1、 項目一 溫度測量溫度傳感器：熱電偶 應(yīng)用：扎鋼爐熱電阻 應(yīng)用：管道溫度熱敏電阻 應(yīng)用：電冰箱集成溫度傳感器 應(yīng)用：空調(diào)器非接觸式傳感器 應(yīng)用：紅外檢測教學(xué)目標(biāo)：見書上 溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 一一、溫度測溫度測量的基本概念量的基本概念 溫度標(biāo)志著溫度標(biāo)志著物質(zhì)內(nèi)部大量分物質(zhì)內(nèi)部大量分子無規(guī)則運動的子無規(guī)則運動的劇烈程度。溫度劇烈程度。溫度越高，表示物體越高，表示物體內(nèi)部分子熱運動內(nèi)部分子熱運動越劇烈。越劇烈。 模擬圖：在一個密閉的空間里，氣體分模擬圖：在一個密閉的空間里，氣體分子在高溫時的運動速度比低溫時快！子在高溫時的運動速度比低溫時快！低溫低溫高溫高溫二、溫標(biāo)二、溫標(biāo) 1

2、1、溫度的數(shù)值表示方法稱為溫溫度的數(shù)值表示方法稱為溫標(biāo)標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)的起點（即。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)的起點（即零點）以及溫度的單位。各類溫度計零點）以及溫度的單位。各類溫度計的刻度均由溫標(biāo)確定。的刻度均由溫標(biāo)確定。 2 2、國際上規(guī)定的溫標(biāo)有：、國際上規(guī)定的溫標(biāo)有：攝氏攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)、國際溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)、國際溫標(biāo)等。溫標(biāo)等。 攝氏溫標(biāo)： 它把冰點定為0度，把水的沸點定位100度，將兩個固定點之間的距離等分為100份，每一份為1度， 記為。 經(jīng)驗溫標(biāo)的缺點在于其局限性和隨意性。例如，若選用水銀溫度計作為溫標(biāo)規(guī)定的溫度計， 那么別的物質(zhì)（例如酒精）就不能用了，而且

3、使用溫度范圍也不能超過上下限（如0， 100），超過了就不能標(biāo)定溫度了。 溫標(biāo)的基本知識溫標(biāo)的基本知識華氏溫標(biāo)： 它規(guī)定水的沸騰溫度為212度， 氯化銨和冰的混合物為0度， 這兩個固定點中間等分為212份， 每一份為1度，記為。 熱力學(xué)溫標(biāo)（熱力學(xué)溫標(biāo)（K K） 熱力學(xué)溫標(biāo)是，熱力學(xué)溫標(biāo)是，是由開爾文是由開爾文（Kelvin）根據(jù)熱）根據(jù)熱力學(xué)定律提出來的，力學(xué)定律提出來的，因此又稱開氏溫標(biāo)。因此又稱開氏溫標(biāo)。它的符號是它的符號是T，單，單位是開爾文（位是開爾文（K） 。威廉威廉湯姆遜湯姆遜開爾文勛爵像開爾文勛爵像1990國際溫標(biāo)國際溫標(biāo)( (ITS-90) ) 從從1990年年1月月1日開始

4、在全世界范日開始在全世界范圍內(nèi)采用圍內(nèi)采用1990年國際溫標(biāo)，簡稱年國際溫標(biāo)，簡稱ITS-90。它定義了一系列溫度的固定點，。它定義了一系列溫度的固定點，測量和重現(xiàn)這些固定點的標(biāo)準儀器以測量和重現(xiàn)這些固定點的標(biāo)準儀器以及計算公式，例如水的三相點為及計算公式，例如水的三相點為273.16K（0.01 C）等。）等。 三相點三相點 熱電偶傳感器是一種能將溫度信號轉(zhuǎn)換成電動勢的傳感器。目前在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中已得到廣泛的應(yīng)用，并且已經(jīng)可以選用標(biāo)準的顯示儀表和記錄儀表來進行顯示和記錄。 它具有：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，使用方便，熱電偶的電極不受大小和外形的限制，可按照需要進行配制。因為它屬于自發(fā)電型傳感

5、器，因 此測量時，可以不要外加電源；測溫范圍廣，高溫?zé)犭娕伎蛇_1800以上, 低溫用熱電偶可達- 269；測量精確度較高；便于遠距離測量、自動記錄及多點測量。 任務(wù)一 扎鋼爐的溫度檢測溫度測量及傳感器分類溫度測量及傳感器分類 溫度傳感器按照溫度傳感器按照用途用途可分為基準溫度可分為基準溫度計和工業(yè)溫度計；按照測量方法又可分為計和工業(yè)溫度計；按照測量方法又可分為接觸式接觸式和和非接觸式非接觸式；按工作原理又可分為；按工作原理又可分為膨脹式膨脹式、電阻式電阻式、熱電式熱電式、輻射式輻射式等等；等等；按輸出方式分，有自發(fā)電型、非電測型等。按輸出方式分，有自發(fā)電型、非電測型等。 介紹幾種溫度測量方法介

6、紹幾種溫度測量方法 示溫涂料（變色涂料）示溫涂料（變色涂料）裝滿熱水后圖案裝滿熱水后圖案變得清晰可辨變得清晰可辨變色涂料在電腦內(nèi)部溫度中的示溫作用變色涂料在電腦內(nèi)部溫度中的示溫作用CPU散散熱風(fēng)扇熱風(fēng)扇低溫時顯示低溫時顯示藍色藍色溫度升高后變?yōu)榧t色溫度升高后變?yōu)榧t色體積體積熱膨脹式熱膨脹式 不需要電源，耐用；不需要電源，耐用；但感溫部件體積較大。但感溫部件體積較大。 氣體的體積與氣體的體積與熱力學(xué)溫度成正比熱力學(xué)溫度成正比紅外溫度計紅外溫度計三、溫度測量及傳感器分類三、溫度測量及傳感器分類 溫度傳感器按照溫度傳感器按照用途用途可分為基準溫度可分為基準溫度計和工業(yè)溫度計；按照測量方法又可分為計和

7、工業(yè)溫度計；按照測量方法又可分為接觸式接觸式和和非接觸式非接觸式；按工作原理又可分為；按工作原理又可分為膨脹式膨脹式、電阻式電阻式、熱電式熱電式、輻射式輻射式等等；等等；按輸出方式分，有自發(fā)電型、非電測型等。按輸出方式分，有自發(fā)電型、非電測型等。 介紹幾種溫度測量方法介紹幾種溫度測量方法 示溫涂料（變色涂料）示溫涂料（變色涂料）裝滿熱水后圖案裝滿熱水后圖案變得清晰可辨變得清晰可辨變色涂料在電腦內(nèi)部溫度中的示溫作用變色涂料在電腦內(nèi)部溫度中的示溫作用CPU散散熱風(fēng)扇熱風(fēng)扇低溫時顯示低溫時顯示藍色藍色溫度升高后變?yōu)榧t色溫度升高后變?yōu)榧t色體積體積熱膨脹式熱膨脹式 不需要電源，耐用；不需要電源，耐用；但

8、感溫部件體積較大。但感溫部件體積較大。 氣體的體積與氣體的體積與熱力學(xué)溫度成正比熱力學(xué)溫度成正比紅外溫度計紅外溫度計常用熱電偶的結(jié)構(gòu)類型 1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、保護套管以及接線盒等部分組成。實驗室用時，也可不裝保護套管，以減小熱慣性。 工業(yè)熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖1接線盒；2保險套管3絕緣套管4熱電偶絲1234(a)(b)(c)(d) 132 2鎧裝式熱電偶（又稱套管式熱電偶）優(yōu)點是小型化（直徑從12mm到0.25mm）、壽命長、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。 斷面如圖所示。它是由熱電偶絲、絕緣材料

9、，金屬套管三者拉細組合而成一體。又由于它的熱端形狀不同，可分為四種型式如圖。圖3.2-12 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3快速反應(yīng)薄膜熱電偶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，其熱接點極薄(0.010.lm) 4123快速反應(yīng)薄膜熱電偶1熱電極; 2熱接點;3絕緣基板; 4引出線因此，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

10、料紙等；測溫范圍在300以下；反應(yīng)時間僅為幾ms。 4快速消耗微型熱電偶 下圖為一種測量鋼水溫度的熱電偶。它是用直徑為0.050.lmm的鉑銠10一鉑銠30熱電偶裝在U型石英管中，再鑄以高溫絕緣水泥，外面再用保護鋼帽所組成。這種熱電偶使用一次就焚化，但它的優(yōu)點是熱慣性小，只要注意它的動態(tài)標(biāo)定，測量精度可達土57。14235678 91110快速消耗微型 1剛帽； 2石英； 3紙環(huán)； 4絕熱泥；5冷端； 6棉花； 7絕緣紙管； 8補償導(dǎo)線；9套管； 10塑料插座； 11簧片與引出線熱電偶材料應(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

11、電勢高，導(dǎo)電率高，且電阻溫度系數(shù)小；l 便于制造；l 復(fù)現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)。三、熱電偶的常用材料與結(jié)構(gòu) 1鉑銠10-鉑熱電偶(S型) 分度號LB3工業(yè)用熱電偶絲：0.5mm，實驗室用可更細些。正極：鉑銠合金絲,用90鉑和10銠(重量比)冶煉而成。負極：鉑絲。測量溫度：長期：1300、短期：1600。特點：n 材料性能穩(wěn)定，測量準確度較高；可做成標(biāo)準熱電偶 或基準熱電偶。用途：實驗室或校驗其它熱電偶。n 測量溫度較高，一般用來測量1000以上高溫。n 在高溫還原性氣體中（如氣體中含Co、H2等）易被侵 蝕，需要用保護套管。n 材料屬貴金屬，成本較高。n 熱電勢較弱。 （一）熱電偶常用材料（一）

12、熱電偶常用材料 2鎳鉻鎳硅(鎳鋁)熱電偶(K型) 分度號EU2工業(yè)用熱電偶絲： 1.22.5mm，實驗室用可細些。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)。負極：鎳硅合金(用95.797鎳,23硅,0.40.7鈷冶煉而成)。測量溫度：長期1000，短期1300。特點：u 價格比較便宜，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。u 高溫下抗氧化能力強，在還原性氣體和含有SO2， H2S等氣體中易被侵蝕。u 復(fù)現(xiàn)性好，熱電勢大，但精度不如WRLB。 3鎳鉻考銅熱電偶(E型) 分度號為EA2工業(yè)用熱電偶絲:1.22mm，實驗室用可更細些。正極：鎳鉻合金負極：考銅合金（用5

13、6銅，44鎳冶煉而成）。測量溫度：長期600，短期800。特點：l 價格比較便宜，工業(yè)上廣泛應(yīng)用。l 在常用熱電偶中它產(chǎn)生的熱電勢最大。l 氣體硫化物對熱電偶有腐蝕作用?？笺~易氧化變 質(zhì)，適于在還原性或中性介質(zhì)中使用。 4鉑銠30鉑銠6熱電偶(B型) 分度號為LL2正極：鉑銠合金（用70鉑，30銠冶煉而成）。負極：鉑銠合金（用94鉑，6銠冶煉而成）。測量溫度：長期可到1600，短期可達1800。特點：l 材料性能穩(wěn)定，測量精度高。l 還原性氣體中易被侵蝕。l 低溫?zé)犭妱輼O小，冷端溫度在50以下可不加補償。l 成本高。 （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

14、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，價格便宜。缺點是銅易氧化，廣泛用于20K473K的低溫實驗室測量中。 （5 5）鐵）鐵康銅熱電偶，分度號康銅熱電偶，分度號TKTK 靈敏度高，約為53V/，線性度好，價格便宜，可在800以下的還原介質(zhì)中使用。主要缺點是鐵極易氧化，采用發(fā)藍處理后可提高抗銹蝕能力。 先看一個實驗先看一個實驗熱電偶工作原理演示熱電偶工作原理演示 結(jié)論：當(dāng)兩個結(jié)點溫度不相同時，回路中將產(chǎn)生電動勢。結(jié)論：當(dāng)兩個結(jié)點溫度不相同時，回路中將產(chǎn)生電動勢。 熱電極熱電極A A右端稱為右端稱為：自由端自由端（參考（參考端、端、冷冷端端） 熱電偶的工作原理熱電偶的工

15、作原理 左端稱為左端稱為：測量端測量端（工作（工作端、端、熱熱端端） 熱電極熱電極B B熱電勢熱電勢AB1. 接觸電勢接觸電勢原理圖+ABTeAB(T)-BAABNNekTTeln)(eAB(T)導(dǎo)體A、B結(jié)點在溫度T 時形成的接觸電動勢；e單位電荷， e =1.610-19C； k波爾茲曼常數(shù)， k =1.3810-23 J/K ；NA、NB 導(dǎo)體A、B在溫度為T 時的電子密度。接觸電勢的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。接觸電勢的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。)()(0TeTeABABABEAeA(T,To)ToTeA(T，T0)導(dǎo)體A兩端溫度為T、T0時形成的溫差電動勢；T，

16、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/。2. 溫差電勢dTTTeTTAA0),(0溫差電勢原理圖),(),(),(000TTeTTeTTEBA由導(dǎo)體材料A、B組成的閉合回路，其接點溫度分別為T、T0,如果TT0，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),(),()()(),(0000TTeTTeTeTeTTEBAABABAB結(jié)論(4點)：EAB(T,T0)=EAB(T )-EAB(T0 )=f(T )-C=g(T )由于NA、

17、NB是溫度的單值函數(shù) 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。導(dǎo)體材料確定后，熱電勢的大小只與熱電偶兩導(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)。如果使端的溫度有關(guān)。如果使E EABAB( (T T0 0)=)=常數(shù)，則回路熱常數(shù)，則回路熱電勢電勢E EABAB( (T T，T T0 0) )就只與溫度就只與溫度T T有關(guān)，而且是有關(guān)，而且是T T的單的單值函數(shù)，這就是利用熱電偶測溫的原理。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只有當(dāng)熱電偶兩端溫度不同,熱電偶的兩導(dǎo)體

18、材熱電偶的兩導(dǎo)體材料不同時才能有熱電勢產(chǎn)生。料不同時才能有熱電勢產(chǎn)生。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、粗細無關(guān)。對于有幾種不同材料串聯(lián)組成的閉合回路，接點溫度分別為T1、T2 、 、Tn ，冷端溫度為零度的熱電勢。其熱電勢為 E= EAB（T1）+ EBC（T2）+ENA（Tn） 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，即熱電偶必須采用兩種不同材料作為電極。 二、熱電偶回路的性質(zhì)1. 均質(zhì)導(dǎo)體定律T2T1AaBC23EABaAT023ABEABT1T2 CT0(

19、a)(b)T0T0第三種材料接入熱電偶回路圖2. 中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要保證第三種導(dǎo)體的兩接點溫度相同，則回路總電動勢不變 E=EAB（T）+EBC（T）+ECA（T）= 0三種不同導(dǎo)體組成的熱電偶回路TABCTT如圖，由A、B、C三種材料組成的閉合回路，則證明如下：EABC（T, T）=EAB（T）EBC（T）ECA(TO) -EAB（T）=EBC（T）+ECA（T）TABCTTET0T0TET0T1T1T電位計接入 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E，只要保證電位計與連接熱電偶處的接點溫度相等，就不會影響回路中原來的熱電勢，接入的方式見下圖所示。

20、 EAB（T, T0）= EAC（T, T0）+ ECB（T, T0）T0TEBA(T,T0)BAT0TEAC(T,T0)ACT0TECB(T,T0)CB2）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：3. 中間溫度定律 如果不同的兩種導(dǎo)體材料組成熱電偶回路,其接點溫度分別為T1、T2(如圖所示)時,則其熱電勢為EAB(T1, T2)；當(dāng)接點溫度為T2、T3時，其熱電勢為EAB(T2, T3)；當(dāng)接點溫度為T1、T3時，其熱電勢為EAB(T1, T3)，則BBA T2 T1 T3 AAB EAB（T1, T3）=EAB（T1, T

21、2）+EAB（T2, T3） 4.參考電極定律參考電極定律 如果兩種導(dǎo)體分別與第三種如果兩種導(dǎo)體分別與第三種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢已知，則由這兩種導(dǎo)體組成動勢已知，則由這兩種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢也就的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢也就已知已知。 如右圖，導(dǎo)體如右圖，導(dǎo)體A、B分別與標(biāo)準電分別與標(biāo)準電極極C組成熱電偶，若它們所產(chǎn)生的組成熱電偶，若它們所產(chǎn)生的熱電動勢為已知，即熱電動勢為已知，即 那么，導(dǎo)體那么，導(dǎo)體A與與B組成的熱電偶，組成的熱電偶，其熱電動勢可由下式求得其熱電動勢可由下式求得+Att0+tt0+tt0CCBBA)(te-(t)e)t(t

22、,E0ACAC0AC)(te-(t)e)t(t,E0BCBC0BC三種導(dǎo)體組成的熱電偶三種導(dǎo)體組成的熱電偶 )t(t,E-)t(t,E)t(t,E0BC0AC0AB參考電極定律示意圖如下：參考電極定律示意圖如下：EAB(T,T0)= EAC(T,T0)- EBC(T,T0)組成熱電偶回路的兩種導(dǎo)體材料相同時，無組成熱電偶回路的兩種導(dǎo)體材料相同時，無論兩接點的溫度如何，回路總熱電動勢為零論兩接點的溫度如何，回路總熱電動勢為零若熱電偶兩接點溫度相同（若熱電偶兩接點溫度相同（T=T0），回路總），回路總熱電動勢為零。熱電動勢為零。熱電偶的熱電動勢與兩接點溫度及材料性質(zhì)熱電偶的熱電動勢與兩接點溫度及材

23、料性質(zhì)有關(guān)，與材料有關(guān)，與材料A、B的中間各點的溫度、形狀的中間各點的溫度、形狀及大小無關(guān)。及大小無關(guān)。在應(yīng)用上述四個定律時應(yīng)注意：在應(yīng)用上述四個定律時應(yīng)注意：例如：例如： 熱端為熱端為100，冷端為，冷端為0時，鎳鉻時，鎳鉻合金與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢為合金與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢為2.95mV，而考銅與純鉑組成的熱電偶的，而考銅與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢為熱電動勢為-4.0mV，則鎳鉻和考銅組合，則鎳鉻和考銅組合而成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢應(yīng)為而成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢應(yīng)為 2.95mV-(-4.0mV)=6.95mV.公式修正法公式修正法用普通室溫計算出參比端實際溫度用普通室

24、溫計算出參比端實際溫度TH，利用公式計算，利用公式計算例例 用銅用銅-康銅熱電偶測某一溫度康銅熱電偶測某一溫度T，參考端在室溫環(huán)境，參考端在室溫環(huán)境TH中，測得熱電動勢中，測得熱電動勢EAB(T，TH)=1.999mV，又用室溫，又用室溫計測出計測出TH=21,查此種熱電偶的分度表可知，查此種熱電偶的分度表可知，EAB(21,0)=0.832mV，查表，查表1.999mV對應(yīng)的溫度為對應(yīng)的溫度為49 EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0)故得故得EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，T0)=1.999+0.832=2.831(mV)再次查分度表，與再次查分度

25、表，與2.831mV對應(yīng)的熱端溫度對應(yīng)的熱端溫度T=68注意注意: :既不能只按既不能只按1.999mV1.999mV查表，認為查表，認為T T=49=49，也，也不能把不能把4949加上加上2121，認為，認為T T=70=70。例題 用分度號為K的鎳鉻-鎳硅熱電偶測量溫度，在沒有采取冷端溫度補償?shù)那闆r下，顯示儀表指示值為500，而這時冷端溫度為60。試問：實際溫度應(yīng)為多少？如果熱端溫度不變，設(shè)法使冷端溫度保持在20，此時顯示儀表的指示值應(yīng)為多少？ 例題 顯示儀表指示值為500時，查表可得此時顯示儀表的實際輸入電勢為20.64mV，由于這個電勢是由熱電偶產(chǎn)生的，即 同樣，查表可得： =20.

26、64+2.463=23.076mV由 23.076mV查 表 可 得 ： t=557 。即 實 際 溫 度 為 557 。 mVttEO64.20),(mVEtEO436. 2)0 ,60()0 ,()0 ,(),()0 ,(00tEttEtE例題 當(dāng)熱端為557，冷端為20時，由于E（20，0）=0.798mV,故有： E(t,t0)=E(t,0)-E(t0,0) =23.076-0.798=22.278mV 由此電勢，查表可得顯示儀表指示值應(yīng)為538.4。 例：采用鎳鉻例：采用鎳鉻-鎳硅熱電偶測量爐溫。熱端溫度鎳硅熱電偶測量爐溫。熱端溫度為為800，中間溫度為，中間溫度為50。為了進行爐溫

27、的調(diào)節(jié)及。為了進行爐溫的調(diào)節(jié)及顯示，必須將熱電偶產(chǎn)生的熱電動勢信號送到儀表顯示，必須將熱電偶產(chǎn)生的熱電動勢信號送到儀表室，儀表室的環(huán)境溫度恒為室，儀表室的環(huán)境溫度恒為20。 首先由鎳鉻首先由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表查出它在冷端溫度為鎳硅熱電偶分度表查出它在冷端溫度為0，熱端溫度為熱端溫度為800時的熱電動勢為時的熱電動勢為E(800，0)33.275mV；熱端溫度為；熱端溫度為50時的熱電動勢為時的熱電動勢為E(50，0)2.023mV；熱端溫度為；熱端溫度為20時的熱電動勢為時的熱電動勢為E(20，0)=0.798mV。 a. 如果熱電偶與儀表之間直接用銅導(dǎo)線連接，根據(jù)中間如果熱電偶與儀表之間

28、直接用銅導(dǎo)線連接，根據(jù)中間導(dǎo)體定律，輸入儀表的熱電動勢為：導(dǎo)體定律，輸入儀表的熱電動勢為： b. 如果熱電偶與儀表之間用補償導(dǎo)線連接，相當(dāng)于將熱如果熱電偶與儀表之間用補償導(dǎo)線連接，相當(dāng)于將熱電偶延伸到儀表室，輸入儀表的熱電動勢為：電偶延伸到儀表室，輸入儀表的熱電動勢為：a. 如果熱電偶與儀表之間直接用銅導(dǎo)線連接，根據(jù)中間導(dǎo)體定律，輸入儀如果熱電偶與儀表之間直接用銅導(dǎo)線連接，根據(jù)中間導(dǎo)體定律，輸入儀表的熱電動勢為：表的熱電動勢為： E(800，50)=E(800，0)-E(50，0) =(33.277-2.022)mV =31.255mV (相當(dāng)于相當(dāng)于751)。 b. 如果熱電偶與儀表之間用補

29、償導(dǎo)線連接，相當(dāng)于將熱電偶延伸到儀表室，如果熱電偶與儀表之間用補償導(dǎo)線連接，相當(dāng)于將熱電偶延伸到儀表室，輸入儀表的熱電動勢為：輸入儀表的熱電動勢為： E(800，20)=E(800，0)-E(20，0)=(33.277-0.798)mV=32.479mV (相當(dāng)于相當(dāng)于781)。 與爐內(nèi)的真實溫度相差分別為：與爐內(nèi)的真實溫度相差分別為： 751-800=-49 781-800=-19 可見，補償導(dǎo)線的作用是很明顯的可見，補償導(dǎo)線的作用是很明顯的。 氣敏傳感器氣敏傳感器 所謂半導(dǎo)體氣敏傳感器，是利用半導(dǎo)所謂半導(dǎo)體氣敏傳感器，是利用半導(dǎo)體氣敏元件同氣體接觸，造成半導(dǎo)體性質(zhì)體氣敏元件同氣體接觸，造成

30、半導(dǎo)體性質(zhì)變化，借此來檢測特定氣體的成分或者測變化，借此來檢測特定氣體的成分或者測量其濃度的傳感器的總稱。量其濃度的傳感器的總稱。半導(dǎo)體氣敏傳感器的種類如表半導(dǎo)體氣敏傳感器的種類如表 主要物理特性主要物理特性 傳感器舉例傳感器舉例 工作溫度工作溫度 典型被測氣體典型被測氣體電電阻阻式式表面控制型表面控制型氧化銀、氧化氧化銀、氧化鋅鋅室溫室溫450可燃性氣體可燃性氣體體控制型體控制型氧化鈦、氧化氧化鈦、氧化鎂、氧化鈷鎂、氧化鈷室溫室溫700酒精、氧氣酒精、氧氣非非電電阻阻式式表面電位表面電位氧化銀氧化銀室溫室溫硫醇硫醇二極管整流特性二極管整流特性鉑鉑/硫化鎘、鉑硫化鎘、鉑/氧化鈦氧化鈦室溫室溫2

31、00氫氣、一氧化碳、氫氣、一氧化碳、酒精酒精晶體管特性晶體管特性鉑柵鉑柵MOS場效場效應(yīng)晶體管應(yīng)晶體管室溫室溫150氫氣、硫化氫氫氣、硫化氫 氣敏電阻形式繁多，主要有氣敏電阻形式繁多，主要有可測量還原性氣可測量還原性氣體和測量氧氣濃度的兩大類體和測量氧氣濃度的兩大類。所謂還原性氣。所謂還原性氣體就是在化學(xué)反應(yīng)中能給出電子，化學(xué)價升體就是在化學(xué)反應(yīng)中能給出電子，化學(xué)價升高的氣體。還原性氣體多數(shù)屬于可燃性氣體，高的氣體。還原性氣體多數(shù)屬于可燃性氣體，如石油蒸汽、酒精蒸汽、甲烷、乙烷、煤氣、如石油蒸汽、酒精蒸汽、甲烷、乙烷、煤氣、天然氣、氫氣等。天然氣、氫氣等。 圖圖2.19所示是所示是MQN型氣敏

32、電阻的外形、結(jié)構(gòu)型氣敏電阻的外形、結(jié)構(gòu)及測量電路。及測量電路。MQN型氣敏半導(dǎo)體器件是由型氣敏半導(dǎo)體器件是由塑塑料底座、電極引線、不銹鋼網(wǎng)罩、氣敏燒結(jié)料底座、電極引線、不銹鋼網(wǎng)罩、氣敏燒結(jié)體以及包裹在燒結(jié)體中的兩根鉑絲組成體以及包裹在燒結(jié)體中的兩根鉑絲組成。一一組鉑絲為工作電極，另一組（圖中的左邊鉑組鉑絲為工作電極，另一組（圖中的左邊鉑絲）為加熱電極兼工作電極絲）為加熱電極兼工作電極。氣敏電阻工作。氣敏電阻工作時必須加熱到一定的溫度，其目的是加速被時必須加熱到一定的溫度，其目的是加速被測氣體的化學(xué)吸附和電離過程并燒去氣敏電測氣體的化學(xué)吸附和電離過程并燒去氣敏電阻表面的污物，起清潔作用。阻表面的

33、污物，起清潔作用。燒結(jié)型燒結(jié)型 1、2、4、5電極3燒結(jié)體 氣敏半導(dǎo)體的氣敏半導(dǎo)體的靈敏度較高，在被測氣體濃度較低靈敏度較高，在被測氣體濃度較低時已有較大的電阻變化，而當(dāng)被測氣體濃度較大時已有較大的電阻變化，而當(dāng)被測氣體濃度較大時，其電阻率的變化逐漸趨緩，有較大的非線性時，其電阻率的變化逐漸趨緩，有較大的非線性。它適用于氣體的微量檢漏、濃度檢測或超限報警。它適用于氣體的微量檢漏、濃度檢測或超限報警?？刂茻Y(jié)體的化學(xué)成分及加熱溫度，控制燒結(jié)體的化學(xué)成分及加熱溫度，可以改變它可以改變它對不同氣體的選擇性對不同氣體的選擇性。例如，制成煤氣報警器，。例如，制成煤氣報警器，可對居室或地下數(shù)米深處的管道漏

34、點進行檢漏；可對居室或地下數(shù)米深處的管道漏點進行檢漏；還可制成酒精檢測儀，以酒后駕車。目前，氣敏還可制成酒精檢測儀，以酒后駕車。目前，氣敏電阻傳感器已廣泛用于石油、化工、電力和家居電阻傳感器已廣泛用于石油、化工、電力和家居等各種領(lǐng)域。等各種領(lǐng)域。 濕敏電阻傳感器是一種檢測空氣濕度的傳濕敏電阻傳感器是一種檢測空氣濕度的傳感器件。感器件。它是利用材料的電氣性能或機械它是利用材料的電氣性能或機械性能隨濕度而變化的原理制成的性能隨濕度而變化的原理制成的。它能把。它能把濕度的變化轉(zhuǎn)化成電阻的變化，它的傳感濕度的變化轉(zhuǎn)化成電阻的變化，它的傳感元件是濕敏元件是濕敏 電阻。電阻。濕敏傳感器濕敏傳感器 一、絕對

35、濕度與相對濕度一、絕對濕度與相對濕度 所謂濕度，是指大氣中所含的水蒸氣量所謂濕度，是指大氣中所含的水蒸氣量。它有兩種最常用的表示方法，即絕對濕度和相它有兩種最常用的表示方法，即絕對濕度和相對濕度。對濕度。絕對濕度是指一定大小空間中水蒸氣絕對濕度是指一定大小空間中水蒸氣的絕對含量，可用的絕對含量，可用“kg/m3”表示。絕對濕度也表示。絕對濕度也稱水氣濃度或水氣密度。稱水氣濃度或水氣密度。 在實際生活中，許多現(xiàn)象與濕度有關(guān)，如在實際生活中，許多現(xiàn)象與濕度有關(guān)，如水分蒸發(fā)的快慢。然而除了與空氣中水氣分壓水分蒸發(fā)的快慢。然而除了與空氣中水氣分壓有關(guān)外，更主要的是和水氣分壓與飽和蒸氣壓有關(guān)外，更主要的

36、是和水氣分壓與飽和蒸氣壓的比值有關(guān)。因此有必要引入相對濕度的概念。的比值有關(guān)。因此有必要引入相對濕度的概念。 相相對濕度為某一被測蒸氣壓與相同溫度下對濕度為某一被測蒸氣壓與相同溫度下的飽和蒸氣壓的比值的百分數(shù)，常用的飽和蒸氣壓的比值的百分數(shù)，常用%RH表表示示。這是一個無量綱的值。顯然，絕對濕度給。這是一個無量綱的值。顯然，絕對濕度給出了水分在空間的具體含量，相對濕度則給出出了水分在空間的具體含量，相對濕度則給出了大氣的潮濕程度，故使用更廣泛。了大氣的潮濕程度，故使用更廣泛。濕敏電阻濕敏電阻濕度傳感器種類繁多，按輸出的濕度傳感器種類繁多，按輸出的電學(xué)量電學(xué)量可分可分為電阻式、電容式及頻率式等；

37、為電阻式、電容式及頻率式等；按材料按材料可分可分為陶瓷式、半導(dǎo)體式、有機高分子式等。它為陶瓷式、半導(dǎo)體式、有機高分子式等。它們都是由濕敏元件配以相應(yīng)的檢測、控制電們都是由濕敏元件配以相應(yīng)的檢測、控制電路構(gòu)成。路構(gòu)成。（1）氯化鋰濕敏電阻）氯化鋰濕敏電阻氯化鋰濕敏電阻是利用吸濕性鹽類潮解，其離子導(dǎo)氯化鋰濕敏電阻是利用吸濕性鹽類潮解，其離子導(dǎo)電率發(fā)生變化的原理來進行濕度檢測的測濕元件電率發(fā)生變化的原理來進行濕度檢測的測濕元件。它由它由引線、基片、感濕層與電極引線、基片、感濕層與電極組成。通常把氯化組成。通常把氯化鋰（一種具有吸濕性質(zhì)的鹽類）涂在有機絕緣基體鋰（一種具有吸濕性質(zhì)的鹽類）涂在有機絕緣基

38、體上，或用多孔性合成樹脂材料浸透氯化鋰，來構(gòu)成上，或用多孔性合成樹脂材料浸透氯化鋰，來構(gòu)成濕敏電阻式傳感器。濕敏電阻式傳感器。 氯化鋰通常與聚乙烯醇組成混合體，在氯化氯化鋰通常與聚乙烯醇組成混合體，在氯化鋰溶液中，鋰溶液中，Li和和Cl均以正負離子的形式存在，均以正負離子的形式存在，而而Li對水分子的吸引力強，離子水合程度對水分子的吸引力強，離子水合程度高，其溶液中的離子導(dǎo)電能力與濃度成正比高，其溶液中的離子導(dǎo)電能力與濃度成正比。將溶液置于一定溫度的環(huán)境中，若將溶液置于一定溫度的環(huán)境中，若環(huán)境相對環(huán)境相對濕度高，溶液將吸收水分，使?jié)舛冉档停驖穸雀?，溶液將吸收水分，使?jié)舛冉档?，因此，其溶液電?/p>

39、率增高此，其溶液電阻率增高。反之，環(huán)境相對濕。反之，環(huán)境相對濕度低時，則溶液濃度升高，其電阻率下降，度低時，則溶液濃度升高，其電阻率下降，從而實現(xiàn)對濕度的測量。從而實現(xiàn)對濕度的測量。 氯化鋰濕敏元件的氯化鋰濕敏元件的優(yōu)點是滯后小，不受測試環(huán)優(yōu)點是滯后小，不受測試環(huán)境風(fēng)速影響，檢測精度高達境風(fēng)速影響，檢測精度高達5%。但是其耐。但是其耐熱性差，不能用于零點以下測量熱性差，不能用于零點以下測量。并且由于。并且由于氯化鋰為電解質(zhì)鹽類，在大氣濕度比較高時，氯化鋰為電解質(zhì)鹽類，在大氣濕度比較高時，其吸濕性鹽的濃度將被稀釋，造成吸濕鹽有其吸濕性鹽的濃度將被稀釋，造成吸濕鹽有向下滴落的可能，從而降低傳感器的

40、壽命。向下滴落的可能，從而降低傳感器的壽命。當(dāng)有塵埃等附著時，其吸濕能力亦會下降，當(dāng)有塵埃等附著時，其吸濕能力亦會下降，使其特性的重復(fù)性交差，導(dǎo)致刻度指示值的使其特性的重復(fù)性交差，導(dǎo)致刻度指示值的變動。這些都是使用變動。這些都是使用吸濕性鹽類不可避免的吸濕性鹽類不可避免的缺點缺點。但是，適當(dāng)?shù)剡x擇基片材料，這一不。但是，適當(dāng)?shù)剡x擇基片材料，這一不足可以得到改善。足可以得到改善。(2)陶瓷濕度傳感器陶瓷濕度傳感器利用半導(dǎo)體陶瓷材料制成的陶瓷濕度傳感器。具有許多利用半導(dǎo)體陶瓷材料制成的陶瓷濕度傳感器。具有許多優(yōu)點：優(yōu)點：測濕范圍寬，可實現(xiàn)全濕范圍內(nèi)的濕度測量；工測濕范圍寬，可實現(xiàn)全濕范圍內(nèi)的濕度測

41、量；工作溫度高，常溫濕度傳感器的工作溫度在作溫度高，常溫濕度傳感器的工作溫度在150150以下，而以下，而高溫濕度傳感器的工作溫度可達高溫濕度傳感器的工作溫度可達800800，響應(yīng)時間較短，響應(yīng)時間較短，精度高，抗污染能力強，工藝簡單，成本低廉。精度高，抗污染能力強，工藝簡單，成本低廉。 典型產(chǎn)品是燒結(jié)型陶瓷濕敏元件是典型產(chǎn)品是燒結(jié)型陶瓷濕敏元件是MgCr2O4TiO2系。系。此外，還有此外，還有TiO2-V2O5系、系、ZnOLi2OV2O5系、系、ZnCr2O4系、系、ZrO2MgO系、系、Fe3O4系、系、Ta2O5系等。這系等。這類濕度傳感器的感濕特征量大多數(shù)為電阻。除類濕度傳感器的感

42、濕特征量大多數(shù)為電阻。除Fe3O4外，外，都為負特性濕度傳感器，即隨著環(huán)境相對濕度的增加，都為負特性濕度傳感器，即隨著環(huán)境相對濕度的增加，阻值下降阻值下降。也有少數(shù)陶瓷濕度傳感器，它的感濕特性量。也有少數(shù)陶瓷濕度傳感器，它的感濕特性量為電容。為電容。 燒結(jié)型半導(dǎo)瓷濕敏電阻的結(jié)構(gòu)如圖所示燒結(jié)型半導(dǎo)瓷濕敏電阻的結(jié)構(gòu)如圖所示 1接線柱2隔漏環(huán)3電極 4感濕體5加熱絲6底座 7感濕體引線 1.當(dāng)電冰箱接上電源時，由當(dāng)電冰箱接上電源時，由R4、R5經(jīng)分壓后給運放經(jīng)分壓后給運放A1同相端輸入一個固定工作基準電壓。由溫度調(diào)節(jié)同相端輸入一個固定工作基準電壓。由溫度調(diào)節(jié)支路支路R1、RP、R2）的）的RP中間抽

43、頭輸出一設(shè)定溫度中間抽頭輸出一設(shè)定溫度電壓給電壓給A2的反向輸入端。這樣就由的反向輸入端。這樣就由A1組成開機檢測組成開機檢測電路，電路，A2組成關(guān)機檢測電路。組成關(guān)機檢測電路。2.當(dāng)冰箱內(nèi)的溫度高于設(shè)定溫度時，由于傳感器當(dāng)冰箱內(nèi)的溫度高于設(shè)定溫度時，由于傳感器RT和和R3的分壓大的分壓大于于A1的同相輸入端和的同相輸入端和A2的反相輸入端電壓，故的反相輸入端電壓，故A1輸出為低電輸出為低電平而平而A2輸出為高電平，它加在集成電路的輸出為高電平，它加在集成電路的RS觸發(fā)器上，使輸觸發(fā)器上，使輸出端為高電平，使三極管出端為高電平，使三極管VT導(dǎo)通，繼電器線包通電而使其常開導(dǎo)通，繼電器線包通電而使

44、其常開觸點閉合，接通壓縮機工作，使制冷工作開始。觸點閉合，接通壓縮機工作，使制冷工作開始。方法u 冰點槽法u 計算修正法u 補正系數(shù)法u 零點遷移法u 冷端補償器法u 軟件處理法冷端處理及補償原因l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；l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。1. 冰點槽法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)實驗中使用。為了避免冰水導(dǎo)電引起兩個連接點短路，必須把連接點分別置于兩個玻璃試管里，浸入同一冰點槽，使相互絕緣。mVABABTCC儀表銅導(dǎo)線試管補償導(dǎo)

45、線熱電偶冰點槽冰水溶液T02. 計算修正法用普通室溫計算出參比端實際溫度TH，利用公式計算例 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。注意:既不能只按1.999mV查表，認為T=49，也不能把49加上21，認為T=70。EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0)3. 補正

46、系數(shù)法把參比端實際溫度TH乘上系數(shù)k，加到由EAB(T，TH)查分度表所得的溫度上，成為被測溫度T。用公式表達即 式中：T為未知的被測溫度； T為參比端在室溫下熱電偶電勢與分度表上對應(yīng)的某個溫度； TH室溫； k為補正系數(shù)，其它參數(shù)見下表。T T k T H溫度T/補正系數(shù)k鉑銠10-鉑(S)鎳鉻-鎳硅（K）1000.821.002000.721.003000.690.984000.660.985000.631.006000.620.967000.601.008000.591.009000.561.0010000.551.0711000.531.1112000.5313000.5214000.

47、5215000.5316000.53熱電偶補正系數(shù) 例 用動圈儀表配合熱電偶測溫時，如果把儀表的機械零點調(diào)到室溫TH的刻度上,在熱電動勢為零時，指針指示的溫度值并不是0而是TH。而熱電偶的冷端溫度已是TH,則只有當(dāng)熱端溫度T=TH時，才能使EAB(T,TH)=0，這樣，指示值就和熱端的實際溫度一致了。這種辦法非常簡便，而且一勞永逸，只要冷端溫度總保持在TH不變，指示值就永遠正確。 4. 零點遷移法應(yīng)用領(lǐng)域：如果冷端不是0，但十分穩(wěn)定（如恒溫車間或有空調(diào)的場所）。實質(zhì)：在測量結(jié)果中人為地加一個恒定值，因為冷端溫度穩(wěn)定不變，電動勢EAB(TH,0)是常數(shù)，利用指示儀表上調(diào)整零點的辦法，加大某個適當(dāng)

48、的值而實現(xiàn)補償。5. 冷端補償器法利用不平衡電橋產(chǎn)生熱電勢補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)計時，在0下使電橋平衡(R1=R2=R3=RCu)，此時Uab=0 ，電橋?qū)x表讀數(shù)無影響。 冷端補償器的作用注意：橋臂RCu必須和熱電偶的冷端靠近，使處于同一溫度之下。 mVEAB(T,T0)T0T0TAB+-abUUabRCuR1R2R3RT0 Ua Uab EAB(T,T0)供電4V直流，在040或-2020的范圍起補償作用。注意，不同材質(zhì)的熱電偶所配的冷端補償器，其中的限流電阻R不一樣，互換時必須

49、重新調(diào)整。熱電偶測溫電路熱電偶測溫電路（1）一點溫度測量：）一點溫度測量：當(dāng)測量一點溫度時，熱電偶與儀表通過補償導(dǎo)當(dāng)測量一點溫度時，熱電偶與儀表通過補償導(dǎo)線線tmAABABt0t0tmAABABt0t0冷端在儀表內(nèi)冷端在儀表外（2）兩點間溫度之差測量）兩點間溫度之差測量在測量兩點間溫度之差時，要求要用兩個在測量兩點間溫度之差時，要求要用兩個同型號的熱電偶反向串聯(lián)連接，而且兩個同型號的熱電偶反向串聯(lián)連接，而且兩個熱電偶參考端溫度相同。熱電偶參考端溫度相同。（3）兩點間平均溫度的測量）兩點間平均溫度的測量 在測量兩點間平均溫度時，要求要用兩個同在測量兩點間平均溫度時，要求要用兩個同型號熱電偶正向并

50、聯(lián)連接，而且兩個熱電偶型號熱電偶正向并聯(lián)連接，而且兩個熱電偶參考端溫度相同；同時為了減少熱電偶內(nèi)參考端溫度相同；同時為了減少熱電偶內(nèi)阻阻 、 由于并聯(lián)時使總電阻下降的影響，由于并聯(lián)時使總電阻下降的影響，要在并聯(lián)電路上串要在并聯(lián)電路上串 、 兩個阻值較大的兩個阻值較大的電阻。（與熱電偶內(nèi)阻相等）電阻。（與熱電偶內(nèi)阻相等）1R2R1R2R其他其他熱電偶外形熱電偶外形小形小形K K型熱電偶型熱電偶請將右圖請將右圖各有關(guān)設(shè)各有關(guān)設(shè)備備正確地正確地連接起來，連接起來，組成熱電組成熱電偶測溫、偶測溫、控溫電路。控溫電路。黃黃綠綠紅紅L L1 L L2 L L3 接大地銅排接大地銅排接零接零熱電偶輸出端熱電

51、偶輸出端電爐電爐交流接交流接觸器觸器三相三相 空氣開關(guān)空氣開關(guān)380V380V線圈線圈的交流接的交流接觸器連接觸器連接過程過程 當(dāng)溫當(dāng)溫度控制器度控制器測得的溫測得的溫度達到度達到設(shè)設(shè)定值時定值時，5-6兩端兩端開開路路，交流交流接觸器接觸器失失電電，電爐電爐回路被切回路被切斷斷。接大地銅排接大地銅排黃黃綠綠紅紅L L1 L L2 L L3 電爐電爐接零接零“3”端接何處端接何處熱電偶熱電偶再看一次再看一次作業(yè)作業(yè)p96p96：1-1,1-2,1-31-1,1-2,1-3任務(wù)二 管道溫度的檢測 任務(wù)二 管道溫度的檢測 將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的稱為熱電阻傳感器。 熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫

52、度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準的基準儀。需外加電源。熱電阻分類 按材料分，熱電阻傳感器可分為金屬熱電阻式和半導(dǎo)體熱電阻式兩大類，前者簡稱熱電阻，后者簡稱熱敏電阻。 按結(jié)構(gòu)分，普通型熱電阻、鍇裝熱電阻、薄膜熱電阻 按用途分，工業(yè)用熱電阻、精密標(biāo)準電阻 熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu) 熱電阻傳感器是由熱電阻傳感器是由電阻體、絕緣管、引線和接電阻體、絕緣管、引線和接線盒線盒等組成。一般是將電阻絲繞在云母、石英、陶瓷或等組成。一般是將電阻絲繞在云母、石英、陶瓷或塑料等絕緣骨架上，固定后套上保護套管，在電阻絲

53、與塑料等絕緣骨架上，固定后套上保護套管，在電阻絲與套管間填上導(dǎo)熱材料制成套管間填上導(dǎo)熱材料制成,可以測量可以測量200500的溫的溫度。度。 如：鉑電阻用直徑如：鉑電阻用直徑0.030.07mm的鉑絲繞在云母片制成的鉑絲繞在云母片制成的片形支架上，的片形支架上，繞組的兩面用云母片夾住絕緣繞組的兩面用云母片夾住絕緣；銅電阻；銅電阻由直徑由直徑0.1mm的絕緣銅絲繞在圓形骨架上。為了使熱的絕緣銅絲繞在圓形骨架上。為了使熱電阻能得到較長的使用壽命，熱電阻加有保護套管。電阻能得到較長的使用壽命，熱電阻加有保護套管。感溫元件結(jié)構(gòu)感溫元件結(jié)構(gòu) 普通（裝配式）鉑電阻普通（裝配式）鉑電阻 工作原理 溫度升高，

54、金屬內(nèi)部原子晶格的振動加劇，從而使金屬內(nèi)部的自由電子通過金屬導(dǎo)體時的阻礙增大，宏觀上表現(xiàn)出電阻率變大，電阻值增加，我們稱其為正溫度系數(shù)，即電阻值與溫度的變化趨勢相同。 熱電阻感溫元件是用來感受溫度的電阻器。它熱電阻感溫元件是用來感受溫度的電阻器。它是熱電阻的核心部分，由電阻絲及絕緣骨架構(gòu)成。作是熱電阻的核心部分，由電阻絲及絕緣骨架構(gòu)成。作為熱電阻絲材料應(yīng)具備如下條件：為熱電阻絲材料應(yīng)具備如下條件： 電阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定；電阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定； 使用溫度范圍廣、加工方便；使用溫度范圍廣、加工方便； 固有電阻大，互換性好，復(fù)制性強。固有電阻大，互換性好，復(fù)制性強。 能夠滿足

55、上述要求的絲材，最好是能夠滿足上述要求的絲材，最好是純鉑絲純鉑絲。電阻體電阻體(感溫元件感溫元件)絕緣骨架絕緣骨架絕緣骨架是用來纏繞、支承或固定熱電阻絲的支架。絕緣骨架是用來纏繞、支承或固定熱電阻絲的支架。它的質(zhì)量將直接影響電阻的性能。因此，作為骨架它的質(zhì)量將直接影響電阻的性能。因此，作為骨架材料應(yīng)滿足如下要求：材料應(yīng)滿足如下要求： 在使用溫度范圍內(nèi)，電絕緣性能好；在使用溫度范圍內(nèi)，電絕緣性能好； 熱膨脹系數(shù)要與熱電阻相近；熱膨脹系數(shù)要與熱電阻相近； 物理及化學(xué)性能穩(wěn)定，不產(chǎn)生有害物質(zhì)污染熱電阻物理及化學(xué)性能穩(wěn)定，不產(chǎn)生有害物質(zhì)污染熱電阻絲；絲； 足夠的機械強度及良好的加工性能；足夠的機械強度

56、及良好的加工性能； 比熱小，熱導(dǎo)率大。比熱小，熱導(dǎo)率大。 目前常用的骨架材料有目前常用的骨架材料有云母、玻璃、石英、陶瓷云母、玻璃、石英、陶瓷等。等。 (2)四線制連接法測量電阻四線制連接法測量電阻: 三線制的缺點三線制的缺點是可調(diào)電阻是可調(diào)電阻Ra的觸點不穩(wěn)定仍的觸點不穩(wěn)定仍會導(dǎo)致電橋零點變化會導(dǎo)致電橋零點變化.為克服該缺點為克服該缺點,可采用四線可采用四線制法制法.圖中圖中Rp不僅可調(diào)整電橋的平衡不僅可調(diào)整電橋的平衡,而且而且,其觸其觸點的接觸電阻的變化是與指示儀表串連點的接觸電阻的變化是與指示儀表串連,接在電接在電橋的對角線內(nèi)橋的對角線內(nèi),其不穩(wěn)定因素也不會影響電橋的其不穩(wěn)定因素也不會影

57、響電橋的平衡平衡.學(xué)習(xí)查“鉑熱電阻分度表”附錄 鉑熱電阻分度表 p373 三、熱電阻的應(yīng)用1、 熱電阻溫度計 通常工業(yè)上用于測溫是采用鉑電阻和銅電阻作為敏感元件，測量電路用得較多的是電橋電路。為了克服環(huán)境溫度的影響常采用圖所示的三導(dǎo)線四分之一電橋電路。由于采用這種電路，熱電阻的兩根引線的電阻值被分配在兩個相鄰的橋臂中，如果，則由于環(huán)境溫度變化引起的引線電阻值變化造成的誤差被相互抵消。 2、熱電阻式流量計 熱電阻流量計的電原理圖。兩個鉑電阻探頭Rt1、Rt2，Rt1放在管道中央，它的散熱情況受介質(zhì)流速的影響。 Rt2放在溫度與流體相同，但不受介質(zhì)流速影響的小室中。當(dāng)介質(zhì)處于靜止?fàn)顟B(tài)時，電橋處于平

58、衡狀態(tài)，流量計沒有指示。當(dāng)介質(zhì)流動時，由于介質(zhì)流動帶走熱量，溫度的變化引起阻值變化，電橋失去平衡而有輸出，電流計指示直接反映了流量的大小。 熱敏電阻熱敏電阻1. 1. 熱敏電阻的類型熱敏電阻的類型熱敏電阻可按電阻的溫度特性、 結(jié)構(gòu)、 形狀、 用途、 材料及測量溫度范圍等進行分類。 1） 按溫度特性分類熱敏電阻按溫度特性可分為三類， 如圖9-12所示。 圖9-12 熱敏電阻的分類 （1） 負溫度系數(shù)熱敏電阻：簡稱NTC，型號用MF表示。 在工作溫度范圍內(nèi)，電阻隨溫度上升而非線性下降， 溫度系數(shù)為-(16)%/，如圖9-12中曲線1所示。 （2） 臨界負溫度系數(shù)熱敏電阻：簡稱CTR。CTR是一種開

59、關(guān)型NTC，在臨界溫度附近，阻值隨溫度上升而急劇減小，如圖9-12中曲線4所示。 （3） 正溫度系數(shù)熱敏電阻： 簡稱PTC， 型號用MZ表示。 在工作溫度范圍內(nèi)， 其電阻值隨溫度上升而非線性增大。曲線2為緩變型， 其溫度系數(shù)為0.5%/8%/，曲線3為開關(guān)型， 在居里點附近的溫度系數(shù)可達10%/60%/。 2） 按材料分類熱敏電阻按材料一般分為陶瓷、 塑料、 金剛石、 單晶、 非晶熱敏電阻等。 3） 按工作溫度范圍分類（1） 低溫?zé)崦綦娮瑁?其工作溫度低于-55。 （2） 常溫?zé)崦綦娮瑁?其工作溫度范圍為-55315。 （3） 高溫?zé)崦綦娮瑁?其工作溫度高于315。 2. 2. 熱敏電阻的結(jié)構(gòu)熱敏電阻的結(jié)構(gòu)熱敏電阻的結(jié)構(gòu)如圖9-13所示， 主要有片型、 桿型和珠型。 精密熱敏電阻的外形與尺寸如圖9-14所示。 圖9-13 熱敏電阻的結(jié)構(gòu)（a） 片型； （b） 桿型； （c） 珠型 圖9-14 精密型熱敏電阻的外形與尺寸 熱敏電阻的應(yīng)用熱敏電阻的應(yīng)用1. 1. 熱敏電阻的類型選擇熱敏電阻的類型選擇根據(jù)不同的使用目的， 參考表9-7和表9-8選擇相應(yīng)的熱敏電阻的類型、 參數(shù)及結(jié)構(gòu)。 附錄C-2為NTC-MF58-