第3章-熱電偶型傳感器

第3章熱電偶型傳感器3.1溫度

3.2熱電偶

3.3熱電偶的測(cè)量線路與溫度補(bǔ)償3.4熱電偶型傳感器的常用型號(hào)3.5熱電偶型傳感器的應(yīng)用

3.1溫度溫度的概念溫度是反映物體分子熱運(yùn)動(dòng)的一個(gè)物理參數(shù)，是表示物體冷熱程度的物理量溫標(biāo)

溫標(biāo)是溫度的數(shù)值表示，為度量物體溫度高低而規(guī)定的標(biāo)尺。常用的有：熱力學(xué)溫標(biāo)（開(kāi)氏溫標(biāo)）、攝氏溫標(biāo)和華氏溫標(biāo)。1．熱力學(xué)溫標(biāo)（開(kāi)氏溫標(biāo)）

它是一種與物體任何物理性質(zhì)無(wú)關(guān)的溫標(biāo)，是最科學(xué)、最客觀的溫標(biāo)。為此，國(guó)際權(quán)度大會(huì)規(guī)定，熱力學(xué)溫標(biāo)為國(guó)際統(tǒng)一的基本溫標(biāo)。目前，國(guó)內(nèi)外所用的攝氏、華氏等溫標(biāo)，實(shí)際上只是延用了過(guò)去的名稱，而在內(nèi)容上都已根據(jù)熱力學(xué)溫標(biāo)給予了新的內(nèi)容和概念。熱力學(xué)溫標(biāo)規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止（即沒(méi)有熱存在）時(shí)的溫度為絕對(duì)零度（或稱最低理論溫度），用標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)純水的三相點(diǎn)為定義固定點(diǎn)，并定義其溫度為273.16K的一種理想溫度。2．國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)

目前，世界各國(guó)采用的均為“1968年國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)”（IPTS—68）。它規(guī)定以熱力學(xué)溫度為基本溫度，符號(hào)為T(mén)，其單位是K（開(kāi)爾文）。定義1K等于水的三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的l／273.16。也可用攝氏溫度表示，符號(hào)為t，單位為℃。t與T的關(guān)系為t＝T-273.16（3-1）工程上近似取t＝T-273（3-2）3．?dāng)z氏溫標(biāo)

規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的冰點(diǎn)為0℃，沸點(diǎn)為100℃，中間分為100等份，每等份代表1℃。4．華氏溫標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儀器是水銀溫度計(jì)。水銀體積膨脹被分為100份，對(duì)應(yīng)每份的溫度為1華氏度，單位為“oF”。按照華氏溫標(biāo)，水的冰點(diǎn)為32oF，沸點(diǎn)為212oF。攝氏溫度和華氏溫度的關(guān)系為

3.2熱電偶

在兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體所組成的閉合回路中，當(dāng)兩接觸處的溫度不同時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)（也稱塞貝克電勢(shì)）。這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電效應(yīng)

熱電效應(yīng)是由珀?duì)柼?yīng)和湯姆遜效應(yīng)引起的，則熱電勢(shì)EAB（T,T0）由接觸電勢(shì)（珀?duì)柼妱?shì)）和溫差電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）組成。式中，K—玻耳茲曼常數(shù)，K＝1.381×10-23J/K；e—電子電荷量，e=1.602×10-19C；T—結(jié)點(diǎn)處的絕對(duì)溫度（K）；nA（T），nB（T）—材料A，B在溫度T時(shí)的自由電子濃度1．珀?duì)柼?yīng)當(dāng)A、B兩種不同材料的導(dǎo)體相互緊密地連接在一起時(shí)，如圖3-1所示，由于導(dǎo)體中都有大量自由電子，而且不同導(dǎo)體材料的自由電子的濃度不同（假設(shè)導(dǎo)體A的自由電子濃度大于導(dǎo)體B的自由電子濃度），那么在單位時(shí)間內(nèi)，由導(dǎo)體A擴(kuò)散到導(dǎo)體B的電子數(shù)要比由導(dǎo)體B擴(kuò)散到導(dǎo)體A的電子數(shù)多。這時(shí)導(dǎo)體A因失去電子而帶正電，導(dǎo)體B得到電子而帶負(fù)電，于是在接觸處便形成了電位差。該電位差稱為接觸電勢(shì)（即珀?duì)柼妱?shì)）。這個(gè)電勢(shì)將阻礙電子進(jìn)一步擴(kuò)散；當(dāng)電子擴(kuò)散能力與電場(chǎng)的阻力平衡時(shí)，接觸處的電子擴(kuò)散就達(dá)到了動(dòng)平衡，接觸電勢(shì)則達(dá)到一個(gè)穩(wěn)態(tài)值。接觸電勢(shì)的大小與兩導(dǎo)體材料的性質(zhì)和接觸點(diǎn)的溫度有關(guān)，其數(shù)量級(jí)約為0.001～0.01V。由物理學(xué)可知，兩導(dǎo)體兩端接觸電勢(shì)為2．湯姆遜效應(yīng)如圖3-2所示，對(duì)于唯一均質(zhì)導(dǎo)體A，當(dāng)其兩端的溫度不同時(shí)（假設(shè)一端的溫度為T(mén)，另一端的溫度為T(mén)0，而且T>T0），由于溫度較高的一端（T端）的電子能量高于溫度較低的一端（T0端）的電子能量，因此產(chǎn)生了電子擴(kuò)散，形成了溫差電勢(shì)，稱作單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)（即湯姆遜電勢(shì)）。該電勢(shì)形成新的不平衡電場(chǎng)將阻礙電子進(jìn)一步擴(kuò)散；當(dāng)電子擴(kuò)散能力與電場(chǎng)的阻力平衡時(shí)，電子擴(kuò)散就達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡，溫差電勢(shì)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)態(tài)值。溫差電勢(shì)的大小與導(dǎo)體材料的性質(zhì)和導(dǎo)體兩端的溫度有關(guān)，其數(shù)量級(jí)約為10-5。由物理學(xué)可知，導(dǎo)體A的溫差熱電勢(shì)為熱電偶的工作原理

圖3-3（a）、（b）為熱電偶的原理結(jié)構(gòu)與熱電勢(shì)示意圖，A，B兩種不同導(dǎo)體材料兩端相互緊密地連接在一起，組成一個(gè)閉合回路。這樣就構(gòu)成了一個(gè)熱電偶。當(dāng)兩結(jié)點(diǎn)溫度不等（T>T0）時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，從而形成電流，這就是熱電偶的工作原理。通常T0端又稱為參考端或冷端；T端又稱為測(cè)量端或熱端。圖3-3熱電偶的原理結(jié)構(gòu)與熱電勢(shì)示意圖圖3-3（a）、（b）所示熱電偶的總接觸電勢(shì)（珀?duì)柼妱?shì)）為總溫差電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）為則總熱電勢(shì)為：由上述分析可得：1．如果構(gòu)成熱電偶的兩個(gè)熱電極材料相同，則接觸電勢(shì)為零。即使兩結(jié)點(diǎn)溫度不同，由于兩支路的溫差電勢(shì)相互抵消，熱電偶回路內(nèi)的總熱電勢(shì)也為零。因此，熱電偶必須采用兩種不同材料作為熱電極。2．如果熱電偶兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度相等（T=T0），則溫差電勢(shì)為零。盡管導(dǎo)體A，B的材料不同，由于兩端點(diǎn)的接觸電勢(shì)相互抵消，熱電偶回路內(nèi)的總熱電勢(shì)也為零。因此，熱電偶的熱端和冷端兩個(gè)結(jié)點(diǎn)必須有不同的溫度。3．既然熱電偶回路的熱電勢(shì)EAB（T,T0）只與兩導(dǎo)體材料及兩結(jié)點(diǎn)溫度T、T0有關(guān),那么當(dāng)材料確定后，回路的熱電勢(shì)就是兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度函數(shù)之差，即可寫(xiě)為4．當(dāng)參考端溫度T0固定不變時(shí)，f（T0）＝C（常數(shù)）。此時(shí)EAB（T,T0）就是工作端溫度T的單值函數(shù)，即熱電偶的基本定律熱電偶測(cè)溫完全是建立在利用實(shí)驗(yàn)熱特性和一些熱電定律的基礎(chǔ)上的。下面引述幾個(gè)常用的熱電定律。1．中間溫度定律

熱電偶AB的熱電勢(shì)僅取決于熱電偶的材料和兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度，而與溫度沿?zé)犭姌O的分布以及熱電極的參數(shù)和形狀無(wú)關(guān)。如熱電偶AB兩結(jié)點(diǎn)的溫度分別為T(mén)、T0，則所產(chǎn)生的熱電勢(shì)等于熱電偶AB兩結(jié)點(diǎn)溫度為T(mén)、TC與熱電偶AB兩結(jié)點(diǎn)溫度為T(mén)C、T0時(shí)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)的代數(shù)和（如圖3-4所示），用公式表示為圖3-4中間溫度定律中間溫度定律為制定熱電偶分度表奠定了理論基礎(chǔ)。根據(jù)中間溫度定律，只需列出自由端溫度為0℃時(shí)，各工作端溫度與熱電勢(shì)的關(guān)系表。當(dāng)自由端溫度不是0℃時(shí)，所產(chǎn)生的熱電勢(shì)就可按式（3-8）計(jì)算?！纠?-1】用鎳銠-鎳硅熱電偶測(cè)爐溫，當(dāng)冷端溫度為30℃時(shí)，測(cè)得熱電勢(shì)為39.17mV，實(shí)際溫度是多少？解：由Tc=30℃，查分度表得再用40.37mV反查分度表可得977℃，即為實(shí)際爐溫。2．中間導(dǎo)體定律在熱電偶測(cè)溫過(guò)程中，必須在回路中引入測(cè)量導(dǎo)線和儀表。當(dāng)接人導(dǎo)線和儀表后，會(huì)不會(huì)影響熱電勢(shì)的測(cè)量呢？中間導(dǎo)體定律說(shuō)明，在熱電偶AB回路中，只要接人的第三導(dǎo)體兩端溫度相同，則對(duì)回路的總熱電勢(shì)沒(méi)有影響。下面考慮兩種接法1）在熱電偶AB回路中，斷開(kāi)參考結(jié)點(diǎn)，接人第三種導(dǎo)體C。只要保持兩個(gè)新結(jié)點(diǎn)AC和BC的溫度仍為參考結(jié)點(diǎn)溫度T0，如圖3-5（a）所示，就不會(huì)影響回路的總熱電勢(shì)，即2）熱電偶AB回路中，將其中一個(gè)導(dǎo)體A斷開(kāi)，按入導(dǎo)體C，如圖3-5（b）所示。在導(dǎo)體C與導(dǎo)體A的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)處保持相同的溫度TC，則有上面兩種接法表明：在熱電偶回路中接入中間導(dǎo)體，只要中間導(dǎo)體兩端的溫度相同，就不會(huì)影響回路的總熱電勢(shì)；若在回路中接入多種導(dǎo)體，只要每種導(dǎo)體兩端溫度相同，也不會(huì)影響回路的總熱電勢(shì)。3．標(biāo)準(zhǔn)電極定律當(dāng)熱電偶回路的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度為T(mén)，T0時(shí)，用導(dǎo)體AB組成的熱電偶的熱電勢(shì)等于熱電偶AC和熱電偶CB的熱電勢(shì)的代數(shù)和，即圖3-6標(biāo)準(zhǔn)電極定律導(dǎo)體C稱為標(biāo)準(zhǔn)電極。這一規(guī)律稱標(biāo)準(zhǔn)電極定律。標(biāo)準(zhǔn)電極C通常采用純鉑絲制成，因?yàn)殂K的物理、化學(xué)性能穩(wěn)定，易提純，熔點(diǎn)高。如果已求出各種熱電極對(duì)鉑極的熱電勢(shì)值，就可以用標(biāo)準(zhǔn)電極定律，求出其中任意兩種材料配成熱電偶后的熱電勢(shì)值。這就大大簡(jiǎn)化了熱電偶的選配工作。4．均質(zhì)導(dǎo)體定律如果組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的材料相同。無(wú)論兩接點(diǎn)的溫度是否相同，熱電偶回路中的總熱電動(dòng)勢(shì)均為0，均質(zhì)導(dǎo)體定律有助于檢驗(yàn)兩個(gè)熱電極材料成分是否相同及熱電極材料的均勻性。5．零電勢(shì)定律由兩種相同材料組成的熱電偶和在兩接點(diǎn)處溫度相同的熱電偶，其回路中總的熱電勢(shì)等于零或者說(shuō)表現(xiàn)為熱電偶不產(chǎn)生熱電勢(shì)。熱電偶的材料與分類1．熱電偶的材料

理淪上，任何兩種金屬材料都可配制成熱電偶。但是選用不同的材料會(huì)影響到測(cè)溫的范圍、靈敏度、精度和穩(wěn)定性等。一般鎳鉻—金鐵熱電偶在低溫和超低溫下仍具有較高的靈敏度；鐵-銅鎳熱電偶在氧化介質(zhì)中的測(cè)溫范圍為-40～75℃，在還原介質(zhì)中可達(dá)l000℃；鎢錸系列熱電偶靈敏度高，穩(wěn)定性好，熱電特性接近于自線，工作范圍為0～2800℃，但只適合于在真空和惰性氣體中使用。因此，熱電極材料一般應(yīng)具有以下要求：在測(cè)溫范圍內(nèi)，物理、化學(xué)穩(wěn)定性要高；電阻溫度系數(shù)小；導(dǎo)電率高；組成熱電偶后產(chǎn)生的熱電勢(shì)要大；熱電勢(shì)與溫度要有線性關(guān)系或簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系；復(fù)現(xiàn)性好；便于加工成絲等。2．國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)熱電偶從1988年1月1日起，我國(guó)按IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)熱電偶，并指定下面七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。1）鎳鉻—康銅熱電偶（分度號(hào)為E）。2）鎳鉻—鎳硅熱電偶（分度號(hào)為K）。3）鐵—康銅熱電偶（分度號(hào)為J）。4）銅—康銅熱電偶（分度號(hào)為T(mén)）。5）鉑銠10—鉑熱電偶（分度號(hào)為S）。6）鉑銠30—鉑銠6熱電偶（分度號(hào)為B）。7）鉑銠13—鉑熱電偶（分度號(hào)為R）。3．熱電偶的分類熱電偶種類很多，其結(jié)構(gòu)及外形也不盡相同，但基本構(gòu)成大致相同。通常，熱電偶由熱電極、絕緣材料、接線盒和保護(hù)套等組成。熱電偶按其結(jié)構(gòu)可分為以下幾種。1）普通熱電偶2）鎧裝熱電偶3）薄膜熱電偶3.3熱電偶的測(cè)量線路與溫度補(bǔ)償熱電偶的測(cè)量線路

1．單點(diǎn)溫度的測(cè)量

單點(diǎn)溫度的普通測(cè)量線路如圖3-10所示，根據(jù)需要還可以在線路中加上補(bǔ)償器、溫度變送器等裝置。顯示儀表如果是電位差計(jì)，可不用考慮測(cè)量線路電阻對(duì)測(cè)溫精度的影響；如果是動(dòng)圈式儀表，就必須考慮測(cè)量線路電阻對(duì)測(cè)溫精度的影響。2．兩點(diǎn)溫差的測(cè)量采用兩只相同型號(hào)的熱電偶，配用相同的補(bǔ)償導(dǎo)線，采用反向連接方式，可以測(cè)得兩點(diǎn)溫度之差，測(cè)量線路如圖3-11所示。

！3．平均溫度的測(cè)量如圖3-12所示，將幾只相同型號(hào)的熱電偶的同性電極參考端并聯(lián)在一起，而各個(gè)熱電偶的測(cè)量結(jié)處于不同溫度下，其輸出電動(dòng)勢(shì)為各熱電偶熱電動(dòng)勢(shì)的平均值。所以這種熱電偶可用于測(cè)量平均溫度。4．溫度和的測(cè)量把若干只相同型號(hào)的熱電偶串聯(lián)在一起，這種熱電偶又稱熱電堆。將所有測(cè)量端處于不同溫度之下，而所有連接點(diǎn)處于同一溫度之下，如圖3-13所示，故輸出電勢(shì)是每個(gè)熱電勢(shì)之和，測(cè)得的是幾點(diǎn)溫度的和。這種方式也可以測(cè)量幾點(diǎn)溫度的平均值。但是測(cè)量線路中只要有一支熱電偶斷開(kāi)，整個(gè)電路不能工作；而個(gè)別短路又會(huì)引起示值顯著偏低。熱電偶的冷端溫度及其補(bǔ)償熱電偶AB閉合回路的總熱電勢(shì)EAB（T,T0）是兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度的函數(shù)。但是，通常要求測(cè)量的是一個(gè)熱源的溫度，或兩個(gè)熱源的溫度差。為此，必須固定其中一端（冷端）的溫度，其輸出的熱電勢(shì)才是測(cè)量端（熱端）溫度的單值函數(shù)。在實(shí)際測(cè)量中，熱電偶的兩端距離很近，冷端溫度將受熱源溫度或周圍環(huán)境溫度的影響，并不為0℃，而且也不是個(gè)恒值，因此將引入誤差。為了消除或補(bǔ)償這個(gè)誤差，常采用以下幾種補(bǔ)償方法。：1．0℃恒溫法

將熱電偶的冷端保持在0℃的器皿內(nèi)。圖3-14是一個(gè)簡(jiǎn)單的冰點(diǎn)槽，為了獲得0℃的溫度條件，一般用純凈的水和冰混合，在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰水共存時(shí)，其溫度即為0℃。冰點(diǎn)法是一種準(zhǔn)確度很高的冷端處理方法，但實(shí)際使用起來(lái)比較麻煩，需保持冰水兩相共存，一般只適用于實(shí)驗(yàn)室使用，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用極不方便。2．修正法

在實(shí)際使用中，熱電偶冷端保持0℃比較麻煩，但將其保持在某一恒定溫度，如置熱電偶冷端在一恒溫箱內(nèi)還是可以做到的。此時(shí)，可以采用冷端溫度修正法。根據(jù)中間溫度定律：EAB（T,T0）＝EAB（T,TC）+EAB（TC,T0），當(dāng)冷端溫度T0

0℃而為某一恒定溫度TC時(shí)，由冷端溫度而引入的誤差值EAB（TC,T0）是一個(gè)常數(shù)，而且可以由分度表上查得其電勢(shì)值。將測(cè)得的熱電勢(shì)值EAB（T,TC）加上EAB（TC,T0），就可以獲得冷端為T(mén)0＝0℃時(shí)的熱電勢(shì)值EAB（T,T0），再查熱電偶分度表，即可得到被測(cè)熱源的真實(shí)溫度T。3．補(bǔ)償電橋法

測(cè)溫時(shí)若保持冷端溫度為某一恒溫有困難，則可采用補(bǔ)償電橋法，即利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)來(lái)補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢(shì)變化值，如圖3-15所示。E是電橋的電源，R為限流電阻。補(bǔ)償電橋與熱電偶冷端處于相同的環(huán)境溫度下。其中三個(gè)橋臂電阻用溫度系數(shù)近于零的錳銅繞制，使R1＝R2＝R3；另一橋臂為補(bǔ)償橋臂，用銅導(dǎo)線繞制。使用時(shí)選取合適的Rcu阻值，使電橋處于平衡狀態(tài)，電橋輸出為Uab。當(dāng)冷端溫度升高時(shí)，補(bǔ)償橋臂Rcu阻值增大，電橋失去平衡，輸出Uab隨著增大；同時(shí)，由于冷端溫度升高，故熱電偶的熱電勢(shì)E0減小。若電橋輸出值的增加量Uab等于熱電偶電勢(shì)E0的減少量，則總輸出值UAB＝Uab+E0的大小，不會(huì)隨著冷端溫度的變化而變化。

在有補(bǔ)償電橋的熱電偶電路中，冷端溫度若在20℃時(shí)補(bǔ)償電橋處于平衡，則只要在回路中加入相應(yīng)的修正電壓，或調(diào)整指示裝置的起始位置，就可達(dá)到完全補(bǔ)償?shù)哪康模瑴?zhǔn)確測(cè)出冷端為0℃時(shí)的輸出。4．延引熱電極法（又稱補(bǔ)償導(dǎo)線法）

當(dāng)熱電偶冷端離熱源較近，受其影響使冷端溫度范圍變化很大時(shí)，直接采用冷端溫度補(bǔ)償法將很困難，此時(shí)可以采用延引熱電極的方法。將熱電偶輸出的電勢(shì)傳輸?shù)絣0m以外的顯示儀表處，也就是將冷端移至溫度變化比較平緩的環(huán)境中，再采用上述的補(bǔ)償方法進(jìn)行補(bǔ)償。對(duì)于廉價(jià)熱電偶，可以采用延長(zhǎng)熱電極的方法。用于延長(zhǎng)熱電極的補(bǔ)償導(dǎo)線最好和工作熱電偶的熱電特性相近，它產(chǎn)生的熱電勢(shì)應(yīng)等于工作熱電偶在此溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生的熱電勢(shì)。所以，補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)選用直徑粗、導(dǎo)電系數(shù)大的材料制作，以減小補(bǔ)償導(dǎo)線的電阻和影響。延引熱電極法電路如圖3-16所示，這樣測(cè)量時(shí)，將會(huì)很方便。5．顯示儀表零位調(diào)整法如果熱電偶冷端溫度已知且恒定，則可預(yù)先將有零位調(diào)整器的顯示儀表的指針從刻度的初始值調(diào)至已知的冷端溫度值上，這時(shí)顯示儀表的示值即為被測(cè)量的實(shí)際溫度值。3.4熱電偶型傳感器的常用型號(hào)

3.5熱電偶型傳感器的應(yīng)用

1．金屬表面溫度的測(cè)量

對(duì)于機(jī)械、冶金、能源、國(guó)防等部門(mén)來(lái)說(shuō)，金屬表面溫度的測(cè)量是非常普遍而又比較復(fù)雜的問(wèn)題。例如，熱處理工作中鍛件、鑄件以及各種余熱利用的熱交換器表面、氣體蒸汽管道、爐壁面等表面溫度的測(cè)量。根據(jù)對(duì)象特點(diǎn)，測(cè)溫范圍從幾百攝氏度到一千多攝氏度，而測(cè)量方法通常采用直接接觸測(cè)溫法。

直接接觸測(cè)溫法是指采用各種型號(hào)及規(guī)格的熱電偶（視溫度范圍而定），用粘接劑或焊接的方法，將熱電偶與被測(cè)金屬表面（或去掉表面后的淺槽）直接接觸，然后把熱電偶接到顯示儀表上組成測(cè)溫系統(tǒng)。

圖3-17所示的是適合不同壁面的熱電偶使用方式。如果金屬壁比較薄，那么一般可用膠合物將熱電偶絲粘貼在被測(cè)元件表面，如圖3-17（a）所示。為減少誤差，在緊靠測(cè)量端的地方應(yīng)加足夠長(zhǎng)的保溫材料保溫。

如果金屬壁比較厚，且機(jī)械強(qiáng)度又允許，則對(duì)于不同壁面，測(cè)量端可以從斜孔內(nèi)插入，如圖3-17（b）所示。圖3-17（c）給出了利用電動(dòng)機(jī)起吊螺孔，將熱電偶從孔槽內(nèi)插入的方法。2．熱電偶爐溫控制閉環(huán)控制系統(tǒng)

熱爐的溫度用熱電偶或熱電阻檢測(cè)，溫度變送器將熱電勢(shì)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號(hào)后，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換得到與所測(cè)溫度成正比的數(shù)字量，CPU將其與溫度設(shè)定值比較，并按照某種控制規(guī)律進(jìn)行差值運(yùn)算，經(jīng)PID調(diào)節(jié)后將數(shù)字量進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換得到相應(yīng)的電壓或電流信號(hào)，去控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，通過(guò)控制燃料的流量實(shí)現(xiàn)爐溫的閉環(huán)控制，控制框圖如3-18所示。3．利用熱電偶監(jiān)測(cè)燃?xì)鉄崴鞯幕鹧?/p>

燃?xì)鉄崴鞯氖褂冒踩灾陵P(guān)重要。在燃?xì)鉄崴髦性O(shè)置了防止熄火裝置、防止缺氧不完全燃燒裝置、防缺水空燒安全裝置及過(guò)熱安全裝置等，涉及多種傳感器。其中，防熄火、防缺氧不完全燃燒的安全裝置中使用了熱電偶，如圖3-19所示。當(dāng)使用者打開(kāi)熱水龍頭時(shí)，自來(lái)水壓力使燃?xì)夥峙淦髦械囊鸸茌敋饪自谳^短的一段時(shí)間里與燃?xì)夤艿澜油?，噴射出燃?xì)?。與此同時(shí)高壓點(diǎn)火電路發(fā)出10～20kV的高電壓，通過(guò)放電針點(diǎn)燃主燃燒室火焰。熱電偶1被燒紅，產(chǎn)生正的熱電勢(shì)，使電磁閥線圈（該電磁閥的電動(dòng)力由極性電磁鐵產(chǎn)生，對(duì)正向電壓有很高的靈敏度）得電，燃?xì)飧挠蛇M(jìn)氣電磁閥進(jìn)入主燃室。

當(dāng)外界氧氣不足時(shí)，主燃燒室不能充分燃燒（此時(shí)將產(chǎn)生大量有毒的一氧化碳），火焰變紅且上升，在遠(yuǎn)離火孔的地方燃燒（稱為離焰）。熱電偶1的溫度必然降低，熱電勢(shì)減小，而熱電偶2被拉長(zhǎng)的火焰加熱，產(chǎn)生的熱電勢(shì)與熱電偶1產(chǎn)生的熱電勢(shì)反向串聯(lián)，相互抵消，流過(guò)電磁閥線圈的電流小于額定電流，甚至產(chǎn)生反向電流，使電磁閥關(guān)閉，起到缺氧保護(hù)作用。當(dāng)啟動(dòng)燃?xì)鉄崴鲿r(shí)，若某種原因無(wú)法點(diǎn)燃主燃燒室火焰，由于電磁閥線圈得不到熱電偶1提供的電流，處于關(guān)閉狀態(tài)，從而避免了煤氣的大量溢出。煤氣灶熄火保護(hù)裝置也采用相似的原理。4．熱電偶在紅外線探測(cè)器中的應(yīng)用紅外線輻射可引起物體的溫度上升。將熱電偶置于紅外輻射的聚焦點(diǎn)上，可根據(jù)其輸出的熱電勢(shì)來(lái)測(cè)量入射紅外線的強(qiáng)度，如圖3-20所示。單根熱電偶的輸出十分微弱。為了提高紅外輻射探測(cè)器的探測(cè)效應(yīng)，可以將許多對(duì)熱電偶相互串聯(lián)起來(lái)，即第一根負(fù)極接第二根正極，第二根負(fù)極再接第三根正極，依次類推。它們的冷端置于環(huán)境溫度