1、第第3 3章章 接觸式溫度檢測及儀表接觸式溫度檢測及儀表主要內(nèi)容主要內(nèi)容 v3.1 溫度測量的基本知識溫度測量的基本知識v3.2 熱電偶溫度傳感器熱電偶溫度傳感器v3.3 熱電阻溫度傳感器熱電阻溫度傳感器 v3.4 新型新型溫度傳感器溫度傳感器 溫度是國際單位制（溫度是國際單位制（SISI）七個基本物理）七個基本物理量之一，也是四大熱工當(dāng)量之一。溫度一般量之一，也是四大熱工當(dāng)量之一。溫度一般占全部過程參數(shù)的占全部過程參數(shù)的50%50%左右。因而，準(zhǔn)確測左右。因而，準(zhǔn)確測量和控制溫度，對于獲得正確的科研數(shù)據(jù)和量和控制溫度，對于獲得正確的科研數(shù)據(jù)和保證產(chǎn)品質(zhì)量都十分重要。例如，在金屬冶保證產(chǎn)品質(zhì)量

2、都十分重要。例如，在金屬冶煉過程中，若溫度得以準(zhǔn)確的測量和控制，煉過程中，若溫度得以準(zhǔn)確的測量和控制，則耗能可降低則耗能可降低17%17%，生產(chǎn)率可提高，生產(chǎn)率可提高18%18%，產(chǎn)量，產(chǎn)量可增加可增加15%15%。3.1 3.1 溫度測量的基本知識溫度測量的基本知識溫度檢測方法溫度檢測方法 特點：不能直接測量，只能通過熱交換或熱輻射間接測量。特點：不能直接測量，只能通過熱交換或熱輻射間接測量。 測溫儀表的分類：測溫儀表的分類：按測溫范圍分：高溫計（按測溫范圍分：高溫計（600600）、溫度計（）、溫度計（ 600600）按用途分：標(biāo)準(zhǔn)儀表、實用儀表按用途分：標(biāo)準(zhǔn)儀表、實用儀表按工作原理分：按

3、工作原理分： 膨脹式溫度計膨脹式溫度計利用物體的熱膨脹來測溫。利用物體的熱膨脹來測溫。 壓力式溫度計壓力式溫度計利用密閉容器中物質(zhì)受熱后體積膨脹而壓利用密閉容器中物質(zhì)受熱后體積膨脹而壓力升高的原理來測溫的。力升高的原理來測溫的。 熱電偶溫度計熱電偶溫度計利用導(dǎo)體的熱電效應(yīng)來測溫的。利用導(dǎo)體的熱電效應(yīng)來測溫的。 熱電阻溫度計熱電阻溫度計利用電阻隨溫度的變化特性來測溫的。利用電阻隨溫度的變化特性來測溫的。 輻射式高溫計輻射式高溫計利用物體表面輻射與溫度的關(guān)系來測溫的。利用物體表面輻射與溫度的關(guān)系來測溫的。按測量方式分：接觸式溫度計、非接觸式溫度計按測量方式分：接觸式溫度計、非接觸式溫度計常用溫度計

4、的種類及優(yōu)缺點見常用溫度計的種類及優(yōu)缺點見 表表3-13-1一、一、 溫度定義：度量系統(tǒng)熱平衡狀態(tài)的物理量。溫度定義：度量系統(tǒng)熱平衡狀態(tài)的物理量。它反映物體冷熱程度，是物體分子運動平均動它反映物體冷熱程度，是物體分子運動平均動能大小的標(biāo)志。能大小的標(biāo)志。二、二、 溫標(biāo)溫標(biāo)概念：用來量度物體溫度高低的標(biāo)尺，它是溫度的數(shù)值表示方法。一個溫標(biāo)主要包括兩個方面的內(nèi)容：一是給出溫度數(shù)值化的一套規(guī)則和方法，例如規(guī)定溫度的讀數(shù)起點(零點)；二是給出溫度的測量單位。 最早的測溫裝置是伽利略在最早的測溫裝置是伽利略在1592-1603年發(fā)明的年發(fā)明的建立溫標(biāo)必須具備三個條件：建立溫標(biāo)必須具備三個條件：(1)固定

5、的溫度點（基準(zhǔn)點） (2)測溫儀器（確定測溫質(zhì)和測溫量 ） (3)溫標(biāo)方程（內(nèi)插公式）111212tyyyyttt常用溫標(biāo)：常用溫標(biāo)：q經(jīng)驗溫標(biāo)，熱力學(xué)溫標(biāo)，國際實用溫標(biāo)經(jīng)驗溫標(biāo)，熱力學(xué)溫標(biāo)，國際實用溫標(biāo)1 1、經(jīng)驗溫標(biāo)：借助于某一種物質(zhì)的物理量與溫度變、經(jīng)驗溫標(biāo)：借助于某一種物質(zhì)的物理量與溫度變化的關(guān)系，用實驗方法或經(jīng)驗公式所確定的溫標(biāo)。化的關(guān)系，用實驗方法或經(jīng)驗公式所確定的溫標(biāo)。如根據(jù)液體如根據(jù)液體( (水銀水銀) )受熱后體積膨脹的性質(zhì)確定溫標(biāo)。受熱后體積膨脹的性質(zhì)確定溫標(biāo)。v華氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)-1714-1714年，荷蘭人華倫海特把一年，荷蘭人華倫海特把一定濃度的鹽水凝固時的溫度定為定濃

6、度的鹽水凝固時的溫度定為0 0度度, ,在標(biāo)準(zhǔn)大氣在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的冰點為壓下水的冰點為3232度，水的沸點為度，水的沸點為212212度，中間度，中間劃分為劃分為180180等分，每一等分為一華氏度。等分，每一等分為一華氏度。v攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)：17421742年，由瑞典攝爾休提出。標(biāo)準(zhǔn)年，由瑞典攝爾休提出。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的冰點定位零度，把水的沸點定位大氣壓下水的冰點定位零度，把水的沸點定位100100度。度。v=(9/5) +32=(9/5) +32。 經(jīng)驗溫標(biāo)的缺點：經(jīng)驗溫標(biāo)的缺點：1 1）局限性：適用于某一溫度計，應(yīng)用范圍）局限性：適用于某一溫度計，應(yīng)用范圍有限。有限。2 2）隨意性：

7、）隨意性：2 2、熱力學(xué)溫標(biāo)（開爾文溫標(biāo)）、熱力學(xué)溫標(biāo)（開爾文溫標(biāo)） K K：1919世紀(jì)世紀(jì)中葉，英國人開爾文提出，符號為中葉，英國人開爾文提出，符號為T T，單位，單位為開爾文（符號為為開爾文（符號為K K）。已由）。已由19271927年國際計年國際計量大會采納作為國際統(tǒng)一的基本溫標(biāo)。它有量大會采納作為國際統(tǒng)一的基本溫標(biāo)。它有一個絕對零度，低于零度的溫度不可能存在。一個絕對零度，低于零度的溫度不可能存在。絕對零度時的溫度定義為絕對零度時的溫度定義為0K0K。t=T-273.15t=T-273.15 熱力學(xué)溫標(biāo)的局限性：熱力學(xué)溫標(biāo)的局限性： 特點：不與某一特定的溫度計相聯(lián)系，并與測溫物質(zhì)的

8、性特點：不與某一特定的溫度計相聯(lián)系，并與測溫物質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)，是由卡諾定理推導(dǎo)出來的，所以用熱力學(xué)溫標(biāo)所質(zhì)無關(guān)，是由卡諾定理推導(dǎo)出來的，所以用熱力學(xué)溫標(biāo)所表示的熱力學(xué)溫度被認(rèn)為是最理想的溫度數(shù)值。表示的熱力學(xué)溫度被認(rèn)為是最理想的溫度數(shù)值。 熱力學(xué)中的卡諾熱機(jī)是一種理想的機(jī)器，實際上并不存在，熱力學(xué)中的卡諾熱機(jī)是一種理想的機(jī)器，實際上并不存在，因此熱力學(xué)溫標(biāo)是一種純理論的理想溫標(biāo)，無法直接實現(xiàn)。因此熱力學(xué)溫標(biāo)是一種純理論的理想溫標(biāo)，無法直接實現(xiàn)。三溫標(biāo)關(guān)系：三溫標(biāo)關(guān)系：水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下結(jié)冰的溫度，即攝氏溫水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下結(jié)冰的溫度，即攝氏溫標(biāo)標(biāo)0，或華氏溫標(biāo)，或華氏溫標(biāo)32 ，相當(dāng)于熱力學(xué)溫，相當(dāng)

9、于熱力學(xué)溫標(biāo)標(biāo)273.16K。絕對零度絕對零度0K，相當(dāng)于攝氏，相當(dāng)于攝氏-273.16度。度。名稱名稱符號符號單位單位絕對零點絕對零點冰融點冰融點水沸點水沸點人體體溫人體體溫華氏華氏F -459.6732212100攝氏攝氏C-273.15010037.5開氏開氏TK0273.15373.153 3、國際實用溫標(biāo)、國際實用溫標(biāo)該溫標(biāo)選擇一些固定點溫度作為溫標(biāo)基準(zhǔn)點；規(guī)該溫標(biāo)選擇一些固定點溫度作為溫標(biāo)基準(zhǔn)點；規(guī)定了不同溫度范圍內(nèi)的基準(zhǔn)儀器；固定點溫度間定了不同溫度范圍內(nèi)的基準(zhǔn)儀器；固定點溫度間采用內(nèi)插公式，這些公式建立了標(biāo)準(zhǔn)儀器示值與采用內(nèi)插公式，這些公式建立了標(biāo)準(zhǔn)儀器示值與國際溫標(biāo)數(shù)值間的關(guān)

10、系。國際溫標(biāo)數(shù)值間的關(guān)系。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，固定點溫度的數(shù)值和基準(zhǔn)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，固定點溫度的數(shù)值和基準(zhǔn)儀器的準(zhǔn)確度會越來越高，內(nèi)插公式的精度也會儀器的準(zhǔn)確度會越來越高，內(nèi)插公式的精度也會不斷提高，因此國際溫標(biāo)準(zhǔn)確度會不斷提高，并不斷提高，因此國際溫標(biāo)準(zhǔn)確度會不斷提高，并盡可能接近熱力學(xué)溫標(biāo)。盡可能接近熱力學(xué)溫標(biāo)。第一個國際溫標(biāo)是第一個國際溫標(biāo)是1927年建立的，記為年建立的，記為ITS-27。1948年、年、1968年和年和1990年進(jìn)行了幾次較大修改，年進(jìn)行了幾次較大修改， ITS-48、 ITS-68和和 ITS-90。目前我國已開始采用。目前我國已開始采用ITS-90 見表見表3

11、-3三、溫度檢測的主要方法和分類三、溫度檢測的主要方法和分類 接觸式與非接觸式兩大類：接觸式與非接觸式兩大類：接觸式檢測方法主要包括膨脹式溫度檢測接觸式檢測方法主要包括膨脹式溫度檢測儀表；基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻值隨溫度變儀表；基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻值隨溫度變化的熱電阻溫度檢測儀表；基于熱電效應(yīng)化的熱電阻溫度檢測儀表；基于熱電效應(yīng)的熱電偶溫度檢測儀表。的熱電偶溫度檢測儀表。非接觸式檢測方法是利用物體的熱輻射特非接觸式檢測方法是利用物體的熱輻射特性與溫度之間的對應(yīng)關(guān)系對物體的溫度進(jìn)性與溫度之間的對應(yīng)關(guān)系對物體的溫度進(jìn)行檢測，見表行檢測，見表3-1測溫儀表按使用范圍分按測量方式分接觸式接觸式測溫儀表測溫

12、儀表非接觸式非接觸式測溫儀表測溫儀表高溫計溫度計按測溫原理分膨脹式溫度計壓力式溫度計熱電偶溫度計熱電阻溫度計半導(dǎo)體溫度計輻射式溫度計1 1、膨脹式溫度計膨脹式溫度計: :基于物體受熱時產(chǎn)生膨脹的原基于物體受熱時產(chǎn)生膨脹的原理。理。液體膨脹式、固體膨脹式和氣體膨脹式三類。液體膨脹式、固體膨脹式和氣體膨脹式三類。 1 1）玻璃液體溫度計：水銀溫度計、酒）玻璃液體溫度計：水銀溫度計、酒精溫度計精溫度計 玻璃液體溫度計的結(jié)構(gòu)基本上是玻璃液體溫度計的結(jié)構(gòu)基本上是由裝有感溫液由裝有感溫液( (或稱測溫介質(zhì)或稱測溫介質(zhì)) )的感溫的感溫泡、玻璃毛細(xì)管和刻度標(biāo)尺三部分組泡、玻璃毛細(xì)管和刻度標(biāo)尺三部分組成。感溫

13、泡位于溫度計的下端，是玻成。感溫泡位于溫度計的下端，是玻璃液體溫度計感溫的部分，可容納絕璃液體溫度計感溫的部分，可容納絕大部分的感溫液，所以也稱為貯液泡。大部分的感溫液，所以也稱為貯液泡。常用的有水銀以及甲苯、乙醇和煤常用的有水銀以及甲苯、乙醇和煤油等有機(jī)液體。玻璃毛細(xì)管是連接在油等有機(jī)液體。玻璃毛細(xì)管是連接在感溫泡上的中心細(xì)玻璃管，感溫液體感溫泡上的中心細(xì)玻璃管，感溫液體隨溫度的變化在里面移動。標(biāo)尺是將隨溫度的變化在里面移動。標(biāo)尺是將分度線直接刻在毛細(xì)管表面，同時標(biāo)分度線直接刻在毛細(xì)管表面，同時標(biāo)尺上標(biāo)有數(shù)字和溫度單位符號，用來尺上標(biāo)有數(shù)字和溫度單位符號，用來表明所測溫度的高低。表明所測溫度

14、的高低。 2)2)雙金屬溫度計：其感溫元件是用兩片線膨脹系數(shù)不同的金雙金屬溫度計：其感溫元件是用兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊在一起而制成的，由于兩片金屬片的膨脹長度不同屬片疊焊在一起而制成的，由于兩片金屬片的膨脹長度不同而產(chǎn)生彎曲，溫度越高產(chǎn)生的線膨脹長度差就越大，因而引而產(chǎn)生彎曲，溫度越高產(chǎn)生的線膨脹長度差就越大，因而引起彎曲的角度就越大。如圖起彎曲的角度就越大。如圖 3-1 3-1 。利用雙金屬片還可做成溫。利用雙金屬片還可做成溫度控制器，如圖度控制器，如圖3-23-2圖圖 3-1 3-1 雙金屬片雙金屬片 圖圖3-2 溫度控制器溫度控制器雙金屬式溫度計-用兩種膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊在

15、一起制成螺旋形。溫度越高，產(chǎn)生的膨脹長度差越大，引起的彎曲角度越大。 溫包：感受溫度的變化溫包：感受溫度的變化毛細(xì)管：傳遞壓力的變化毛細(xì)管：傳遞壓力的變化（D D0 0=1.2=1.25mm5mm，D D i i= 0.15 = 0.15 0.5mm0.5mm）彈簧管：壓力表的彈性元件彈簧管：壓力表的彈性元件2、 壓力式溫度計：基于物體壓力式溫度計：基于物體受熱時產(chǎn)生膨脹后引起密封容受熱時產(chǎn)生膨脹后引起密封容器中的壓力變化來指示溫度。器中的壓力變化來指示溫度。工作介質(zhì)不同分為：氣體、液工作介質(zhì)不同分為：氣體、液體和蒸汽式壓力溫度計。體和蒸汽式壓力溫度計。先看一個實驗先看一個實驗熱電偶工作原理演

16、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。上述結(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。上述現(xiàn)象稱為熱電現(xiàn)象，現(xiàn)象稱為熱電現(xiàn)象，18211821年賽貝克發(fā)現(xiàn)的，也稱賽貝克效應(yīng)年賽貝克發(fā)現(xiàn)的，也稱賽貝克效應(yīng) 熱電極熱電極A A右端稱為：右端稱為：自由端自由端（參考端、（參考端、冷端）冷端） 3.2 熱電偶溫度計熱電偶溫度計左端稱為：左端稱為：測量端測量端（工作端、（工作端、熱端）熱端） 熱電極熱電極B B熱電勢熱電勢A AB B熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理一、熱電偶的測溫原理及基本定律一、熱電偶的測溫原理及基本定律熱電偶：熱電偶：兩種不同材料的導(dǎo)體（或半

17、導(dǎo)體）兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A A和和B B組成閉合回路。組成閉合回路。A A、B B是熱偶絲，也叫熱電極。是熱偶絲，也叫熱電極。熱電勢：熱電勢：熱電偶熱電偶放在被測對象中，兩端溫度不同放在被測對象中，兩端溫度不同時，會產(chǎn)生的電動勢。時，會產(chǎn)生的電動勢。 熱電流：熱電流：回路中通過的電流回路中通過的電流熱端（工作端）、冷端（自由端）熱端（工作端）、冷端（自由端）：感受溫度變：感受溫度變化的那端稱為或熱端，另一端稱為或冷端?；哪嵌朔Q為或熱端，另一端稱為或冷端。這種物理現(xiàn)象稱為這種物理現(xiàn)象稱為熱電現(xiàn)象熱電現(xiàn)象。熱電偶：范圍熱電偶：范圍-20013000C, 溫度信號變成電信號，遠(yuǎn)溫度信號

18、變成電信號，遠(yuǎn)傳。傳。1.熱電偶的測溫原理熱電偶的測溫原理:是根據(jù)熱電效應(yīng)的原理來測量溫度是根據(jù)熱電效應(yīng)的原理來測量溫度的的.熱電勢熱電勢由單一導(dǎo)體由單一導(dǎo)體溫差電勢溫差電勢和兩種導(dǎo)體和兩種導(dǎo)體接觸電勢接觸電勢組成：組成：1）、溫差電勢：）、溫差電勢：一根導(dǎo)體兩端溫度不同產(chǎn)生的熱電一根導(dǎo)體兩端溫度不同產(chǎn)生的熱電動勢動勢.原因：原因：同一根導(dǎo)體中電子從高溫端向低溫端遷移而同一根導(dǎo)體中電子從高溫端向低溫端遷移而引起的電動勢。引起的電動勢。 eA)()(),(00tttteAAA2）、接觸電勢：）、接觸電勢：兩種不同導(dǎo)兩種不同導(dǎo)A、B接觸時產(chǎn)生接觸時產(chǎn)生.原原因因:兩種不同導(dǎo)體的電子密度不同，從而在

19、接觸點處發(fā)生兩種不同導(dǎo)體的電子密度不同，從而在接觸點處發(fā)生電子擴(kuò)散而形成的電動勢電子擴(kuò)散而形成的電動勢.設(shè)設(shè)NANB( )ABt 接觸電勢的大小與接觸點的溫度高低及導(dǎo)體電子接觸電勢的大小與接觸點的溫度高低及導(dǎo)體電子密度有關(guān)密度有關(guān).3)3)回路總電動勢：回路總電動勢：A A的電子密度大于的電子密度大于B B，tttt0 0，則，則回路中存在著回路中存在著四個電勢四個電勢, , )(tf -(t)f)()(- )(t)(- )(t)()(- )(t)()(t)t(t,e)(t- )t(t,e(t)t(t,E0ABAB00B0ABBAB00AB0BBAB0A0AB0BAB0ABttttttttAA

20、AA熱電偶的熱電特性-當(dāng)熱電偶材質(zhì)確定且冷端溫度恒定時，熱端溫度與熱電動勢之間呈單值函數(shù)關(guān)系在實際使用中，只要保持冷端溫度為t0，根據(jù)儀表測得的熱電動勢EAB(t,t0)，就計算出被測溫度t或者通過分度表查出所對應(yīng)的被測溫度t。 C-(t)f)(tf-(t)f)t(t,EAB0ABAB0AB二、熱電偶的三條基本定律二、熱電偶的三條基本定律均勻?qū)w定律、均勻?qū)w定律、 中間導(dǎo)體定律、中間導(dǎo)體定律、 中間溫度定律中間溫度定律1. 1. 均勻?qū)w定律均勻?qū)w定律 1 1）定律內(nèi)容：）定律內(nèi)容：由一種均勻?qū)w（或半導(dǎo)體）組由一種均勻?qū)w（或半導(dǎo)體）組成的閉合回路，不論溫度如何分布，都不能產(chǎn)成的閉合回路

21、，不論溫度如何分布，都不能產(chǎn)生電動勢。生電動勢。 2 2）定律推論）定律推論v（1)1)熱電偶必須由兩種不同材料組成熱電偶必須由兩種不同材料組成. .v（2)2)由一種材料組成的閉合回路存在溫差時，由一種材料組成的閉合回路存在溫差時，如回路有熱電勢，則材料不均勻如回路有熱電勢，則材料不均勻. .0t),(te)t(t,e)t(t,E0A0A0AA2. 中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律1）定律內(nèi)容：）定律內(nèi)容：不同材料組成的閉合回路中，若不同材料組成的閉合回路中，若各各種材料接觸點的溫度種材料接觸點的溫度都都相同相同，則回路中熱電勢，則回路中熱電勢的總和等于零。的總和等于零。0(t)e(t)e(t)e(

22、t)et)(t,EABABBAABAB熱電勢產(chǎn)生的條件：熱電勢產(chǎn)生的條件： 熱電極必須是熱電極必須是A A、B B兩種不同的材料。兩種不同的材料。 熱電極的兩接點溫度不相等。熱電極的兩接點溫度不相等。 構(gòu)成閉合回路。構(gòu)成閉合回路。推論推論1用途用途: 連接顯示儀表的兩個連接顯示儀表的兩個接點溫度相同，接點溫度相同， 則不則不影響熱電偶電勢影響熱電偶電勢 也可以將熱電偶的兩端也可以將熱電偶的兩端不焊接而直接插入液態(tài)金不焊接而直接插入液態(tài)金屬中或直接焊在金屬表面屬中或直接焊在金屬表面進(jìn)行溫度測量。進(jìn)行溫度測量。2）定律推論）定律推論推論推論1：在熱電偶回路接入第三種導(dǎo)體，若第：在熱電偶回路接入第三

23、種導(dǎo)體，若第三種導(dǎo)體的兩接點溫度相同，對回路中總熱三種導(dǎo)體的兩接點溫度相同，對回路中總熱電勢無影響。電勢無影響。推論推論1 1證明：證明： t0EABC(t,t1,t0)=eAB(t)+ eBC(t1) + eCB(t1)+ eBA(t0) = eAB(t)eAB (t0) = EAB(t,t0)tA BBC(a)t1t1推論推論2 2：如果兩種導(dǎo)體如果兩種導(dǎo)體A,B對另一種導(dǎo)體對另一種導(dǎo)體C的熱電勢已知，則這兩種導(dǎo)體組成熱電的熱電勢已知，則這兩種導(dǎo)體組成熱電勢是它們對參考導(dǎo)體熱電勢的代數(shù)和。勢是它們對參考導(dǎo)體熱電勢的代數(shù)和。)t(t,E)t(t,E0AC0AB+ +A At tt t0 0B

24、 B+ +A At tt t0 0C C+ +C Ct tt t0 0B BE EACACE ECBCBE EABAB)t(t,E0CB推論推論2的用途：的用途：（1）已知熱電極與標(biāo)準(zhǔn)）已知熱電極與標(biāo)準(zhǔn)鉑電極配對的熱電勢，鉑電極配對的熱電勢，任何兩種熱電極配對任何兩種熱電極配對的熱電勢可知。的熱電勢可知。舉例：舉例：t tB BA AC Ct tE EACACE ECBCBC C0 0t t0 0t t0 0t tEAC(t, t0) ECB(t, t0) =eAC(t)+ eCB(t) + eBA(t0)+ + + 因為因為eAC(t)+ eCB(t) + eBA(t)0所以所以EAC(t,

25、 t0) ECB(t, t0) =eAB(t)+ eBA(t0)= EAB(t, t0) 推論推論2的證明的證明3 3、 中間溫度定律中間溫度定律1 1）定律內(nèi)容：）定律內(nèi)容： 熱電偶在兩接點溫度熱電偶在兩接點溫度t t1 1、t t3 3時的熱電時的熱電動勢等于接點溫度分別為動勢等于接點溫度分別為t t1 1、t t2 2和和t t2 2、t t3 3 的兩支同的兩支同性質(zhì)熱電偶的熱電動勢的代數(shù)和。性質(zhì)熱電偶的熱電動勢的代數(shù)和。+ +A At t1 1t t2 2B BE E1 1+ +A At t3 3B BE E2 2EAB(t1, t2) EAB(t2, t3) = eAB(t1)+

26、eBA(t2)+ eAB(t2) + eBA(t3)= eAB(t1) + eBA(t3)= EAB(t1, t3)+ +A At t1 1t t3 3B BE E3 3=E=E1 1+E+E2 22)定律的應(yīng)用：定律的應(yīng)用：1）為熱電偶）為熱電偶熱電勢溫度關(guān)系分度熱電勢溫度關(guān)系分度奠定了理論基礎(chǔ)。奠定了理論基礎(chǔ)。 已知熱電偶在某一給定冷端溫度下電壓對應(yīng)的溫已知熱電偶在某一給定冷端溫度下電壓對應(yīng)的溫度值，另外冷端溫度下，電壓應(yīng)對應(yīng)什么溫度？度值，另外冷端溫度下，電壓應(yīng)對應(yīng)什么溫度？（修正解決）（修正解決） 0EE0E0AB0ABAB，tttt上式說明：只要上式說明：只要A、B組成的熱電偶在冷端

27、溫度組成的熱電偶在冷端溫度為零時的為零時的“熱電動勢熱電動勢 溫度溫度”關(guān)系已知，則它關(guān)系已知，則它在冷端溫度不為零時的熱電動勢即可知。在冷端溫度不為零時的熱電動勢即可知。舉例：舉例：例：例：S S型熱電偶在工作時自由端溫度型熱電偶在工作時自由端溫度t t0 03030，現(xiàn)，現(xiàn)測得熱電偶的電勢為測得熱電偶的電勢為7.5mv7.5mv，求被測介質(zhì)實際溫度。，求被測介質(zhì)實際溫度。熱電偶測得的電勢熱電偶測得的電勢為為 E(t,30)E(t,30)7.5mv 7.5mv E(30,0)E(30,0)由分度表可查得由分度表可查得 E(30,0)=0.173mv,E(30,0)=0.173mv,再由分度表

28、中查出與其對應(yīng)的實際溫度為再由分度表中查出與其對應(yīng)的實際溫度為830830。( ,0)( ,30)(30,0)7.50.1737.673E tE tEmV2 2）為工業(yè)測溫中）為工業(yè)測溫中應(yīng)用補償導(dǎo)線應(yīng)用補償導(dǎo)線提供了理論依據(jù)。提供了理論依據(jù)。3.2.2 3.2.2 熱電偶的構(gòu)造熱電偶的構(gòu)造及及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶一、一、熱電偶的構(gòu)造熱電偶的構(gòu)造二、二、熱電極材料及性質(zhì)熱電極材料及性質(zhì)三三、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶四四、非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶一、一、 熱電偶的構(gòu)造熱電偶的構(gòu)造 要求：要求：1 1、熱電偶需要良好的電絕緣；、熱電偶需要良好的電絕緣； 2 2、需用保護(hù)套管將其與被測介質(zhì)相

29、隔離。、需用保護(hù)套管將其與被測介質(zhì)相隔離。1、普通型熱電偶（裝配式裝配式結(jié)構(gòu)）組成：熱電極、絕緣管、保護(hù)套管、接線盒。特點：熱慣性大，響應(yīng)慢。圖 普通型熱電偶的結(jié)構(gòu)普通普通裝配型裝配型熱熱電偶的電偶的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)放大放大圖圖 接線接線盒盒引出線套管引出線套管 固定螺紋固定螺紋 （出廠時用塑料包裹）（出廠時用塑料包裹）熱電偶工作端（熱端）熱電偶工作端（熱端） 不銹鋼不銹鋼保護(hù)管保護(hù)管 常用的熱電偶由熱電極、絕緣材料和保護(hù)套管常用的熱電偶由熱電極、絕緣材料和保護(hù)套管等部分構(gòu)成。等部分構(gòu)成。2 2、 鎧裝型熱電偶鎧裝型熱電偶 將熱電偶絲、絕緣材料和金屬保護(hù)套管三將熱電偶絲、絕緣材料和金屬保護(hù)套管三者組合

30、裝配后，經(jīng)拉伸加工而成的一種堅實的者組合裝配后，經(jīng)拉伸加工而成的一種堅實的組合體。組合體。特點：熱慣性小，響應(yīng)塊，可彎特點：熱慣性小，響應(yīng)塊，可彎曲（最長可達(dá)曲（最長可達(dá)100m）,柔性好，柔性好，可安裝在狹窄或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的測量可安裝在狹窄或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的測量場合。場合。鎧裝型熱電偶外形法蘭鎧裝型熱電偶可鎧裝型熱電偶可 長達(dá)上百米長達(dá)上百米薄壁金屬薄壁金屬 保護(hù)套管保護(hù)套管（鎧體）（鎧體） BA絕緣絕緣 材料材料鎧裝型熱電偶鎧裝型熱電偶橫截面橫截面3 3、 薄膜熱電偶薄膜熱電偶 由兩種金屬薄膜連接而成。由兩種金屬薄膜連接而成。 1 1）特點：）特點： 微小面積上的溫度測量；動態(tài)響應(yīng)快，微小面積上的溫

31、度測量；動態(tài)響應(yīng)快，可測瞬變的表面溫度。可測瞬變的表面溫度。 2)2)應(yīng)用：應(yīng)用： (1)(1)如將熱電極材料直接蒸鍍到被測表面，可測微如將熱電極材料直接蒸鍍到被測表面，可測微秒級變化的溫度。秒級變化的溫度。 (2)(2)如制成針狀，針尖為熱端，可測量點的溫度。如制成針狀，針尖為熱端，可測量點的溫度。熱電極材料及性質(zhì)：熱電極材料及性質(zhì)：1）物理性質(zhì)穩(wěn)定，其熱電性質(zhì)不隨時間變）物理性質(zhì)穩(wěn)定，其熱電性質(zhì)不隨時間變化。化。2）化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易被氧化和腐蝕。）化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易被氧化和腐蝕。3）靈敏度和線性度好。）靈敏度和線性度好。4）電導(dǎo)率高，電阻溫度系數(shù)小。）電導(dǎo)率高，電阻溫度系數(shù)小。5）復(fù)制性

32、好復(fù)制性好，以便交換。，以便交換。6）價格便宜。）價格便宜。目前材料無法滿足全部要求，不同條件下使目前材料無法滿足全部要求，不同條件下使用不同的熱電極材料。用不同的熱電極材料。 二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：是指制造工業(yè)較成熟，標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：是指制造工業(yè)較成熟，應(yīng)用廣泛，能成批生產(chǎn)、性能優(yōu)良而穩(wěn)定應(yīng)用廣泛，能成批生產(chǎn)、性能優(yōu)良而穩(wěn)定并已列入專業(yè)或國家工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化文件中的并已列入專業(yè)或國家工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化文件中的那些熱電偶那些熱電偶標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶具有互換性。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶具有互換性。 從從19881988年年1 1月月1 1日起，我國熱電偶和熱電阻日起，我國熱電偶和熱電阻的生產(chǎn)全部按國際電

33、工委員會（的生產(chǎn)全部按國際電工委員會（IECIEC）的標(biāo)準(zhǔn)，）的標(biāo)準(zhǔn)，并指定并指定S S、B B、E E、K K、R R、J J、T T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶。但其中的為我國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶。但其中的R R型（鉑銠型（鉑銠1313- -鉑）熱電偶，因其溫度范圍與鉑）熱電偶，因其溫度范圍與S S型（鉑銠型（鉑銠1010- -鉑）重合鉑）重合, ,我國沒有生產(chǎn)和使用。我國沒有生產(chǎn)和使用。 這些熱電偶的型號這些熱電偶的型號( (分度號分度號) )、熱電極的材料、熱電極的材料以及可測的溫度范圍見表以及可測的溫度范圍見表3-43-4。一般允許測量的。一般允許測量的溫度上限

34、是極限值的溫度上限是極限值的60608080。 注意：不同分度號的熱電偶必須與其相對應(yīng)的注意：不同分度號的熱電偶必須與其相對應(yīng)的顯示儀表配套使用。顯示儀表配套使用。常用工業(yè)熱電偶類型 熱電偶名稱熱電偶名稱分度號分度號測溫范圍（測溫范圍（）特點特點適用場合適用場合鉑銠鉑銠10-鉑鉑S01700熱電性能穩(wěn)定，抗氧化性強，測溫范圍熱電性能穩(wěn)定，抗氧化性強，測溫范圍廣，測量精度高，線性差，價格高廣，測量精度高，線性差，價格高精密測量；有氧化性、精密測量；有氧化性、惰性氣體環(huán)境惰性氣體環(huán)境鉑銠鉑銠30-鉑銠鉑銠6B01700測溫上限高，穩(wěn)定性好，抗氧化性強，測溫上限高，穩(wěn)定性好，抗氧化性強，線性較差，價

35、格高線性較差，價格高高溫測量；不適用于還高溫測量；不適用于還原性氣體環(huán)境原性氣體環(huán)境鎳鉻鎳鉻-鎳硅鎳硅K-200+1300測溫范圍寬、線性好、熱電動勢大，價測溫范圍寬、線性好、熱電動勢大，價格低，但穩(wěn)定性較格低，但穩(wěn)定性較B型或型或S型熱電偶差型熱電偶差 中高溫測量中高溫測量鎳鉻鎳鉻-康銅康銅E-200+1000熱電動勢較大，耐磨蝕，價格低，中低熱電動勢較大，耐磨蝕，價格低，中低溫測量穩(wěn)定性好溫測量穩(wěn)定性好中低溫測量；有氧化性、中低溫測量；有氧化性、惰性氣體環(huán)境惰性氣體環(huán)境鐵鐵-康銅康銅J-200+1300價格便宜，熱電動勢較大價格便宜，熱電動勢較大化工過程溫度測量化工過程溫度測量銅銅-康銅康

36、銅T-200+400精度高，價格低，但銅易氧化精度高，價格低，但銅易氧化低溫測量低溫測量 鎳鉻硅鎳鉻硅-鎳硅鎳硅N-200+1300在相同條件下，尤其在在相同條件下，尤其在11001300的高的高溫條件下，高溫穩(wěn)定性及使用壽命較溫條件下，高溫穩(wěn)定性及使用壽命較K型熱電偶好，性能與型熱電偶好，性能與S型熱電偶近似，但型熱電偶近似，但價格較小價格較小在測溫范圍內(nèi)，有全面在測溫范圍內(nèi)，有全面代替廉價金屬熱電偶和代替廉價金屬熱電偶和部分部分S型熱電偶的趨勢型熱電偶的趨勢鉑銠鉑銠13-鉑鉑R01700與與S型熱電偶性能相似，熱電動勢較大型熱電偶性能相似，熱電動勢較大S型熱電偶相似環(huán)境型熱電偶相似環(huán)境 鉑

37、銠鉑銠10-10-鉑熱電偶（分度號鉑熱電偶（分度號S S） 鉑銠鉑銠13-13-鉑熱電偶（分度鉑熱電偶（分度號號R R） 鉑銠鉑銠30-30-鉑銠鉑銠6 6熱電偶（分度熱電偶（分度號號B B） 鎳鉻一鎳硅（鎳鉻一鎳鋁）熱電偶（鎳鉻一鎳硅（鎳鉻一鎳鋁）熱電偶（分分度號度號K K） 鎳鉻一康銅熱電偶（分度鎳鉻一康銅熱電偶（分度號號E E） 鐵一康銅熱電偶（分度鐵一康銅熱電偶（分度號號J J） 銅一康銅熱電偶（分度號銅一康銅熱電偶（分度號T T） 鎳鉻一金鐵熱電偶鎳鉻一金鐵熱電偶（分度號（分度號NiCrNiCrAuFe0.07AuFe0.07）及銅一金鐵熱電偶（分度）及銅一金鐵熱電偶（分度號號CuC

38、uAuFe0.07AuFe0.07）1. 幾種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的性能和特點幾種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的性能和特點1）鉑銠鉑銠1010- -鉑熱電偶鉑熱電偶 分度號為分度號為“S”S”，貴金屬熱電偶。，貴金屬熱電偶。 常用直徑常用直徑0.5m m0.5m m。正極：鉑銠絲。正極：鉑銠絲( (鉑鉑90%90%，銠，銠l0%)l0%)，負(fù)極：純鉑絲。，負(fù)極：純鉑絲。 長期使用最高溫度達(dá)長期使用最高溫度達(dá)1300 1300 ，短期使用可達(dá)，短期使用可達(dá)16001600。特點：熱電性能穩(wěn)定，精度高，抗氧化性強，特點：熱電性能穩(wěn)定，精度高，抗氧化性強，宜在氧化性、惰性氣氛中工作，在無合適的非宜在氧化性、惰性氣氛中工作，

39、在無合適的非金屬保護(hù)套管時，不能在還原性氣氛及含有金金屬保護(hù)套管時，不能在還原性氣氛及含有金屬或非金屬蒸汽中使用。屬或非金屬蒸汽中使用。 缺點：高溫下長期，鉑電極易斷，對污染缺點：高溫下長期，鉑電極易斷，對污染敏感，導(dǎo)致熱電勢下降。它的熱電勢較小，敏感，導(dǎo)致熱電勢下降。它的熱電勢較小，靈敏度較低；價格昂貴。靈敏度較低；價格昂貴。 故國際溫標(biāo)中規(guī)定它為故國際溫標(biāo)中規(guī)定它為630.74630.741064.431064.43溫度范圍內(nèi)復(fù)現(xiàn)溫標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)儀器。分度值溫度范圍內(nèi)復(fù)現(xiàn)溫標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)儀器。分度值見附錄見附錄1 12.2. 常用作標(biāo)準(zhǔn)熱電偶或用于高溫測量常用作標(biāo)準(zhǔn)熱電偶或用于高溫測量, ,價格價格貴

40、，精度高，靈敏度低貴，精度高，靈敏度低。2 2）鎳鉻）鎳鉻- -鎳硅（鎳鉻鎳硅（鎳鉻- -鎳鋁）熱電偶鎳鋁）熱電偶 分度號為分度號為“K”K”，賤金屬熱電偶。常用直徑，賤金屬熱電偶。常用直徑0.30.30.32m m0.32m m。正極：鎳鉻合金。正極：鎳鉻合金( (鎳鎳90.5%90.5%，鉻，鉻9.5%)9.5%)，負(fù)極：鎳硅，負(fù)極：鎳硅( (鎳鎳97.5%97.5%，硅，硅2.5%)2.5%)。長期。長期使用最高溫度可達(dá)使用最高溫度可達(dá)1200 1200 ，短期使用可達(dá)，短期使用可達(dá)13001300。在。在500 500 以下可在還原性、中性、氧以下可在還原性、中性、氧性氣氛中可靠的工作

41、，在性氣氛中可靠的工作，在500 500 以上只能中性、以上只能中性、氧性氣氛中工作。此熱電偶可用于溫度很低的氧性氣氛中工作。此熱電偶可用于溫度很低的含氫或氨的氣氛中，而不能用于氧化還原交替含氫或氨的氣氛中，而不能用于氧化還原交替的氣氛中，也不能用于含硫的氣氛中，真空中的氣氛中，也不能用于含硫的氣氛中，真空中只能短期使用。其熱電勢比只能短期使用。其熱電勢比鉑銠鉑銠1010- -鉑鉑熱電偶大熱電偶大4 45 5倍，且線性好。分度值見附錄倍，且線性好。分度值見附錄1 15 5測溫測溫12001200以下，賤金屬，線性度好，靈敏以下，賤金屬，線性度好，靈敏度大。度大。3 3） 鎳鉻鎳鉻- -康銅熱電

42、偶康銅熱電偶 分度號為分度號為“E”E”。是一種賤金屬熱電偶，。是一種賤金屬熱電偶，測溫范圍為測溫范圍為-200-200900900，常用直徑，常用直徑0.30.33.2m m3.2m m。它的正極是鎳鉻合金，負(fù)極是銅。它的正極是鎳鉻合金，負(fù)極是銅鎳合金鎳合金( (銅銅55%55%，鎳，鎳45%)45%)。長期使用最高溫。長期使用最高溫度可達(dá)度可達(dá)750 750 ，短期使用可達(dá)，短期使用可達(dá)900900。適。適合在中性、氧性氣氛中工作，其它氣氛中合在中性、氧性氣氛中工作，其它氣氛中使用所受的限制鎳鉻使用所受的限制鎳鉻- -鎳硅熱電偶相同。鎳硅熱電偶相同。適合在適合在0 0以下測溫度，在高濕性氣

43、氛中不以下測溫度，在高濕性氣氛中不易腐蝕。其特點是每攝氏度下對應(yīng)熱電動易腐蝕。其特點是每攝氏度下對應(yīng)熱電動勢最高，因此經(jīng)常被使用。分度值見附錄勢最高，因此經(jīng)常被使用。分度值見附錄1 16 6三三 、非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶、非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 在某些特殊場合：高溫、低溫、超低溫、在某些特殊場合：高溫、低溫、超低溫、高真空和有核輻射等被測對象中使用高真空和有核輻射等被測對象中使用1 鎢萊系熱電偶鎢萊系熱電偶2 銥佬系熱電偶銥佬系熱電偶3 鉑鉬鉑鉬5鉑鉬鉑鉬0.1熱電偶熱電偶4 非金屬熱電偶非金屬熱電偶特點：不具有互換性，沒有統(tǒng)一分度特點：不具有互換性，沒有統(tǒng)一分度名稱名稱熱電極材料熱電極材料使用溫度使用溫度范

44、圍范圍()()過熱使用溫過熱使用溫度度范圍范圍()()特征特征正極正極負(fù)極負(fù)極鎢錸系WRe5、WRe3WRe26、WRe25023003000適用于還原性、H2及惰性氣體。質(zhì)脆鉑銠系PtRh20、PtRh40PtRh5、PtRh2030015001100160018001800在高溫下使用，熱電動勢小，其它性能與R型相同銥銠系Ir、Ir、IrIrRh40、IrRh50、IrRh60110020002100適用于真空、惰性氣體及微氧化性氣氛。質(zhì)脆鎳鉬系NiNiMo1801280/可用于還原性氣氛，熱電動勢大鈀鉑系Pd、Pt及Au合金Au、Pd合金011001300耐磨性能強，熱電動勢的大小基本上

45、與K型相同鎳鉻、金鐵以Ni-Cr為主的合金含0.07mo1%Fe的合金0300K/20K以下熱電動勢比較大，熱電動勢的線性好銀金、金鐵含Au為0.37mo1%的合金含0.03mo1%Fe的Au-Fe合金140K/熱電動勢小，受磁場影響3.2.3 3.2.3 熱電偶冷端處理方法熱電偶冷端處理方法熱電偶的電勢大小不但與熱端溫度有關(guān)，熱電偶的電勢大小不但與熱端溫度有關(guān)，且與冷端溫度有關(guān)，冷端應(yīng)恒定。且與冷端溫度有關(guān)，冷端應(yīng)恒定。通常熱電偶冷端放在距熱端很近的大氣中，通常熱電偶冷端放在距熱端很近的大氣中，受熱端和大氣環(huán)境的影響，有波動。受熱端和大氣環(huán)境的影響，有波動。為消除冷端溫度變化對測量的影響，可

46、采為消除冷端溫度變化對測量的影響，可采用冷端溫度補償方法。用冷端溫度補償方法。熱電偶冷端溫度的補償方法：熱電偶冷端溫度的補償方法：一、計算一、計算法法二、冰點槽法二、冰點槽法三、補償導(dǎo)線法三、補償導(dǎo)線法四、儀表機(jī)械調(diào)零法四、儀表機(jī)械調(diào)零法五、補償電橋法（冷端補償器）五、補償電橋法（冷端補償器） 由于工業(yè)上的常用的各種熱電偶的溫度由于工業(yè)上的常用的各種熱電偶的溫度熱電勢關(guān)系曲線熱電勢關(guān)系曲線是在冷端溫度保持是在冷端溫度保持0的情況下得到的，而且與其配套使用儀表的情況下得到的，而且與其配套使用儀表也是根據(jù)這儀關(guān)系曲線進(jìn)行刻度的。而實踐測量時，冷端溫度也是根據(jù)這儀關(guān)系曲線進(jìn)行刻度的。而實踐測量時，冷

47、端溫度往往高于往往高于0，且是不斷變化的，從而使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。所，且是不斷變化的，從而使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。所以使熱電偶冷端的溫度保持以使熱電偶冷端的溫度保持0，或進(jìn)行一定的修正得到準(zhǔn)確的，或進(jìn)行一定的修正得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果的做法稱為冷端溫度補償。測量結(jié)果的做法稱為冷端溫度補償。一、計算法一、計算法1.問題提出問題提出 分度的冷端溫度為分度的冷端溫度為0 ，如測溫時熱電偶是，如測溫時熱電偶是t0，不為，不為0 ，不能，不能用測得用測得E(t, t0) 直接查分直接查分度表求度表求t。2 .計算公式計算公式 E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0) 用用E(t,0) 查表求查表求t 。測量

48、的熱電動勢查分度表求得 例：用鎳鉻例：用鎳鉻-鎳硅鎳硅(K(K型型) )熱電偶測溫，熱電偶參比熱電偶測溫，熱電偶參比端溫度為端溫度為3030。測得的熱電勢為。測得的熱電勢為28mV28mV，求熱端溫度。，求熱端溫度。mVE203. 1)0 ,30(mVTE28)30,(mVmVmVTE203.29203. 128)0 ,(反查K分度表 T=701.5適合實驗適合實驗 室或臨時測量。改進(jìn)方法：室或臨時測量。改進(jìn)方法：利用軟件編程自動修正。利用軟件編程自動修正。注意：由于熱電勢與溫度之間的關(guān)系不是線性注意：由于熱電勢與溫度之間的關(guān)系不是線性的，當(dāng)自由端溫度不是的，當(dāng)自由端溫度不是0時，將測得的熱電

49、勢對時，將測得的熱電勢對應(yīng)的溫度值加上自由端的溫度值并不等于實際的應(yīng)的溫度值加上自由端的溫度值并不等于實際的被測溫度值。被測溫度值。熱電偶信號調(diào)理模塊電路圖熱電偶信號調(diào)理模塊電路圖二、冰點槽法二、冰點槽法 冷端放入一個溫度恒為冷端放入一個溫度恒為0的冰點槽中的冰點槽中1.舉例舉例 將水與冰屑混合放入保溫瓶，在瓶蓋上插入盛將水與冰屑混合放入保溫瓶，在瓶蓋上插入盛變壓器油的試管，熱電偶的冷端插入到試管中。變壓器油的試管，熱電偶的冷端插入到試管中。三、補償導(dǎo)線法三、補償導(dǎo)線法1 ）測溫時，其冷端溫度要求恒定測溫時，其冷端溫度要求恒定（？），（？），如直接滿足此條件，熱電偶冷端直接延伸如直接滿足此條件

50、，熱電偶冷端直接延伸放到恒溫的地方，熱電偶很長，價格較高。放到恒溫的地方，熱電偶很長，價格較高。 2） 用補償導(dǎo)線連接到熱電偶的冷端，延伸用補償導(dǎo)線連接到熱電偶的冷端，延伸至恒定冷端溫度，在達(dá)到冷端溫度恒定要至恒定冷端溫度，在達(dá)到冷端溫度恒定要求的同時，降低造價。求的同時，降低造價。 為了使熱電偶的冷端遠(yuǎn)離工作端，使冷端的溫度保持恒定以保證熱電偶測得的溫度是被測溫度的單值函數(shù)，常采用一種專用的將熱電偶的冷端延伸出來的導(dǎo)線，叫補償導(dǎo)線。補償導(dǎo)線法補償導(dǎo)線法 為了把熱電偶延長并直接引到控制室且自由端溫為了把熱電偶延長并直接引到控制室且自由端溫度穩(wěn)定。用一對廉價的金屬導(dǎo)線度穩(wěn)定。用一對廉價的金屬導(dǎo)線

51、“補償導(dǎo)補償導(dǎo)線線”(AB)(AB)把熱電偶末端接至控制室。顯然這把熱電偶末端接至控制室。顯然這對補償導(dǎo)線的熱電特性在對補償導(dǎo)線的熱電特性在t t0 0 t t0 0范圍內(nèi)要與熱范圍內(nèi)要與熱電偶相同或基本相同。電偶相同或基本相同。00000000( , )( , )( ,)( , )( , )A BABABABABEttEttEEt tEttEt t補償導(dǎo)線補償導(dǎo)線ABAB可視為熱電偶電極可視為熱電偶電極ABAB的延長，使熱電偶的自的延長，使熱電偶的自由端從由端從t0t0處移到處移到t0t0處，熱電偶回路的熱電勢只與處，熱電偶回路的熱電勢只與t t和和t0t0有關(guān)，有關(guān)， t0t0的變化不再影

52、響總電勢。的變化不再影響總電勢。注意：注意： 補償導(dǎo)線只能在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)（一般為補償導(dǎo)線只能在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)（一般為0 0100100）與）與熱電偶的熱電勢相等或相近；熱電偶的熱電勢相等或相近； 不同型號的熱電偶有不同的補償導(dǎo)線；不同型號的熱電偶有不同的補償導(dǎo)線； 熱電偶與補償導(dǎo)線連接的兩個接點處要保持相同溫度；熱電偶與補償導(dǎo)線連接的兩個接點處要保持相同溫度； 補償導(dǎo)線有正負(fù)極之分，需分別與熱電偶的正負(fù)極相連；補償導(dǎo)線有正負(fù)極之分，需分別與熱電偶的正負(fù)極相連； 補償導(dǎo)線的作用補償導(dǎo)線的作用熱電偶的自由端，當(dāng)自由端溫度熱電偶的自由端，當(dāng)自由端溫度t00t00時，還需要進(jìn)行其他補償與修正。時

53、，還需要進(jìn)行其他補償與修正。+ -補償導(dǎo)線測量電路熱電偶t1t0表表3-73-7常用熱電偶的補償導(dǎo)線常用熱電偶的補償導(dǎo)線 分為補償型和延伸型分為補償型和延伸型v 補償型的材料與對應(yīng)的熱電偶不同，價格補償型的材料與對應(yīng)的熱電偶不同，價格便宜，但在低溫下熱電性質(zhì)相同。便宜，但在低溫下熱電性質(zhì)相同。v延伸型的材料與對應(yīng)的熱電偶相同，但準(zhǔn)延伸型的材料與對應(yīng)的熱電偶相同，但準(zhǔn)確度要求略低。確度要求略低。4）使用補償導(dǎo)線的注意事項）使用補償導(dǎo)線的注意事項 （1）在一定的溫度范圍內(nèi)使用。）在一定的溫度范圍內(nèi)使用。 （2）補償導(dǎo)線與熱電偶極熱電性質(zhì)相同）補償導(dǎo)線與熱電偶極熱電性質(zhì)相同 （3）極性不能接反。）極

54、性不能接反。 （4）接入點溫度一致。）接入點溫度一致。3 3）補償導(dǎo)線的分類）補償導(dǎo)線的分類四、儀表機(jī)械調(diào)零法四、儀表機(jī)械調(diào)零法 就是把儀表的指針調(diào)整到相當(dāng)于室溫的數(shù)值就是把儀表的指針調(diào)整到相當(dāng)于室溫的數(shù)值上。由于室溫在不斷變化，故適合于要求不太上。由于室溫在不斷變化，故適合于要求不太高的場合。高的場合。E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)五、補償電橋法（冷端補償器）五、補償電橋法（冷端補償器）1.1.原理：冷端波動熱電勢由不平衡電橋的輸出補償。原理：冷端波動熱電勢由不平衡電橋的輸出補償。2.2.具體方法具體方法: :1 1） 設(shè)計不平衡電橋設(shè)計不平衡電橋, ,電橋與熱電偶冷端溫度相同

55、。橋臂電阻電橋與熱電偶冷端溫度相同。橋臂電阻R R1 1=R=R2 2=R=R3 3=1=1 （錳銅絲繞制，其電阻不隨溫度而變化），（錳銅絲繞制，其電阻不隨溫度而變化），RcuRcu （銅絲繞制，其電阻隨溫度的變化而變化），（銅絲繞制，其電阻隨溫度的變化而變化），E(4v)E(4v)是橋路是橋路直流電源，直流電源，RsRs限流電阻，在限流電阻，在2020時組成平衡橋路。時組成平衡橋路。 + +- -ABa+ +b- -+ +ExcdR1R2R3RcuRsE橋臂銅電阻橋臂銅電阻 必須和熱電偶的冷端處于必須和熱電偶的冷端處于同一溫度下。同一溫度下。t0 0=20時，時，R R1 1=R=R2 2=R=R3 3=R=Rcucu，電橋處于平衡狀電橋處于平衡狀態(tài)態(tài) 。t0 020時時，熱電偶電勢將減少，銅電阻增，熱電偶電勢將減少，銅電阻增大，電橋不平衡，出現(xiàn)大，電橋不平衡，出現(xiàn) 。起到了補償作用，相當(dāng)于把熱電偶冷端置起到了補償作用，相當(dāng)于把熱電偶冷端置于于 20，完成了熱電偶冷端處理和補償功，完成了熱電偶冷端處理和補償功能。能。 CuR0ABU=0A BUABUttEE),(0補償原理可概括為：利用補償