第3章 溫度傳感器機(jī)工社張玉蓮版

1、第3章 溫度傳感器2022-5-121第3章 溫度傳感器2022-5-122 掌握溫度的概念、溫度的測(cè)量方法了解溫度的測(cè)量原理、溫度傳感器 的種類(lèi)及應(yīng)用學(xué)習(xí)目的第3章 溫度傳感器2022-5-1233.1 溫標(biāo)及溫度的測(cè)量方法3.2 膨脹式溫度計(jì) 3.3 電阻式溫度傳感器 3.4 熱電偶溫度傳感器 3.5 集成溫度傳感器 3.6 輻射式溫度傳感器 本章小結(jié)復(fù)習(xí)思考題主要內(nèi)容主要內(nèi)容返回主目錄返回主目錄第3章 溫度傳感器2022-5-1243.1 3.1 溫標(biāo)及溫度的測(cè)量方法溫標(biāo)及溫度的測(cè)量方法溫度是表征物體冷溫度是表征物體冷熱程度的物理量，熱程度的物理量，是物體內(nèi)部分子無(wú)是物體內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則劇

2、烈運(yùn)動(dòng)程度規(guī)則劇烈運(yùn)動(dòng)程度的標(biāo)志的標(biāo)志,分子運(yùn)動(dòng)越分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，溫度就越高劇烈，溫度就越高 第3章 溫度傳感器2022-5-1253.1.1 溫標(biāo)*用來(lái)用來(lái)量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度叫溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)的讀數(shù)起點(diǎn)（零點(diǎn)）起點(diǎn)（零點(diǎn)）和測(cè)量溫度的和測(cè)量溫度的基本單位基本單位。273.15cKtT9325FCtt華氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)（）在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)熔點(diǎn)為為3232度，水的度，水的沸沸點(diǎn)點(diǎn)為為212212度，中間劃分度，中間劃分180180等分，每等分為華氏等分，每等分為華氏1 1度，符號(hào)為度，符號(hào)為F F。攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)(

3、)()在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)熔點(diǎn)為為0 0度，水的度，水的沸點(diǎn)沸點(diǎn)為為100100度，中間劃分度，中間劃分100100等分，每等分為攝氏等分，每等分為攝氏1 1度度，符號(hào)為，符號(hào)為t t。熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)（K K）規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為絕對(duì)零度絕對(duì)零度（0K0K），符號(hào)為），符號(hào)為T(mén) T。熱力學(xué)溫標(biāo)的零點(diǎn)。熱力學(xué)溫標(biāo)的零點(diǎn)絕對(duì)零度，是宇宙低溫的絕對(duì)零度，是宇宙低溫的極限，宇宙間一切物體的溫度可以無(wú)限地接近絕對(duì)零度但不能達(dá)極限，宇宙間一切物體的溫度可以無(wú)限地接近絕對(duì)零度但不能達(dá)到絕對(duì)零度（如宇宙空間的溫度為到絕對(duì)零度（如宇宙空間的溫度為0.

4、2K0.2K）。）。溫溫標(biāo)標(biāo)3 3 種溫標(biāo)的換算關(guān)系為種溫標(biāo)的換算關(guān)系為第3章 溫度傳感器2022-5-1263.1.2 3.1.2 溫度的測(cè)量方法溫度的測(cè)量方法*溫度溫度不能直接測(cè)量不能直接測(cè)量，需要借助于某種物體的物理參數(shù)，需要借助于某種物體的物理參數(shù)隨溫度冷熱不同隨溫度冷熱不同而明顯變化的特性進(jìn)行間接測(cè)量。溫度傳感器就是通過(guò)測(cè)量某些物理而明顯變化的特性進(jìn)行間接測(cè)量。溫度傳感器就是通過(guò)測(cè)量某些物理量參數(shù)隨溫度的變化而間接測(cè)量溫度的。量參數(shù)隨溫度的變化而間接測(cè)量溫度的。*溫度傳感器是由溫度傳感器是由溫度敏感元件溫度敏感元件（感溫元件）和（感溫元件）和轉(zhuǎn)換電路組成轉(zhuǎn)換電路組成的，如圖的，如圖3

5、-13-1所示。所示。溫度感溫元件轉(zhuǎn)換電路溫度顯示圖3-1 溫度傳感器的組成框圖溫度測(cè)量方法溫度測(cè)量方法接觸式接觸式感溫元件與被測(cè)對(duì)象感溫元件與被測(cè)對(duì)象接觸接觸，彼此進(jìn)行熱量交換彼此進(jìn)行熱量交換，使感溫元件與，使感溫元件與被測(cè)對(duì)象處于被測(cè)對(duì)象處于同一環(huán)境溫度同一環(huán)境溫度下，感溫元件感受到的冷熱變化即是被測(cè)對(duì)象下，感溫元件感受到的冷熱變化即是被測(cè)對(duì)象的溫度。常用的接觸式測(cè)溫的溫度傳感器主要有的溫度。常用的接觸式測(cè)溫的溫度傳感器主要有熱膨脹式熱膨脹式溫度傳感器、溫度傳感器、熱熱電偶、熱電阻、熱敏電阻、半導(dǎo)體溫度傳感器電偶、熱電阻、熱敏電阻、半導(dǎo)體溫度傳感器等。等。 非接觸式非接觸式利用物體表面的利

6、用物體表面的熱輻射強(qiáng)度與溫度的關(guān)系熱輻射強(qiáng)度與溫度的關(guān)系來(lái)測(cè)量溫度的。通來(lái)測(cè)量溫度的。通過(guò)過(guò)測(cè)量一定距離處被測(cè)物體發(fā)出的熱輻射強(qiáng)度測(cè)量一定距離處被測(cè)物體發(fā)出的熱輻射強(qiáng)度來(lái)確定被測(cè)物的溫度。常見(jiàn)來(lái)確定被測(cè)物的溫度。常見(jiàn)的非接觸式測(cè)溫傳感器有：的非接觸式測(cè)溫傳感器有：輻射高溫計(jì)、光學(xué)高溫計(jì)、比色高溫計(jì)、熱紅輻射高溫計(jì)、光學(xué)高溫計(jì)、比色高溫計(jì)、熱紅外輻射溫度傳感器外輻射溫度傳感器等。等。第3章 溫度傳感器2022-5-127接觸測(cè)量接觸測(cè)量第3章 溫度傳感器2022-5-128非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量紅外線(xiàn)測(cè)溫第3章 溫度傳感器2022-5-1293.2 3.2 膨脹式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì) 工作原理工作原

7、理利用物體利用物體受熱體積膨脹受熱體積膨脹的原理而制成的，多的原理而制成的，多用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量及顯示。用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量及顯示。 分類(lèi)分類(lèi)按選用的物質(zhì)不同，可分為按選用的物質(zhì)不同，可分為液體膨脹式溫度計(jì)液體膨脹式溫度計(jì)、固體膨脹式溫度計(jì)固體膨脹式溫度計(jì)、氣體膨脹式溫度計(jì)氣體膨脹式溫度計(jì)3 3種類(lèi)型。種類(lèi)型。 測(cè)溫范圍測(cè)溫范圍膨脹式溫度計(jì)可以測(cè)量膨脹式溫度計(jì)可以測(cè)量-200-200700700范圍的溫范圍的溫度。在機(jī)械熱處理測(cè)溫中，常用于測(cè)量度。在機(jī)械熱處理測(cè)溫中，常用于測(cè)量堿槽、油槽、法蘭堿槽、油槽、法蘭槽、淬火槽槽、淬火槽及及低溫干燥箱低溫干燥箱的溫度，也廣泛用于測(cè)量設(shè)備、的溫度，也廣泛用于測(cè)量設(shè)備、

8、管道和容器的溫度。管道和容器的溫度。 特點(diǎn)特點(diǎn)這種溫度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和使用方便，價(jià)格低，這種溫度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和使用方便，價(jià)格低，但外殼薄脆、易損壞，大部分不適于遠(yuǎn)距離測(cè)溫，必須但外殼薄脆、易損壞，大部分不適于遠(yuǎn)距離測(cè)溫，必須接接觸測(cè)量。觸測(cè)量。第3章 溫度傳感器2022-5-12103.2.1 3.2.1 玻璃液體溫度計(jì)玻璃液體溫度計(jì) 將酒精、水銀、煤油等液體充入到透明有刻度的玻璃吸管中，兩將酒精、水銀、煤油等液體充入到透明有刻度的玻璃吸管中，兩端密封，就制成玻璃液體溫度計(jì)。它是利用玻璃感溫泡內(nèi)的端密封，就制成玻璃液體溫度計(jì)。它是利用玻璃感溫泡內(nèi)的液體液體受熱體積膨脹與玻璃體積膨脹之差受

9、熱體積膨脹與玻璃體積膨脹之差來(lái)測(cè)量溫度的。來(lái)測(cè)量溫度的。 酒精溫度計(jì)酒精溫度計(jì)量度范圍約為量度范圍約為-114-11478 78 水銀溫度計(jì)水銀溫度計(jì)大多用于液體、氣體及粉狀固體溫度的測(cè)大多用于液體、氣體及粉狀固體溫度的測(cè) 量，測(cè)溫范圍為量，測(cè)溫范圍為-30-30+300 +300 玻璃液體溫度計(jì)玻璃液體溫度計(jì)煤油溫度計(jì)煤油溫度計(jì)量度范圍約為量度范圍約為-30-30150150。 平?？吹窖b有平?？吹窖b有紅色紅色工作工作物質(zhì)的溫度計(jì)，溫度計(jì)物質(zhì)的溫度計(jì)，溫度計(jì)的刻度在的刻度在100100以下，以下，一般都是一般都是煤油溫度計(jì)煤油溫度計(jì)，而不是酒精溫度計(jì)。而不是酒精溫度計(jì)。第3章 溫度傳感器20

10、22-5-12113.2.2 3.2.2 固體膨脹式溫度計(jì)固體膨脹式溫度計(jì) 工作原理工作原理利用膨脹系數(shù)不同的兩種金屬材料牢固地粘貼在一起制利用膨脹系數(shù)不同的兩種金屬材料牢固地粘貼在一起制成的。典型的固體膨脹式溫度計(jì)是成的。典型的固體膨脹式溫度計(jì)是雙金屬溫度傳感器雙金屬溫度傳感器，如圖，如圖3-33-3所示。所示。圖圖3-3 3-3 雙金屬片工作原理雙金屬片工作原理圖圖3-43-4 雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì) 雙金屬溫度計(jì)測(cè)溫范圍為雙金屬溫度計(jì)測(cè)溫范圍為-100-100+600+600，探頭長(zhǎng)度可，探頭長(zhǎng)度可 以達(dá)到以達(dá)到1 1米長(zhǎng)，可用于測(cè)量液體、蒸汽及氣體介質(zhì)溫度。米長(zhǎng)，可用于測(cè)量液體、蒸汽

11、及氣體介質(zhì)溫度。 特點(diǎn)：現(xiàn)場(chǎng)顯示溫度，直觀(guān)方便，抗震性能好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)特點(diǎn)：現(xiàn)場(chǎng)顯示溫度，直觀(guān)方便，抗震性能好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，牢固可靠，使用壽命長(zhǎng)，但精度不高。單，牢固可靠，使用壽命長(zhǎng)，但精度不高。 第3章 溫度傳感器2022-5-1212雙金屬溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)圖圖3-5 3-5 帶表頭的雙金屬溫度計(jì)帶表頭的雙金屬溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)可以做成軸向型、可以做成軸向型、徑向型、徑向型、135135型及型及萬(wàn)向型。連接方式萬(wàn)向型。連接方式有：可動(dòng)外螺紋、有：可動(dòng)外螺紋、可動(dòng)內(nèi)螺紋、固定可動(dòng)內(nèi)螺紋、固定螺紋、固定法蘭、螺紋、固定法蘭、卡套螺紋、卡套法卡套螺紋、卡套法蘭、無(wú)固定安裝等蘭、無(wú)固定安裝等連接連接 第3章

12、 溫度傳感器2022-5-1213雙金屬溫度計(jì)的結(jié)構(gòu) 圖圖3-5b）其他雙金屬系列）其他雙金屬系列工業(yè)工業(yè)恒溫器恒溫器手動(dòng)復(fù)位手動(dòng)復(fù)位雙金屬雙金屬雙金屬雙金屬基本系列基本系列高溫高溫雙金屬雙金屬第3章 溫度傳感器2022-5-1214雙金屬溫度傳感器雙金屬溫度傳感器常用于恒溫箱、加常用于恒溫箱、加熱爐、電飯鍋（電熱爐、電飯鍋（電飯煲）、電熨斗等飯煲）、電熨斗等溫度控制溫度控制. . 圖圖3-6 3-6 雙金屬溫度傳感器用于控制溫度示意圖雙金屬溫度傳感器用于控制溫度示意圖圖圖3-7 3-7 雙金屬控制電飯鍋溫度雙金屬控制電飯鍋溫度第3章 溫度傳感器2022-5-12153.2.3 3.2.3 氣

13、體膨脹式溫度計(jì)氣體膨脹式溫度計(jì)圖圖3-8 3-8 氣體膨脹式溫度計(jì)氣體膨脹式溫度計(jì)氣體膨脹式溫度計(jì)是氣體膨脹式溫度計(jì)是基于密封在容器中的基于密封在容器中的氣氣體或液體受熱后體積膨體或液體受熱后體積膨脹脹，壓力壓力隨隨溫度溫度變化而變化而變化的原理測(cè)溫的，所變化的原理測(cè)溫的，所以該溫度計(jì)又稱(chēng)為以該溫度計(jì)又稱(chēng)為壓力壓力式溫度計(jì)式溫度計(jì)。當(dāng)溫包受熱后，其內(nèi)部的工作當(dāng)溫包受熱后，其內(nèi)部的工作介質(zhì)溫度升高，體積膨脹，壓介質(zhì)溫度升高，體積膨脹，壓力增大，此力增大，此壓力經(jīng)毛細(xì)管傳到壓力經(jīng)毛細(xì)管傳到彈簧管內(nèi)彈簧管內(nèi)，使彈簧管產(chǎn)生變形，使彈簧管產(chǎn)生變形，并由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)，并由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)，指示

14、相應(yīng)的溫度值。指示相應(yīng)的溫度值。第3章 溫度傳感器2022-5-1216氣體膨脹式溫度計(jì)根據(jù)填充物的不同氮?dú)?、氯甲氣體膨脹式溫度計(jì)根據(jù)填充物的不同氮?dú)狻⒙燃淄?、水銀），可分為烷、水銀），可分為: : 氣體壓力式溫度計(jì)氣體壓力式溫度計(jì)、蒸汽壓力式溫度計(jì)蒸汽壓力式溫度計(jì)和和液體壓力液體壓力式溫度計(jì)式溫度計(jì)。測(cè)溫范圍為測(cè)溫范圍為-100-100+700+700。主要用于遠(yuǎn)距離設(shè)備的氣體、液體、蒸汽的溫度主要用于遠(yuǎn)距離設(shè)備的氣體、液體、蒸汽的溫度測(cè)量，也能用于溫度控制和有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的溫度測(cè)量，也能用于溫度控制和有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的溫度測(cè)量。測(cè)量。第3章 溫度傳感器2022-5-1217體積熱膨脹式溫度傳

15、感器體積熱膨脹式溫度傳感器返回本章目錄返回本章目錄第3章 溫度傳感器2022-5-12183.3 3.3 電阻式溫度傳感器電阻式溫度傳感器電阻式溫度傳感器是利用電阻式溫度傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的的電阻值電阻值隨隨溫度變化溫度變化而變化而變化的原理來(lái)測(cè)量溫度的，即材料的電阻率隨溫度的變化而變化，的原理來(lái)測(cè)量溫度的，即材料的電阻率隨溫度的變化而變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電阻效應(yīng)熱電阻效應(yīng)。當(dāng)溫度升高時(shí)，雖然自由電子數(shù)目基本。當(dāng)溫度升高時(shí)，雖然自由電子數(shù)目基本不變（當(dāng)溫度變化范圍不是很大時(shí)），但每個(gè)自由電子的不變（當(dāng)溫度變化范圍不是很大時(shí)），但每個(gè)自由電子的動(dòng)能將增加動(dòng)能

16、將增加，因而在一定的電場(chǎng)作用下，要使這些雜亂無(wú)章的電子作定向運(yùn)動(dòng)就會(huì)因而在一定的電場(chǎng)作用下，要使這些雜亂無(wú)章的電子作定向運(yùn)動(dòng)就會(huì)遇到更大的阻力，導(dǎo)致金屬電阻值隨溫度的升高而增加。遇到更大的阻力，導(dǎo)致金屬電阻值隨溫度的升高而增加。 把由金屬導(dǎo)體把由金屬導(dǎo)體鉑、銅、鎳鉑、銅、鎳等制成的測(cè)溫元件稱(chēng)為等制成的測(cè)溫元件稱(chēng)為金屬熱電阻金屬熱電阻，分類(lèi)分類(lèi) 簡(jiǎn)稱(chēng)熱電阻傳感器；簡(jiǎn)稱(chēng)熱電阻傳感器； 把由半導(dǎo)體材料制成的測(cè)溫元件稱(chēng)為把由半導(dǎo)體材料制成的測(cè)溫元件稱(chēng)為熱敏電阻熱敏電阻。第3章 溫度傳感器2022-5-12193.3.1 3.3.1 金屬熱電阻傳感金屬熱電阻傳感 器器 工作原理工作原理 利用金屬導(dǎo)體的利

17、用金屬導(dǎo)體的電阻值電阻值隨隨溫度溫度的變化而變化的原理的變化而變化的原理 進(jìn)行測(cè)溫的進(jìn)行測(cè)溫的。Rt顯示 儀表圖圖 3-9 3-9 金屬熱電阻傳感器測(cè)量示意圖金屬熱電阻傳感器測(cè)量示意圖 主要材料主要材料 鉑和銅。鉑和銅。測(cè)溫范圍測(cè)溫范圍 -220-220 850850范圍內(nèi)的溫度，少數(shù)情況下，低溫可范圍內(nèi)的溫度，少數(shù)情況下，低溫可 測(cè)量至測(cè)量至1K1K（-272-272），高溫可測(cè)量至），高溫可測(cè)量至10001000。第3章 溫度傳感器2022-5-12201 .1 . 鉑熱電阻鉑熱電阻 1 .1 . 鉑熱電阻的電阻鉑熱電阻的電阻- -溫度特性溫度特性 鉑電阻的特點(diǎn)是測(cè)溫精度高，穩(wěn)定性好，所以

18、在溫度傳感器中得到鉑電阻的特點(diǎn)是測(cè)溫精度高，穩(wěn)定性好，所以在溫度傳感器中得到了廣泛應(yīng)用。了廣泛應(yīng)用。鉑電阻的測(cè)量范圍為鉑電阻的測(cè)量范圍為 -200-200850850。-200 -200 0 0 的溫度范圍內(nèi)為：的溫度范圍內(nèi)為：R Rt t=R=R0 01+At+Bt1+At+Bt2 2+Ct+Ct3 3(t-100)(t-100) 0 0 850 850的溫度范圍內(nèi)為：的溫度范圍內(nèi)為： R Rt t=R=R0 0(1+At+Bt(1+At+Bt2 2) ) 式中式中R Rt t和和R R0 0分別為分別為t t和和00時(shí)的鉑電阻值；時(shí)的鉑電阻值；A A、B B、和、和C C為常數(shù)，其數(shù)值為為

19、常數(shù)，其數(shù)值為 A = 3.9684A = 3.9684* *1010-3-3/ B = - 5.847 B = - 5.847* *1010-7-7/ C = - 4.22 C = - 4.22* *1010-12-12/0001050100RRR、分度號(hào)分別為分度號(hào)分別為Pt10Pt10、Pt50Pt50、Pt100Pt100，其中，其中Pt100Pt100最常用。鉑熱電最常用。鉑熱電阻不同分度號(hào)對(duì)應(yīng)有相阻不同分度號(hào)對(duì)應(yīng)有相應(yīng)分度表，即應(yīng)分度表，即RtRt t t 的關(guān)系的關(guān)系 第3章 溫度傳感器2022-5-1221鉑熱電阻純度鉑熱電阻純度用用R R100100/R/R0 0= =（1.

20、3851.385）表示鉑絲的純度，比值越大，）表示鉑絲的純度，比值越大， 純度越高，測(cè)量越精確。純度越高，測(cè)量越精確。我國(guó)工業(yè)用鉑電阻我國(guó)工業(yè)用鉑電阻R R100100/R/R0 0=1.391=1.3911.3891.389，國(guó)際上規(guī)定國(guó)際上規(guī)定R R100100/R/R0 01.3921.392書(shū)中的書(shū)中的A A、B B、C C的值是分度號(hào)為的值是分度號(hào)為PtPt1001001000R1.391R第3章 溫度傳感器2022-5-1222第3章 溫度傳感器2022-5-12232. 2. 銅熱電阻的電阻銅熱電阻的電阻- -溫度特性溫度特性 由于鉑是貴金屬，在測(cè)量精度要求不高，溫度范圍在由于鉑

21、是貴金屬，在測(cè)量精度要求不高，溫度范圍在- -5050 150150時(shí)普遍時(shí)普遍采用采用銅電阻銅電阻。 銅電阻與溫度間的關(guān)系為：銅電阻與溫度間的關(guān)系為： R Rt t=R=R0 0(1+a(1+a1 1t+at+a2 2t t2 2+a+a3 3t t3 3) ) 由于由于a a2,2,a a3 3比比a a1 1小得多，所以可以簡(jiǎn)化為：小得多，所以可以簡(jiǎn)化為： R Rt tRR0 0 (1+a (1+a1 1t)t) 式中，式中，R Rt t是溫度為是溫度為t t時(shí)銅電阻值；時(shí)銅電阻值；R R0 0是溫度為是溫度為00時(shí)銅電阻值；時(shí)銅電阻值； a a1 1是常數(shù)；是常數(shù)；a a1 1=4.2

22、8=4.28* *1010-3-3-1-1 銅電阻的銅電阻的R R0 0常取常取100100、5050兩種，兩種，分度號(hào)為分度號(hào)為Cu100Cu100、Cu50Cu50。特點(diǎn)：銅易于提純，價(jià)格低廉，電阻特點(diǎn)：銅易于提純，價(jià)格低廉，電阻-溫度特性線(xiàn)性較好。但電阻率僅為溫度特性線(xiàn)性較好。但電阻率僅為鉑的幾分之一。因此，銅電阻所用阻絲細(xì)而且長(zhǎng)，機(jī)械強(qiáng)度較差，熱慣性較鉑的幾分之一。因此，銅電阻所用阻絲細(xì)而且長(zhǎng)，機(jī)械強(qiáng)度較差，熱慣性較大，在溫度高于大，在溫度高于100100以上或腐蝕性介質(zhì)中使用時(shí)，易氧化，穩(wěn)定性較差。以上或腐蝕性介質(zhì)中使用時(shí)，易氧化，穩(wěn)定性較差。因此，只能用于低溫及無(wú)腐蝕性的介質(zhì)中。因

23、此，只能用于低溫及無(wú)腐蝕性的介質(zhì)中。第3章 溫度傳感器2022-5-12243 . 3 . 熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)圖圖3-10 3-10 熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)電阻體由電阻絲和電阻支架組成。由于電阻體由電阻絲和電阻支架組成。由于鉑的電阻率大，而且相對(duì)機(jī)械強(qiáng)度較大，鉑的電阻率大，而且相對(duì)機(jī)械強(qiáng)度較大，通常鉑絲直徑在通常鉑絲直徑在0.030.03（0.07mm0.07mm0.0050.005）mmmm之間，可單層繞之間，可單層繞制，電阻體可做得很小。制，電阻體可做得很小。銅的機(jī)械強(qiáng)度較低，電阻絲的直徑較大銅的機(jī)械強(qiáng)度較低，電阻絲的直徑較大，一般為一般為（0.10.10.

24、0050.005）mmmm 的漆包銅線(xiàn)的漆包銅線(xiàn)或絲包線(xiàn)分層繞在骨架上，并涂上絕緣或絲包線(xiàn)分層繞在骨架上，并涂上絕緣漆而成。漆而成。由于銅電阻測(cè)量的溫度低，一般多用雙由于銅電阻測(cè)量的溫度低，一般多用雙繞法，即先將銅絲對(duì)折，兩根絲平行繞繞法，即先將銅絲對(duì)折，兩根絲平行繞制，兩個(gè)端頭處于支架的同一端，這樣制，兩個(gè)端頭處于支架的同一端，這樣工作電流從一根熱電阻絲進(jìn)入，從另一工作電流從一根熱電阻絲進(jìn)入，從另一根絲反向出來(lái)，形成兩個(gè)電流方向相反根絲反向出來(lái)，形成兩個(gè)電流方向相反的線(xiàn)圈，其磁場(chǎng)方向相反，產(chǎn)生的電感的線(xiàn)圈，其磁場(chǎng)方向相反，產(chǎn)生的電感就互相抵消，故又稱(chēng)無(wú)感繞法。這種雙就互相抵消，故又稱(chēng)無(wú)感繞法

25、。這種雙繞法也有利于引線(xiàn)的引出。繞法也有利于引線(xiàn)的引出。圖圖3-10 3-10 熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)第3章 溫度傳感器2022-5-1225 a) 鉑電阻元件鉑電阻元件-陶瓷型陶瓷型 b) 鉑電阻元件鉑電阻元件-薄膜型薄膜型 c) 薄膜型溫度探測(cè)器（不干膠板）薄膜型溫度探測(cè)器（不干膠板）d) 帶柔性引線(xiàn)的鉑電阻溫度探測(cè)器帶柔性引線(xiàn)的鉑電阻溫度探測(cè)器圖圖 3-10b) 常用鉑熱電阻傳感器元件及外形結(jié)構(gòu)常用鉑熱電阻傳感器元件及外形結(jié)構(gòu)第3章 溫度傳感器2022-5-1226 圖圖 3-10b) 常用鉑熱電阻傳感器元件及外形結(jié)構(gòu)常用鉑熱電阻傳感器元件及外形結(jié)構(gòu)e) 鎧裝鉑電阻電阻溫度

26、探測(cè)器鎧裝鉑電阻電阻溫度探測(cè)器f) 外用外用/冷藏溫度傳感器器冷藏溫度傳感器器第3章 溫度傳感器2022-5-12274. 4. 熱電阻傳感器的測(cè)量電路熱電阻傳感器的測(cè)量電路 熱敏電阻傳感器外接引線(xiàn)如果較長(zhǎng)時(shí)，引線(xiàn)電阻的變化使測(cè)量結(jié)果有較熱敏電阻傳感器外接引線(xiàn)如果較長(zhǎng)時(shí)，引線(xiàn)電阻的變化使測(cè)量結(jié)果有較大誤差，為減小誤差，可采用大誤差，為減小誤差，可采用三線(xiàn)制三線(xiàn)制電橋連接法測(cè)量電路或電橋連接法測(cè)量電路或四線(xiàn)電阻四線(xiàn)電阻測(cè)測(cè)量電路量電路。圖圖3-123-12 兩線(xiàn)制測(cè)量?jī)删€(xiàn)制測(cè)量圖圖3-133-13 三線(xiàn)制電橋測(cè)量電路三線(xiàn)制電橋測(cè)量電路圖3-14 四線(xiàn)制恒流源測(cè)量電路213()()tRr RR R

27、r21RR3tRR213(2 )tRr RR R21RR32tRrRtUIR第3章 溫度傳感器2022-5-1228圖圖3-153-15熱電阻引線(xiàn)方式熱電阻引線(xiàn)方式無(wú)論三線(xiàn)制或四線(xiàn)制測(cè)量電路，都必須從無(wú)論三線(xiàn)制或四線(xiàn)制測(cè)量電路，都必須從熱電阻感溫體的根部引出導(dǎo)線(xiàn)，不能從熱熱電阻感溫體的根部引出導(dǎo)線(xiàn)，不能從熱電阻的接線(xiàn)端子上分出，如圖電阻的接線(xiàn)端子上分出，如圖3-153-15所示。所示。否則同樣會(huì)存在引線(xiàn)誤差。否則同樣會(huì)存在引線(xiàn)誤差。第3章 溫度傳感器2022-5-12293.3.2 3.3.2 半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻 半導(dǎo)體熱敏電阻簡(jiǎn)稱(chēng)半導(dǎo)體熱敏電阻簡(jiǎn)稱(chēng)熱敏電阻熱敏電阻，是一種新型的半導(dǎo)

28、體測(cè)溫元件，是一種新型的半導(dǎo)體測(cè)溫元件，熱敏電阻是利用某些熱敏電阻是利用某些金屬氧化金屬氧化物或單晶鍺、硅物或單晶鍺、硅等材料，按特等材料，按特定工藝制成的感溫元件。定工藝制成的感溫元件。 熱敏電阻分類(lèi)熱敏電阻分類(lèi)正溫度系數(shù)（正溫度系數(shù)（PTCPTC）熱敏電阻熱敏電阻; ;負(fù)溫度系數(shù)（負(fù)溫度系數(shù)（NTCNTC）熱敏電阻熱敏電阻; ; 臨界溫度電阻器（臨界溫度電阻器（CTRCTR）( (在某一特定溫度下電阻值會(huì)發(fā)生突變?cè)谀骋惶囟囟认码娮柚禃?huì)發(fā)生突變) )圖圖3-163-16各種熱敏電阻的特性曲線(xiàn)各種熱敏電阻的特性曲線(xiàn) 1 1突變型突變型NTC 2NTC 2負(fù)溫度負(fù)溫度NTC NTC 3 3線(xiàn)形

29、型線(xiàn)形型PTC 4PTC 4突變型突變型PTCPTC溫度的測(cè)量溫度的測(cè)量溫控開(kāi)關(guān)電路溫控開(kāi)關(guān)電路Rt熱敏電阻在電熱敏電阻在電路中的符號(hào)：路中的符號(hào)： 第3章 溫度傳感器2022-5-1230熱敏電阻結(jié)構(gòu)熱敏電阻結(jié)構(gòu)MF12型NTC熱敏電阻聚酯塑料封裝熱敏電阻第3章 溫度傳感器2022-5-1231玻璃封裝玻璃封裝NTC熱敏電阻熱敏電阻MF58型熱敏電阻第3章 溫度傳感器2022-5-1232第3章 溫度傳感器2022-5-12334. 4. 熱敏電阻的應(yīng)用熱敏電阻的應(yīng)用（1 1）熱敏電阻測(cè)溫）熱敏電阻測(cè)溫 用于測(cè)量溫度的熱敏電阻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)用于測(cè)量溫度的熱敏電阻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。沒(méi)有外保護(hù)層

30、的熱敏電阻只能格便宜。沒(méi)有外保護(hù)層的熱敏電阻只能用于干燥的環(huán)境中，在潮濕、腐蝕性等用于干燥的環(huán)境中，在潮濕、腐蝕性等惡劣環(huán)境下只能用密封的熱敏電阻。惡劣環(huán)境下只能用密封的熱敏電阻。如如圖圖3-183-18為熱敏電阻測(cè)量溫度的電路圖。為熱敏電阻測(cè)量溫度的電路圖。 測(cè)量時(shí)先對(duì)儀表進(jìn)行標(biāo)定。將絕緣的熱測(cè)量時(shí)先對(duì)儀表進(jìn)行標(biāo)定。將絕緣的熱敏電阻放入敏電阻放入3232（表頭的零位）的溫水（表頭的零位）的溫水中，待熱量平衡后，圖中，待熱量平衡后，圖3-18 3-18 熱敏電阻熱敏電阻體溫表原理圖體溫表原理圖 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)RPRP1 1，使指針在，使指針在3232上，再加熱水，上，再加熱水，用更高一級(jí)的溫度計(jì)監(jiān)測(cè)

31、水溫，使其上用更高一級(jí)的溫度計(jì)監(jiān)測(cè)水溫，使其上升到升到4545。待熱量平衡后，調(diào)節(jié)。待熱量平衡后，調(diào)節(jié)RPRP2 2，使指針指在使指針指在4545上。再加入冷水，逐漸上。再加入冷水，逐漸降溫，反復(fù)檢查降溫，反復(fù)檢查32324545范圍內(nèi)刻度的范圍內(nèi)刻度的準(zhǔn)確性。準(zhǔn)確性。 圖圖3-183-18 熱敏電阻體溫表原理圖熱敏電阻體溫表原理圖第3章 溫度傳感器2022-5-1234圖圖3-193-19 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻在電冰箱溫度控制中的應(yīng)用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻在電冰箱溫度控制中的應(yīng)用開(kāi)機(jī)開(kāi)機(jī)檢測(cè)檢測(cè)關(guān)機(jī)關(guān)機(jī)檢測(cè)檢測(cè)基準(zhǔn)基準(zhǔn)電壓電壓t Ut Ui2i2U Ui1i1、U Ui2i2U Ui3i3，U U

32、A1 A1 ，U UA2 A2 。 U UIC2 IC2 ，VTVT導(dǎo)通，繼電器工作，壓縮導(dǎo)通，繼電器工作，壓縮機(jī)開(kāi)始制冷機(jī)開(kāi)始制冷第3章 溫度傳感器2022-5-1235案例案例4 4：熱敏電阻用于液位報(bào)警：熱敏電阻用于液位報(bào)警u圖圖3-20 3-20 所示為具有音樂(lè)報(bào)警的液位報(bào)警器，適用于電池電壓為所示為具有音樂(lè)報(bào)警的液位報(bào)警器，適用于電池電壓為6V 6V 的摩托車(chē)。圖的摩托車(chē)。圖中，中，G G為為KD930OKD930O型音樂(lè)信號(hào)集成塊；型音樂(lè)信號(hào)集成塊；A A為為T(mén)WH8778TWH8778型功率放大集成塊，在本電路中用型功率放大集成塊，在本電路中用作脈沖放大器；作脈沖放大器；Rt1R

33、t1和和Rt2 Rt2 構(gòu)成旁熱式構(gòu)成旁熱式PTCPTC熱敏電阻液位傳感器熱敏電阻液位傳感器。其中，。其中，Rt1Rt1為旁熱為旁熱元件，常溫阻值元件，常溫阻值1212 , ,居里溫度（電阻值開(kāi)始陡峭地增高時(shí)的溫度）居里溫度（電阻值開(kāi)始陡峭地增高時(shí)的溫度）TcTc =40 ; =40 ; Rt2Rt2為常溫阻值為常溫阻值100100士士5050 ，Tc30Tc30，熱態(tài)阻值，熱態(tài)阻值600600 的的PTCPTC熱敏電阻傳感元件。熱敏電阻傳感元件。當(dāng)傳感器處于汽油中時(shí)，當(dāng)傳感器處于汽油中時(shí)，G G之之的觸發(fā)電壓低于的觸發(fā)電壓低于2V2V，電路截止，揚(yáng)聲器，電路截止，揚(yáng)聲器HAHA不發(fā)聲。不發(fā)聲

34、。當(dāng)傳感器露出液面后，當(dāng)傳感器露出液面后，Rt2Rt2的阻值的阻值劇增劇增，G G觸發(fā)導(dǎo)通輸出音樂(lè)信號(hào)，并經(jīng)觸發(fā)導(dǎo)通輸出音樂(lè)信號(hào)，并經(jīng)A A放大后推放大后推動(dòng)動(dòng)HAHA發(fā)出足夠的音樂(lè)報(bào)警聲，為駕駛員提供加油信息。發(fā)出足夠的音樂(lè)報(bào)警聲，為駕駛員提供加油信息。圖圖3-20 3-20 帶音樂(lè)報(bào)警的液位報(bào)警器電路帶音樂(lè)報(bào)警的液位報(bào)警器電路第3章 溫度傳感器2022-5-1236返回本章目錄返回本章目錄第3章 溫度傳感器2022-5-12373.4 3.4 熱電偶溫度傳感器熱電偶溫度傳感器 熱電偶是工程上應(yīng)用最廣泛的溫度傳感器。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)熱電偶是工程上應(yīng)用最廣泛的溫度傳感器。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、測(cè)溫點(diǎn)小

35、、準(zhǔn)確度高、熱慣性小、響單、使用方便、測(cè)溫點(diǎn)小、準(zhǔn)確度高、熱慣性小、響應(yīng)速度快、便于維修、復(fù)現(xiàn)性好；應(yīng)速度快、便于維修、復(fù)現(xiàn)性好； 測(cè)溫范圍廣，一般為測(cè)溫范圍廣，一般為-270-270+2800+2800； 直接輸出電信號(hào)，不需要轉(zhuǎn)換電路。適于遠(yuǎn)距離測(cè)量、直接輸出電信號(hào)，不需要轉(zhuǎn)換電路。適于遠(yuǎn)距離測(cè)量、自動(dòng)記錄、集中控制等優(yōu)點(diǎn)。在溫度測(cè)量中占有很重自動(dòng)記錄、集中控制等優(yōu)點(diǎn)。在溫度測(cè)量中占有很重要的地位。要的地位。 缺點(diǎn)是存在冷端溫度補(bǔ)償問(wèn)題。缺點(diǎn)是存在冷端溫度補(bǔ)償問(wèn)題。第3章 溫度傳感器2022-5-12383.4.1 熱電偶溫度傳感器的工作原理1. 1. 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)兩種不同材料的導(dǎo)體兩

36、種不同材料的導(dǎo)體A A和和B B組成一個(gè)組成一個(gè)閉合電路閉合電路時(shí)，若兩接點(diǎn)溫度不同，則在該電時(shí)，若兩接點(diǎn)溫度不同，則在該電路中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為路中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)。該電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為熱電動(dòng)勢(shì)。該電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為熱電動(dòng)勢(shì)。圖圖3-21 3-21 熱電偶測(cè)溫原理圖熱電偶測(cè)溫原理圖第3章 溫度傳感器2022-5-1239熱電偶工作演示熱電偶工作演示 熱端溫度高于冷端溫度時(shí)，回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)大于零熱端溫度高于冷端溫度時(shí)，回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)大于零 冷熱兩端溫度相等時(shí)，回路中不產(chǎn)生熱電勢(shì)冷熱兩端溫度相等時(shí)，回路中不產(chǎn)生熱電勢(shì) 熱端溫度低于冷端溫度時(shí)，回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)小于零熱端

37、溫度低于冷端溫度時(shí)，回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)小于零熱端熱端 冷端冷端 熱電偶工作原理演示第3章 溫度傳感器2022-5-12402. 熱電動(dòng)勢(shì)的組成圖圖3-243-24 熱電偶回路總熱電勢(shì)熱電偶回路總熱電勢(shì)0000( , )( )( , )( )( , )ABABBABAEt tetet tetet t兩種導(dǎo)體的兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)接觸電勢(shì) 圖圖3-23 單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)溫差溫差電勢(shì)電勢(shì)很小很小單一導(dǎo)體的單一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)溫差電動(dòng)勢(shì) 圖圖3-22 兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)接觸電動(dòng)勢(shì)接觸電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值取決的數(shù)值取決于兩種導(dǎo)體于兩種導(dǎo)體的的性質(zhì)性質(zhì)和和接接觸點(diǎn)的溫度觸點(diǎn)的溫

38、度，而與導(dǎo)體的而與導(dǎo)體的形狀及尺寸形狀及尺寸無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)第3章 溫度傳感器2022-5-1241總熱電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式則總的熱電動(dòng)勢(shì)就只與熱端溫度則總的熱電動(dòng)勢(shì)就只與熱端溫度t t 成單值函數(shù)關(guān)系，即：成單值函數(shù)關(guān)系，即： 0( ,)( )( )ABABEt tetCf t00( ,)( )( )ABABABEt tetet0000( , )( )( , )( )( , )ABABBABAEt tetet tetet t溫差電勢(shì)溫差電勢(shì)很小，可很小，可忽略不計(jì)忽略不計(jì) 總熱電總熱電勢(shì)表達(dá)勢(shì)表達(dá)式式t to o 恒定恒定e eABAB（t to o）= = C C熱端接熱端接觸電勢(shì)觸電勢(shì) 冷端接冷端接觸電

39、勢(shì)觸電勢(shì) A A導(dǎo)體的導(dǎo)體的溫差電勢(shì)溫差電勢(shì) B B導(dǎo)體的導(dǎo)體的溫差電勢(shì)溫差電勢(shì) 第3章 溫度傳感器2022-5-1242實(shí)際應(yīng)用中，熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系是通過(guò)熱電偶實(shí)際應(yīng)用中，熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系是通過(guò)熱電偶分度表來(lái)確定的分度表來(lái)確定的分度表是參考端溫度為分度表是參考端溫度為0時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立起來(lái)的時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立起來(lái)的熱電勢(shì)與工作端溫度之間的數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系。熱電勢(shì)與工作端溫度之間的數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系。第3章 溫度傳感器2022-5-1243附錄附錄C KC K型熱電偶分度表型熱電偶分度表K型（鎳鉻型（鎳鉻鎳硅）鎳硅） 熱電偶溫度范圍（熱電偶溫度范圍（-90 01300） （參考端溫度為（參考端

40、溫度為00）0 0101020203030404050506060707080809090-0-0-0.000-0.000-0.392-0.392-0.777-0.777-1.156-1.156-1.527-1.527-1.889-1.889-2.243-2.243-2.586-2.586-2.920-2.920-3.242-3.242+0+00.0000.0000.3970.3970.7980.7981.2031.2031.6111.6112.0222.0222.4362.4362.8502.8503.2663.2663.6813.6811001004.0954.0954.5084.5084

41、.9194.9195.3275.3275.7335.7336.1376.1376.5396.5396.9396.9397.387.387.7377.7372002008.1378.1378.5368.5368.9388.9389.3419.3419.7459.74510.15110.15110.56110.56110.96910.96911.38111.38111.79311.79330030012.20712.20712.62312.62313.03913.03913.45613.45613.87413.87414.29214.29214.72114.72115.13215.13215.55

42、215.55215.97415.97440040016.39516.39516.81816.81817.24117.24117.66417.66418.08818.08818.51318.51318.93818.93819.36319.36319.78819.78820.21420.21450050020.64020.64021.06621.06621.49321.49321.91921.91922.34622.34622.77222.77223.19823.19823.62423.62424.05024.05024.47624.47660060024.90224.90225.32725.32

43、725.75125.75126.17626.17626.59926.59927.02227.02227.44527.44527.86727.86728.28828.28828.70928.70970070029.12829.12829.54729.54729.96529.96530.38330.38330.79930.79931.21431.21431.62931.62932.04232.04232.45532.45532.86632.86680080033.27733.27733.68633.68634.09534.09534.50234.50234.90934.90935.31435.31

44、435.71835.71836.12136.12136.52436.52436.92536.92590090037.32537.32537.72437.72438.12238.12238.51938.51938.81738.81739.31039.31039.70339.70340.09640.09640.48840.48840.89740.8971000100041.29641.29641.65741.65742.04542.04542.43242.43242.81742.81743.20243.20243.58543.58543.96843.96844.34944.34944.72944.

45、7291100110045.10845.10845.48645.48645.86345.86346.23846.23846.61246.61246.98546.98547.35647.35647.72647.72648.09548.09548.46248.4621200120048.82848.82849.19249.19249.5549.5549.91649.91650.27650.27650.63350.63350.99050.99051.34451.34451.69751.69752.04952.0491300130052.39852.398熱電勢(shì) mV第3章 溫度傳感器2022-5-1

46、2443. 熱電偶的基本定律（1 1） 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，只要該導(dǎo)體在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要該導(dǎo)體兩端的溫度相兩端的溫度相等等，則對(duì)熱電偶回路總的熱電動(dòng)勢(shì)無(wú)影響，則對(duì)熱電偶回路總的熱電動(dòng)勢(shì)無(wú)影響 。同樣加入第四、第五種導(dǎo)體后，只要其。同樣加入第四、第五種導(dǎo)體后，只要其兩端溫度相同，同樣不影響電路中的總熱電動(dòng)勢(shì)。兩端溫度相同，同樣不影響電路中的總熱電動(dòng)勢(shì)。EABC（t,to）= EAB（t，to）圖圖3-25 中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律 第三第三種導(dǎo)種導(dǎo)體體第3章 溫度傳感器2022-5-1245證明中間導(dǎo)體定律00000( , )( )( )(

47、 )0ABCABBCCAEt tetetet000( )( )( )ABBCCAetetet 000(, )( )( )( )ABCABBCCAEt tetetet0000( , )( )( )( )( )( )ABCABBCCAABABEt tetetetetet當(dāng)當(dāng)t=t0時(shí)時(shí)所以所以第3章 溫度傳感器2022-5-1246中間導(dǎo)體定律的意義 根據(jù)這個(gè)定律，我們可采取任何方式焊接導(dǎo)線(xiàn)，可以將熱電動(dòng)勢(shì)通過(guò)根據(jù)這個(gè)定律，我們可采取任何方式焊接導(dǎo)線(xiàn)，可以將熱電動(dòng)勢(shì)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)接至測(cè)量?jī)x表進(jìn)行測(cè)量導(dǎo)線(xiàn)接至測(cè)量?jī)x表進(jìn)行測(cè)量, ,且不影響測(cè)量精度?？刹捎们也挥绊憸y(cè)量精度?？刹捎瞄_(kāi)路熱電偶開(kāi)路熱電偶對(duì)對(duì)液態(tài)

48、金屬液態(tài)金屬和和金屬壁面金屬壁面進(jìn)行溫度測(cè)量，只要保證兩熱電極插入地方的進(jìn)行溫度測(cè)量，只要保證兩熱電極插入地方的溫度相同溫度相同即可。即可。圖圖3-263-26 連接儀表的熱電偶測(cè)量回路連接儀表的熱電偶測(cè)量回路圖圖3-27 3-27 開(kāi)路熱電偶測(cè)溫開(kāi)路熱電偶測(cè)溫第3章 溫度傳感器2022-5-1247（2）中間溫度定律在熱電偶測(cè)量電路中，測(cè)量端溫度為在熱電偶測(cè)量電路中，測(cè)量端溫度為t t，自由端為，自由端為t to o，中間溫度為，中間溫度為tt，則（則（t t，t to o）的熱電勢(shì)等于（）的熱電勢(shì)等于（t t，tt）與（）與（tt，t to o）熱電勢(shì)代數(shù)和。即：）熱電勢(shì)代數(shù)和。即：tt0

49、ttABtt0ttABAB+圖圖3-28 中間溫度定律中間溫度定律00( , )( , )( , )ABABABEt tEt tEt t( , )( )( )ABABABEt tetet00( ,)( )( )ABABABEt tetet000( , )( ,)( )( )( ,)ABABABABABEt tEt tetetEt t兩式相加得：兩式相加得： 證明：證明： 第3章 溫度傳感器2022-5-1248中間溫度定律的意義 利用該定律，可對(duì)利用該定律，可對(duì)參考端溫度不為參考端溫度不為00的熱電勢(shì)進(jìn)行修正。另外，可以的熱電勢(shì)進(jìn)行修正。另外，可以選用廉價(jià)的熱電偶選用廉價(jià)的熱電偶AA、BB代替

50、代替tt到到t to o段的熱電偶段的熱電偶A A、B B，只要，只要在在 （tt、t to o ）溫度范圍內(nèi)（）溫度范圍內(nèi)（AA、BB）與（）與（A A、B B）熱電偶具有相近的熱）熱電偶具有相近的熱電勢(shì)特性電勢(shì)特性，便可將熱電偶冷端延長(zhǎng)到溫度恒定的地方再進(jìn)行測(cè)量，使，便可將熱電偶冷端延長(zhǎng)到溫度恒定的地方再進(jìn)行測(cè)量，使測(cè)量距離加長(zhǎng)，還可以降低測(cè)量成本，而且不受原熱電偶自由端溫度測(cè)量距離加長(zhǎng)，還可以降低測(cè)量成本，而且不受原熱電偶自由端溫度tt的影響。這就是在實(shí)際測(cè)量中，對(duì)冷端溫度進(jìn)行修正，運(yùn)用的影響。這就是在實(shí)際測(cè)量中，對(duì)冷端溫度進(jìn)行修正，運(yùn)用補(bǔ)償導(dǎo)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)延長(zhǎng)測(cè)溫距離，消除熱電偶自由端溫度

51、變化影響的道理。延長(zhǎng)測(cè)溫距離，消除熱電偶自由端溫度變化影響的道理。 熱電勢(shì)只取決于熱電勢(shì)只取決于冷、熱接點(diǎn)的溫度冷、熱接點(diǎn)的溫度，而與熱電極上的溫度分布無(wú)關(guān)。，而與熱電極上的溫度分布無(wú)關(guān)。 第3章 溫度傳感器2022-5-1249（3）參考電極定律如圖如圖3-283-28所示，已知熱電極所示，已知熱電極A A、B B與參考電極與參考電極C C 組成的熱電偶在接點(diǎn)溫度組成的熱電偶在接點(diǎn)溫度為（為（t t，t to o）時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)分別為）時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)分別為E EACAC（t t，t to o），），E EBCBC（t t，t to o），則相同），則相同溫度下，由溫度下，由A A，B B兩種熱電

52、極配對(duì)后的熱電動(dòng)勢(shì)兩種熱電極配對(duì)后的熱電動(dòng)勢(shì) E EAB AB （t t，t to o），可按下面公式計(jì)算為），可按下面公式計(jì)算為 000( , )( , )( , )ABACBCEt tEt tEt t圖圖3-29 3-29 參考電極定律參考電極定律第3章 溫度傳感器2022-5-1250參考電極定律舉例參考電極定律舉例例例1 1 已知鉑銠已知鉑銠3030鉑熱電偶的鉑熱電偶的E E（1084.51084.5，00）= 13.937mV= 13.937mV， 鉑銠鉑銠6 6鉑熱電偶的鉑熱電偶的 E E（1084.51084.5，00）= 8.354mV= 8.354mV，求：鉑銠求：鉑銠303

53、0鉑銠鉑銠6 6熱電偶在同樣溫度條件下的熱電動(dòng)勢(shì)。熱電偶在同樣溫度條件下的熱電動(dòng)勢(shì)。解解: : 設(shè)設(shè)A A 為鉑銠為鉑銠3030電極，電極，B B 為鉑銠為鉑銠6 6電極，電極，C C 為純鉑電極為純鉑電極E EABAB（1084.51084.5，00）= = E EACAC（1084.51084.5，0 0 ）- - E EBCBC（1084.51084.5，00）= 5.622mV= 5.622mV第3章 溫度傳感器2022-5-1251參考電極定律的意義參考電極定律的意義 參考電極定律大大簡(jiǎn)化了熱電偶選配電極的工作，只要獲得有關(guān)電極與參參考電極定律大大簡(jiǎn)化了熱電偶選配電極的工作，只要獲得

54、有關(guān)電極與參考電極配對(duì)的熱電勢(shì)，那么任何兩種電極配對(duì)后的熱電勢(shì)均可利用該定理考電極配對(duì)的熱電勢(shì)，那么任何兩種電極配對(duì)后的熱電勢(shì)均可利用該定理計(jì)算，而不需要逐個(gè)進(jìn)行測(cè)定。由于純計(jì)算，而不需要逐個(gè)進(jìn)行測(cè)定。由于純鉑絲鉑絲的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，熔點(diǎn)較的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，熔點(diǎn)較高，易提純，所以目前常用純鉑絲作為標(biāo)準(zhǔn)電極。高，易提純，所以目前常用純鉑絲作為標(biāo)準(zhǔn)電極。起主要作用的是兩個(gè)接點(diǎn)的接觸電勢(shì)熱電偶具有以下性質(zhì)：熱電偶具有以下性質(zhì)：（1 1）當(dāng)兩熱電極）當(dāng)兩熱電極材料相同材料相同時(shí)，不論接點(diǎn)溫度相同與否，回路總熱電勢(shì)均為時(shí)，不論接點(diǎn)溫度相同與否，回路總熱電勢(shì)均為零零（2 2）當(dāng)熱電偶兩個(gè)）當(dāng)熱電偶兩個(gè)

55、接點(diǎn)溫度相同接點(diǎn)溫度相同時(shí)，不論電極材料相同與否，回路總熱電勢(shì)時(shí)，不論電極材料相同與否，回路總熱電勢(shì)均為均為零零。（3 3）只有當(dāng)電極材料不同，兩接點(diǎn)溫度不同時(shí)，熱電偶回路才有熱電勢(shì)。當(dāng)）只有當(dāng)電極材料不同，兩接點(diǎn)溫度不同時(shí)，熱電偶回路才有熱電勢(shì)。當(dāng)電極材料選定后，兩接點(diǎn)的溫差越大，熱電勢(shì)也就越大。電極材料選定后，兩接點(diǎn)的溫差越大，熱電勢(shì)也就越大。（4 4）回路中熱電勢(shì)的方向取決于熱端的接觸電勢(shì)方向或回路電流流過(guò)冷端的）回路中熱電勢(shì)的方向取決于熱端的接觸電勢(shì)方向或回路電流流過(guò)冷端的方向。方向。第3章 溫度傳感器2022-5-12523.4.2 3.4.2 熱電極的材料及常用熱電偶熱電極的材料及

56、常用熱電偶 根據(jù)熱電偶的測(cè)量原理，理論上根據(jù)熱電偶的測(cè)量原理，理論上任何兩種不同材料的導(dǎo)體任何兩種不同材料的導(dǎo)體都可以作為熱電極組都可以作為熱電極組成熱電偶，但實(shí)際應(yīng)用中，但為了準(zhǔn)確可靠地進(jìn)行溫度測(cè)量，必須對(duì)熱電偶組成熱電偶，但實(shí)際應(yīng)用中，但為了準(zhǔn)確可靠地進(jìn)行溫度測(cè)量，必須對(duì)熱電偶組成材料嚴(yán)格選擇。組成熱電偶材料要滿(mǎn)足以下條件：成材料嚴(yán)格選擇。組成熱電偶材料要滿(mǎn)足以下條件：1 1） 在測(cè)量溫度范圍內(nèi)，熱電性能穩(wěn)定，不隨時(shí)間和被測(cè)介質(zhì)變化，物理化在測(cè)量溫度范圍內(nèi)，熱電性能穩(wěn)定，不隨時(shí)間和被測(cè)介質(zhì)變化，物理化 學(xué)性能穩(wěn)定，能耐高溫，在高溫下不易氧化或腐蝕等。學(xué)性能穩(wěn)定，能耐高溫，在高溫下不易氧化或

57、腐蝕等。2 2） 導(dǎo)電率要高，電阻溫度系數(shù)小。導(dǎo)電率要高，電阻溫度系數(shù)小。3 3） 熱電勢(shì)隨溫度的變化率要大，并希望該變化率最好是常數(shù)。熱電勢(shì)隨溫度的變化率要大，并希望該變化率最好是常數(shù)。4 4） 組成熱電偶的兩電極材料應(yīng)具有組成熱電偶的兩電極材料應(yīng)具有相近的熔點(diǎn)和特性穩(wěn)定的溫度相近的熔點(diǎn)和特性穩(wěn)定的溫度范圍。范圍。5 5） 材料的機(jī)械強(qiáng)度高，來(lái)源充足，復(fù)制性好，復(fù)制工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。材料的機(jī)械強(qiáng)度高，來(lái)源充足，復(fù)制性好，復(fù)制工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。目前工業(yè)上常用的目前工業(yè)上常用的4 4種標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶材料為：種標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶材料為：鉑銠鉑銠3030鉑銠鉑銠6 6（分度號(hào)為（分度號(hào)為B B型），

58、測(cè)溫范圍型），測(cè)溫范圍0 018001800；鉑銠鉑銠1010鉑（分度號(hào)為鉑（分度號(hào)為S S型），測(cè)溫范圍型），測(cè)溫范圍0 016001600；鎳鉻鎳鉻鎳硅（分度號(hào)為鎳硅（分度號(hào)為K K型），測(cè)溫范圍型），測(cè)溫范圍-200-20013001300；鎳鉻鎳鉻銅鎳（分度號(hào)為銅鎳（分度號(hào)為E E型），測(cè)溫范圍型），測(cè)溫范圍-200-200900900。組成熱電偶的兩種材料寫(xiě)在組成熱電偶的兩種材料寫(xiě)在前面的為正極前面的為正極，后面為負(fù)極后面為負(fù)極。查熱電偶分度表時(shí)，一定要對(duì)應(yīng)相應(yīng)的材料。查熱電偶分度表時(shí)，一定要對(duì)應(yīng)相應(yīng)的材料。第3章 溫度傳感器2022-5-12533.4.3 熱電偶傳感器的結(jié)構(gòu)根據(jù)安

59、裝連接形式根據(jù)安裝連接形式可分為可分為:固定螺紋固定螺紋連接，連接，固定法蘭固定法蘭連接，連接，活動(dòng)法蘭活動(dòng)法蘭連接，連接，無(wú)固定無(wú)固定裝置等形式裝置等形式圖圖3-30 普通熱電偶普通熱電偶第3章 溫度傳感器2022-5-1254鎧裝熱電偶圖圖3-31 鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶也稱(chēng)纜式熱電偶，也稱(chēng)纜式熱電偶，它是將熱電偶絲它是將熱電偶絲與電熔氧化鎂絕與電熔氧化鎂絕緣物熔鑄在一起，緣物熔鑄在一起，外套不銹鋼管等外套不銹鋼管等. .熱電偶耐高壓、熱電偶耐高壓、反應(yīng)時(shí)間短、堅(jiān)反應(yīng)時(shí)間短、堅(jiān)固耐用固耐用 第3章 溫度傳感器2022-5-1255鎧裝熱電偶外形鎧裝熱電偶橫截面鎧裝熱電偶橫截面第3章 溫度傳感

60、器2022-5-1256薄膜熱電偶圖圖3-32 薄膜熱電偶熱電偶用真空鍍膜技術(shù)用真空鍍膜技術(shù)等方法，將熱電等方法，將熱電偶材料沉積在絕偶材料沉積在絕緣片表面而構(gòu)成緣片表面而構(gòu)成的熱電偶的熱電偶薄膜熱電偶：測(cè)量范圍為薄膜熱電偶：測(cè)量范圍為-200-200500500，熱電極材料多采用，熱電極材料多采用銅銅康銅、鎳鉻康銅、鎳鉻銅、鎳鉻銅、鎳鉻鎳硅等，用云母作絕緣基片，鎳硅等，用云母作絕緣基片，主要適用于各種表面溫度的測(cè)量。主要適用于各種表面溫度的測(cè)量。當(dāng)測(cè)量范圍為當(dāng)測(cè)量范圍為50050018001800時(shí)，熱電極材料多用鎳鉻時(shí)，熱電極材料多用鎳鉻鎳硅、鎳硅、鉑銠鉑銠鉑等，用陶瓷做基片。鉑等，用陶瓷