熱電偶溫度傳感器

1、傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)第第4講熱電偶溫度傳感器講熱電偶溫度傳感器 2傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)教學(xué)目的與要求: 掌握熱電偶、集成數(shù)字溫度傳感器的工作原理及使用方法教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn):難點(diǎn)：熱電偶的溫度補(bǔ)償方法。重點(diǎn)：熱電偶測溫傳感器的工作原理及應(yīng)用。 3傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù) 4傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)一、熱電偶的特點(diǎn)一、熱電偶的特點(diǎn)溫度測量范圍寬性能穩(wěn)定、準(zhǔn)確可靠信號可以遠(yuǎn)傳和紀(jì)錄2.4.1熱電偶測溫原理熱電偶測溫原理 5傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與

2、與檢檢測測技技術(shù)術(shù)二、熱電偶的分類二、熱電偶的分類1 按材料分類 廉價(jià)金屬 鐵康銅、銅康銅、鎳鉻考銅、 貴重金屬 鉑銠10鉑、鉑銠10鉑銠6 難熔金屬 鎢錸系、鎢鉬系、 非金屬 二碳化鎢二碳化鉬、石墨碳化物 6傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)2 按用途和結(jié)構(gòu)分類 普通工業(yè)類 直形、角形、錐形 專用類 消耗式熱電偶、多點(diǎn)式熱電偶、表面測溫?zé)犭娕?7傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)三、工作原理三、工作原理兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組合成如圖所示閉合回路，若導(dǎo)體 和 的連接處溫度不同( 設(shè)T T0 )，則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也

3、就是說回路中有電動勢存在。這種現(xiàn)象叫做在1821年首先由西拜克（See-back）發(fā)現(xiàn)，所以又稱。 8傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)回路中所產(chǎn)生的電動勢，叫熱電勢。熱電勢由兩部分組成，即。熱電偶原理圖TT0AB冷端冷端自由端自由端參考端參考端測量端測量端工作端工作端熱端熱端 9傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)1. 接觸電勢接觸電勢 Peltier電勢電勢接觸電勢原理圖( )( )ln( )AABBNTkTETeNTAB(T) 導(dǎo)體A、B結(jié)點(diǎn)在溫度T 時形成的接觸電動勢； e 單位電荷， e =1.610-19C； k 波爾茲曼常

4、數(shù)， k =1.3810-23 J/K ；NA、NB 導(dǎo)體A、B在溫度為T 時的自由電子密度。 10傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)2. 溫差電勢溫差電勢Thomson電勢電勢溫差電勢原理圖A(T，T0) 導(dǎo)體A兩端溫度為T、T0時形成的溫差電動勢； T，T0 高低端的絕對溫度； A 湯姆遜系數(shù)，表示導(dǎo)體A兩端的溫度差為1時所產(chǎn)生的溫差電動勢，例如在0時，銅的 =2V/。00(,)TAATET TdTdtdttNdNekTTETTAAA0)(1),(0 11傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)由導(dǎo)體材料A、B組成的閉合回路，其接點(diǎn)溫度

5、分別為 T、T0 ,如果 T T0 ，則必存在著兩個接觸電勢和兩個溫差電勢，回路總電勢：T0TEAB(T)EAB(T0)EA(T,T0)EB(T,T0)AB3. 回路總電勢回路總電勢0000000( ,)( )()( ,)( ,)lnln()ABABABABTATATABTBTBTET TETETE T TE T TNNkTkTdTeNeN 12傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)0000000( ,)( )()( ,)( ,)lnln()ABABABABTATATABTBTBTET TETETE T TE T TNNkTkTdTeNeNNAT 導(dǎo)體 A 在結(jié)點(diǎn)溫度

6、為 T 時的電子密度； NAT0 導(dǎo)體 A在結(jié)點(diǎn)溫度為 T0 時的電子密度；NBT 導(dǎo)體 B 在結(jié)點(diǎn)溫度為 T 時的電子密度；NBT0 導(dǎo)體 B 在結(jié)點(diǎn)溫度為 T0 時的電子密度；A 導(dǎo)體 A 的湯姆遜系數(shù)；B 導(dǎo)體 B 的湯姆遜系數(shù)。 13傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)溫差電勢比接觸電勢小，根據(jù)電磁場理論得00( ,)lnTAABTBNkET TdTeN由于NA、NB是溫度的單值函數(shù)00( ,)( )()( )( )ABABABET TETETf TCT 14傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)在工程應(yīng)用中，常用實(shí)驗(yàn)的方法得出溫度

7、與熱電勢的關(guān)系并做成表格，以供備查。由公式可得： 熱電偶的熱電勢，等于兩端溫度分別為熱電偶的熱電勢，等于兩端溫度分別為T 和和零度以及零度以及T0和零度的熱電勢之差。和零度的熱電勢之差。0000( ,)( )()( )(0)()(0)( ,0)(,0)ABABABABABABABABABET TETETETEETEETET 15傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù) 熱電偶回路熱電勢只與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)；與熱電偶的長度、粗細(xì)無關(guān)。 只有用不同性質(zhì)的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)才能組合成熱電偶；相同材料不會產(chǎn)生熱電勢，因?yàn)楫?dāng)A、B兩種導(dǎo)體是同一種材料時，ln (NA/

8、NB) = 0也即EAB(T，T0) = 0三點(diǎn)結(jié)論：三點(diǎn)結(jié)論： 16傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù) 導(dǎo)體材料確定后，熱電勢的大小只與熱電偶兩端的溫度有關(guān)。如果使EAB(T0)=常數(shù)， 則回路熱電勢EAB(T，T0)就只與溫度T有關(guān)，而且是T 的單值函數(shù)，這就是利用熱電偶測溫的原理。 只有當(dāng)熱電偶兩端溫度不同，熱電偶的兩導(dǎo)體材料不同時才能有熱電勢產(chǎn)生。 17傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論其導(dǎo)體是否存在溫度梯度，回路中沒有電流(即不產(chǎn)生電動勢)；反之，如果有電流流動，此材料則一定是非均質(zhì)的，即熱

9、電偶必須采用兩種不同材料作為電極。四、熱電偶回路的性質(zhì)（基本定律）四、熱電偶回路的性質(zhì)（基本定律） 18傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù) E總=EAB（T）+EBC（T）+ECA（T）= 0三種不同導(dǎo)體組成的熱電偶回路一個由幾種不同導(dǎo)體材料連接成的閉合回路，只要它們彼此連接的接點(diǎn)溫度相同，則此回路各接點(diǎn)產(chǎn)生的熱電勢的代數(shù)和為零。(基爾霍夫定律)如圖，由A、B、C三種材料組成的閉合回路，則2. 中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律 19傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)將第三種材料C接入由A、B組成的熱電偶回路，只要C這種材料兩端溫度相同，則熱電

10、偶所產(chǎn)生的熱電動勢保持不變。即第三種導(dǎo)體C 的引入對熱電偶回路的總電動勢沒有影響。 ),(),(),()()()(),(0000000TTETTETTETETETETTEBCABCCAABABC)()()()(0000TETETETEABCABCBA0),(00TTEC),(),(),()()(),(000000TTETTETTETETETTEABBAABABABC 20傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)電位計(jì)接入 熱電偶回路根據(jù)上述原理，可以在熱電偶回路中接入電位計(jì)E，只要保證電位計(jì)與連接熱電偶處的接點(diǎn)溫度相等，就不會影響回路中原來的熱電勢，接入的方式見下圖所示

11、。 ET0T0TET0T1T1T 21傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)如果不同的兩種導(dǎo)體材料組成熱電偶回路,其接點(diǎn)溫度分別為T、Ta(如圖所示)時,則其熱電勢為EAB(T,Ta )；當(dāng)接點(diǎn)溫度為Ta、T0時，其熱電勢為EAB(Ta,T0)；當(dāng)接點(diǎn)溫度為T、T0時，其熱電勢為EAB(T,T0 )，則BBA Ta T T0 AAB EAB（T, T0）=EAB（T, Ta）+EAB（Ta, T0）3. 中間溫度定律中間溫度定律 22傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)EAB（T,T0）=EAB（T, 0）+EA B（0, T0） =EAB

12、（T, 0） EAB（T0, 0）=EAB（T） EAB（T0） 對于冷端溫度不是零度時，熱電偶如何分度表的問題提供了依據(jù)。如當(dāng)Ta=0時，則： 23傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù) EAB（T, T0）= EAC（T, T0）+ ECB（T, T0）T0TEBA(T,T0)BAT0TEAC(T,T0)ACT0TECB(T,T0)CB 如果任意兩種導(dǎo)體材料的熱電勢是已知的，它們的冷端和熱端的溫度又分別相等，如圖所示，它們相互間熱電勢的關(guān)系為導(dǎo)體C稱為標(biāo)準(zhǔn)電極4. 標(biāo)準(zhǔn)電極定律標(biāo)準(zhǔn)電極定律 24傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)熱電偶

13、材料應(yīng)滿足：l 物理性能穩(wěn)定，熱電特性不隨時間改變；l 化學(xué)性能穩(wěn)定，以保證在不同介質(zhì)中測量時不被腐蝕；l 熱電勢高，導(dǎo)電率高，且電阻溫度系數(shù)??；l 便于制造；l 復(fù)現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)。2.4.2,2.4.3 熱電偶的常用材料與結(jié)構(gòu)熱電偶的常用材料與結(jié)構(gòu) 25傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)工業(yè)用熱電偶絲：0.5mm，實(shí)驗(yàn)室用可更細(xì)些。正極：鉑銠合金絲,用90鉑和10銠(重量比)冶煉而成。負(fù)極：鉑絲。測量溫度：長期：1300、短期：1600。特點(diǎn)： 材料性能穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確度較高；可做成標(biāo)準(zhǔn)熱電偶或基準(zhǔn)熱電偶。用途：實(shí)驗(yàn)室或校驗(yàn)其它熱電偶。 測量溫度較高，一般用

14、來測量1000以上高溫。 在高溫還原性氣體中（如氣體中含CO、H2等）易被侵蝕，需要用保護(hù)套管。 材料屬貴金屬，成本較高。 熱電勢較弱。 一、熱電偶常用材料一、熱電偶常用材料 26傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)工業(yè)用熱電偶絲工業(yè)用熱電偶絲： 1.22.5mm，實(shí)驗(yàn)室用可細(xì)些。正極正極：鎳鉻合金(用88.489.7鎳、910鉻，0.6硅，0.3錳，0.40.7鈷冶煉而成)。負(fù)極負(fù)極：鎳硅合金(用95.797鎳,23硅,0.40.7鈷冶煉而成)。測量溫度測量溫度：長期1000，短期1300。特點(diǎn)： 價(jià)格比較便宜，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。 高溫下抗氧化能力強(qiáng)，在還原性氣體

15、和含有SO2， H2S等氣體中易被侵蝕。 復(fù)現(xiàn)性好，熱電勢大，但精度不如WRLB。 2鎳鉻鎳鉻鎳硅鎳硅(鎳鋁鎳鋁)熱電偶（熱電偶（K型）型） 分度號分度號EU2 27傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)工業(yè)用熱電偶絲：工業(yè)用熱電偶絲：1.22mm，實(shí)驗(yàn)室用可更細(xì)些。正極：正極：鎳鉻合金負(fù)極：負(fù)極：考銅合金（用56銅，44鎳冶煉而成）。測量溫度：測量溫度：長期600，短期800。特點(diǎn)： 價(jià)格比較便宜，工業(yè)上廣泛應(yīng)用。 在常用熱電偶中它產(chǎn)生的熱電勢最大。 氣體硫化物對熱電偶有腐蝕作用。考銅易氧化變質(zhì)，適于在還原性或中性介質(zhì)中使用。 3鎳鉻鎳鉻考銅熱電偶（考銅熱電偶（E型

16、）型） 分度號為分度號為EA2 28傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)正極正極：鉑銠合金（用70鉑，30銠冶煉而成）。負(fù)極負(fù)極：鉑銠合金（用94鉑，6銠冶煉而成）。測量溫度測量溫度：長期可到1600，短期可達(dá)1800。特點(diǎn)特點(diǎn)： 材料性能穩(wěn)定，測量精度高。 還原性氣體中易被侵蝕。 低溫?zé)犭妱輼O小，冷端溫度在50以下可不加補(bǔ)償。 成本高。 4鉑銠鉑銠30鉑銠鉑銠6熱電偶（熱電偶（B型）分度號為型）分度號為LL2 29傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)（1 1）銥和銥合金熱電偶）銥和銥合金熱電偶 如銥50銠銥10釕熱電偶它能在氧化氣氛中測

17、量高達(dá)2100的高溫。（2 2）鎢錸熱電偶）鎢錸熱電偶 是60年代發(fā)展起來的，是目前一種較好的高溫?zé)犭娕?，可使用在真空惰性氣體介質(zhì)或氫氣介質(zhì)中，但高溫抗氧能力差。國產(chǎn)鎢錸-鎢錸20熱電偶使用溫度范圍3002000分度精度為1。（3）金鐵）金鐵鎳鉻熱電偶鎳鉻熱電偶主要用在低溫測量，可在2273K范圍內(nèi)使用，靈敏度約為10V。幾種持殊用途的熱電偶幾種持殊用途的熱電偶 30傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)（4）鈀）鈀鉑銥鉑銥15熱電偶熱電偶是一種高輸出性能的熱電偶，在1398時的熱電勢為47.255mV，比鉑鉑銠10熱電偶在同樣溫度下的熱電勢高出3倍，因而可配用靈敏度

18、較低的指示儀表，常應(yīng)用于航空工業(yè)。（5 5）鐵）鐵康銅熱電偶，分度號康銅熱電偶，分度號TK TK 靈敏度高，約為53V/，線性度好，價(jià)格便宜，可在800以下的還原介質(zhì)中使用。主要缺點(diǎn)是鐵極易氧化，采用發(fā)藍(lán)處理后可提高抗銹蝕能力。 （6 6）銅）銅康銅熱電偶，分度號康銅熱電偶，分度號MKMK 熱電偶的熱電勢略高于鎳鉻-鎳硅熱電偶，約為43V/。復(fù)現(xiàn)性好，穩(wěn)定性好，精度高，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是銅易氧化，廣泛用于20K473K的低溫實(shí)驗(yàn)室測量中。 31傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)常用的熱電偶材料常用的熱電偶材料熱電偶分度號熱電偶分度號熱電極材料熱電極材料 正極正極負(fù)極

19、負(fù)極 S 鉑銠鉑銠10 純鉑純鉑R 鉑銠鉑銠13 純鉑純鉑B 鉑銠鉑銠30 鉑銠鉑銠6 K 鎳鉻鎳鉻鎳硅鎳硅 T 純銅純銅銅鎳銅鎳 J 鐵鐵銅鎳銅鎳 N 鎳鉻硅鎳鉻硅鎳硅鎳硅 E 鎳鉻鎳鉻銅鎳銅鎳 32傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)1 1工業(yè)用熱電偶工業(yè)用熱電偶 下圖為典型工業(yè)用熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖。它由熱電偶絲、絕緣套管、保護(hù)套管以及接線盒等部分組成。實(shí)驗(yàn)室用時，也可不裝保護(hù)套管，以減小熱慣性。 工業(yè)熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖1接線盒；2保險(xiǎn)套管3絕緣套管4熱電偶絲12342.4.3 常用熱電偶的結(jié)構(gòu)類型常用熱電偶的結(jié)構(gòu)類型 33傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器

20、器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)鎧裝熱電偶 34傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù) 斷面如圖所示。它是由熱電偶絲、絕緣材料，金屬套管三者拉細(xì)組合而成一體。又由于它的熱端形狀不同，可分為四種型式如圖。優(yōu)點(diǎn)是小型化（直徑從12mm到0.25mm）、壽命、熱慣性小，使用方便。 測溫范圍在1100以下的有：鎳鉻鎳硅、鎳鉻考銅鎧裝式熱電偶。2鎧裝式熱電偶（又稱套管式熱電偶）鎧裝式熱電偶（又稱套管式熱電偶） 鎧裝式熱電偶斷面結(jié)構(gòu)示意圖1 金屬套管； 2絕緣材料； 3熱電極 (a) 碰底型；(b) 不碰底型；(c) 露頭型；(d) 帽型 35傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與

21、與檢檢測測技技術(shù)術(shù)用真空蒸鍍等方法使兩種熱電極材料蒸鍍到絕緣板上而形成薄膜裝熱電偶。如圖，其熱接點(diǎn)極薄(0.010.lm) 因此，特別適用于對壁面溫度的快速測量。安裝時,用粘結(jié)劑將它粘結(jié)在被測物體壁面上。目前我國試制的有鐵鎳、鐵康銅和銅康銅三種，尺寸為 6060.2mm;絕緣基板用云母、陶瓷片、玻璃及酚醛塑料紙等；測溫范圍在300以下；反應(yīng)時間僅為幾ms。 3快速反應(yīng)薄膜熱電偶快速反應(yīng)薄膜熱電偶4123快速反應(yīng)薄膜熱電偶1 熱電極2 熱接點(diǎn)3 絕緣基板4 引出線薄膜熱電偶 36傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)一種測量鋼水溫度的熱電偶。 4快速消耗微型熱電偶快速消

22、耗微型熱電偶它是用直徑為0.050.lmm的熱電偶裝在U型石英管中，再鑄以高溫絕緣水泥，外面再用保護(hù)鋼帽所組成。這種熱電偶使用一次就焚化，但它的優(yōu)點(diǎn)是熱慣性小，只要注意它的動態(tài)標(biāo)定，測量精度可達(dá) 57。 37傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)原因n熱電偶熱電勢的大小是熱端溫度和冷端的函數(shù)差，為保證輸出熱電勢是被測溫度的單值函數(shù)，必須使冷端溫度保持恒定；n熱電偶分度表給出的熱電勢是以冷端溫度0為依據(jù)，否則會產(chǎn)生誤差。2.4.4 冷端處理及補(bǔ)償冷端處理及補(bǔ)償 為了使熱電偶的熱電勢與被測溫度呈單值函數(shù)關(guān)系，需要使熱電偶的冷端的溫度保持恒定或進(jìn)行其他處理。冷端的恒溫方式冷

23、端的延伸冷端溫度波動的自動補(bǔ)償 38傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)ABT1T2AT0熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖E只要T1、T0不變，接入AB后不管接點(diǎn)溫度T2如何變化，都不影響總熱電勢。這便是引入補(bǔ)償導(dǎo)線原理。EAB=EAB(T1)EAB(T0)說明：當(dāng)在原來熱電偶回路中分別引入與導(dǎo)體材料A、B同樣熱電特性的材料A、B(如圖)即引入所謂補(bǔ)償導(dǎo)線時，當(dāng)EAA(T2)=EBB(T2)，則回路總電動勢為T2BT01.補(bǔ)償導(dǎo)線法補(bǔ)償導(dǎo)線法 39傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)P44/P44/表表2.4.2/2.4.2/一些常用的熱電偶材料盒補(bǔ)

24、償導(dǎo)線情況如下：一些常用的熱電偶材料盒補(bǔ)償導(dǎo)線情況如下： 40傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)用普通室溫計(jì)算出參比端實(shí)際溫度TH，利用公式計(jì)算EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0)例例 用銅-康銅熱電偶測某一溫度T，參比端在室溫環(huán)境 TH中，測得熱電動勢 EAB(T，TH) = 1.999mV，又用室溫計(jì)測出 TH=21,查此種熱電偶的分度表可知，EAB(21,0)=0.832mV，故得EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，T0)=1.999+0.832=2.831(mV)再次查分度表，與2.831mV對應(yīng)的熱端溫度T=68。

25、2. 計(jì)算修正法計(jì)算修正法 41傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)鎳絡(luò) 鎳硅（鎳絡(luò) 鎳鋁）熱電偶分度表 K 分度號 R （自由端溫度為 0） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 工作端工作端溫度溫度 熱電勢（毫伏） -50 -1.86 -40 -1.50 -1.51 -1.57 -1.60 -1.61 -1.68 -1.72 -1.75 -1.79 -1.82 -30 -1.44 -1.18 -1.21 -1.25 -1.28 -1.32 -1.36 -1.40 -1.43 -1.46 -20 -0.77 -0.81 -0.84 -0.88 -0.92 -0.

26、96 -0.99 -1.03 -1.07 -1.10 -10 -0.39 -0.43 -0.47 -0.51 -0.55 -0.59 -0.62 -0.66 -0.70 -0.74 -0 -0.00 -0.04 -0.08 -0.12 -0.16 -0.20 -0.23 -0.27 -0.31 -0.35 0 0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.21 0.28 0.32 0.36 10 0.40 0.44 0.48 0.52 0.56 0.60 0.64 0.68 .072 0.76 20 0.80 0.84 0.88 0.92 0.96 1.00 1.01 1.0

27、8 1.12 1.16 30 1.20 1.24 1.28 1.32 1.36 1.41 1.45 1.49 1.53 1.57 40 1.61 1.65 1.69 1.73 1.77 1.82 1.86 1.90 1.94 1.98 50 2.02 2.06 2.10 2.14 2.18 2.23 2.27 2.31 2.35 2.39 60 2.43 2.47 2.51 2.56 2.60 2.64 2.68 2.72 2.77 2.81 70 2.85 2.89 2.93 2.97 3.01 3.06 3.10 3.14 3.18 3.22 80 3.26 3.30 3.34 3.34

28、3.43 3.47 3.51 3.55 3.60 3.64 90 3.68 3.72 3.76 3.76 3.85 3.89 3.93 3.97 4.02 .4.06 100 4.10 4.14 4.18 4.22 4.26 4.31 4.35 4.39 4.43 4.47 42傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)利用不平衡電橋產(chǎn)生熱電勢補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起熱電勢的變化值。不平衡電橋由R1、R2、R3(錳銅絲繞制)、RCu(銅絲繞制)四個橋臂和橋路電源組成。設(shè)計(jì)時，在 0 下使電橋平衡(R1 = R2 = R3 = RCu)，此時Uab=0 ，電橋?qū)x表讀

29、數(shù)無影響。 T0 Ua Uab EAB(T,T0)3. 冷端補(bǔ)償器法（補(bǔ)償電橋法）冷端補(bǔ)償器法（補(bǔ)償電橋法）冷端補(bǔ)償器的作用 mVEAB(T,T0)T0T0TAB+-abUUabRCuR1R2R3R 43傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)注意：橋臂注意：橋臂RCu必須和熱電偶的冷端靠近，使處于同必須和熱電偶的冷端靠近，使處于同一溫度之下。一溫度之下。供電4V直流，在040或-2020的范圍起補(bǔ)償作用。注意，不同材質(zhì)的熱電偶所配的冷端補(bǔ)償器，其中的限流電阻R不一樣，互換時必須重新調(diào)整。冷端補(bǔ)償器的作用 mVEAB(T,T0)T0T0TAB+-abUUabRCuR1R

30、2R3R 44傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)把熱電偶的參比端置于冰水混合物容器里，使T0=0。這種辦法僅限于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用。為了避免冰水導(dǎo)電引起兩個連接點(diǎn)短路，必須把連接點(diǎn)分別置于兩個玻璃試管里，浸入同一冰點(diǎn)槽，使相互絕緣。4. 冰點(diǎn)槽法（冰浴法）冰點(diǎn)槽法（冰浴法） 45傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)對于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不必全靠硬件進(jìn)行熱電偶冷端處理。例如冷端溫度恒定但不為0的情況，只需在采樣后加一個與冷端溫度對應(yīng)的常數(shù)即可。 對于T0經(jīng)常波動的情況，可利用熱敏電阻或其它傳感器把T0信號輸入計(jì)算機(jī)，按照運(yùn)算公式設(shè)計(jì)一些程序，便能自

31、動修正。后一種情況必須考慮輸入的采樣通道中除了熱電動勢之外還應(yīng)該有冷端溫度信號，如果多個熱電偶的冷端溫度不相同，還要分別采樣，若占用的通道數(shù)太多，宜利用補(bǔ)償導(dǎo)線把所有的冷端接到同一溫度處，只用一個冷端溫度傳感器和一個修正T0的輸入通道就可以了。冷端集中，對于提高多點(diǎn)巡檢的速度也很有利。 5. 軟件處理法軟件處理法 46傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例 恒溫爐控制器恒溫爐控制器 控制器以89C51為控制核心，以電磁閥為驅(qū)動部件，以及溫度采樣、熱電偶信號采樣、顯示等電路組成。 緩沖門緩沖門固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器 47傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳

32、感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)熱電偶測溫電路熱電偶測溫電路熱電偶和A/D之間設(shè)計(jì)了保護(hù)電路。R6、R7起到限流作用，兩個穩(wěn)壓二極管VZ1和VZ2用于限壓。C8、C9、C10對熱電偶溫度信號進(jìn)行濾波。熱電偶溫度信號是微弱的mV信號，R8將熱電偶溫度信號與其他傳感器地隔離開，從而去除干擾，提高測量精度。 48傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)2.4.5熱電偶常用測溫線路熱電偶常用測溫線路測量單點(diǎn)溫度測量單點(diǎn)溫度( (見圖見圖).).測量兩點(diǎn)之間溫差測量兩點(diǎn)之間溫差( (見圖見圖).).測量平均溫度測量平均溫度( (見圖見圖).).測量幾點(diǎn)溫度之和測量幾點(diǎn)溫度之和( (見

33、圖見圖).). 49傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)測量兩點(diǎn)之間溫差測量兩點(diǎn)之間溫差反向連接方式反向連接方式)()(21tEtEEABABt 50傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)測量平均溫度測量平均溫度3321EEEEt 51傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)幾點(diǎn)溫度之和幾點(diǎn)溫度之和321EEEEt1t儀 表儀 表+ + + +AAB BA AB BA A B B0t0t0t0t2t3tA ABBAA BBAA BB圖7-11 測量幾點(diǎn)溫圖7-11 測量幾點(diǎn)溫度之和的測溫線路度之和的測溫線路tE 52傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)AD590是電流型溫度傳感器，接電阻。是電流型溫度傳感器，接電阻?；居梅ǎ夯居梅ǎ悍秶悍秶?55+150-55+150C 分辨率：分辨率：1mv/K1mv/K 53傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù) 54傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)9 位溫度讀數(shù),讀寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線提供而不需要外部電源 55傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)傳傳感感器器與與檢檢測測技技術(shù)術(shù) 56傳感器與檢測技術(shù)