熱電偶熱電阻

1、溫度測(cè)量溫度測(cè)量溫度測(cè)量溫度測(cè)量熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)一、熱電偶的基本原理一、熱電偶的基本原理 熱電效應(yīng)：熱電效應(yīng)：兩種不同的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）兩種不同的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A A和和B B組組成閉合回路，如下圖所示。當(dāng)成閉合回路，如下圖所示。當(dāng)A A和和B B相接的兩個(gè)相接的兩個(gè)接點(diǎn)溫度接點(diǎn)溫度T T和和T T0 0不同時(shí)，則在回路中就會(huì)產(chǎn)生一不同時(shí)，則在回路中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)，這種現(xiàn)象叫做個(gè)電勢(shì)，這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)。由此效應(yīng)所。由此效應(yīng)所產(chǎn)生的電勢(shì)，通常稱為產(chǎn)生的電勢(shì)，通常稱為熱電勢(shì)熱電勢(shì)，用符號(hào)，用符號(hào)EAB（T，T0）表示。表示。熱電偶原理圖熱電偶原理圖T

2、T0AB熱端熱端冷端冷端什么是熱電偶？什么是熱電偶？ 圖中的閉合回路稱為圖中的閉合回路稱為熱電偶熱電偶，導(dǎo)體，導(dǎo)體A和和B稱稱為熱電偶的為熱電偶的熱電極熱電極。熱電偶的兩個(gè)接點(diǎn)中，。熱電偶的兩個(gè)接點(diǎn)中，置于被測(cè)介質(zhì)（溫度為置于被測(cè)介質(zhì)（溫度為T）中的接點(diǎn)稱為）中的接點(diǎn)稱為工作工作端或熱端端或熱端，溫度為參考溫度，溫度為參考溫度T0的一端稱為的一端稱為參參考端或冷端考端或冷端。熱電現(xiàn)象中產(chǎn)生的熱電勢(shì)是由熱電現(xiàn)象中產(chǎn)生的熱電勢(shì)是由接觸電勢(shì)接觸電勢(shì)和和溫差電溫差電勢(shì)勢(shì)兩種電勢(shì)的綜合效果。兩種電勢(shì)的綜合效果。1接觸電勢(shì)接觸電勢(shì)接觸電勢(shì)接觸電勢(shì)原理圖原理圖T+ABeAB(T)-接觸電勢(shì)：是指兩熱電極由于

3、材料不同而接觸電勢(shì)：是指兩熱電極由于材料不同而具有不同的自由電子密度，而熱電極接點(diǎn)具有不同的自由電子密度，而熱電極接點(diǎn)接觸面處就產(chǎn)生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象，當(dāng)接觸面處就產(chǎn)生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象，當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，在熱電極接點(diǎn)處便產(chǎn)生達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，在熱電極接點(diǎn)處便產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定電勢(shì)差。一個(gè)穩(wěn)定電勢(shì)差。結(jié)論：結(jié)論：1.1.接觸電勢(shì)的大小和方向主要取決于接觸電勢(shì)的大小和方向主要取決于兩種兩種材料的性質(zhì)（電子密度）和接觸面溫度材料的性質(zhì)（電子密度）和接觸面溫度的高低的高低。2.2.溫度越高，接觸電勢(shì)越大；兩種導(dǎo)體電溫度越高，接觸電勢(shì)越大；兩種導(dǎo)體電子密度比值越大，接觸電勢(shì)也越大。子密度比值越大，接觸電勢(shì)也越

4、大。2 2溫差電勢(shì)溫差電勢(shì)溫差電勢(shì)溫差電勢(shì)：同一熱同一熱電極兩端因溫度不電極兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢(shì)同而產(chǎn)生的電勢(shì)。為了分析方便，溫差為了分析方便，溫差電勢(shì)可由下面函數(shù)差電勢(shì)可由下面函數(shù)差來表示：來表示：)()(),(00TeTeTTeAAAAeA(T,To)ToT結(jié)論：結(jié)論：1.熱電偶回路熱電勢(shì)的熱電偶回路熱電勢(shì)的大小大小只與組成熱只與組成熱電偶的電偶的材料材料和材料兩端連接點(diǎn)所處和材料兩端連接點(diǎn)所處的的溫度溫度有關(guān)，與熱電偶絲的直徑、有關(guān)，與熱電偶絲的直徑、長(zhǎng)度及沿程溫度分布無關(guān)。長(zhǎng)度及沿程溫度分布無關(guān)。2.只有用只有用兩種不同性質(zhì)兩種不同性質(zhì)的材料才能組的材料才能組成熱電偶，相同材料組

5、成的閉合回路成熱電偶，相同材料組成的閉合回路不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。二、熱電偶的基本定律二、熱電偶的基本定律1均質(zhì)導(dǎo)體定律均質(zhì)導(dǎo)體定律 由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路中，不論其截面和長(zhǎng)由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路中，不論其截面和長(zhǎng)度如何以及沿長(zhǎng)度方向上各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)度如何以及沿長(zhǎng)度方向上各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。反之，如果回路中有熱電勢(shì)存在則材料必為非生熱電勢(shì)。反之，如果回路中有熱電勢(shì)存在則材料必為非均質(zhì)的均質(zhì)的.結(jié)論：結(jié)論： （1 1）熱電偶必須由兩種不同性質(zhì)的材料構(gòu)成。）熱電偶必須由兩種不同性質(zhì)的材料構(gòu)成。 （2 2）由一種材料組成的閉合回路存在溫差時(shí)，回路

6、如）由一種材料組成的閉合回路存在溫差時(shí)，回路如產(chǎn)生熱電勢(shì)，便說明該材料是不均勻的。據(jù)此，可檢查熱產(chǎn)生熱電勢(shì)，便說明該材料是不均勻的。據(jù)此，可檢查熱電極材料的均勻性。電極材料的均勻性。2中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律 在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體兩端溫度相同，該導(dǎo)體的引入對(duì)熱電三種導(dǎo)體兩端溫度相同，該導(dǎo)體的引入對(duì)熱電偶回路的總電勢(shì)沒有影響。偶回路的總電勢(shì)沒有影響。 引出結(jié)論：熱電偶回路中接入多種導(dǎo)體后，只引出結(jié)論：熱電偶回路中接入多種導(dǎo)體后，只要保證接入的每種導(dǎo)體的兩端溫度相同，則對(duì)要保證接入的每種導(dǎo)體的兩端溫度相同，則對(duì)熱電偶的熱電勢(shì)沒有影響。熱電

7、偶的熱電勢(shì)沒有影響。 T2T1AaBC23EABAT023ABEABT1T2 CT0(a)(b)T0T0第三種材料第三種材料接入熱電偶接入熱電偶回路圖回路圖應(yīng)用：應(yīng)用： 該定律表明熱電偶回路中可接入該定律表明熱電偶回路中可接入各種儀表或連接導(dǎo)線。只要儀表或?qū)Ь€各種儀表或連接導(dǎo)線。只要儀表或?qū)Ь€處于穩(wěn)定的環(huán)境溫度，原熱電偶回路的處于穩(wěn)定的環(huán)境溫度，原熱電偶回路的熱電勢(shì)將不受接入儀表或?qū)Ь€的影響熱電勢(shì)將不受接入儀表或?qū)Ь€的影響。ET0T0TET0T1T1T3中間溫度定律中間溫度定律 熱電偶回路中，兩接點(diǎn)溫度分別為熱電偶回路中，兩接點(diǎn)溫度分別為T、T0時(shí)時(shí)的熱電勢(shì)，等于接點(diǎn)溫度為的熱電勢(shì)，等于接點(diǎn)溫

8、度為T、TN和和TN、T0的的兩支同性質(zhì)熱電偶的熱電勢(shì)的代數(shù)和。兩支同性質(zhì)熱電偶的熱電勢(shì)的代數(shù)和。 EAB(T,T0)=EAB(T,TN)+EAB(TN,T0) 作用：該定律為制定和使用熱電偶的熱電勢(shì)作用：該定律為制定和使用熱電偶的熱電勢(shì)- -溫溫度關(guān)系即分度表奠定了理論基礎(chǔ)。度關(guān)系即分度表奠定了理論基礎(chǔ)。BBA Tn T T0 AAB1. 熱電偶結(jié)構(gòu)熱電偶結(jié)構(gòu) 普通型、鎧裝普通型、鎧裝型和薄膜型型和薄膜型普通型：普通型：（1）熱電極）熱電極（2）絕緣套管）絕緣套管（3）保護(hù)套管）保護(hù)套管（4）接線盒）接線盒三、常用熱電偶的材料及特點(diǎn)三、常用熱電偶的材料及特點(diǎn)普通型熱電偶的結(jié)構(gòu)普通型熱電偶的結(jié)

9、構(gòu) 普通型熱電偶普通型熱電偶的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)2. 分類分類（1）廉價(jià)金屬熱電偶）廉價(jià)金屬熱電偶 1）T型（銅康銅）熱電偶，測(cè)溫范圍型（銅康銅）熱電偶，測(cè)溫范圍-200-350 2）K型（鎳鉻鎳鋁或鎳硅）熱電偶，范圍型（鎳鉻鎳鋁或鎳硅）熱電偶，范圍-200-1100 3）E型（鎳鉻康銅）熱電偶，上限型（鎳鉻康銅）熱電偶，上限1000 4）J型（鐵康銅）熱電偶型（鐵康銅）熱電偶 5）鎳鉻考銅熱電偶）鎳鉻考銅熱電偶（2）貴金屬熱電偶）貴金屬熱電偶 1）S型（鉑銠型（鉑銠10鉑）熱電偶鉑）熱電偶 2）R型（鉑銠型（鉑銠13鉑）熱電偶鉑）熱電偶 3）B型（鉑銠型（鉑銠30鉑銠鉑銠6）熱電偶）熱電偶 4）銥銠

10、熱電偶）銥銠熱電偶 1 1鉑鉑鉑銠熱電偶鉑銠熱電偶(S (S型型) ) 測(cè)量溫度：長(zhǎng)期：測(cè)量溫度：長(zhǎng)期：1300、短期：、短期：1600。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶2 2鎳鉻鎳鉻鎳硅鎳硅( (鎳鋁鎳鋁) )熱電偶熱電偶(K(K型型) )測(cè)量溫度：長(zhǎng)期測(cè)量溫度：長(zhǎng)期1000，短期，短期1300。3 3鎳鉻鎳鉻考銅熱電偶考銅熱電偶(E(E型型) )測(cè)量溫度：長(zhǎng)期測(cè)量溫度：長(zhǎng)期600，短期，短期800。4 4鉑銠鉑銠3030鉑銠鉑銠6 6熱電偶熱電偶(B(B型型) )測(cè)量溫度：長(zhǎng)期可到測(cè)量溫度：長(zhǎng)期可到1600，短期可達(dá)，短期可達(dá)1800。熱電阻溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì) WZP2-240/A級(jí)級(jí)3線線300

11、/150mmE(0-300)隔爆熱電阻隔爆熱電阻 WZC-111/12*1000mm Cu50銅熱電阻銅熱電阻 WZPK2-103/B級(jí)級(jí)6*515mm(0-300)鉑熱電阻鉑熱電阻熱電阻溫度計(jì)的測(cè)量范圍為熱電阻溫度計(jì)的測(cè)量范圍為300300以下以下. .優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：無冷端溫度補(bǔ)償問題無冷端溫度補(bǔ)償問題, ,特別適宜于低溫特別適宜于低溫測(cè)量測(cè)量, , 在中低溫下測(cè)溫在中低溫下測(cè)溫, , 它的輸出信號(hào)比熱它的輸出信號(hào)比熱電偶的要大得多電偶的要大得多, ,故靈敏度高；電阻溫度計(jì)的故靈敏度高；電阻溫度計(jì)的輸出是電信號(hào)，因此便于信號(hào)的遠(yuǎn)傳和實(shí)現(xiàn)輸出是電信號(hào)，因此便于信號(hào)的遠(yuǎn)傳和實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)切換測(cè)量。多點(diǎn)切

12、換測(cè)量。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不能測(cè)太高的溫度，需外部電源供電，不能測(cè)太高的溫度，需外部電源供電，連接導(dǎo)線的電阻易受環(huán)境溫度影響而產(chǎn)生測(cè)連接導(dǎo)線的電阻易受環(huán)境溫度影響而產(chǎn)生測(cè)量誤差。量誤差。一、電阻溫度計(jì)的測(cè)溫原理 導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率與溫度有關(guān)導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率與溫度有關(guān)，利用此特性制成熱電阻溫度感溫件，它與測(cè)利用此特性制成熱電阻溫度感溫件，它與測(cè)量電阻阻值的儀表配套組成熱電阻溫度計(jì)。量電阻阻值的儀表配套組成熱電阻溫度計(jì)。 電阻溫度計(jì)就是利用導(dǎo)體電阻溫度計(jì)就是利用導(dǎo)體( (或半導(dǎo)體或半導(dǎo)體) )的電阻的電阻值隨著溫度變化這一特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的值隨著溫度變化這一特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的, ,即把溫度變化

13、所引起導(dǎo)體電阻變化即把溫度變化所引起導(dǎo)體電阻變化, ,通過測(cè)量通過測(cè)量橋路轉(zhuǎn)換成電壓橋路轉(zhuǎn)換成電壓( (毫伏級(jí)毫伏級(jí)) )信號(hào)信號(hào), ,然后送入顯示然后送入顯示儀表以指示或記錄被測(cè)溫度。儀表以指示或記錄被測(cè)溫度。二、常用熱電阻元件二、常用熱電阻元件1.1.鉑熱電阻鉑熱電阻鉑是一種貴金屬。它的特點(diǎn)是鉑是一種貴金屬。它的特點(diǎn)是精度高，穩(wěn)定性好，精度高，穩(wěn)定性好，性能可靠性能可靠，尤其是，尤其是耐氧化性能耐氧化性能很強(qiáng)。很強(qiáng)。 鉑在很寬的溫度范圍內(nèi)約鉑在很寬的溫度范圍內(nèi)約12001200 C C以下都能保證上述以下都能保證上述特性。特性。鉑很容易提純鉑很容易提純，復(fù)現(xiàn)性好，有良好的工藝性，復(fù)現(xiàn)性好，有良好的工藝性，可制成很細(xì)的鉑絲可制成很細(xì)的鉑絲(0.02mm(0.02mm或更細(xì)或更細(xì)) )或極薄的鉑箔。或極薄的鉑箔。與其它材料相比，鉑有較高的電阻率，因此普遍認(rèn)與其它材料相比，鉑有較高的電阻率，因此普遍認(rèn)為是一種較好的熱電阻材料。為是一種較好的熱電阻材料。缺點(diǎn)：鉑電阻的電阻溫度系數(shù)比較?。蝗秉c(diǎn)：鉑電阻的電阻溫度系數(shù)比較?。?價(jià)格貴價(jià)格貴 2 2銅熱電阻銅熱電阻u特點(diǎn)：特點(diǎn)：它的電阻值與溫度的關(guān)系是它的電阻值與溫度的關(guān)系是線性線性的，的，電電阻溫度系數(shù)也比較大阻溫度系數(shù)也比較大，而且材料，而且材料易提純易提純，價(jià)格，