梁森——熱電偶傳感器.

1、2022-5-261機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社中等職業(yè)教育電氣類規(guī)劃教材中等職業(yè)教育電氣類規(guī)劃教材 自動檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)自動檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)第九章第九章多媒體課件200951 更新第九章第九章 熱電偶傳感器熱電偶傳感器 在這一章里，卡卡要給大家介紹有關(guān)溫度、在這一章里，卡卡要給大家介紹有關(guān)溫度、溫標、測溫方法等一些基本概念和方法，著溫標、測溫方法等一些基本概念和方法，著重介紹熱電偶傳感器的原理、分類、特性及重介紹熱電偶傳感器的原理、分類、特性及其應(yīng)用。其應(yīng)用。 熱電偶傳感器屬于自發(fā)電型傳感器。熱電偶傳感器屬于自發(fā)電型傳感器。開爾文是英國著名的物理學(xué)家。一百開爾文是英國著名的物理學(xué)家。一百多年前，

2、他建立了熱力學(xué)溫度標度，也多年前，他建立了熱力學(xué)溫度標度，也稱為絕對溫標。它的零度，即物質(zhì)世界稱為絕對溫標。它的零度，即物質(zhì)世界可能的最低溫度，相當于攝氏零下可能的最低溫度，相當于攝氏零下273度，度，稱為絕對零度。稱為絕對零度。第一節(jié)第一節(jié) 溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 一一、溫度測量溫度測量的基本概念的基本概念 溫度標志著物溫度標志著物質(zhì)內(nèi)部大量質(zhì)內(nèi)部大量分子無分子無規(guī)則運動的劇烈程規(guī)則運動的劇烈程度度。溫度越高，表。溫度越高，表示物體內(nèi)部分子熱示物體內(nèi)部分子熱運動越劇烈。運動越劇烈。 模擬圖：模擬圖：在一個密閉的空間里，在一個密閉的空間里，氣體分氣體分子在高溫時的運動速度比低溫時

3、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、溫標二、溫標 1、溫度的數(shù)值表示方法稱為溫標溫度的數(shù)值表示方法稱為溫標。它。它規(guī)定規(guī)定了溫度的讀數(shù)的起點了溫度的讀數(shù)的起點（即零點）（即零點）以及以及溫度的單溫度的單位位。各類溫度計的刻度均由溫標確定。各類溫度計的刻度均由溫標確定。 2、國際上規(guī)定的溫標有：、國際上規(guī)定的溫標有：攝氏溫標攝氏溫標、華氏溫標華氏溫標、熱力學(xué)溫標熱力學(xué)溫標等。等。 幾種溫標的對比幾種溫標的對比 正常正常體溫為體溫為37 C C ，相當于相當于華氏溫華氏溫度多少度多少度？度？熱力學(xué)溫標（熱力學(xué)溫標（K K） 熱力學(xué)溫標是建熱力學(xué)溫標是建立在立在熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)

4、第二定律基礎(chǔ)上的基礎(chǔ)上的最科學(xué)的溫最科學(xué)的溫標標，是由，是由開爾文開爾文（Kelvin）根據(jù)熱力根據(jù)熱力學(xué)定律提出來的，因?qū)W定律提出來的，因此又稱此又稱開氏溫標開氏溫標。它。它的的符號是符號是T，單位是單位是開爾文（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國際溫標國際溫標( (ITS-90) ) 國際溫度咨詢委員會于國際溫度咨詢委員會于1989年年9月通過了月通過了1990年新的國際溫標年新的國際溫標(ITS-90),并上報國際計量委員會并上報國際計量委員會批準。這個新國際溫標于批準。這個新國際溫標于1990年年1月月1日起在全世日起在全世界各國開始執(zhí)行。新溫標用界

5、各國開始執(zhí)行。新溫標用“T_(90)”代表勢力代表勢力學(xué)溫度學(xué)溫度,其單位仍用其單位仍用 K 表示。我國的國家法定測表示。我國的國家法定測溫標準將統(tǒng)一采用新的國際溫，簡稱溫標準將統(tǒng)一采用新的國際溫，簡稱ITS-90。ITS-90定義了一系列溫度的固定點，測量和定義了一系列溫度的固定點，測量和重現(xiàn)這些固定點的標準儀器以及計算公式重現(xiàn)這些固定點的標準儀器以及計算公式，例如，例如水的三相點為水的三相點為273.16K（0.01 C）等。等。 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計和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工業(yè)溫

6、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；按輸出方式等等；按輸出方式分，有自發(fā)電型、非電測型等。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2022-5-2611體積體積熱膨脹式熱膨脹式 不需要電源，耐用；但不

7、需要電源，耐用；但感溫部件體積較大。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2022-5-2612紅外溫度計紅外溫度計激光瞄準激光瞄準熱電偶測溫的主要優(yōu)點熱電偶測溫的主要優(yōu)點 1、它屬于、它屬于自發(fā)電型自發(fā)電型傳感器：測量時可以傳感器：測量時可以不需外加電源，可直接驅(qū)動動圈式儀表；不需外加電源，可直接驅(qū)動動圈式儀表； 2、測溫范圍廣、測溫范圍廣：下限可達：下限可達-270 C C ，上限，上限可達可達18001800 C C以上；以上； 3 3、各溫區(qū)中的熱電勢均符合、各溫區(qū)中的熱電勢均符合國際計量委國際計量委員會員會的標準。的標準。先看一個實驗先看一個實驗

8、熱電偶工作原理演示熱電偶工作原理演示 結(jié)論：結(jié)論： 當兩個結(jié)點溫度不相同時，回路中將產(chǎn)生電動勢。當兩個結(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） 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶的工作原理及分類熱電偶的工作原理及分類 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AB從實驗到理論：從實驗到理論：熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) 1821年，德國物理學(xué)家年，德國物理學(xué)家賽貝克賽貝克用兩種不用兩種不同金屬組成同金屬組成閉合回路閉合回路，并用酒精燈，并用酒精燈加熱其中加熱其中一個接觸點（稱為結(jié)點），一個

9、接觸點（稱為結(jié)點），發(fā)現(xiàn)放在回路中發(fā)現(xiàn)放在回路中的的指南針發(fā)生偏轉(zhuǎn)指南針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這說明什么？。這說明什么？ 1工作端工作端 2熱電極熱電極 3指南針指南針 4參考端參考端 2022-5-2616動畫動畫3：“結(jié)點結(jié)點”產(chǎn)生熱電勢的產(chǎn)生熱電勢的微觀微觀解解釋釋 兩種不同的金屬互相接觸時，由于不同金屬內(nèi)兩種不同的金屬互相接觸時，由于不同金屬內(nèi)自由電子的密度不同，在兩金屬自由電子的密度不同，在兩金屬A和和B的接觸點處會的接觸點處會發(fā)生自由電子的發(fā)生自由電子的擴散現(xiàn)象擴散現(xiàn)象。自由電子將從密度大的金。自由電子將從密度大的金屬屬A擴散到密度小的金屬擴散到密度小的金屬B，使，使A失去電子帶正電失去電子帶

10、正電，B得到電子帶負電得到電子帶負電，從而產(chǎn)生，從而產(chǎn)生熱電勢熱電勢。 自由自由電子電子ABeAB（ T T ）T T熱電偶的熱電偶的圖形符號圖形符號自由電子濃度高，失去電子多，自由電子濃度高，失去電子多，帶正電帶正電自由電子濃度低，失去電子少自由電子濃度低，失去電子少得到電子多，帶負電得到電子多，帶負電以上演示得出的結(jié)論：以上演示得出的結(jié)論：有關(guān)熱電偶熱電勢的討論有關(guān)熱電偶熱電勢的討論 熱電偶兩結(jié)點所產(chǎn)生的總的熱電偶兩結(jié)點所產(chǎn)生的總的熱電勢熱電勢等于熱端熱電勢等于熱端熱電勢與冷端熱電勢與冷端熱電勢之差之差，是兩個結(jié)點的，是兩個結(jié)點的溫差溫差tt 的函數(shù)的函數(shù)： EAB( (T，T0) )=e

11、AB ( ( T T ) )- - eAB ( ( T T0 ) )結(jié)論：結(jié)論：熱電勢大致與熱電勢大致與兩個結(jié)點的兩個結(jié)點的溫差溫差T或或tt 成正比成正比2022-5-2618從實驗到理論得到有關(guān)從實驗到理論得到有關(guān)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)的結(jié)論的結(jié)論如果用兩盞酒精燈如果用兩盞酒精燈同時加熱同時加熱兩個結(jié)點兩個結(jié)點，指南，指南針的偏轉(zhuǎn)角反而減小針的偏轉(zhuǎn)角反而減小。這又說明什么？。這又說明什么？ 結(jié)論：結(jié)論：指南針的偏轉(zhuǎn)說明回路中有電動勢產(chǎn)生并有指南針的偏轉(zhuǎn)說明回路中有電動勢產(chǎn)生并有電流在回路中流動。電流在回路中流動。熱電流的強弱與兩個結(jié)點的溫差有關(guān)，而不熱電流的強弱與兩個結(jié)點的溫差有關(guān)，而不是與單一

12、的一端結(jié)點的溫度成正比是與單一的一端結(jié)點的溫度成正比。 熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)熱電偶的種類及結(jié)構(gòu) 八種八種國際通用熱電偶：國際通用熱電偶： B:B:鉑銠鉑銠3030鉑銠鉑銠6 6 、R:R:鉑銠鉑銠1313鉑鉑 、S:S:鉑銠鉑銠1010鉑鉑 、 K:K:鎳鉻鎳鉻鎳硅鎳硅 、 N:N:鎳鉻硅鎳鉻硅鎳硅鎳硅 、 E:E:鎳鉻鎳鉻銅鎳銅鎳、 J:J:鐵鐵銅鎳銅鎳 、 T:T:銅銅銅鎳銅鎳 用于制造用于制造鉑鉑熱電偶熱電偶的各種的各種鉑鉑熱電偶絲熱電偶絲幾種常用熱電偶的測溫范圍及熱電勢幾種常用熱電偶的測溫范圍及熱電勢 分度號分度號 名稱名稱 測量溫度范圍測量溫度范圍 1000 C熱電勢熱電勢/ mVB鉑

13、銠鉑銠3030鉑銠鉑銠6 6501820 C C4.8344.834R鉑銠鉑銠1313鉑鉑-501768 C C10.50610.506S鉑銠鉑銠1010鉑鉑-501768 C C9.5879.587K鎳鉻鎳鉻鎳鉻鎳鉻 (鋁鋁) -2701370 C C41.27641.276E鎳鉻銅鎳鎳鉻銅鎳 (康康 銅銅)270800 C C5種熱電偶的種熱電偶的測溫范圍測溫范圍與與熱電勢熱電勢各有什么特點？各有什么特點？幾種常用熱電偶的熱電勢與溫度的幾種常用熱電偶的熱電勢與溫度的關(guān)系曲線分析關(guān)系曲線分析 哪幾種熱電哪幾種熱電偶的測溫上限較偶的測溫上限較高？高？ 哪幾種熱電哪幾種熱電偶的線性較差？偶的線性

14、較差？ 哪一種熱電哪一種熱電偶的靈敏度較高？偶的靈敏度較高？ 哪一種熱電哪一種熱電偶的靈敏度較低？偶的靈敏度較低？為什么所有的曲線均過原點（零度點）？為什么所有的曲線均過原點（零度點）？熱電偶的分度表熱電偶的分度表 熱電偶的線性較差，多數(shù)情況下采用查表法熱電偶的線性較差，多數(shù)情況下采用查表法 我國從我國從1991年開始采用國際計量委員會規(guī)年開始采用國際計量委員會規(guī)定的定的“1990年國際溫標年國際溫標”（簡稱（簡稱ITS-90）的新）的新標準。按此標準，制定了標準。按此標準，制定了相應(yīng)的分度表相應(yīng)的分度表，并且，并且有相應(yīng)的有相應(yīng)的線性化集成電路與之對應(yīng)線性化集成電路與之對應(yīng)。 直接從熱電偶的

15、分度表查溫度與熱電勢的直接從熱電偶的分度表查溫度與熱電勢的關(guān)系時的約束條件是：關(guān)系時的約束條件是：自由端（冷端）溫度必自由端（冷端）溫度必須為須為0 0 C C。 本教材的本教材的附錄附錄D D列出了列出了工業(yè)中常用的工業(yè)中常用的鎳鉻鎳鉻-鎳硅（鎳硅（K）熱電偶）熱電偶的的分度表分度表。如何利用熱電偶的分度表如何利用熱電偶的分度表 假設(shè)熱電偶的冷端溫度假設(shè)熱電偶的冷端溫度為為0 0 C C，請根據(jù)本教材請根據(jù)本教材的附的附錄錄工業(yè)中常用的工業(yè)中常用的鎳鉻鎳鉻-鎳鎳硅（硅（K）熱電偶的熱電偶的分度表分度表，查出查出-100-100、0 0 、 100100 時的熱電勢。時的熱電勢。數(shù)字式溫度表數(shù)

16、字式溫度表溫度上限溫度上限設(shè)定值設(shè)定值溫度上限值溫度上限值設(shè)定鍵設(shè)定鍵K熱電偶熱電偶的分度表的分度表 比較比較查出的查出的3 3個個熱電勢，熱電勢，可以看出可以看出熱電勢是熱電勢是否否線性？線性？2022-5-2625如何由熱電偶的熱電勢查熱端溫度值如何由熱電偶的熱電勢查熱端溫度值 設(shè)設(shè)冷端為冷端為0 0 C C，根據(jù)以下電路中的毫伏表的根據(jù)以下電路中的毫伏表的示示值值及及K熱電偶的熱電偶的分度表，分度表，查出查出熱端的溫度熱端的溫度tx 。2022-5-2626裝配型裝配型熱電偶的外形熱電偶的外形安裝安裝螺紋螺紋安裝安裝法蘭法蘭普通普通裝配型裝配型熱電偶的熱電偶的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)放大圖放大圖 接線盒

17、接線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） 不銹鋼不銹鋼保護管保護管 鎧裝型熱電偶鎧裝型熱電偶 鎧裝熱電偶的制造工藝：鎧裝熱電偶的制造工藝：把熱電極材料與高溫絕把熱電極材料與高溫絕緣材料預(yù)置在緣材料預(yù)置在金屬保護管金屬保護管中、運用同比例壓縮延伸工中、運用同比例壓縮延伸工藝、將這三者合為一體，制成各種直徑、規(guī)格的鎧裝藝、將這三者合為一體，制成各種直徑、規(guī)格的鎧裝偶體，再截取適當長度、將偶體，再截取適當長度、將工作端焊接密封工作端焊接密封、配置、配置接接線盒線盒即成為即成為柔軟、細長柔軟、細長的鎧裝熱電偶。的鎧裝

18、熱電偶。 鎧裝熱電偶特點：鎧裝熱電偶特點：內(nèi)部的熱電偶絲與外界空氣隔內(nèi)部的熱電偶絲與外界空氣隔絕，有著良好的抗高溫氧化、抗低溫水蒸氣冷凝、抗絕，有著良好的抗高溫氧化、抗低溫水蒸氣冷凝、抗機械外力沖擊的特性。鎧裝熱電偶可以制作得很細，機械外力沖擊的特性。鎧裝熱電偶可以制作得很細，能解決能解決微小、狹窄場合微小、狹窄場合的測溫問題，且具有抗震、的測溫問題，且具有抗震、可彎曲、可彎曲、超長超長等優(yōu)點。等優(yōu)點。 2022-5-2629鎧裝型熱電偶外形鎧裝型熱電偶外形法蘭法蘭鎧裝型熱電偶可鎧裝型熱電偶可 長達上百米長達上百米薄壁金屬薄壁金屬 保護套管保護套管（鎧體）（鎧體） BA絕緣絕緣 材料材料鎧裝型

19、熱電偶鎧裝型熱電偶橫截面橫截面隔爆隔爆型熱電偶型熱電偶 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點：隔爆熱電偶的接線盒在設(shè)計時采用防：隔爆熱電偶的接線盒在設(shè)計時采用防爆的特殊結(jié)構(gòu)，它的接線盒是經(jīng)過爆的特殊結(jié)構(gòu)，它的接線盒是經(jīng)過壓鑄壓鑄而成的，而成的，有一有一定的厚度定的厚度、隔爆空間，、隔爆空間，機構(gòu)強度機構(gòu)強度較高；采用螺紋隔爆較高；采用螺紋隔爆接合面，并接合面，并采用密封圈進行密封采用密封圈進行密封，因此，當接線盒內(nèi)，因此，當接線盒內(nèi)一旦放弧時，一旦放弧時，不會與外界環(huán)境的危險氣體傳爆不會與外界環(huán)境的危險氣體傳爆，能達，能達到預(yù)期的防爆、隔爆效果。到預(yù)期的防爆、隔爆效果。 使用場合：使用場合：工業(yè)用的隔爆型熱電偶多

20、用于工業(yè)用的隔爆型熱電偶多用于化學(xué)工化學(xué)工業(yè)業(yè)自控系統(tǒng)中（由于在化工生產(chǎn)廠、生產(chǎn)現(xiàn)場常伴有自控系統(tǒng)中（由于在化工生產(chǎn)廠、生產(chǎn)現(xiàn)場常伴有各種易燃、易爆等化學(xué)氣體或蒸汽，如果用普通熱電各種易燃、易爆等化學(xué)氣體或蒸汽，如果用普通熱電偶則非常不安全、很容易引起偶則非常不安全、很容易引起環(huán)境氣體爆炸環(huán)境氣體爆炸）。）。2022-5-2631隔爆隔爆型熱電偶外形型熱電偶外形厚壁保護管厚壁保護管壓鑄的接線盒壓鑄的接線盒電纜線電纜線2022-5-2632其他其他熱電偶外形熱電偶外形小形小形K型熱電偶型熱電偶第三節(jié)第三節(jié) 熱電偶冷端的延長熱電偶冷端的延長 采用相對采用相對廉價廉價的補償導(dǎo)線，可的補償導(dǎo)線，可延長

21、熱電偶的延長熱電偶的冷冷端端，使之遠離高溫區(qū)；可節(jié)約大量貴金屬；易彎曲，使之遠離高溫區(qū)；可節(jié)約大量貴金屬；易彎曲，便于敷設(shè)。便于敷設(shè)。 型號型號配用熱電偶配用熱電偶正正- -負負導(dǎo)線外皮顏色導(dǎo)線外皮顏色 正正- -負負SCSC鉑銠鉑銠1010- -鉑鉑紅紅- -綠綠KCKC鎳鉻鎳鉻 - - 鎳硅鎳硅紅紅- -藍藍WCWC5/265/26鎢錸鎢錸5 5- -鎢錸鎢錸2626 紅紅- -橙橙 補償導(dǎo)線在補償導(dǎo)線在0 0100100 C范圍內(nèi)的熱電勢與配套的范圍內(nèi)的熱電勢與配套的熱電偶的熱電勢熱電偶的熱電勢相等相等，所以，所以不影響不影響測量精度。測量精度。補償導(dǎo)線型號（續(xù)）補償導(dǎo)線型號（續(xù)）型號型

22、號 配用熱電偶配用熱電偶正正-負負型型號號導(dǎo)線外皮導(dǎo)線外皮顏色顏色 正正-負負100時的時的熱電勢熱電勢/ mVRC R （鉑銠（鉑銠1313鉑）鉑）RC紅紅-綠綠 0.647NC N（鎳鉻硅鎳鉻硅鎳硅鎳硅）NC 紅紅-黃黃2.744EX E （鎳鉻鎳鉻銅鎳銅鎳）EX紅紅-棕棕6.319JXJ（鐵鐵銅鎳銅鎳）JX紅紅-紫紫5.264TX T （銅銅銅鎳銅鎳 ） TX紅紅-白白4.279補償導(dǎo)線外形補償導(dǎo)線外形 AB屏蔽層屏蔽層保護層保護層第四節(jié)第四節(jié) 熱電偶的冷端溫度補償熱電偶的冷端溫度補償 必要性必要性： 1、用熱電偶的、用熱電偶的分度表查毫伏數(shù)分度表查毫伏數(shù)-溫度時溫度時，必須滿足必須滿足

23、t0=0的條件的條件。在實際測溫中，冷端。在實際測溫中，冷端溫度常隨環(huán)境溫度而變化，這樣溫度常隨環(huán)境溫度而變化，這樣t0不但不但不是不是0 ，而且也而且也不恒定不恒定， 因此因此將產(chǎn)生誤差將產(chǎn)生誤差。 2、 一般情況下，一般情況下，冷端溫度均高于冷端溫度均高于0 ，熱電勢總是偏小熱電勢總是偏小。應(yīng)想辦法。應(yīng)想辦法消除或補償消除或補償熱電偶熱電偶的的冷端損失冷端損失 。冷端溫度補償?shù)姆椒ɡ涠藴囟妊a償?shù)姆椒?一、一、冷端恒溫法冷端恒溫法： 將熱電偶的將熱電偶的冷端冷端置于裝有置于裝有冰水混合物冰水混合物的恒溫容器中，使冷端的溫度保持在的恒溫容器中，使冷端的溫度保持在0不不變。此法也稱變。此法也稱冰

24、浴法冰浴法，它消除了，它消除了t0不等于不等于0而引入的誤差，由于冰融化較快，所以而引入的誤差，由于冰融化較快，所以一般只適用于一般只適用于實驗室實驗室中。中。 2022-5-2638冰浴法冰浴法 在冰瓶中，冰水混合物的溫在冰瓶中，冰水混合物的溫度能較長時間地保持在度能較長時間地保持在00不變。不變。冰浴法接線圖冰浴法接線圖 1被測流體管道被測流體管道 2熱電偶熱電偶 3接線盒接線盒 4補償導(dǎo)線補償導(dǎo)線 5銅質(zhì)導(dǎo)線銅質(zhì)導(dǎo)線 6毫伏表毫伏表 7冰瓶冰瓶 8冰水混合物冰水混合物 9試管試管 10新的冷端新的冷端 二、計算修正法二、計算修正法 當熱電偶的冷端溫度當熱電偶的冷端溫度t0 0 C時，由于

25、時，由于熱端熱端與冷端的溫差隨冷端的變化而變化與冷端的溫差隨冷端的變化而變化，所以測得，所以測得的熱電勢的熱電勢EAB（t，t0）與冷端為）與冷端為0時所測得的時所測得的熱電勢熱電勢EAB（t，0 ）不等。若冷端溫度高于）不等。若冷端溫度高于0，則則EAB（t，t0）EAB（t，0 ）?？梢岳？梢岳孟率接嬎悴⑿拚郎y量誤差：用下式計算并修正測量誤差： EAB（t，0 ）=EAB（t，t0）+EAB（t0，0 ）計算修正法舉例計算修正法舉例 K熱電偶測熱電偶測溫電路中，熱電溫電路中，熱電極極 A、B直接焊直接焊接在鋼板上，接在鋼板上，A 、B 為補償為補償導(dǎo)線，導(dǎo)線，Cu為銅為銅導(dǎo)線，已知接線

26、導(dǎo)線，已知接線盒盒1 的溫度的溫度t1=40，冰瓶，冰瓶中為冰水混合物，中為冰水混合物，接線盒接線盒 3 的溫度的溫度t3=20.0。求求：1）冰瓶的溫度）冰瓶的溫度t 2；2）將熱電極直）將熱電極直接焊在鋼板上是應(yīng)用了熱電偶的什么定接焊在鋼板上是應(yīng)用了熱電偶的什么定律？律？3）當）當Ux=29.9mV時，估算被測點溫時，估算被測點溫度度t x ；4）如果冰瓶中的冰完全融化，溫）如果冰瓶中的冰完全融化，溫度上升到與接線盒度上升到與接線盒1的溫度相同，此時的的溫度相同，此時的Ux=27.3mV，再求，再求t x。 三、儀表機械零點調(diào)整法三、儀表機械零點調(diào)整法 用螺用螺絲刀調(diào)節(jié)絲刀調(diào)節(jié)儀表面板儀表

27、面板上的上的“機機械零點械零點”，使指針指使指針指到氣溫到氣溫t0（圖中為圖中為40 40 C）的的刻度上?？潭壬?。機械零點機械零點指針被預(yù)調(diào)到室溫（指針被預(yù)調(diào)到室溫（40 C ） 可補償冷端損失可補償冷端損失四、電橋補償法四、電橋補償法 XT-WBC熱電熱電偶偶 冷端補償器冷端補償器 電橋補償法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的不平衡電壓電橋補償法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的不平衡電壓來自動補償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變來自動補償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值，可購買與被補償熱電偶對應(yīng)型號的補償電橋?；担少徺I與被補償熱電偶對應(yīng)型號的補償電橋。 半導(dǎo)體集成溫度傳感器及半導(dǎo)體集成溫度傳感器

28、及熱電偶冷端溫度的測量熱電偶冷端溫度的測量 PN結(jié)是集成溫度結(jié)是集成溫度傳感器的最基礎(chǔ)傳感器的最基礎(chǔ)的測溫原件的測溫原件 PN結(jié)的結(jié)的 溫度特性溫度特性 結(jié)論：結(jié)論：二極管的二極管的正向電壓正向電壓降降UD以以 -2mV/ 的趨勢的趨勢變化變化 集成溫度傳感器的類型集成溫度傳感器的類型 集成溫度傳感器可分為：集成溫度傳感器可分為：模擬型模擬型集成溫集成溫度傳感器和度傳感器和數(shù)字型數(shù)字型集成溫度傳感器。模擬型集成溫度傳感器。模擬型的輸出信號形式有的輸出信號形式有電壓型電壓型和和電流型電流型兩種。兩種。 電壓型的靈敏度多為電壓型的靈敏度多為10mV/（以攝氏溫度以攝氏溫度0作為電壓的零點作為電壓的

29、零點），），電流型的靈敏度多為電流型的靈敏度多為1A/K（以絕對溫度以絕對溫度0K作為電流的零點作為電流的零點）；）；數(shù)字型又可以分為開關(guān)輸出型、并行輸出型、數(shù)字型又可以分為開關(guān)輸出型、并行輸出型、串行輸出型串行輸出型等幾種不同的形式。等幾種不同的形式。 模擬型集成溫度傳感器模擬型集成溫度傳感器 電流輸出型集成溫度傳感器電流輸出型集成溫度傳感器 電流輸出型溫度電流輸出型溫度傳感器能產(chǎn)生一個傳感器能產(chǎn)生一個與與絕對溫度成正比的電絕對溫度成正比的電流作為輸出流作為輸出，AD590是電流輸出型溫度傳是電流輸出型溫度傳感器的典型產(chǎn)品。感器的典型產(chǎn)品。 2022-5-2647AD590封裝示意圖封裝示意

30、圖 空腳（接地）空腳（接地）AD590的基本轉(zhuǎn)換電路的基本轉(zhuǎn)換電路 電流電流- -電壓轉(zhuǎn)換電路電壓轉(zhuǎn)換電路（10mV/K） 增加負載電增加負載電阻的阻值可提阻的阻值可提高輸出電壓。高輸出電壓。2022-5-2649電壓輸出型集成溫度傳感器電壓輸出型集成溫度傳感器 LM35/45LM35/45的外形及引腳圖的外形及引腳圖 2022-5-2650電壓輸出型集成溫度傳感器電壓輸出型集成溫度傳感器 LM35/45 LM35/45構(gòu)構(gòu)成的攝氏溫成的攝氏溫度測量電路度測量電路及組裝成的及組裝成的測溫傳感器測溫傳感器2022-5-2651在電腦中，集成溫度傳感器用于在電腦中，集成溫度傳感器用于CPUCPU散

31、熱保護電路散熱保護電路散熱風(fēng)扇散熱風(fēng)扇集成溫度集成溫度ICCPU插座插座CPU散熱片散熱片數(shù)字輸出型集成溫度傳感器數(shù)字輸出型集成溫度傳感器 單片集成溫度傳感器單片集成溫度傳感器內(nèi)部包含內(nèi)部包含高達上萬個高達上萬個晶體管晶體管，能將，能將測溫測溫PN結(jié)傳感器、高精度放大結(jié)傳感器、高精度放大器、多位器、多位A/D轉(zhuǎn)換器、邏輯控制電路、總線接轉(zhuǎn)換器、邏輯控制電路、總線接口口等做在一塊芯片中，可等做在一塊芯片中，可通過總線接口通過總線接口，將，將溫度數(shù)據(jù)傳送給諸如單片機、溫度數(shù)據(jù)傳送給諸如單片機、PC、PLC等上等上位機。不會產(chǎn)生模擬信號傳輸時位機。不會產(chǎn)生模擬信號傳輸時電壓衰減電壓衰減造造成的誤差，

32、成的誤差，抗電磁干擾能力較強抗電磁干擾能力較強。 目前在集成溫度傳感器中常用的總線有：目前在集成溫度傳感器中常用的總線有：I-Wire總線總線、I2C總線總線、USB總線、總線、SPI總線總線、SMBUS總線總線等。等。 2022-5-2653專用熱電偶冷端溫度補償芯片專用熱電偶冷端溫度補償芯片 MAX6675是是基于基于SPI總線總線、專門用于對工業(yè)中、專門用于對工業(yè)中最常用的最常用的鎳絡(luò)鎳絡(luò)-鎳硅鎳硅K型熱電偶進行溫度補償型熱電偶進行溫度補償?shù)男酒５男酒?。它能將補償后的熱電勢轉(zhuǎn)換為代表溫度的數(shù)字脈沖，它能將補償后的熱電勢轉(zhuǎn)換為代表溫度的數(shù)字脈沖，從從SPI串行接口輸出串行接口輸出。 第六

33、節(jié)第六節(jié) 熱電偶的應(yīng)用及配套儀表熱電偶的應(yīng)用及配套儀表 由于我國生產(chǎn)的熱電偶均符合由于我國生產(chǎn)的熱電偶均符合ITS-90國際溫標國際溫標所規(guī)定的標準，其一致性非常好，所以國家又規(guī)定所規(guī)定的標準，其一致性非常好，所以國家又規(guī)定了與標準熱電偶配套的儀表，它們的顯示值為溫度，了與標準熱電偶配套的儀表，它們的顯示值為溫度，而且均已線性化。國家標準的而且均已線性化。國家標準的動圈式顯示儀表命名動圈式顯示儀表命名為為XC系列系列。有。有指示型（指示型（XCZ）和和指示調(diào)節(jié)型（指示調(diào)節(jié)型（XCT）等系列品種。與等系列品種。與K型熱電偶配套的動圈儀表型號為型熱電偶配套的動圈儀表型號為XCZ-101或或XCT-

34、101等。數(shù)字式儀表也有等。數(shù)字式儀表也有指示型指示型（XMZ）和）和指示調(diào)節(jié)型指示調(diào)節(jié)型（XMT）等幾種系列品種。等幾種系列品種。 XCZ系列指針式顯示儀表系列指針式顯示儀表 XC系列系列動圈式儀動圈式儀表測量機構(gòu)的核心部件表測量機構(gòu)的核心部件是一個是一個磁電式毫伏計磁電式毫伏計。動圈式儀表與熱電偶配動圈式儀表與熱電偶配套測溫時，熱電偶、連套測溫時，熱電偶、連接導(dǎo)線（補償導(dǎo)線）、接導(dǎo)線（補償導(dǎo)線）、調(diào)整電阻和顯示儀表組調(diào)整電阻和顯示儀表組成了一個成了一個閉合回路閉合回路。 1熱電偶熱電偶 2補償導(dǎo)線補償導(dǎo)線 3冷端補償器冷端補償器 4外接調(diào)整電阻外接調(diào)整電阻 5銅導(dǎo)線銅導(dǎo)線 6動圈動圈 7張絲張絲 8磁鋼（極靴）磁鋼（極靴） 9指針指針 10刻度面板刻度面板 XMZ系列智能系列智能數(shù)字顯示儀表數(shù)字顯示儀表 特點特點： 1、帶冷端溫度、帶冷端溫度自動補償自動補償； 2、單片機智能化設(shè)計，、單片機智能化設(shè)計，儀表零點、量程儀表零點、量程等全部等全部參數(shù)可參數(shù)可按鍵設(shè)定按鍵設(shè)定； 3、具有軟件校驗功能，可通過按鍵對儀表進行、具有軟件校驗功能，可通過按鍵對儀表進行校準校準； 4、具有超量程指示、斷線指示等、具有超量程指示、斷線指示等故障自診斷故障自診斷功功能；能； 5、采用、采用開關(guān)電