自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表,Test & Measurement Technology and Automatic Instrumentation,CISTBUCT 2011,M&T,AI 檢測(cè)儀表,熱電效應(yīng) 熱電偶 熱電偶的測(cè)量電路 熱電偶冷端溫度誤差及其補(bǔ)償 0恒溫法、冷端恒溫法、補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)法、冷端補(bǔ)償器法（電橋補(bǔ)償法）、采用不需要冷端補(bǔ)償?shù)臒犭娕?、補(bǔ)正系數(shù)修正法（熱電動(dòng)勢(shì)修正法）、冷端溫度的智能補(bǔ)償 熱電偶的安裝,第部分 過(guò)程參數(shù)檢測(cè),第三章 檢測(cè)儀表,溫度檢測(cè)儀表 其他接觸式溫度計(jì) 非接觸式溫度計(jì),M&T,AI 檢測(cè)儀表,其他接觸式溫度計(jì) 玻璃管溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì) PN結(jié)溫度檢測(cè)、光纖溫度檢測(cè) 非接觸式溫度計(jì)（輻射式溫度計(jì)） 全輻射高溫計(jì)（全輻射法） 光電溫度計(jì)（亮度法） 比色溫度計(jì)（比色法）,M&T,AI 檢測(cè)儀表,其他接觸式溫度計(jì) 玻璃管溫度計(jì) 利用了液體受熱后體積隨溫度膨脹。 一般由：玻璃溫包、毛細(xì)管、工作液體、刻度標(biāo)尺等部分組成。 常用作現(xiàn)場(chǎng)溫度指示，精 確度可達(dá) 0.050.1。,M&T,AI 檢測(cè)儀表,其他接觸式溫度計(jì) 壓力式溫度計(jì) 在密閉容器中的液體、氣體或低沸點(diǎn)液體的飽和蒸汽，受熱后體積膨脹、壓力增大，通過(guò)測(cè)量壓力來(lái)測(cè)量溫度。,M&T,AI 檢測(cè)儀表,其他接觸式溫度計(jì) 雙金屬溫度計(jì) 利用兩種膨脹系數(shù)不同的金屬構(gòu)成雙金屬片，其彎曲的程度與溫度的高低成正比，通過(guò)測(cè)量雙金屬片的彎曲變形來(lái)測(cè)量溫度。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量范圍可達(dá) -80600，準(zhǔn)確度等級(jí) 為 12.5級(jí)。,M&T,AI 檢測(cè)儀表,其他接觸式溫度計(jì) PN結(jié)溫度計(jì) 利用半導(dǎo)體PN結(jié)中電流/電壓的溫度特性制造的 熱敏二極管 在-40100范圍內(nèi)，半導(dǎo)體二極管正向電壓與溫度的關(guān)系為線(xiàn)性關(guān)系。 熱敏晶體三極管 NPN型熱敏晶體管在IC恒定時(shí)，利用基極-發(fā)射極間電壓UBE的溫度特性，可把溫度變化轉(zhuǎn)換成電壓變化。 熱敏晶閘管 利用晶閘管的轉(zhuǎn)折電壓隨溫度而改變的特性制成熱敏晶閘管，可作為實(shí)用的溫度開(kāi)關(guān)。,M&T,AI 檢測(cè)儀表,其他接觸式溫度計(jì) 集成溫度傳感器 作為溫度傳感器的感溫部分 常稱(chēng)為 PTAT(Proportional to Absolute Temperature)核 心電路，可以給出正比于絕 對(duì)溫度的電壓，亦可給出正 比于絕對(duì)溫度的電流。 對(duì)管差分電路,M&T,AI 檢測(cè)儀表,其他接觸式溫度計(jì) 集成溫度傳感器 電流鏡 PTAT 電壓輸出的 PTAT,M&T,AI 檢測(cè)儀表,M&T,AI 檢測(cè)儀表,其他接觸式溫度計(jì) 光纖式溫度計(jì) 光纖波導(dǎo)原理 光纖是用光投射率高的媒質(zhì)（如石英、玻璃、塑料等）構(gòu)成的光通路。它由折射 率 n1 較大（光密媒質(zhì)） 的纖芯和折射率 n2 較小 （光疏媒質(zhì)）的包層構(gòu)成 的雙層同心圓柱結(jié)構(gòu)。,M&T,AI 檢測(cè)儀表,其他接觸式溫度計(jì) 光纖式溫度計(jì) 光纖波導(dǎo)原理 模、單模光纖和多模光纖 光在纖芯中傳播就是交變的電場(chǎng)和磁場(chǎng)在光纖中間向前傳播，如果沿徑向傳播的平面波在纖芯和包層的界面上產(chǎn)生反射，在相鄰兩次反射中相位變化為 2 的整數(shù)倍就能形成駐波。 只有形成駐波的光才能在光纖中傳播（即某種光纖只能傳播特定模數(shù)的光）。一個(gè)駐波就是一個(gè)模。在光纖中只能傳輸有限個(gè)模。,M&T,AI 檢測(cè)儀表,其他接觸式溫度計(jì) 光纖式溫度計(jì) 光纖傳感器 通過(guò)被測(cè)量對(duì)光纖內(nèi)傳輸光進(jìn)行調(diào)制，使傳輸光的強(qiáng)度（振幅）、相位、頻率或偏振等特性發(fā)生變化，再通過(guò)對(duì)被調(diào)制過(guò)的光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，從而測(cè)得相應(yīng)被測(cè)量。 光纖傳感器分類(lèi) 功能型光纖傳感器 非功能型光纖傳感器,M&T,AI 檢測(cè)儀表,其他接觸式溫度計(jì) 光纖式溫度計(jì) 功能型光纖傳感器 功能型也稱(chēng)物性型或傳感型，光纖在這類(lèi)傳感器中不僅作為光傳播的波導(dǎo)，而且具有測(cè)量的功能。該類(lèi)傳感器利用某種參數(shù)隨溫度而變化的特性作為傳感器的主體，即將其作為敏感元件進(jìn)行測(cè)溫。 利用光的振幅變化的傳感器； 利用光的偏振面旋轉(zhuǎn)的傳感器； 利用光的相位變化的光纖溫度傳感器,M&T,AI 檢測(cè)儀表,其他接觸式溫度計(jì) 光纖式溫度計(jì) 功能型光纖傳感器 振幅變化 偏振面旋轉(zhuǎn) 相位變化,M&T,AI 檢測(cè)儀表,其他接觸式溫度計(jì) 光纖式溫度計(jì) 功能型光纖傳感器 非功能型光纖傳感器 非功能型傳感器是利 用其它敏感元件感受 被測(cè)量的變化，光纖 僅作為光的傳輸介質(zhì)。 本質(zhì)安全防爆要求,M&T,AI 檢測(cè)儀表,非接觸式溫度計(jì)（輻射式溫度計(jì)） 非接觸式溫度檢測(cè)儀表主要是利用物體的輻射能隨溫度而變化的原理制成 檢測(cè)原理 物體在特定波長(zhǎng)上的輻射能是溫度的單一函數(shù),M&T,AI 檢測(cè)儀表,非接觸式溫度計(jì)（輻射式溫度計(jì)） 全輻射高溫計(jì)（全輻射法） 全輻射高溫計(jì)是接受被測(cè)物體 全部輻射能量來(lái)測(cè)定溫度的。 測(cè)量范圍 4002000，測(cè)量 誤差為 1.5%2.0%。,M&T,AI 檢測(cè)儀表,非接觸式溫度計(jì)（輻射式溫度計(jì)） 紅外溫度計(jì) 紅外溫度計(jì)是一種輻射溫度計(jì)。 其結(jié)構(gòu)與其他輻射溫度計(jì)相似， 區(qū)別是光學(xué)系統(tǒng)和光電檢測(cè)元 件接受的是被測(cè)物體產(chǎn)生的紅 外波長(zhǎng)段的輻射能。,M&T,AI 檢測(cè)儀表,非接觸式溫度計(jì)（輻射式溫度計(jì)） 光電溫度計(jì)（亮度法） 光電溫度計(jì)采用光電元件作為敏感元件感受輻射源的亮度變化，并根據(jù)被測(cè)物體亮度與溫度的關(guān)系確定溫度的高低。 在 4001100范圍內(nèi)使用的光電高溫計(jì)，通常用黑體爐分度。例如，用定點(diǎn)黑體爐校準(zhǔn)0.9 m的硅輻射溫度計(jì)，在6301086范圍內(nèi)，分度精度可達(dá)0.5K。,M&T,AI 檢測(cè)儀表,非接觸式溫度計(jì)（輻射式溫度計(jì)） 比色溫度計(jì)（比色法） 比色溫度計(jì)是基于維 恩位移定律工作的。,M&T,AI 檢測(cè)儀表,溫度檢測(cè)儀表總結(jié) 溫度檢測(cè)的基礎(chǔ)知識(shí) 溫度與溫標(biāo)、溫度檢測(cè)儀表分類(lèi) 熱電阻溫度計(jì) 兩線(xiàn)制、三線(xiàn)制、四線(xiàn)制接法 不平衡電橋 熱電偶溫度計(jì) 熱電效應(yīng) 冷端補(bǔ)償,M&T,AI 檢測(cè)儀表,溫度檢測(cè)儀表總結(jié) 熱電阻溫度計(jì) 金屬熱電阻 不平衡電橋設(shè)計(jì) 電壓輸出/電流輸出；等效電路；電源電壓和功率,M&T,AI 檢測(cè)儀表,溫度檢測(cè)儀表總結(jié) 熱電阻溫度計(jì) 金屬熱電阻 不平衡電橋設(shè)計(jì) 電壓輸出： 電阻相對(duì)變化率 計(jì)算 輸出電壓 計(jì)算 uO、uO 非線(xiàn)性誤差 由給定的非線(xiàn)性 Lm誤差計(jì)算 m 最大化輸出 對(duì)檢測(cè)變量取最大輸出時(shí)的 m 供電電壓 由器件耗散功率 PTg 計(jì)算 E,M&T,AI 檢測(cè)儀表,溫度檢測(cè)儀表總結(jié) 熱電阻溫度計(jì) 金屬熱電阻 不平衡電橋設(shè)計(jì) 溫度檢測(cè)電路 二線(xiàn)式 三線(xiàn)式 四線(xiàn)式,M&T,AI 檢測(cè)儀表,溫度檢測(cè)儀表總結(jié) 熱電阻溫度計(jì) 例1：用Pt100熱電阻設(shè)計(jì)溫度測(cè)量?jī)x表，采用三線(xiàn)式接法構(gòu)成單臂工作電橋。已知鉑電阻可描述為 Rt = R0(1 + 3.9103t 5.8107t2) 要求量程范圍0800，非線(xiàn)性誤差小于10%，電源電壓為24V。,M&T,AI 檢測(cè)儀表,溫度檢測(cè)儀表總結(jié) 熱電偶溫度計(jì) 基本概念 基本公式 E輸出(t, 0) E熱電偶(t, t) + E補(bǔ)償線(xiàn)(t, t0) + E冷端補(bǔ)償(t0, 0) 補(bǔ)償器與熱電偶配對(duì)、顯示儀表的分度與熱電偶配對(duì) 常見(jiàn)問(wèn)題 已知冷端溫度、已知熱電動(dòng)勢(shì) 配錯(cuò)熱電偶、配錯(cuò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)、配錯(cuò)冷端補(bǔ)償器（表頭）,M&T,AI 檢測(cè)儀表,溫度檢測(cè)儀表總結(jié) 熱電偶溫度計(jì) 冷端補(bǔ)償器法（電橋補(bǔ)償法） 例2：采用不平衡電橋設(shè)計(jì) K 型熱電偶的冷端補(bǔ)償器， 補(bǔ)償器工作溫度為 050。 要求采用 Cu100 組成單 臂工作的等臂電橋。,M&T,AI 檢測(cè)儀表,溫度檢測(cè)儀表總結(jié) 熱電偶溫度計(jì) 冷端補(bǔ)償器法（電橋補(bǔ)償法） 例2：,M&T,AI 檢測(cè)儀表,溫度檢測(cè)儀表總結(jié) 熱電偶溫度計(jì) 冷端補(bǔ)償器法（電橋補(bǔ)償法） 例3：采用不平衡電橋設(shè)計(jì) K 型熱電偶的冷端補(bǔ)償器， 補(bǔ)償器工作溫度為 050。 要求采用 Cu100 組成單 臂工作的電橋，供電電 壓 E = 5V。（作業(yè)）,M&T,AI