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1、主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：9.1熱電偶熱電偶9.2熱敏電阻熱敏電阻9.3集成溫度傳感器集成溫度傳感器第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器我國目前實(shí)行的是我國目前實(shí)行的是19901990年國際溫標(biāo)年國際溫標(biāo)(ITS(ITS9090）定義國際開爾文溫度（定義國際開爾文溫度（T90T90）國際攝氏溫度（國際攝氏溫度（t90t90）；）；T90 T90：單位（：單位（K K）開爾文）開爾文 t90 t90：單位（：單位（C C）攝氏）攝氏 兩者關(guān)系為：兩者關(guān)系為：t90/t90/=T90/K =T90/K 273.15 273.15 或或 t/t/=T/K=T/K

2、 273.15 273.15溫度單位：溫度單位：熱力學(xué)溫度是國際上公認(rèn)的最基本溫度熱力學(xué)溫度是國際上公認(rèn)的最基本溫度熱力學(xué)溫度是國際上公認(rèn)的最基本溫度熱力學(xué)溫度是國際上公認(rèn)的最基本溫度第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器 溫度是諸多物理現(xiàn)象中具有代表性的物理量，溫度是諸多物理現(xiàn)象中具有代表性的物理量，溫度是諸多物理現(xiàn)象中具有代表性的物理量，溫度是諸多物理現(xiàn)象中具有代表性的物理量，現(xiàn)代生活中準(zhǔn)確的溫度是不可缺少的信息內(nèi)容，現(xiàn)代生活中準(zhǔn)確的溫度是不可缺少的信息內(nèi)容，現(xiàn)代生活中準(zhǔn)確的溫度是不可缺少的信息內(nèi)容，現(xiàn)代生活中準(zhǔn)確的溫度是不可缺少的信息內(nèi)容，如家用電器有：電飯煲、電冰箱、空調(diào)、微波爐如家

3、用電器有：電飯煲、電冰箱、空調(diào)、微波爐如家用電器有：電飯煲、電冰箱、空調(diào)、微波爐如家用電器有：電飯煲、電冰箱、空調(diào)、微波爐這些家用電器中都少不了熱電式傳感器。這些家用電器中都少不了熱電式傳感器。這些家用電器中都少不了熱電式傳感器。這些家用電器中都少不了熱電式傳感器。概述概述第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器熱電式傳感器是一種將熱電式傳感器是一種將溫度變化溫度變化轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為電電量量的裝置。的裝置。它是利用某些材料或元件的性能隨溫度變它是利用某些材料或元件的性能隨溫度變化的特性來進(jìn)行測量的。例如將溫度變化轉(zhuǎn)化的特性來進(jìn)行測量的。例如將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻、熱電動(dòng)勢、熱膨脹、導(dǎo)磁率等的換為電阻

4、、熱電動(dòng)勢、熱膨脹、導(dǎo)磁率等的變化，再通過適當(dāng)?shù)臏y量電路達(dá)到檢測溫度變化，再通過適當(dāng)?shù)臏y量電路達(dá)到檢測溫度的目的。的目的。概述概述第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器概述概述 各種熱電偶各種熱電偶第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器概述概述 各種熱電阻各種熱電阻第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器 熱電式傳感器按工作原理主要有以下幾類：熱電式傳感器按工作原理主要有以下幾類：熱電式傳感器按工作原理主要有以下幾類：熱電式傳感器按工作原理主要有以下幾類：熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶，利用金屬溫差電動(dòng)勢，有耐高溫、精度高利用金屬溫差電動(dòng)勢，有耐高溫、精度高利用金屬溫差電動(dòng)勢，有耐高溫、精度高利

5、用金屬溫差電動(dòng)勢，有耐高溫、精度高的特點(diǎn)；的特點(diǎn)；的特點(diǎn)；的特點(diǎn)；熱電阻熱電阻熱電阻熱電阻，利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化，測溫不高；，利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化，測溫不高；，利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化，測溫不高；，利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化，測溫不高；熱敏電阻熱敏電阻熱敏電阻熱敏電阻，利用半導(dǎo)體材料隨溫度變化測溫，體積，利用半導(dǎo)體材料隨溫度變化測溫，體積，利用半導(dǎo)體材料隨溫度變化測溫，體積，利用半導(dǎo)體材料隨溫度變化測溫，體積小、靈敏度高、穩(wěn)定性差；小、靈敏度高、穩(wěn)定性差；小、靈敏度高、穩(wěn)定性差；小、靈敏度高、穩(wěn)定性差；集成溫度傳感器集成溫度傳感器集成溫度傳感器集成溫度傳感器，利用晶體管，利用晶體管，利用晶體管，

6、利用晶體管PNPNPNPN結(jié)電流、電壓隨溫結(jié)電流、電壓隨溫結(jié)電流、電壓隨溫結(jié)電流、電壓隨溫度變化，有專用集成電路，體積小、響應(yīng)快、價(jià)廉，度變化，有專用集成電路，體積小、響應(yīng)快、價(jià)廉，度變化，有專用集成電路，體積小、響應(yīng)快、價(jià)廉，度變化，有專用集成電路，體積小、響應(yīng)快、價(jià)廉，測量測量測量測量150150150150以下溫度。以下溫度。以下溫度。以下溫度。概述概述第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.1 9.1.1 9.1.1 9.1.1 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)兩種不同類型的金屬導(dǎo)體兩端，分別接在一兩種不同類型的金屬導(dǎo)體兩端，分別接在一兩種不

7、同類型的金屬導(dǎo)體兩端，分別接在一兩種不同類型的金屬導(dǎo)體兩端，分別接在一起構(gòu)成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不等（起構(gòu)成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不等（起構(gòu)成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不等（起構(gòu)成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不等（T TT T0 0）有溫差時(shí)，回路里會(huì)產(chǎn)生熱電勢，形成電流。這有溫差時(shí)，回路里會(huì)產(chǎn)生熱電勢，形成電流。這有溫差時(shí)，回路里會(huì)產(chǎn)生熱電勢，形成電流。這有溫差時(shí)，回路里會(huì)產(chǎn)生熱電勢，形成電流。這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。利用這種效應(yīng)，只要知道種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。利用這種效應(yīng)，只要知道種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。利用這種效應(yīng)，只要知道種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。利用這種效應(yīng)，只要知道一端結(jié)點(diǎn)溫度，就可以測出另一端

8、結(jié)點(diǎn)的溫度。一端結(jié)點(diǎn)溫度，就可以測出另一端結(jié)點(diǎn)的溫度。一端結(jié)點(diǎn)溫度，就可以測出另一端結(jié)點(diǎn)的溫度。一端結(jié)點(diǎn)溫度，就可以測出另一端結(jié)點(diǎn)的溫度。第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.1 9.1.1 9.1.1 9.1.1 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) 固定溫度的接點(diǎn)稱基準(zhǔn)點(diǎn)固定溫度的接點(diǎn)稱基準(zhǔn)點(diǎn)固定溫度的接點(diǎn)稱基準(zhǔn)點(diǎn)固定溫度的接點(diǎn)稱基準(zhǔn)點(diǎn)（冷端）（冷端）（冷端）（冷端）T T0 0，恒定在某一標(biāo)，恒定在某一標(biāo)，恒定在某一標(biāo)，恒定在某一標(biāo) 準(zhǔn)溫度；準(zhǔn)溫度；準(zhǔn)溫度；準(zhǔn)溫度；待測溫度的接點(diǎn)稱測溫點(diǎn)待測溫度的接點(diǎn)稱測溫點(diǎn)待測溫度的接點(diǎn)稱測溫點(diǎn)待測溫度的接點(diǎn)稱

9、測溫點(diǎn)（熱端）（熱端）（熱端）（熱端）T T ，置于被測溫度，置于被測溫度，置于被測溫度，置于被測溫度 場中。場中。場中。場中。這種將溫度轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢這種將溫度轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢這種將溫度轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢這種將溫度轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢的傳感器稱為熱電偶，金屬稱的傳感器稱為熱電偶，金屬稱的傳感器稱為熱電偶，金屬稱的傳感器稱為熱電偶，金屬稱熱電極。熱電極。熱電極。熱電極。第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.1 9.1.1 9.1.1 9.1.1 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) 1 1 1 1、兩種導(dǎo)體的接觸電勢（、兩種導(dǎo)體的接觸電勢（、兩種導(dǎo)體的接觸電勢（、

10、兩種導(dǎo)體的接觸電勢（珀?duì)柼?yīng)珀?duì)柼?yīng)珀?duì)柼?yīng)珀?duì)柼?yīng)）不同金屬自由電子密度不同，當(dāng)兩種金屬接觸在一不同金屬自由電子密度不同，當(dāng)兩種金屬接觸在一不同金屬自由電子密度不同，當(dāng)兩種金屬接觸在一不同金屬自由電子密度不同，當(dāng)兩種金屬接觸在一起時(shí)，在結(jié)點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生電子擴(kuò)散，濃度大的向濃度起時(shí)，在結(jié)點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生電子擴(kuò)散，濃度大的向濃度起時(shí)，在結(jié)點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生電子擴(kuò)散，濃度大的向濃度起時(shí)，在結(jié)點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生電子擴(kuò)散，濃度大的向濃度小的金屬擴(kuò)散。小的金屬擴(kuò)散。小的金屬擴(kuò)散。小的金屬擴(kuò)散。濃度高的失去電子顯正電，濃度低的得到電子顯負(fù)濃度高的失去電子顯正電，濃度低的得到電子顯負(fù)濃度高的失去電子顯正電，濃度低的得到電子顯

11、負(fù)濃度高的失去電子顯正電，濃度低的得到電子顯負(fù)電。當(dāng)擴(kuò)散達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，得到一個(gè)穩(wěn)定的接觸電。當(dāng)擴(kuò)散達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，得到一個(gè)穩(wěn)定的接觸電。當(dāng)擴(kuò)散達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，得到一個(gè)穩(wěn)定的接觸電。當(dāng)擴(kuò)散達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，得到一個(gè)穩(wěn)定的接觸電勢。電勢。電勢。電勢。第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.1 9.1.1 9.1.1 9.1.1 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)溫度溫度溫度溫度T T時(shí)熱端接觸電勢：時(shí)熱端接觸電勢：時(shí)熱端接觸電勢：時(shí)熱端接觸電勢：冷端（冷端（T T0）接觸電勢）接觸電勢：式中：式中：A A、B B 代表不同材料；代表不同材料；T T，T T

12、0 為兩端溫度；為兩端溫度；k波波爾爾茲茲曼常數(shù)；曼常數(shù)；e 電電子子電電荷量；荷量；是是A A、B B 材料的電子濃度；材料的電子濃度；第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.1 9.1.1 9.1.1 9.1.1 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)v在閉合回路中，總的接觸電勢為：在閉合回路中，總的接觸電勢為：第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.1 9.1.1 9.1.1 9.1.1 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)2、單一導(dǎo)體的溫差電勢（、單一導(dǎo)體的溫差電勢（湯姆遜電勢湯姆遜電勢）對(duì)單一金屬如果兩邊溫

13、度不同，兩端也產(chǎn)生電勢。對(duì)單一金屬如果兩邊溫度不同，兩端也產(chǎn)生電勢。產(chǎn)生這個(gè)電勢是由于導(dǎo)體內(nèi)自由電子在高溫端具產(chǎn)生這個(gè)電勢是由于導(dǎo)體內(nèi)自由電子在高溫端具有較大的動(dòng)能，會(huì)向低溫端擴(kuò)散。由于高溫端失有較大的動(dòng)能，會(huì)向低溫端擴(kuò)散。由于高溫端失去電子帶正電，低溫端得到電子帶負(fù)電。去電子帶正電，低溫端得到電子帶負(fù)電。第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.1 9.1.1 9.1.1 9.1.1 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)v A A、B B 兩導(dǎo)體構(gòu)成閉合回路總的溫差電勢為兩導(dǎo)體構(gòu)成閉合回路總的溫差電勢為：單一導(dǎo)體的溫差電勢為：單一導(dǎo)體的溫差電勢為：:湯姆

14、遜系數(shù)湯姆遜系數(shù)第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.1 9.1.1 9.1.1 9.1.1 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)根據(jù)兩導(dǎo)體的接觸電勢（珀?duì)柼妱荩┖蛦我桓鶕?jù)兩導(dǎo)體的接觸電勢（珀?duì)柼妱荩┖蛦我粚?dǎo)體溫差電勢（湯姆遜電勢）。導(dǎo)體溫差電勢（湯姆遜電勢）。v熱電偶總的熱電勢為：熱電偶總的熱電勢為：第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.1 9.1.1 9.1.1 9.1.1 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)結(jié)論：結(jié)論：1.熱電偶兩電極材料相同，熱電偶兩電極材料相同，熱電偶兩電極材料相同，熱電偶兩電極

15、材料相同，N NA A=N NB B時(shí)，無論兩端點(diǎn)溫時(shí)，無論兩端點(diǎn)溫時(shí)，無論兩端點(diǎn)溫時(shí)，無論兩端點(diǎn)溫度如何，總熱電勢為零；度如何，總熱電勢為零；度如何，總熱電勢為零；度如何，總熱電勢為零；2.2.如果熱電偶兩接點(diǎn)溫度相同，如果熱電偶兩接點(diǎn)溫度相同，如果熱電偶兩接點(diǎn)溫度相同，如果熱電偶兩接點(diǎn)溫度相同，T T=T T0 0時(shí)，時(shí)，時(shí)，時(shí)，A A、B B材料不材料不材料不材料不同，回路總電勢為零；同，回路總電勢為零；同，回路總電勢為零；同，回路總電勢為零；熱電偶產(chǎn)生熱電勢的必要條件熱電偶產(chǎn)生熱電勢的必要條件熱電偶產(chǎn)生熱電勢的必要條件熱電偶產(chǎn)生熱電勢的必要條件:v熱電偶必須用不同材料做電極；熱電偶必須

16、用不同材料做電極；熱電偶必須用不同材料做電極；熱電偶必須用不同材料做電極；v在在在在T T、T T0 0兩端必須有溫差梯度兩端必須有溫差梯度兩端必須有溫差梯度兩端必須有溫差梯度.第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.2 9.1.2 9.1.2 9.1.2 熱電偶基本定律熱電偶基本定律熱電偶基本定律熱電偶基本定律1 1、均質(zhì)導(dǎo)體定律、均質(zhì)導(dǎo)體定律兩種兩種均質(zhì)導(dǎo)體均質(zhì)導(dǎo)體，其電勢大小與熱電極直徑、長，其電勢大小與熱電極直徑、長度及沿?zé)犭姌O長度上的溫度分布無關(guān)，只與熱度及沿?zé)犭姌O長度上的溫度分布無關(guān)，只與熱電極材料和兩端溫度有關(guān)。電極材料和兩端溫度有關(guān)。

17、材質(zhì)不均勻材質(zhì)不均勻，則當(dāng)熱電極上各處溫度不同時(shí)，則當(dāng)熱電極上各處溫度不同時(shí)，將產(chǎn)生附加熱電勢，造成無法估計(jì)的測量誤差。將產(chǎn)生附加熱電勢，造成無法估計(jì)的測量誤差。第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.2 9.1.2 9.1.2 9.1.2 熱電偶基本定律熱電偶基本定律熱電偶基本定律熱電偶基本定律2 2、中間導(dǎo)體定律、中間導(dǎo)體定律、中間導(dǎo)體定律、中間導(dǎo)體定律如果將熱電偶如果將熱電偶如果將熱電偶如果將熱電偶T T0 0端斷開，端斷開，端斷開，端斷開，接入第三導(dǎo)體接入第三導(dǎo)體接入第三導(dǎo)體接入第三導(dǎo)體C C，回路中，回路中，回路中，回路中 電勢電勢電勢電勢

18、E EABAB（T T，T T0 0）應(yīng)寫為）應(yīng)寫為）應(yīng)寫為）應(yīng)寫為：第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.2 9.1.2 9.1.2 9.1.2 熱電偶基本定律熱電偶基本定律熱電偶基本定律熱電偶基本定律設(shè)設(shè)時(shí)，時(shí)，將將代入上式有：代入上式有：第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.2 9.1.2 9.1.2 9.1.2 熱電偶基本定律熱電偶基本定律熱電偶基本定律熱電偶基本定律結(jié)論：結(jié)論：當(dāng)引入第三導(dǎo)體當(dāng)引入第三導(dǎo)體C C時(shí)，只要時(shí)，只要C C導(dǎo)體兩端溫導(dǎo)體兩端溫度相同，回路總電勢不變，根據(jù)這一定律，度相

19、同，回路總電勢不變，根據(jù)這一定律，將導(dǎo)體將導(dǎo)體C C作為測量儀器接入回路，就可以由作為測量儀器接入回路，就可以由總電勢求出工作端溫度，條件是：保證兩端總電勢求出工作端溫度，條件是：保證兩端溫度一致。溫度一致。第第9章章熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.29.1.2熱電偶基本定律熱電偶基本定律熱電偶基本定律熱電偶基本定律3 3、參考電極定律（中間溫度定律）、參考電極定律（中間溫度定律）、參考電極定律（中間溫度定律）、參考電極定律（中間溫度定律）當(dāng)結(jié)點(diǎn)溫度為當(dāng)結(jié)點(diǎn)溫度為當(dāng)結(jié)點(diǎn)溫度為當(dāng)結(jié)點(diǎn)溫度為T T、T T0 0時(shí)的熱電勢時(shí)的熱電勢時(shí)的熱電勢時(shí)的熱電勢E EABA

20、B（T T,T T00）等于結(jié)點(diǎn)溫度等于結(jié)點(diǎn)溫度等于結(jié)點(diǎn)溫度等于結(jié)點(diǎn)溫度 T T、T Tc c和和和和 T Tc c、T T0 0 時(shí)，熱電勢時(shí)，熱電勢時(shí)，熱電勢時(shí)，熱電勢與與的代數(shù)和為：的代數(shù)和為：實(shí)際測量時(shí)，利用這一性實(shí)際測量時(shí)，利用這一性質(zhì)，對(duì)參考端溫度不為零質(zhì)，對(duì)參考端溫度不為零度時(shí)的熱電勢進(jìn)行修正。度時(shí)的熱電勢進(jìn)行修正。第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.3 9.1.3 9.1.3 9.1.3 熱電偶的溫度補(bǔ)償熱電偶的溫度補(bǔ)償熱電偶的溫度補(bǔ)償熱電偶的溫度補(bǔ)償熱電偶輸出的電熱是兩結(jié)點(diǎn)溫度差的函數(shù)。為了熱電偶輸出的電熱是兩結(jié)點(diǎn)溫度差的函數(shù)。

21、為了熱電偶輸出的電熱是兩結(jié)點(diǎn)溫度差的函數(shù)。為了熱電偶輸出的電熱是兩結(jié)點(diǎn)溫度差的函數(shù)。為了使輸出的電勢是被測溫度的單一函數(shù)，一般將使輸出的電勢是被測溫度的單一函數(shù)，一般將使輸出的電勢是被測溫度的單一函數(shù)，一般將使輸出的電勢是被測溫度的單一函數(shù)，一般將T T作作作作為被測溫度端，為被測溫度端，為被測溫度端，為被測溫度端，T T0 0作為固定冷端作為固定冷端作為固定冷端作為固定冷端(參考溫度端參考溫度端參考溫度端參考溫度端)。通。通。通。通常要求常要求常要求常要求T T0 0保持為保持為保持為保持為0 0(恒定恒定恒定恒定)，但是在實(shí)際使用中要做，但是在實(shí)際使用中要做，但是在實(shí)際使用中要做，但是在實(shí)

22、際使用中要做到這一點(diǎn)比較困難，因而產(chǎn)生了熱電偶冷端溫度補(bǔ)到這一點(diǎn)比較困難，因而產(chǎn)生了熱電偶冷端溫度補(bǔ)到這一點(diǎn)比較困難，因而產(chǎn)生了熱電偶冷端溫度補(bǔ)到這一點(diǎn)比較困難，因而產(chǎn)生了熱電偶冷端溫度補(bǔ)償問題。償問題。償問題。償問題。第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.3 9.1.3 9.1.3 9.1.3 9.1.3 9.1.3 9.1.3 9.1.3 熱電偶的溫度補(bǔ)償熱電偶的溫度補(bǔ)償熱電偶的溫度補(bǔ)償熱電偶的溫度補(bǔ)償(1)0(1)0(1)0(1)0恒溫法恒溫法恒溫法恒溫法 即在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將清潔的水和冰屑混合后放在保即在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將清潔的水和冰屑混合后

23、放在保即在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將清潔的水和冰屑混合后放在保即在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將清潔的水和冰屑混合后放在保溫容器內(nèi)，可使溫容器內(nèi)，可使溫容器內(nèi)，可使溫容器內(nèi)，可使T T0 0保持保持保持保持0000。近年來已研制出一種能。近年來已研制出一種能。近年來已研制出一種能。近年來已研制出一種能使溫度恒定在使溫度恒定在使溫度恒定在使溫度恒定在0000的半導(dǎo)體致冷器件。的半導(dǎo)體致冷器件。的半導(dǎo)體致冷器件。的半導(dǎo)體致冷器件。(2)(2)(2)(2)補(bǔ)正系數(shù)修正法補(bǔ)正系數(shù)修正法補(bǔ)正系數(shù)修正法補(bǔ)正系數(shù)修正法 利用中間溫度定律可以求出利用中間溫度定律可以求出利用中間溫度定律可以求出利用中間溫度定律可以求出T T00000

24、0時(shí)的電勢。該法較時(shí)的電勢。該法較時(shí)的電勢。該法較時(shí)的電勢。該法較精確，但繁瑣。因此，工程上常用補(bǔ)正系數(shù)修正法實(shí)精確，但繁瑣。因此，工程上常用補(bǔ)正系數(shù)修正法實(shí)精確，但繁瑣。因此，工程上常用補(bǔ)正系數(shù)修正法實(shí)精確，但繁瑣。因此，工程上常用補(bǔ)正系數(shù)修正法實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。設(shè)冷端溫度為現(xiàn)補(bǔ)償。設(shè)冷端溫度為現(xiàn)補(bǔ)償。設(shè)冷端溫度為現(xiàn)補(bǔ)償。設(shè)冷端溫度為T Tn n，此時(shí)測得溫度為，此時(shí)測得溫度為，此時(shí)測得溫度為，此時(shí)測得溫度為T T1 1 (儀表儀表儀表儀表測得溫度測得溫度測得溫度測得溫度)，其實(shí)際溫度應(yīng)為：，其實(shí)際溫度應(yīng)為：，其實(shí)際溫度應(yīng)為：，其實(shí)際溫度應(yīng)為：T=TT=T1 1 +kT+kTn n 式中式中式中式中

25、 k k補(bǔ)正系數(shù)。補(bǔ)正系數(shù)。補(bǔ)正系數(shù)。補(bǔ)正系數(shù)。第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.3 9.1.3 9.1.3 9.1.3 熱電偶的溫度補(bǔ)償熱電偶的溫度補(bǔ)償熱電偶的溫度補(bǔ)償熱電偶的溫度補(bǔ)償(3)延伸熱電極法延伸熱電極法(即補(bǔ)償導(dǎo)線法即補(bǔ)償導(dǎo)線法)熱電偶長熱電偶長度一般只有一米左右，在實(shí)際測量時(shí)，度一般只有一米左右，在實(shí)際測量時(shí)，需要將熱電偶輸出的電勢傳輸?shù)綌?shù)十米外的顯示儀需要將熱電偶輸出的電勢傳輸?shù)綌?shù)十米外的顯示儀表或控制儀表，根據(jù)表或控制儀表，根據(jù)中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律即可實(shí)現(xiàn)上述要即可實(shí)現(xiàn)上述要求。一般選用直徑粗、導(dǎo)

26、電系數(shù)大的材料制作延伸求。一般選用直徑粗、導(dǎo)電系數(shù)大的材料制作延伸導(dǎo)線，以減小熱電偶回路的電阻，節(jié)省電極材料。導(dǎo)線，以減小熱電偶回路的電阻，節(jié)省電極材料。第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.3 9.1.3 9.1.3 9.1.3 熱電偶的溫度補(bǔ)償熱電偶的溫度補(bǔ)償熱電偶的溫度補(bǔ)償熱電偶的溫度補(bǔ)償(4)補(bǔ)償電橋法補(bǔ)償電橋法該法利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來補(bǔ)償熱電偶參考端溫度變化該法利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來補(bǔ)償熱電偶參考端溫度變化引起的電勢變化。引起的電勢變化。電橋四個(gè)橋臂與冷端處于同一溫度，其中電橋四個(gè)橋臂與冷端處于同一溫度，其中R1=R2=R3為錳

27、銅線繞為錳銅線繞制的電阻，制的電阻，R4為銅導(dǎo)線繞制的補(bǔ)償電阻，為銅導(dǎo)線繞制的補(bǔ)償電阻，E是電橋的電源，是電橋的電源，R為限為限流電阻，阻值取決于熱電偶材料。流電阻，阻值取決于熱電偶材料。使用時(shí)選擇使用時(shí)選擇R4的阻值使電橋保持平衡，電橋輸出的阻值使電橋保持平衡，電橋輸出Uab=0。當(dāng)冷。當(dāng)冷端溫度升高時(shí)，端溫度升高時(shí)，R4阻值隨之增大，電橋失去阻值隨之增大，電橋失去圖示圖示補(bǔ)償電橋法示意補(bǔ)償電橋法示意圖平衡，圖平衡，Uab相應(yīng)增大，此時(shí)熱電偶電勢相應(yīng)增大，此時(shí)熱電偶電勢Ex由于冷端溫度升高而減由于冷端溫度升高而減小。若小。若Uab的增量等于熱電偶電勢的增量等于熱電偶電勢Ex的減小量，回路總的

28、電勢的減小量，回路總的電勢Uab的值就不會(huì)隨熱電偶冷端溫度變化而變化，即：的值就不會(huì)隨熱電偶冷端溫度變化而變化，即：UAB=EX+Uab第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.4 9.1.4 9.1.4 9.1.4 熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：普通熱電偶普通熱電偶，測量氣體、蒸汽、液體等，棒形結(jié)構(gòu)；，測量氣體、蒸汽、液體等，棒形結(jié)構(gòu)；薄膜熱電偶薄膜熱電偶，用于火箭、飛機(jī)噴嘴溫度測量，結(jié)構(gòu)較薄；，用于火箭、飛機(jī)噴嘴溫度測量，結(jié)構(gòu)較??；鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶，用以測量狹小對(duì)象，結(jié)構(gòu)細(xì)長、可彎曲；，用以

29、測量狹小對(duì)象，結(jié)構(gòu)細(xì)長、可彎曲；表面熱電偶表面熱電偶，用于弧形表面物體測溫；，用于弧形表面物體測溫；消耗式熱電偶消耗式熱電偶，主要用于鋼水溫度測量。，主要用于鋼水溫度測量。a)a)普通熱電偶普通熱電偶 b)b)薄膜熱電偶薄膜熱電偶 c)c)鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.4 9.1.4 9.1.4 9.1.4 熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類熱電偶種類：熱電偶種類：熱電偶種類：熱電偶種類：貴金屬熱電偶貴金屬熱電偶貴金屬熱電偶貴金屬熱電偶 鉑銠鉑銠鉑銠鉑銠鉑銠（鉑銠（鉑銠（鉑銠（600

30、6006006001700170017001700）鉑銠鉑銠鉑銠鉑銠鉑鉑鉑鉑 （0 0 0 01600160016001600）普通金屬熱電偶普通金屬熱電偶普通金屬熱電偶普通金屬熱電偶 鎳鉻鎳鉻鎳鉻鎳鉻鎳硅（鎳硅（鎳硅（鎳硅（-200-200-200-2001200120012001200）鎳鉻鎳鉻鎳鉻鎳鉻鎳銅（鎳銅（鎳銅（鎳銅（-40-40-40-40750750750750）鐵鐵鐵鐵康銅康銅康銅康銅 （0 0 0 0400400400400）v熱電偶可以測量上千度高溫，并且精度高、熱電偶可以測量上千度高溫，并且精度高、性能好，這是其它熱電式傳感器無法替代的。性能好，這是其它熱電式傳感器無法

31、替代的。第第9 9章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.5 9.1.5 9.1.5 9.1.5 熱電偶測量電路熱電偶測量電路熱電偶測量電路熱電偶測量電路通過查熱電偶分度表可知熱電偶產(chǎn)生的熱電勢；通過查熱電偶分度表可知熱電偶產(chǎn)生的熱電勢；通過查熱電偶分度表可知熱電偶產(chǎn)生的熱電勢；通過查熱電偶分度表可知熱電偶產(chǎn)生的熱電勢；例如例如例如例如K K K K型：型：型：型：0 0 0 0 時(shí)時(shí)時(shí)時(shí) 0mV0mV0mV0mV，600 600 600 600 時(shí)時(shí)時(shí)時(shí) E=24.902mvE=24.902mvE=24.902mvE=24.902mv；分度表以分度表以分度表

32、以分度表以t=0t=0作基準(zhǔn)，而實(shí)際應(yīng)用中作基準(zhǔn)，而實(shí)際應(yīng)用中作基準(zhǔn)，而實(shí)際應(yīng)用中作基準(zhǔn)，而實(shí)際應(yīng)用中t t00；若參考端溫度不為若參考端溫度不為若參考端溫度不為若參考端溫度不為0 0，工作端溫度為，工作端溫度為，工作端溫度為，工作端溫度為t t時(shí)，由分時(shí)，由分時(shí)，由分時(shí)，由分度表可查出度表可查出度表可查出度表可查出E EA A（t t,0,0），與實(shí)際熱電勢），與實(shí)際熱電勢），與實(shí)際熱電勢），與實(shí)際熱電勢E EABAB（t t,t t0 0）之間）之間）之間）之間的關(guān)系可通過參考電極定律得出：的關(guān)系可通過參考電極定律得出：的關(guān)系可通過參考電極定律得出：的關(guān)系可通過參考電極定律得出：第第9 9

33、章章 熱電式傳感器熱電式傳感器9.19.1熱電偶熱電偶熱電偶熱電偶9.1.5 9.1.5 9.1.5 9.1.5 熱電偶測量電路熱電偶測量電路熱電偶測量電路熱電偶測量電路電路調(diào)試步驟：電路調(diào)試步驟：電路調(diào)試步驟：電路調(diào)試步驟：1.1.1.1.調(diào)零：調(diào)零：調(diào)零：調(diào)零：T=0T=0T=0T=0時(shí)調(diào)整調(diào)零電位器時(shí)調(diào)整調(diào)零電位器時(shí)調(diào)整調(diào)零電位器時(shí)調(diào)整調(diào)零電位器RP2RP2RP2RP2使運(yùn)放輸出為零；使運(yùn)放輸出為零；使運(yùn)放輸出為零；使運(yùn)放輸出為零；2.2.2.2.調(diào)增益：溫度調(diào)增益：溫度調(diào)增益：溫度調(diào)增益：溫度600600600600時(shí)調(diào)節(jié)負(fù)反饋電阻，使運(yùn)放輸出在時(shí)調(diào)節(jié)負(fù)反饋電阻，使運(yùn)放輸出在時(shí)調(diào)節(jié)負(fù)反饋電阻，使運(yùn)放輸出在時(shí)調(diào)節(jié)負(fù)反饋電阻，使運(yùn)放輸出在6V6V6V6V。3.3.3.3.放大器增益為放大器增益為放大器增益為放大器增益為240.94240.94240.94240.94，得到滿量程輸出，得