)大電流而后很快衰減的特性。衰減的特性。 基于基于PTC熱敏電阻的特性，可利用其自熱敏電阻的特性，可利用其自控作用，做成各種恒溫器、限流保護(hù)元件控作用，做成各種恒溫器、限流保護(hù)元件或溫控開(kāi)關(guān)。還可以用或溫控開(kāi)關(guān)。還

32、可以用PTC組成發(fā)熱元件，組成發(fā)熱元件，功率一般為幾瓦到數(shù)百瓦。功率一般為幾瓦到數(shù)百瓦。42熱敏電阻分類(lèi)- NTC熱敏電阻熱敏電阻熱敏電阻的結(jié)構(gòu)熱敏電阻的結(jié)構(gòu)熱敏電阻的主要特性熱敏電阻的主要特性熱敏電阻的主要參數(shù)熱敏電阻的主要參數(shù)熱敏電阻的線性化熱敏電阻的線性化43熱敏電阻的主要特性 溫度特性溫度特性 伏安特性伏安特性44熱敏電阻的主要特性-溫度特性 NTCNTC型熱敏電阻，在較小的溫度范圍內(nèi)，電阻型熱敏電阻，在較小的溫度范圍內(nèi)，電阻- -溫度特性溫度特性 00273127310110ttBTTBTeReRR式中式中 R RT T , , R R0 0熱敏電阻在絕對(duì)溫度熱敏電阻在絕對(duì)溫度T T

33、，T T0 0時(shí)的阻值時(shí)的阻值()()； T T0 0, , T T 介質(zhì)的起始溫度和變化溫度（介質(zhì)的起始溫度和變化溫度（K K）；）； t t0 0 , t , t 介質(zhì)的起始溫度和變化溫度（介質(zhì)的起始溫度和變化溫度（）；）； B B 熱敏電阻材料常數(shù)，一般為熱敏電阻材料常數(shù)，一般為200020006000K6000K， 其大小取決于熱敏電阻的材料。其大小取決于熱敏電阻的材料。0011lnTTRRBT45熱敏電阻的主要特性-溫度特性 若已知兩個(gè)電阻值以及相應(yīng)的溫度值，就可求得若已知兩個(gè)電阻值以及相應(yīng)的溫度值，就可求得B B值。值。一般取一般取2020和和100100時(shí)的電阻時(shí)的電阻R R20

34、20 和和R R100100計(jì)算計(jì)算B B值，值，即將即將T T=373K=373K，T T0 0=293K=293K代入上式，則代入上式，則100201365RRnlB將將B B值及值及R R0 0= =R R2020 代入式就確定了熱敏電阻的代入式就確定了熱敏電阻的溫度特性溫度特性: : 46熱敏電阻的主要特性-溫度特性 熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)21TBdTdRRTT B B和和值是表征熱敏電阻材料性能的兩個(gè)重要參數(shù)，熱敏電阻值是表征熱敏電阻材料性能的兩個(gè)重要參數(shù)，熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)比金屬絲的高很多，所以它的靈敏度很高。的電阻溫度系數(shù)比金屬絲的高很多，所以它的靈敏度很高。熱敏電阻在其本身

35、溫度變化熱敏電阻在其本身溫度變化11時(shí)，電阻值的相對(duì)變化量時(shí)，電阻值的相對(duì)變化量47熱敏電阻的主要特性-伏安特性V（電壓）（電壓）IaImI（電流）（電流）d0abc曲線分四段，曲線分四段， 0a段：段：電流小電流小于于Ia，功耗小，電流不足以使熱，功耗小，電流不足以使熱敏電阻發(fā)熱，元件上的溫度基敏電阻發(fā)熱，元件上的溫度基本是環(huán)境溫度。此時(shí)熱敏電阻本是環(huán)境溫度。此時(shí)熱敏電阻相當(dāng)于一個(gè)固定電阻，電壓與相當(dāng)于一個(gè)固定電阻，電壓與電流之間符合歐姆定律。電流之間符合歐姆定律。 ab段：段：隨著電流增加，熱敏電阻功耗增加，導(dǎo)致電流加熱引起熱敏電阻自隨著電流增加，熱敏電阻功耗增加，導(dǎo)致電流加熱引起熱敏電阻

36、自身溫度超過(guò)環(huán)境溫度（介質(zhì)溫度），其阻值降低，因此出現(xiàn)身溫度超過(guò)環(huán)境溫度（介質(zhì)溫度），其阻值降低，因此出現(xiàn)非線性正阻區(qū)非線性正阻區(qū)，電，電流增長(zhǎng)速度阻值減小的速度。流增長(zhǎng)速度阻值減小的速度。 cd段：段：隨著電流增加，為隨著電流增加，為Im時(shí)，電壓達(dá)到最大值，電流繼續(xù)增加，熱敏電時(shí)，電壓達(dá)到最大值，電流繼續(xù)增加，熱敏電阻本身加熱更為劇烈，阻值迅速減小，阻本身加熱更為劇烈，阻值迅速減小，阻值減小的速度大于電流增加的速度阻值減小的速度大于電流增加的速度，出現(xiàn)出現(xiàn)cd段段負(fù)阻區(qū)負(fù)阻區(qū)。48熱敏電阻的主要特性-伏安特性V（電壓）（電壓）IaImI（電流）（電流）d0abc 熱敏電阻非線性嚴(yán)重，使用中要

37、進(jìn)行非線性補(bǔ)償。熱敏電阻非線性嚴(yán)重，使用中要進(jìn)行非線性補(bǔ)償。 在硬件電路方法上，采用溫度系數(shù)較小的電阻與熱敏電在硬件電路方法上，采用溫度系數(shù)較小的電阻與熱敏電阻串、并聯(lián)接法，使得熱敏電阻的電阻阻串、并聯(lián)接法，使得熱敏電阻的電阻溫度曲線變?yōu)槠教?。溫度曲線變?yōu)槠教埂?0a段：正常使用熱敏電阻測(cè)溫。段：正常使用熱敏電阻測(cè)溫。cd段：可用來(lái)測(cè)量風(fēng)速、真空度、段：可用來(lái)測(cè)量風(fēng)速、真空度、流量等參數(shù)。流量等參數(shù)。49熱敏電阻的結(jié)構(gòu)構(gòu)成：構(gòu)成：熱敏探頭、引線、殼體熱敏探頭、引線、殼體二端和三端器件：二端和三端器件：為直熱式，即熱敏電阻直接由連接的電路獲得功率；為直熱式，即熱敏電阻直接由連接的電路獲得功率；四

38、端器件：四端器件：旁熱式旁熱式50熱敏電阻的結(jié)構(gòu)51熱敏電阻的結(jié)構(gòu) 典型的熱敏電阻元件有圓形、桿形和珠形等，典型的熱敏電阻元件有圓形、桿形和珠形等，其結(jié)構(gòu)及溫度特性如圖所示。其結(jié)構(gòu)及溫度特性如圖所示。 52熱敏電阻的結(jié)構(gòu)53熱敏電阻的結(jié)構(gòu)實(shí)物圖片實(shí)物圖片 1.耗散系數(shù)：耗散系數(shù)： 5mW/2.熱時(shí)間常數(shù)熱時(shí)間常數(shù): 10S3.測(cè)溫范圍測(cè)溫范圍: -40 +110主要用于電飯鍋等烹飪用具。耐主要用于電飯鍋等烹飪用具。耐高溫，反應(yīng)快而精確高溫，反應(yīng)快而精確54熱敏電阻的結(jié)構(gòu)ABS材質(zhì)外殼，材質(zhì)外殼，PVC導(dǎo)線導(dǎo)線,用于電冰用于電冰箱、冰柜。耐腐防潮箱、冰柜。耐腐防潮1.耗散系數(shù)：耗散系數(shù)： 5mW

39、/2.熱時(shí)間常數(shù)熱時(shí)間常數(shù): NB，電子擴(kuò)散的結(jié)果使導(dǎo)體，電子擴(kuò)散的結(jié)果使導(dǎo)體A失去電子而帶正電，失去電子而帶正電，導(dǎo)體導(dǎo)體B則因獲得電子而帶負(fù)電，在接觸面形成電場(chǎng)。這個(gè)則因獲得電子而帶負(fù)電，在接觸面形成電場(chǎng)。這個(gè)電場(chǎng)阻礙了電子繼續(xù)擴(kuò)散，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，在接觸區(qū)形電場(chǎng)阻礙了電子繼續(xù)擴(kuò)散，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，在接觸區(qū)形成一個(gè)穩(wěn)定的電位差，即接觸電動(dòng)勢(shì)。成一個(gè)穩(wěn)定的電位差，即接觸電動(dòng)勢(shì)。80接觸電勢(shì) BAABNNekTTeln其大小可表示為：其大小可表示為：式中：式中：K波爾茲曼常數(shù)，波爾茲曼常數(shù)，K1.3810-23 e 電子電荷量電子電荷量 e = 1.610-19C NA(NB)為為A(B)材料

40、的自由電子密度。材料的自由電子密度。( )ABeTABT0T接觸電勢(shì)接觸電勢(shì)0( )ABeT000()lnAABBK TnTeTen端接觸電勢(shì)：( )lnAABBnKTTeTen端接觸電勢(shì)：81溫差電勢(shì) 同一導(dǎo)體中的，如果兩端溫度不同，在兩端間會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)同一導(dǎo)體中的，如果兩端溫度不同，在兩端間會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)勢(shì)，即產(chǎn)生單一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)，這是由于導(dǎo)體內(nèi)自由電子，即產(chǎn)生單一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)，這是由于導(dǎo)體內(nèi)自由電子在高溫端具有較大的動(dòng)能，因而向低溫端擴(kuò)散的結(jié)果。高溫端在高溫端具有較大的動(dòng)能，因而向低溫端擴(kuò)散的結(jié)果。高溫端因失去電子而帶正電，低溫端由于獲得電子而帶負(fù)電，在高低因失去電子而帶正電，低溫端

41、由于獲得電子而帶負(fù)電，在高低溫端之間形成一個(gè)電位差。溫差電動(dòng)勢(shì)的大小與導(dǎo)體的性質(zhì)和溫端之間形成一個(gè)電位差。溫差電動(dòng)勢(shì)的大小與導(dǎo)體的性質(zhì)和兩端的溫差有關(guān)。兩端的溫差有關(guān)。82溫差電勢(shì)00( ,)TAATeT TdT A A材料的湯姆遜系數(shù)。材料的湯姆遜系數(shù)。 （表示導(dǎo)體（表示導(dǎo)體A兩端的溫度差為兩端的溫度差為1時(shí)所產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)時(shí)所產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì) ）ABT0T溫差電勢(shì)T T00( ,)Ae T T0( , )Be T T83熱電偶回路的總熱電勢(shì) 000000000( ,)( )( ,)()( ,)( )()( ,)( ,)()ln()ABABAABBABABABTAABTBET TeTeT

42、TeTeT TeTeTeT TeT TNkTTdteN電子密度大電子密度大TTTT0 084熱電偶回路的總熱電勢(shì) 幾點(diǎn)討論幾點(diǎn)討論 如果組成熱電偶的兩個(gè)電極的材料相同，即使是兩結(jié)點(diǎn)的如果組成熱電偶的兩個(gè)電極的材料相同，即使是兩結(jié)點(diǎn)的溫度不同也不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。溫度不同也不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。 組成熱電偶的兩個(gè)電極的材料雖然不相同，但是兩結(jié)點(diǎn)的組成熱電偶的兩個(gè)電極的材料雖然不相同，但是兩結(jié)點(diǎn)的溫度相同也不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。溫度相同也不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。 由不同電極材料由不同電極材料A、B組成的熱電偶，當(dāng)冷端溫度組成的熱電偶，當(dāng)冷端溫度 T0 恒定恒定時(shí)，產(chǎn)生的熱電勢(shì)在時(shí)，產(chǎn)生的熱電勢(shì)在一定的溫度范圍內(nèi)一定的溫度

43、范圍內(nèi)僅是熱端溫度僅是熱端溫度 T 的單值函的單值函數(shù)。數(shù)。相相同同、0)()(,0ln TTnnBABABA . 0)()(,0ln)(0000 TTBABAdTTTnneTTTT 85000000( ,)( )() ()()( )()TTABABABABABET TeTdteTdtf Tf T熱電勢(shì)是熱電勢(shì)是T T和和T T0 0的溫度函數(shù)的差，而不是溫度的函數(shù)。的溫度函數(shù)的差，而不是溫度的函數(shù)。當(dāng)當(dāng)T T0 0=0=0時(shí)，時(shí)，f f (T(T0 0)=c)=c則有：則有：0( ,)( )( )ABET Tf TcT E E與與T T之間有唯一對(duì)應(yīng)的單值函數(shù)關(guān)系，因此就可以用測(cè)量到的熱電勢(shì)

44、之間有唯一對(duì)應(yīng)的單值函數(shù)關(guān)系，因此就可以用測(cè)量到的熱電勢(shì)E E來(lái)得到對(duì)應(yīng)的溫度值來(lái)得到對(duì)應(yīng)的溫度值T T， 熱電偶熱電勢(shì)的大小，只是與導(dǎo)體熱電偶熱電勢(shì)的大小，只是與導(dǎo)體A A和和B B的材料有關(guān)，與冷熱端的溫度的材料有關(guān)，與冷熱端的溫度有關(guān)，與導(dǎo)體的粗細(xì)長(zhǎng)短及兩導(dǎo)體接觸面積無(wú)關(guān)。有關(guān)，與導(dǎo)體的粗細(xì)長(zhǎng)短及兩導(dǎo)體接觸面積無(wú)關(guān)。 熱電偶回路的總熱電勢(shì) 861 1）勻質(zhì)導(dǎo)體定律）勻質(zhì)導(dǎo)體定律2 2）中間導(dǎo)體定律）中間導(dǎo)體定律3 3）連接導(dǎo)體定律）連接導(dǎo)體定律87勻質(zhì)導(dǎo)體定律勻質(zhì)導(dǎo)體定律由一種勻質(zhì)導(dǎo)體所組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的截面積如由一種勻質(zhì)導(dǎo)體所組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的截面積如何及導(dǎo)體的各處溫度

45、分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。何及導(dǎo)體的各處溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。熱電偶必須采用兩種不用材料的導(dǎo)體組成，熱電偶必須采用兩種不用材料的導(dǎo)體組成，熱電偶的熱電勢(shì)僅與兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)，而與沿?zé)犭姌O的熱電偶的熱電勢(shì)僅與兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)，而與沿?zé)犭姌O的溫度分布無(wú)關(guān)。溫度分布無(wú)關(guān)。如果熱電偶的熱電極是非勻質(zhì)導(dǎo)體，在不均勻溫度場(chǎng)中測(cè)如果熱電偶的熱電極是非勻質(zhì)導(dǎo)體，在不均勻溫度場(chǎng)中測(cè)溫時(shí)將造成測(cè)量誤差。所以熱電極材料的均勻性是衡量熱溫時(shí)將造成測(cè)量誤差。所以熱電極材料的均勻性是衡量熱電偶質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)之一。電偶質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)之一。88中間導(dǎo)體定律 將由將由A A、B B兩種導(dǎo)體組成的熱電偶的冷端

46、（兩種導(dǎo)體組成的熱電偶的冷端（T0 0端）斷端）斷開(kāi)而接入的三種導(dǎo)體開(kāi)而接入的三種導(dǎo)體C C后，只要冷、熱端的后，只要冷、熱端的T0 0 、T 保持保持不變，則回路的總熱電勢(shì)不變。不變，則回路的總熱電勢(shì)不變。BT0TABT0TT0AC89中間導(dǎo)體定律T T0ABT0T( )ABeT0()ACeTT0C0()CBeT0( ,)BeT T0( ,)AeT T00(,)CeT T0( ,)Be T T0( ,)Ae T T( )ABeT0( )ACeTab0( )CBeT00( ,)( )TAATAe T TT dT導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差：00( ,)( )TBBTBeT TT dT導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差：00

47、00( ,)( )0TCCTCe T TT dT導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差：00000()ln()lnAACCCCBBTnTeTenTneTen端接觸電勢(shì)：( )lnAABBnTTeTen端接觸電勢(shì)：90中間導(dǎo)體定律00000000000000( ,)( )( ,)()()( ,)( )()()( ,)( ,)lnlnln( )( )()ln( )( )ABABBACCBAABACCBBATAACBATBCBTABATBeT TeTe T TeTeTe T TeTeTeTe T Te T TnnnTTTTTdTenenennTTTTdTen 此定律具有特別重要的實(shí)用意義，因?yàn)橛脽犭娕紲y(cè)溫時(shí)此定律具有特別

48、重要的實(shí)用意義，因?yàn)橛脽犭娕紲y(cè)溫時(shí)必須必須接入儀表接入儀表( (第三種材料第三種材料) )，根據(jù)此定律，只要儀表兩接入點(diǎn)的溫度，根據(jù)此定律，只要儀表兩接入點(diǎn)的溫度保持一致保持一致( (T0 0 ) )儀表的入就不會(huì)影響熱電勢(shì)。而且儀表的入就不會(huì)影響熱電勢(shì)。而且A A、B B結(jié)點(diǎn)的焊接結(jié)點(diǎn)的焊接方法也可以是任意的。方法也可以是任意的。91連接導(dǎo)體定律),(),(),(00TTETTETTTEnBAnABnBAAB為在工業(yè)測(cè)量溫度中使用補(bǔ)償導(dǎo)線提供了理論基礎(chǔ)。為在工業(yè)測(cè)量溫度中使用補(bǔ)償導(dǎo)線提供了理論基礎(chǔ)。),(),(),(00TTETTETTTEnABnABnAB當(dāng)當(dāng)A A與與A A，B B與與B

49、 B材料分別相同時(shí)材料分別相同時(shí)中間溫度定律中間溫度定律92連接導(dǎo)體定律對(duì)電極材料的要求：在同樣的溫差下產(chǎn)生的熱電勢(shì)大，且其熱電勢(shì)與溫度之間呈線性或近似線性的單值函數(shù)關(guān)系；耐高溫，抗輻射性能好，在較寬的范圍內(nèi)性能穩(wěn)定；電導(dǎo)率高、電阻溫度系數(shù)和比熱容小； 復(fù)制性和工藝性好，價(jià)格低廉。93連接導(dǎo)體定律例例6.3.1 6.3.1 用（用（S S型）熱電偶測(cè)量某一溫度，若參比端溫度型）熱電偶測(cè)量某一溫度，若參比端溫度Tn=30Tn=30，測(cè)得的熱電勢(shì)，測(cè)得的熱電勢(shì)E(T, TE(T, Tn n)=7.5mV)=7.5mV，求測(cè)量端實(shí)際溫度，求測(cè)量端實(shí)際溫度T T。)(),(),(0,0TTETTETT

50、EnnCTCTTTEnn03000，）中，（在查分度表有查分度表有E E（3030，0 0）= 0.173 mV = 0.173 mV mVTTEn5 . 7），（mVETETE673.7173.05 .7)0 ,30(300），（），（反查分度表有反查分度表有T=830T=830，測(cè)量端實(shí)際溫度為，測(cè)量端實(shí)際溫度為830.830.94熱電偶的熱電勢(shì)大小不僅與熱端溫度的有關(guān)，而且熱電偶的熱電勢(shì)大小不僅與熱端溫度的有關(guān)，而且也與冷端溫度有關(guān)，只有當(dāng)冷端溫度恒定，通過(guò)測(cè)也與冷端溫度有關(guān)，只有當(dāng)冷端溫度恒定，通過(guò)測(cè)量熱電勢(shì)的大小得到熱端的溫度。量熱電勢(shì)的大小得到熱端的溫度。 熱電偶的冷端處理和補(bǔ)償熱

51、電偶的冷端處理和補(bǔ)償: : 當(dāng)熱電偶冷端處在溫度波動(dòng)較大的地方時(shí)，必須首當(dāng)熱電偶冷端處在溫度波動(dòng)較大的地方時(shí)，必須首先使用補(bǔ)償導(dǎo)線將冷端延長(zhǎng)到一個(gè)溫度穩(wěn)定的地方，先使用補(bǔ)償導(dǎo)線將冷端延長(zhǎng)到一個(gè)溫度穩(wěn)定的地方，再考慮將冷端處理為再考慮將冷端處理為。95幾種冷端處理方法： 1. 1. 補(bǔ)償導(dǎo)線法補(bǔ)償導(dǎo)線法2. 2. 熱電偶冷端溫度恒溫法熱電偶冷端溫度恒溫法3. 3. 計(jì)算修正法計(jì)算修正法4. 4. 冷端補(bǔ)償電橋法冷端補(bǔ)償電橋法96幾種冷端處理方法： 1)補(bǔ)償導(dǎo)線法組成組成：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

52、冷端遷移；其一實(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(zhǎng)型延長(zhǎng)型和和補(bǔ)償型補(bǔ)償型兩種兩種 延長(zhǎng)形：延長(zhǎng)形：補(bǔ)償導(dǎo)線合金絲的名義化學(xué)成分及熱電勢(shì)標(biāo)稱值與配用的熱電補(bǔ)償導(dǎo)線合金絲的名義化學(xué)成分及熱電勢(shì)標(biāo)稱值與配用的熱電偶相同，用字母偶相同，用字母“”附在熱電偶分度號(hào)后表示，附在熱電偶分度號(hào)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，但其熱電勢(shì)值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(shì)值在在100100以下時(shí)與配用的熱電偶的熱電勢(shì)標(biāo)稱值相同，有字母以下時(shí)與配用的熱電偶的熱電勢(shì)標(biāo)稱值相同，有字母“C C”附在熱附在熱

53、電偶分度號(hào)后表示電偶分度號(hào)后表示. . 97幾種冷端處理方法： 所謂延長(zhǎng)線實(shí)際上是把在一定溫度范圍內(nèi)（一般為所謂延長(zhǎng)線實(shí)際上是把在一定溫度范圍內(nèi)（一般為0100）與熱電）與熱電偶具有相同熱電特性的兩種較長(zhǎng)金屬導(dǎo)線與熱電偶配接。它的作用是將熱偶具有相同熱電特性的兩種較長(zhǎng)金屬導(dǎo)線與熱電偶配接。它的作用是將熱電偶冷端移至離熱源較遠(yuǎn)并且環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方，從而消除冷端溫度電偶冷端移至離熱源較遠(yuǎn)并且環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方，從而消除冷端溫度變化帶來(lái)的影響，即該補(bǔ)償導(dǎo)線所產(chǎn)生的熱電勢(shì)等于工作熱電偶在此溫度變化帶來(lái)的影響，即該補(bǔ)償導(dǎo)線所產(chǎn)生的熱電勢(shì)等于工作熱電偶在此溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生的熱電勢(shì)。范圍內(nèi)產(chǎn)生的熱電勢(shì)。

54、 BABTT0TNTNA1)補(bǔ)償導(dǎo)線法98幾種冷端處理方法： 99幾種冷端處理方法： 使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)注意問(wèn)題：n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)（0-1000-100）；）；n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；n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；n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；n補(bǔ)償導(dǎo)線的作用是對(duì)熱電偶冷端延長(zhǎng)。補(bǔ)償導(dǎo)線的作用是對(duì)熱電偶冷端延長(zhǎng)。100幾種冷端處理方法： 2)計(jì)算修正法 在實(shí)際應(yīng)用中，熱電偶的

55、參比端往往不是在實(shí)際應(yīng)用中，熱電偶的參比端往往不是0 0C C，而是環(huán)境溫度，這，而是環(huán)境溫度，這時(shí)測(cè)量出的回路熱電勢(shì)要小，因此必須加上環(huán)境溫度與冰點(diǎn)之間溫差所時(shí)測(cè)量出的回路熱電勢(shì)要小，因此必須加上環(huán)境溫度與冰點(diǎn)之間溫差所產(chǎn)生的熱電勢(shì)后才能符合熱電偶分度表的要求。產(chǎn)生的熱電勢(shì)后才能符合熱電偶分度表的要求。 )0 ,(),()0 ,(11TETTETE 可用室溫計(jì)測(cè)出環(huán)境溫度可用室溫計(jì)測(cè)出環(huán)境溫度T T1 1，從分度表中查出的，從分度表中查出的E(TE(T1 1,0),0)值，然后加值，然后加上熱電偶回路熱電勢(shì)上熱電偶回路熱電勢(shì)E(T,TE(T,T1 1) )，得到，得到E(T,0)E(T,0)

56、值，反查分度表即可得到準(zhǔn)確值，反查分度表即可得到準(zhǔn)確的被測(cè)溫度值。的被測(cè)溫度值。101幾種冷端處理方法： 3)熱電偶冷端溫度恒溫法（冰浴法）適用于實(shí)驗(yàn)室中的精確測(cè)量和檢定熱電偶時(shí)使用。適用于實(shí)驗(yàn)室中的精確測(cè)量和檢定熱電偶時(shí)使用。102幾種冷端處理方法： 4) 冷端補(bǔ)償電橋法 利用直流不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)來(lái)補(bǔ)償熱電偶冷端溫度變利用直流不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)來(lái)補(bǔ)償熱電偶冷端溫度變化而引起的熱電勢(shì)的變化值?；鸬臒犭妱?shì)的變化值。103標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：工藝上比較成熟，能批量生產(chǎn)、性能穩(wěn)定、工藝上比較成熟，能批量生產(chǎn)、性能穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛，具有統(tǒng)一分度表并已列入國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)文件應(yīng)用廣泛，具

57、有統(tǒng)一分度表并已列入國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)文件中的熱電偶。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶可以互相交換，精度有一定的中的熱電偶。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶可以互相交換，精度有一定的保證。保證。 國(guó)際電工委員會(huì)（國(guó)際電工委員會(huì)（IECIEC）共推薦了）共推薦了8 8種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 1041051）鉑銠10-鉑熱電偶（S型）貴金屬熱電偶。電極線徑規(guī)定為貴金屬熱電偶。電極線徑規(guī)定為0.5mm0.5mm，正極（正極（SPSP）的名義化學(xué)成分為鉑銠合金）的名義化學(xué)成分為鉑銠合金負(fù)極（負(fù)極（SNSN）為純鉑，故俗稱為單鉑銠熱電偶。）為純鉑，故俗稱為單鉑銠熱電偶。長(zhǎng)期最高使用溫度為長(zhǎng)期最高使用溫度為13001300，短期最高使用溫度為

58、，短期最高使用溫度為16001600。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，測(cè)溫溫區(qū)寬和使用壽命準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，測(cè)溫溫區(qū)寬和使用壽命長(zhǎng)，物理化學(xué)性能良好，在高溫下抗氧化性能好，適長(zhǎng)，物理化學(xué)性能良好，在高溫下抗氧化性能好，適用于氧化和惰性氣氛中。用于氧化和惰性氣氛中。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：熱電率較小，靈敏度低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，熱電率較小，靈敏度低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，對(duì)污染敏感，貴金屬材料昂貴，因此一次性投資較大。對(duì)污染敏感，貴金屬材料昂貴，因此一次性投資較大。1062)鉑銠30-鉑銠6（B型）為貴金屬熱電偶。熱偶絲線徑規(guī)定為為貴金屬熱電偶。熱偶絲線徑規(guī)定為0.5mm0.5mm，正極（正極（BPBP）

59、和負(fù)極（）和負(fù)極（BNBN）的名義化學(xué)成分均為鉑銠合金，只）的名義化學(xué)成分均為鉑銠合金，只是含量不同，故俗稱為雙鉑銠熱電偶。是含量不同，故俗稱為雙鉑銠熱電偶。長(zhǎng)期最高使用溫度為長(zhǎng)期最高使用溫度為16001600，短期最高使用溫度為，短期最高使用溫度為18001800。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，測(cè)溫溫區(qū)寬，使用壽命長(zhǎng)等，：準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，測(cè)溫溫區(qū)寬，使用壽命長(zhǎng)等，適用于氧化性和惰性氣氛中，也可短期用于真空中，但不適適用于氧化性和惰性氣氛中，也可短期用于真空中，但不適用于還原性氣氛或含有金屬或非金屬蒸汽中；參比端不需進(jìn)用于還原性氣氛或含有金屬或非金屬蒸汽中；參比端不需進(jìn)行冷端補(bǔ)償，因?yàn)樵谛?/p>

60、冷端補(bǔ)償，因?yàn)樵? 05050范圍內(nèi)熱電勢(shì)小于范圍內(nèi)熱電勢(shì)小于3 3V V。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：熱電率較小，靈敏度低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，抗污熱電率較小，靈敏度低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，抗污染能力差，貴金屬材料昂貴。染能力差，貴金屬材料昂貴。1073）鎳鉻-鎳硅熱電偶（K型）使用量最大的廉價(jià)金屬熱電偶，用量為其他熱電偶的總和使用量最大的廉價(jià)金屬熱電偶，用量為其他熱電偶的總和正極（正極（KPKP）的名義化學(xué)成分為：）的名義化學(xué)成分為：Ni:Cr=90:10Ni:Cr=90:10，負(fù)極（負(fù)極（KNKN）的名義化學(xué)化學(xué)成分為）的名義化學(xué)化學(xué)成分為Ni:Si=97:3Ni:Si=97:3。其使用溫度為其使用溫度