溫度測(cè)量及熱電偶

1、u 溫度測(cè)量概述溫度測(cè)量概述u 熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì)u 熱電阻溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)u 非接觸式測(cè)溫儀表非接觸式測(cè)溫儀表主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：某某200MW機(jī)組的測(cè)點(diǎn)示意圖：機(jī)組的測(cè)點(diǎn)示意圖：溫度和溫標(biāo)的概念溫度和溫標(biāo)的概念測(cè)溫儀表的分類測(cè)溫儀表的分類溫度溫度表征物體冷熱程度的物理參數(shù)表征物體冷熱程度的物理參數(shù)溫標(biāo)溫標(biāo)用來度量溫度高低的標(biāo)尺用來度量溫度高低的標(biāo)尺l 攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)（ ）l 華氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)（ ）l 熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo) （K） 建立在建立在卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)基礎(chǔ)上的理想溫標(biāo)。基礎(chǔ)上的理想溫標(biāo)。2211TQTQ可由可由氣體溫度計(jì)氣體溫度計(jì)來實(shí)現(xiàn)。來實(shí)現(xiàn)。l 國(guó)際溫標(biāo)國(guó)際溫標(biāo)協(xié)議性的

2、國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)協(xié)議性的國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)（international practical temperature scale） IPTS27、 IPTS48、 IPTS68、ITS90熱力學(xué)溫度（熱力學(xué)溫度（T）是基本物理量，）是基本物理量， 單位是單位是K （卡爾文）（卡爾文）水的三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度是水的三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度是273.16K， 卡爾文一度等于水三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的卡爾文一度等于水三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的1/273.16。攝氏溫度（攝氏溫度（t），單位），單位 t = T-273.15ITS90規(guī)定：規(guī)定： (1) 定義溫標(biāo)的固定定義溫標(biāo)的固定(基淮基淮)溫度點(diǎn)溫度點(diǎn) (2) 確定不同溫度范圍內(nèi)的基

3、準(zhǔn)溫度計(jì)確定不同溫度范圍內(nèi)的基準(zhǔn)溫度計(jì) 低溫段（低溫段（0.65K-24.556K）用）用He蒸氣或氣體溫度計(jì)蒸氣或氣體溫度計(jì)； 中高溫段（中高溫段（13.8033K-961.78 ）用）用鉑電阻溫度計(jì)鉑電阻溫度計(jì)； 高溫段（高溫段（961.78以上以上 ）用）用光電（光學(xué)）高溫計(jì)光電（光學(xué)）高溫計(jì)。 (3) 建立基準(zhǔn)溫度計(jì)的信號(hào)與溫度的內(nèi)插公式建立基準(zhǔn)溫度計(jì)的信號(hào)與溫度的內(nèi)插公式基本要點(diǎn)：基本要點(diǎn)：n 溫度不能直接測(cè)量溫度不能直接測(cè)量n 物體溫度的變化會(huì)帶來各種效應(yīng)：物體溫度的變化會(huì)帶來各種效應(yīng)： 物理的物理的 長(zhǎng)度、容積等機(jī)械量；電阻、電勢(shì)等電量；長(zhǎng)度、容積等機(jī)械量；電阻、電勢(shì)等電量； 光

4、強(qiáng)、輻射功率、波長(zhǎng)等光學(xué)量。光強(qiáng)、輻射功率、波長(zhǎng)等光學(xué)量。 化學(xué)的化學(xué)的 分解、聚合、顏色等。分解、聚合、顏色等。 根據(jù)不同的效應(yīng)可制成不同的測(cè)溫儀表。根據(jù)不同的效應(yīng)可制成不同的測(cè)溫儀表。 按測(cè)溫原理分按測(cè)溫原理分膨脹式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)壓力式溫度計(jì)壓力式溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì)輻射式高溫計(jì)輻射式高溫計(jì)按測(cè)溫方式分按測(cè)溫方式分接觸式溫度計(jì)接觸式溫度計(jì)非接觸式溫度計(jì)非接觸式溫度計(jì) 1、膨脹式、膨脹式 ： 1）工作原理：）工作原理：利用液體利用液體(水銀、酒精水銀、酒精)或固體或固體(雙金屬片雙金屬片)受熱時(shí)產(chǎn)生膨脹的特性受熱時(shí)產(chǎn)生膨脹的特性 2）分類：）分類：液體膨

5、脹式和固體膨脹式液體膨脹式和固體膨脹式 3）測(cè)溫范圍：）測(cè)溫范圍：200700 4）特點(diǎn)特點(diǎn) ：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，一般只用作結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，一般只用作就地測(cè)量就地測(cè)量 2、壓力式：、壓力式： 1）工作原理：工作原理：利用封閉在一定容積中的利用封閉在一定容積中的氣體、液體或某些液體的飽和蒸汽，受熱氣體、液體或某些液體的飽和蒸汽，受熱時(shí)其體積或壓力變化的性質(zhì)時(shí)其體積或壓力變化的性質(zhì) 2）分類：分類：氣壓式，液壓式，蒸氣式氣壓式，液壓式，蒸氣式 3）測(cè)溫范圍：測(cè)溫范圍：0 0300300 4）特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有防爆性，不怕結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有防爆性，不怕振動(dòng)，可作近距離傳示；準(zhǔn)確度低，滯后振

6、動(dòng)，可作近距離傳示；準(zhǔn)確度低，滯后性大性大 。3、熱電阻式、熱電阻式 ： 1）原理：）原理：利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體受熱其電阻值變化利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體受熱其電阻值變化的性質(zhì)的性質(zhì) 2）分類）分類: 金屬熱電阻金屬熱電阻、半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻 3）測(cè)溫范圍：測(cè)溫范圍：200850 、100300 ； 4）特點(diǎn)特點(diǎn): 準(zhǔn)確度高，能遠(yuǎn)距離傳送，適于低、中準(zhǔn)確度高，能遠(yuǎn)距離傳送，適于低、中溫測(cè)量；體積較大，測(cè)點(diǎn)溫較困難溫測(cè)量；體積較大，測(cè)點(diǎn)溫較困難 .4、熱電偶式、熱電偶式 ： 1）原理）原理: 利用物體的熱電性質(zhì)利用物體的熱電性質(zhì) 2）測(cè)溫范圍）測(cè)溫范圍: 01600 ； 3）特點(diǎn)：）特點(diǎn)：測(cè)溫范圍廣

7、，能遠(yuǎn)距離傳送，適于測(cè)溫范圍廣，能遠(yuǎn)距離傳送，適于中、高溫測(cè)量，需進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償，低溫段中、高溫測(cè)量，需進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償，低溫段測(cè)量準(zhǔn)確度較低測(cè)量準(zhǔn)確度較低 。5、非接觸式（輻射式）：、非接觸式（輻射式）： 1）原理：）原理：利用物體輻射能隨溫度變化的性質(zhì)利用物體輻射能隨溫度變化的性質(zhì) 2）分類：）分類：光學(xué)式，全輻射式，比色式，紅外式光學(xué)式，全輻射式，比色式，紅外式 3）測(cè)溫范圍：）測(cè)溫范圍：6002000 ； 4）特點(diǎn)：）特點(diǎn)：測(cè)溫范圍廣，多用于高溫測(cè)量，測(cè)量測(cè)溫范圍廣，多用于高溫測(cè)量，測(cè)量準(zhǔn)確度受環(huán)境條件的影響，而對(duì)測(cè)量值修正后才準(zhǔn)確度受環(huán)境條件的影響，而對(duì)測(cè)量值修正后才能減小誤差能減

8、小誤差 。熱電偶測(cè)溫原理熱電偶測(cè)溫原理 冷端溫度補(bǔ)償問題冷端溫度補(bǔ)償問題熱電偶的校驗(yàn)熱電偶的校驗(yàn)熱電偶的基本定律熱電偶的基本定律常用熱電偶的種類常用熱電偶的種類 熱電偶的構(gòu)造熱電偶的構(gòu)造 1）熱電偶熱電偶是應(yīng)用最普遍、最廣泛的溫是應(yīng)用最普遍、最廣泛的溫度測(cè)量元件。度測(cè)量元件。 2）既可用于既可用于流體流體溫度測(cè)量也可用于溫度測(cè)量也可用于固固體體溫度測(cè)量，既可以檢測(cè)溫度測(cè)量，既可以檢測(cè)靜態(tài)靜態(tài)溫度也能溫度也能測(cè)量測(cè)量動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)溫度。溫度。 3）在火電廠中，主蒸汽、過熱器管壁在火電廠中，主蒸汽、過熱器管壁與高溫?zé)煔獾鹊臏囟榷际遣捎脽犭娕紲y(cè)與高溫?zé)煔獾鹊臏囟榷际遣捎脽犭娕紲y(cè)量的。量的。 4）熱電偶一般

9、用于測(cè)量熱電偶一般用于測(cè)量1001600范圍內(nèi)溫度，用特殊材料制成的熱電偶范圍內(nèi)溫度，用特殊材料制成的熱電偶還可測(cè)更高或更低的溫度；還可測(cè)更高或更低的溫度； 5）熱電偶將感受到的）熱電偶將感受到的溫度信號(hào)溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)直接轉(zhuǎn)換成換成電勢(shì)信號(hào)電勢(shì)信號(hào)輸出，便于測(cè)量、信號(hào)傳輸出，便于測(cè)量、信號(hào)傳輸、自動(dòng)記錄和控制等。輸、自動(dòng)記錄和控制等。 熱電偶由兩根熱電偶由兩根不同材料的導(dǎo)體不同材料的導(dǎo)體焊接或絞接而成。焊接或絞接而成。 將將兩種不同材料的導(dǎo)體兩種不同材料的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路，組成一個(gè)閉合回路，如果如果兩端接點(diǎn)的溫度不同兩端接點(diǎn)的溫度不同，回路中將產(chǎn)生電勢(shì)，回路中將產(chǎn)生電勢(shì)，稱為稱為熱電勢(shì)熱電

10、勢(shì)。這個(gè)物理現(xiàn)象稱為。這個(gè)物理現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) 或或塞貝克效應(yīng)塞貝克效應(yīng)。 l熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)l 熱電勢(shì)熱電勢(shì) 接觸電勢(shì)接觸電勢(shì) + + 溫差電勢(shì)溫差電勢(shì)T0T1塞貝克效應(yīng)示意圖塞貝克效應(yīng)示意圖 冷端冷端（自由端）（自由端）熱電極熱電極A/B 熱端熱端（工作端）（工作端）接觸電勢(shì)接觸電勢(shì)（帕爾帖（帕爾帖電勢(shì)）電勢(shì)） 它是在兩種電子密度它是在兩種電子密度N 不相等的均質(zhì)導(dǎo)體不相等的均質(zhì)導(dǎo)體(或半或半導(dǎo)休導(dǎo)休)相接觸時(shí)形成的。相接觸時(shí)形成的。 數(shù)量級(jí)在數(shù)量級(jí)在10-110-3V帕爾帖電勢(shì)BTATABNNekTTEln)(T A T A T0湯姆遜電勢(shì)溫差電勢(shì)溫差

11、電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）（湯姆遜電勢(shì)） 同一均質(zhì)導(dǎo)體因兩端溫同一均質(zhì)導(dǎo)體因兩端溫度不同而形成的電勢(shì)。度不同而形成的電勢(shì)。001(,)()TTkE T Td N TeN熱電偶的熱電勢(shì)（賽貝克電勢(shì)）熱電偶的熱電勢(shì)（賽貝克電勢(shì)）)()(),(00tetettEBAABAB),(),()()(),(0000TTETTETETETTEBAABABAB)()(),(00tetettEABABAB或或當(dāng)熱電偶材料確定后，總熱電勢(shì)與溫度當(dāng)熱電偶材料確定后，總熱電勢(shì)與溫度t和和t0有關(guān)有關(guān))()(),(00tftfttEAB)()(),(0tCtfttEAB則測(cè)得熱電勢(shì)的大小，就可求得熱端溫度則測(cè)得熱電勢(shì)的大小，就可

12、求得熱端溫度t的數(shù)值的數(shù)值若冷端溫度若冷端溫度t0保持不變，則總熱電勢(shì)只與保持不變，則總熱電勢(shì)只與t有關(guān)有關(guān)幾點(diǎn)說明：幾點(diǎn)說明：u熱電偶熱電勢(shì)量熱電偶熱電勢(shì)量EAB(t，t0)是是溫度函數(shù)之差溫度函數(shù)之差，不是溫度差（不是溫度差（tt0）的函數(shù)。的函數(shù)。uEAB(t，t0) EBA(t，t0) EAB(t0，t) 熱電勢(shì)符號(hào)熱電勢(shì)符號(hào)EAB(t，t0)中，改變符號(hào)中，改變符號(hào)A與與B或或t與與t0的順序，即改變熱電勢(shì)的方向。的順序，即改變熱電勢(shì)的方向。u當(dāng)當(dāng)冷端冷端t0處將熱電偶脫開時(shí)，熱電極處將熱電偶脫開時(shí)，熱電極A將流出將流出電流，故稱電流，故稱A為正熱電極，為正熱電極，B為負(fù)熱電極。為負(fù)

13、熱電極。 這是這是判斷熱電偶正或負(fù)電極判斷熱電偶正或負(fù)電極的方法。的方法。l均質(zhì)導(dǎo)體定律均質(zhì)導(dǎo)體定律l中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律l中間溫度定律中間溫度定律 由由一種均質(zhì)導(dǎo)體一種均質(zhì)導(dǎo)體(或半導(dǎo)體或半導(dǎo)體)組成的組成的閉合回路，不論導(dǎo)體閉合回路，不論導(dǎo)體(或半導(dǎo)體或半導(dǎo)體)的截面的截面和長(zhǎng)度如何，各處的溫度分布如何，和長(zhǎng)度如何，各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。材料內(nèi)部電子密度處處材料內(nèi)部電子密度處處相等的導(dǎo)體相等的導(dǎo)體推論：推論： 1）熱電偶必須由兩種不同性質(zhì)的材料組成。熱電偶必須由兩種不同性質(zhì)的材料組成。 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

14、在溫差時(shí)，回路如產(chǎn)生熱電勢(shì)，說明該材料不純，是回路如產(chǎn)生熱電勢(shì)，說明該材料不純，是 不均勻的。不均勻的。據(jù)此，可以檢查熱電極材料的據(jù)此，可以檢查熱電極材料的 均勻性。均勻性。 由由不同材料不同材料組成的閉合回路中，組成的閉合回路中，若各種材料若各種材料接觸點(diǎn)的溫度都相同接觸點(diǎn)的溫度都相同，則，則回路中回路中熱電勢(shì)的總和等于零熱電勢(shì)的總和等于零。推論一：推論一： 在熱電偶回路中接入第三種在熱電偶回路中接入第三種(或更多種或更多種) 導(dǎo)體導(dǎo)體材料，只要接入的材料，只要接入的導(dǎo)體材料兩端的溫度相同導(dǎo)體材料兩端的溫度相同，則，則對(duì)熱電偶回路的熱電勢(shì)不產(chǎn)生影響。對(duì)熱電偶回路的熱電勢(shì)不產(chǎn)生影響。 中間導(dǎo)體

15、定律推論一為中間導(dǎo)體定律推論一為測(cè)量?jī)x表接入熱電偶測(cè)量?jī)x表接入熱電偶A、B回路回路，組成熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)來測(cè)量熱電勢(shì)提供了，組成熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)來測(cè)量熱電勢(shì)提供了 理論基礎(chǔ)。理論基礎(chǔ)。)()()(),(000tetetettECABCABABC當(dāng)溫度t = t0時(shí)，總熱電勢(shì)為零，故 )()()(000teteteABCABC則有：),()()(),(000ttEtetettEABABABABC 推論二：推論二： 如果兩種導(dǎo)體如果兩種導(dǎo)體A、B對(duì)另一種參考導(dǎo)對(duì)另一種參考導(dǎo)體體C的熱電勢(shì)為已知，則這兩種導(dǎo)體組成的熱電勢(shì)為已知，則這兩種導(dǎo)體組成熱電偶的熱電勢(shì)是它們對(duì)參考導(dǎo)體熱電熱電偶的熱電勢(shì)是它們對(duì)參考

16、導(dǎo)體熱電勢(shì)的代數(shù)和。勢(shì)的代數(shù)和。即即 EAB(t1, t2)= EAC(t1, t2)+ ECB (t1, t2)中間導(dǎo)體定律推論二簡(jiǎn)化了熱電偶的選配工作。中間導(dǎo)體定律推論二簡(jiǎn)化了熱電偶的選配工作。),(),(),(212121ttEttEttECBACAB 接點(diǎn)溫度為接點(diǎn)溫度為t1和和t2的熱電偶，它的熱電勢(shì)的熱電偶，它的熱電勢(shì) 等于接點(diǎn)溫度分別為等于接點(diǎn)溫度分別為t1，t3和和t3，t2的兩支同性質(zhì)的兩支同性質(zhì)熱電偶的熱電勢(shì)的代數(shù)和。熱電偶的熱電勢(shì)的代數(shù)和。即即 EAB(t1, t2)= EAB(t1, t3)+ EAB (t3, t2)結(jié)論一：結(jié)論一： 已知熱電偶在某一給定冷端溫度（已知

17、熱電偶在某一給定冷端溫度（t0）下下進(jìn)行的分度，只要進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的計(jì)算，進(jìn)行的分度，只要進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的計(jì)算，就可以在另外的冷端溫度（就可以在另外的冷端溫度（t1）下使用。）下使用。 該結(jié)論為制定熱電偶的該結(jié)論為制定熱電偶的熱電勢(shì)溫度熱電勢(shì)溫度關(guān)系關(guān)系分度表分度表奠定了理論基礎(chǔ)。奠定了理論基礎(chǔ)。 熱電偶的熱電勢(shì)熱電偶的熱電勢(shì)E（t，t0）與溫度與溫度t的關(guān)系的關(guān)系稱為熱電偶的稱為熱電偶的熱電特性熱電特性。 冷端冷端t0為為0時(shí)，將熱電偶熱電特性時(shí)，將熱電偶熱電特性（Et）制成的表，叫做）制成的表，叫做分度表分度表。 實(shí)際測(cè)量時(shí)，冷端實(shí)際測(cè)量時(shí)，冷端t0為往往為環(huán)境溫度。為往往為環(huán)境溫度。如如t0

18、2020時(shí)，測(cè)得時(shí)，測(cè)得 EAB(t，20)，要求，要求 t？ 根據(jù)中間溫度定律有根據(jù)中間溫度定律有 EAB(t，0) EAB(t，20) EAB(20，0) 解：查表得解：查表得EK(25，0)1mV, 則則 EK (t，0) EK (t，25) EK (25，0) 18.537mV 查分度表求得查分度表求得 t =450.5 。 如果用如果用EK(t，25)17.537mV直接查表，則得直接查表，則得t=427 ，顯然誤差是很大的。顯然誤差是很大的。例：一支鎳鉻鎳硅熱電偶，在冷端溫度為室溫例：一支鎳鉻鎳硅熱電偶，在冷端溫度為室溫2525時(shí)，測(cè)得熱電勢(shì)時(shí)，測(cè)得熱電勢(shì)EK(t，25)17.53

19、7mV，試求熱電偶所測(cè)的實(shí)際溫度試求熱電偶所測(cè)的實(shí)際溫度 t？結(jié)論二：結(jié)論二： 和熱電偶具有和熱電偶具有相同熱電性質(zhì)相同熱電性質(zhì)的補(bǔ)償導(dǎo)線的補(bǔ)償導(dǎo)線可引入熱電偶的回路中，相當(dāng)于把熱電可引入熱電偶的回路中，相當(dāng)于把熱電偶延長(zhǎng)而不影響熱電偶應(yīng)有的熱電勢(shì)。偶延長(zhǎng)而不影響熱電偶應(yīng)有的熱電勢(shì)。 該結(jié)論為工業(yè)測(cè)溫中應(yīng)用該結(jié)論為工業(yè)測(cè)溫中應(yīng)用補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線提供提供了理論依據(jù)。了理論依據(jù)。熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線：熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線： 分為延伸型和補(bǔ)償型兩種，結(jié)構(gòu)與電纜一樣。分為延伸型和補(bǔ)償型兩種，結(jié)構(gòu)與電纜一樣。 延伸型延伸型補(bǔ)償導(dǎo)線的材料與相應(yīng)的熱電偶相同，補(bǔ)償導(dǎo)線的材料與相應(yīng)的熱電偶相同，而而補(bǔ)償型補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)

20、線與對(duì)應(yīng)的熱電偶則不同。補(bǔ)償導(dǎo)線與對(duì)應(yīng)的熱電偶則不同。 而兩者的作用則完全一樣，即在不改變熱電偶而兩者的作用則完全一樣，即在不改變熱電偶熱電關(guān)系的情況下，將熱電偶的參比端延伸到適當(dāng)熱電關(guān)系的情況下，將熱電偶的參比端延伸到適當(dāng)?shù)牡胤綐?gòu)成一只加長(zhǎng)的熱電偶。的地方構(gòu)成一只加長(zhǎng)的熱電偶。 注意：注意： p補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)該與熱電偶配套使用；補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)該與熱電偶配套使用；p連接時(shí)極性不可接錯(cuò)；連接時(shí)極性不可接錯(cuò)；p補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線，必須保證它與熱電偶連接的兩個(gè)接點(diǎn)補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線，必須保證它與熱電偶連接的兩個(gè)接點(diǎn)溫度一致。溫度一致。EAB(t，t0) EAB(t，t0) EAB(t0，t0) EAB(t，t0)

21、ECD(t0，t0) 補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線C、D 與熱電偶與熱電偶A、B 配配接，將熱電偶的冷接，將熱電偶的冷端由端由t0移到移到t0處。處。 已知已知K K分度號(hào)（鎳鉻鎳硅）熱電偶的熱電勢(shì)分度號(hào)（鎳鉻鎳硅）熱電偶的熱電勢(shì)EK(100，0)4.095mV， EK(20，0)0.798mV，EK(30，20)0.405mV。試求。試求 EK(30，0)、 EK(100，20)、 EK(100，30)。（1 1）在使用溫度范圍內(nèi)，物理、化學(xué)性能穩(wěn)定；）在使用溫度范圍內(nèi)，物理、化學(xué)性能穩(wěn)定； （2 2）熱電勢(shì)和）熱電勢(shì)和熱電勢(shì)率熱電勢(shì)率大，大，E Et t是單值函數(shù)關(guān)系，最是單值函數(shù)關(guān)系，最好呈線性關(guān)系

22、；好呈線性關(guān)系； （3 3）電導(dǎo)率高，電阻溫度系數(shù)??；）電導(dǎo)率高，電阻溫度系數(shù)??；（4 4）熱電性能穩(wěn)定，易復(fù)現(xiàn)，同類熱電偶互換性好；）熱電性能穩(wěn)定，易復(fù)現(xiàn)，同類熱電偶互換性好； （5 5）具有一定的機(jī)械強(qiáng)度；加工方便，價(jià)格便宜。）具有一定的機(jī)械強(qiáng)度；加工方便，價(jià)格便宜。 1) 1)定義：定義：是指生產(chǎn)工藝成熟、成批生產(chǎn)、性能優(yōu)是指生產(chǎn)工藝成熟、成批生產(chǎn)、性能優(yōu)越并已列入工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)文件中的熱電偶。越并已列入工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)文件中的熱電偶。 2 2）特點(diǎn)：）特點(diǎn)：發(fā)展早、性能穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛，具有統(tǒng)發(fā)展早、性能穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛，具有統(tǒng)一的分度表，可以互換，并有與其配套的顯示儀一的分度表，可以互換，并有與其配套

23、的顯示儀表可供使用，十分方便。表可供使用，十分方便。 3 3）規(guī)定：）規(guī)定：國(guó)際電工委員會(huì)國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)(IEC)在在19751975年推薦年推薦7 7種種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，在標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，在19861986年又推薦了一種。我國(guó)目年又推薦了一種。我國(guó)目前共采用八種標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。前共采用八種標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。l標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶： （1）鉑銠鉑銠10-鉑（鉑（S）；）； （2）鉑銠鉑銠30-鉑銠鉑銠6 （B）；）； （3）鉑銠鉑銠13-鉑鉑 （R）；）； （4）鎳鉻鎳鉻-鎳硅鎳硅(鎳鉻鎳鉻-鎳鋁鎳鋁) （K）；）； （5）銅銅-銅鎳銅鎳(康銅康銅) （T）；）； （6）鎳鉻鎳鉻-康銅（康銅

24、（E）；）； （7）鐵鐵-康銅康銅 （J）；）； （8）鎳鉻鎳鉻-金鐵熱偶以及銅金鐵熱偶以及銅-金鐵熱偶。金鐵熱偶。鉑銠鉑銠10-鉑（鉑（S型）型）偶絲直徑：偶絲直徑：0.50.020 mm；適用范圍：適用范圍： 01100，11001600； 適用于氧化性氣氛中測(cè)溫適用于氧化性氣氛中測(cè)溫; ;長(zhǎng)期最高使用溫度長(zhǎng)期最高使用溫度為為1300,1300,短期最高使用溫度短期最高使用溫度16001600，不推薦，不推薦在還原氣氛中使用在還原氣氛中使用, ,短期內(nèi)可用于真空中測(cè)溫短期內(nèi)可用于真空中測(cè)溫特點(diǎn)：特點(diǎn)：復(fù)制性好、測(cè)量精度高；復(fù)制性好、測(cè)量精度高；價(jià)格貴、熱電價(jià)格貴、熱電勢(shì)小勢(shì)小偶絲直徑：偶絲

25、直徑：0.3、0.5、0.8、1.0、1.2、1.5、2.0、2.5、3.2 mm；適用范圍：適用范圍： 20020013001300 ；用于氧化和中性；用于氧化和中性氣氛中測(cè)溫氣氛中測(cè)溫, ,不推薦在還原氣氛中使用不推薦在還原氣氛中使用, ,可短期可短期在還原氣氛中使用在還原氣氛中使用, ,但必須外加密封保護(hù)管。但必須外加密封保護(hù)管。特點(diǎn)：特點(diǎn)：測(cè)溫范圍較寬、測(cè)溫范圍較寬、熱電勢(shì)較大、熱電勢(shì)較大、E Et t線性線性度好度好、價(jià)格適中；但、價(jià)格適中；但長(zhǎng)期使用后，鎳鋁氧化變長(zhǎng)期使用后，鎳鋁氧化變質(zhì)使熱電特性改變影響測(cè)量精確度。質(zhì)使熱電特性改變影響測(cè)量精確度。鎳鉻鎳鉻-鎳硅（鎳鋁）鎳硅（鎳鋁）

26、（K型）型）偶絲直徑：偶絲直徑：0.3、0.5、0.8、1.2、1.6、2.0、3.2 mm；適用范圍：適用范圍：200200900900；適用氧化或弱還原；適用氧化或弱還原性氣氛中測(cè)溫性氣氛中測(cè)溫特點(diǎn)：特點(diǎn)：輸出的熱電勢(shì)大輸出的熱電勢(shì)大,靈敏度高靈敏度高,價(jià)格低廉，價(jià)格低廉，適合在適合在00以下測(cè)溫。以下測(cè)溫。鎳鉻康銅（鎳鉻康銅（E型）型） l普通型熱電偶普通型熱電偶l鎧裝熱電偶（套管熱電偶）鎧裝熱電偶（套管熱電偶）l薄膜熱電偶薄膜熱電偶（1）普通型熱電偶：）普通型熱電偶：1-熱電極熱電極; 2-絕緣管絕緣管; 3-保護(hù)套管保護(hù)套管; 4-接線盒接線盒 l熱電極：熱電極： 直徑：貴金屬一般為

27、直徑：貴金屬一般為0.30.65mm； 賤金屬一般為賤金屬一般為0.53.2mm。 長(zhǎng)度：一般為長(zhǎng)度：一般為3502000mm。a點(diǎn)焊；點(diǎn)焊；b對(duì)焊；對(duì)焊；c絞狀點(diǎn)焊絞狀點(diǎn)焊l絕緣管：絕緣管：防止兩根熱電極短路。防止兩根熱電極短路。 低溫下：橡膠、塑料低溫下：橡膠、塑料 高溫下：氧化鋁、陶瓷等高溫下：氧化鋁、陶瓷等 a：無固定裝置：無固定裝置b：帶加強(qiáng)管且無固定裝置：帶加強(qiáng)管且無固定裝置c：固定螺紋：固定螺紋d：固定法蘭：固定法蘭e：活動(dòng)法蘭：活動(dòng)法蘭l保護(hù)套管：保護(hù)套管：防止熱電極遭受化學(xué)和機(jī)械損傷防止熱電極遭受化學(xué)和機(jī)械損傷. . f：高壓用錐形固定螺紋：高壓用錐形固定螺紋g：高壓焊接固定

28、錐形：高壓焊接固定錐形h：900套管套管普通式、防濺式、防水式、隔爆式和插座式普通式、防濺式、防水式、隔爆式和插座式 接線盒內(nèi)有接線端子，可供熱電極和補(bǔ)償導(dǎo)線接線盒內(nèi)有接線端子，可供熱電極和補(bǔ)償導(dǎo)線連接之用。連接之用。l接線盒：接線盒： （2）鎧裝熱電偶（套管熱電偶）：）鎧裝熱電偶（套管熱電偶）：l是由是由熱電極熱電極、絕緣材料絕緣材料和和金屬套管金屬套管三者組合三者組合 經(jīng)拉伸加工而成的堅(jiān)實(shí)經(jīng)拉伸加工而成的堅(jiān)實(shí)組合體。組合體。l特點(diǎn)：特點(diǎn)：動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，機(jī)械強(qiáng)度高，耐高壓、耐械強(qiáng)度高，耐高壓、耐沖擊。沖擊。適用于狹小管道適用于狹小管道內(nèi)的溫度測(cè)量。內(nèi)的溫度測(cè)量。（3）薄膜熱電偶：

29、）薄膜熱電偶： 鐵鎳薄膜熱電偶鐵鎳薄膜熱電偶1：熱端接點(diǎn)；：熱端接點(diǎn)；2：襯架；：襯架；3：鐵膜；：鐵膜；4：鎳膜；：鎳膜；5：鐵絲；：鐵絲；6：鎳絲；：鎳絲；7：接頭夾具：接頭夾具 制作：制作：用真空蒸鍍等方法用真空蒸鍍等方法使兩種熱電極材料使兩種熱電極材料(金屬金屬)蒸鍍到絕緣基板上，二者蒸鍍到絕緣基板上，二者牢固地結(jié)合在一起，形成牢固地結(jié)合在一起，形成薄膜狀熱接點(diǎn)。薄膜狀熱接點(diǎn)。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，精確度高動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，精確度高可以用來測(cè)變化極快的可以用來測(cè)變化極快的表面溫度和點(diǎn)的溫度；表面溫度和點(diǎn)的溫度；1. 1. 冰點(diǎn)法冰點(diǎn)法 2. 2. 計(jì)算法計(jì)算法 ( (冷端溫度校正法冷端

30、溫度校正法) )3. 3. 補(bǔ)償導(dǎo)線法補(bǔ)償導(dǎo)線法4. 4. 儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法5. 5. 補(bǔ)償電橋法（冷端溫度補(bǔ)償器）補(bǔ)償電橋法（冷端溫度補(bǔ)償器） 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 實(shí)現(xiàn)方便、實(shí)現(xiàn)方便、測(cè)量準(zhǔn)確；但只測(cè)量準(zhǔn)確；但只局局限于實(shí)驗(yàn)室限于實(shí)驗(yàn)室，不利，不利于在線測(cè)量。于在線測(cè)量。1. 冰點(diǎn)法冰點(diǎn)法 將熱電偶冷端置于冰點(diǎn)恒溫槽中將熱電偶冷端置于冰點(diǎn)恒溫槽中,使冷端溫度恒定使冷端溫度恒定在在0時(shí)進(jìn)行測(cè)溫。時(shí)進(jìn)行測(cè)溫。 E(t，0) E(t， t0) E(t0 ，0) 根據(jù)計(jì)算得到的熱電勢(shì)根據(jù)計(jì)算得到的熱電勢(shì)E(t，0)，通過查，通過查分度表可得被測(cè)溫度值。分度表可得被測(cè)溫度值。（中間溫度定

31、律中間溫度定律） 例例 ：用鎳鉻用鎳鉻-鎳鋁熱電偶鎳鋁熱電偶(分度號(hào)分度號(hào)K）測(cè)溫，熱電偶）測(cè)溫，熱電偶冷端溫度冷端溫度t0=34，測(cè)得熱電勢(shì)為，測(cè)得熱電勢(shì)為38. 339mV 。計(jì)。計(jì)算被測(cè)溫度算被測(cè)溫度t解：解： EK (t，0) EK (t，34) EK (34，0) 38. 339 1.3666 39.7056 mV39.7056 39.314(960 950) 950959.939.708 39.314t 在一定范圍內(nèi)在一定范圍內(nèi)(0100)，補(bǔ)償導(dǎo)線具有和所連接，補(bǔ)償導(dǎo)線具有和所連接的熱電偶相同的熱電性能。的熱電偶相同的熱電性能。注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：p補(bǔ)償導(dǎo)線僅將熱電偶冷端延長(zhǎng)到溫

32、度相對(duì)恒定補(bǔ)償導(dǎo)線僅將熱電偶冷端延長(zhǎng)到溫度相對(duì)恒定的地方，如果這地方溫度不是的地方，如果這地方溫度不是0，尚須繼續(xù)，尚須繼續(xù)進(jìn)行其冷端溫度補(bǔ)償。進(jìn)行其冷端溫度補(bǔ)償。p熱電偶正、負(fù)極必須與補(bǔ)償導(dǎo)線正、負(fù)極相接，熱電偶正、負(fù)極必須與補(bǔ)償導(dǎo)線正、負(fù)極相接，不能錯(cuò)接；兩者分度號(hào)必須不能錯(cuò)接；兩者分度號(hào)必須致。致。p補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)工作在補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)工作在100以下，否則其熱電特以下，否則其熱電特性將不符合熱電偶要求。性將不符合熱電偶要求。將儀表的將儀表的機(jī)械零點(diǎn)機(jī)械零點(diǎn)調(diào)至熱電偶調(diào)至熱電偶冷端溫度冷端溫度t0處處當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，指針?biāo)傅奈恢卯?dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，指針?biāo)傅奈恢?現(xiàn)有二種方法產(chǎn)生指示溫度：現(xiàn)有二

33、種方法產(chǎn)生指示溫度：(1)將儀表機(jī)械零位調(diào)至將儀表機(jī)械零位調(diào)至30，然后通上熱電勢(shì)產(chǎn)生指示；，然后通上熱電勢(shì)產(chǎn)生指示；(2)先通上熱電勢(shì)產(chǎn)生指示溫度，然后讀數(shù)溫度加上先通上熱電勢(shì)產(chǎn)生指示溫度，然后讀數(shù)溫度加上30。試問哪種方法正確，相對(duì)誤差為多少試問哪種方法正確，相對(duì)誤差為多少?例題：例題：解：解：方法（方法（1）產(chǎn)生的指示電勢(shì)）產(chǎn)生的指示電勢(shì) Es (t，0) Es (30，0) Es (1000，30) Es (1000，0) 得得 t 1000，本方法正確。，本方法正確。 方法（方法（2）在未調(diào)機(jī)械零點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生的指示電勢(shì)）在未調(diào)機(jī)械零點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生的指示電勢(shì) Es (t1，0) Es (10

34、00，30)9.585-0.173=9.412mV, 查查S分度表分度表t1984.9。最后指示結(jié)果最后指示結(jié)果 t2t1+30=1014.9 其相對(duì)誤差為（其相對(duì)誤差為（ t2t）/ t 100%=1.49問：?jiǎn)枺?1) 如將如將EPX、 ENX補(bǔ)償導(dǎo)線都換成銅導(dǎo)線，補(bǔ)償導(dǎo)線都換成銅導(dǎo)線， 儀表指示為多少儀表指示為多少？ (2) 如將如將EPX、 ENX補(bǔ)償導(dǎo)線的位置對(duì)換，補(bǔ)償導(dǎo)線的位置對(duì)換， 儀表的指示又儀表的指示又為多少為多少?例題：例題：解：解：（1） EE (t ，0) EE (800，50) EE (30，0) 61.022-3.047+1.801 59.776(mV) 查查E分度

35、表得指示溫度分度表得指示溫度t784.1 。 （2） EE (t”，0) EE (800，50) EE (50，30) EE (30，0) (61.0223.047)(3.047 1.801) 1.801 58. 53 (mV) 反查反查E分度表得分度表得t”768.3 。 由此可見，由此可見，補(bǔ)償導(dǎo)線接反時(shí)，儀表指示溫度將補(bǔ)償導(dǎo)線接反時(shí)，儀表指示溫度將偏低偏低。 是采用是采用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)來來補(bǔ)償補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢(shì)的變化值熱電勢(shì)的變化值，從而等效地使冷端，從而等效地使冷端溫度恒定的一種自動(dòng)補(bǔ)償法。溫度恒定的一種自動(dòng)補(bǔ)償

36、法。 注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：p使用時(shí)注意冷端溫度補(bǔ)償器型號(hào)和接線極性。使用時(shí)注意冷端溫度補(bǔ)償器型號(hào)和接線極性。型號(hào)必須與熱電偶相同，輸入正端接正熱電極。型號(hào)必須與熱電偶相同，輸入正端接正熱電極。輸出至儀表的連接線用銅導(dǎo)線。輸出至儀表的連接線用銅導(dǎo)線。p使用冷端溫度補(bǔ)償器仍須調(diào)節(jié)好儀表的機(jī)械零使用冷端溫度補(bǔ)償器仍須調(diào)節(jié)好儀表的機(jī)械零點(diǎn)，應(yīng)調(diào)整在電橋平衡時(shí)的設(shè)計(jì)溫度點(diǎn)，應(yīng)調(diào)整在電橋平衡時(shí)的設(shè)計(jì)溫度(20)數(shù)數(shù)值上。值上。p冷端補(bǔ)償器工作溫度范圍通常不超過冷端補(bǔ)償器工作溫度范圍通常不超過550。例：例：有有S分度熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)如圖所示。試問：分度熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)如圖所示。試問： （1）此動(dòng)圈儀表的機(jī)械零

37、位應(yīng)調(diào)在多少度上？）此動(dòng)圈儀表的機(jī)械零位應(yīng)調(diào)在多少度上？ （2）當(dāng)冷端補(bǔ)償器的電源開路）當(dāng)冷端補(bǔ)償器的電源開路(失電失電)時(shí)，儀表指示為多少？時(shí)，儀表指示為多少？ （3）電源極性接反時(shí)，儀表指示又為多少）電源極性接反時(shí)，儀表指示又為多少?解：解：（1）補(bǔ)償器產(chǎn)生補(bǔ)償電動(dòng)勢(shì)）補(bǔ)償器產(chǎn)生補(bǔ)償電動(dòng)勢(shì)Es (40，20)，要使，要使 Es (1000，40)Es (40，20) Es (t m，0) Es (1000，0) 則則t m20 。即儀表機(jī)械零位應(yīng)調(diào)在補(bǔ)償器。即儀表機(jī)械零位應(yīng)調(diào)在補(bǔ)償器設(shè)計(jì)平衡點(diǎn)溫度設(shè)計(jì)平衡點(diǎn)溫度20上。上。 解：解：（2）當(dāng)補(bǔ)償器電源開路，冷端補(bǔ)償器失去）當(dāng)補(bǔ)償器電源開路，

38、冷端補(bǔ)償器失去補(bǔ)償作用時(shí)，指示電勢(shì)補(bǔ)償作用時(shí)，指示電勢(shì) Es (t 1，0)Es (1000，40)Es (20，0) 9.5850.2350.1339.483 (mV) 由由S分度表查得分度表查得t 1991.1 。解：解：（3）當(dāng)補(bǔ)償器電源接反，補(bǔ)償器會(huì)反向補(bǔ)償，故）當(dāng)補(bǔ)償器電源接反，補(bǔ)償器會(huì)反向補(bǔ)償，故指示電勢(shì)指示電勢(shì) Es (t 1，0)Es (1000,40) Es (40,20) Es (20,0) (9.585-0.235)-(0.235 -0.133 )+0.133 9.381 (mV) 由由S分度表查得分度表查得t 1982. 3 。 用分度號(hào)為用分度號(hào)為K的熱電偶和動(dòng)圈式儀表組成的熱電偶和動(dòng)圈式儀表組成測(cè)溫回路，把動(dòng)圈式儀表的機(jī)械零位調(diào)到測(cè)溫回路，把動(dòng)圈式儀表的機(jī)械零位調(diào)到20 ，但熱電偶的參比端溫度，但熱電偶的參比端溫度t0=55 ， 試求出儀表示值為試求出儀表示值為425 時(shí)的被測(cè)溫度。時(shí)的被測(cè)溫度。有有K分度熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線、冷端溫度補(bǔ)償器及動(dòng)圈表測(cè)溫系統(tǒng)分度熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線、冷端溫度補(bǔ)償器及動(dòng)圈表測(cè)溫系統(tǒng)如圖所示，不計(jì)線路電阻，如圖所示，不計(jì)線路電阻，tn為儀表環(huán)境溫度，分別試求：為儀表環(huán)境溫度，分別試求：（1）為使儀表指示