第15章 半導(dǎo)體2濕敏

1、 15.1.3 熱電偶傳感器熱電偶傳感器 1. 熱電偶測(cè)溫原理熱電偶測(cè)溫原理 兩種兩種不同材料不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）組成一個(gè)閉合回路組成一個(gè)閉合回路(如圖如圖158所示所示)。 熱電偶回路 TT0AB 當(dāng)兩接點(diǎn)溫度當(dāng)兩接點(diǎn)溫度 T 和和 T0 不同時(shí)，在回不同時(shí)，在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)， 這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)熱電效應(yīng), 該電動(dòng)勢(shì)稱為該電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(shì)熱電勢(shì)。 兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為合稱為熱電偶熱電偶， 導(dǎo)體導(dǎo)體A、B稱為稱為熱電極熱電極。 熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 TT0AB 兩個(gè)接點(diǎn)，一個(gè)稱兩個(gè)接點(diǎn)，

2、一個(gè)稱熱端熱端，又稱測(cè)量端，又稱測(cè)量端或工作端，測(cè)溫時(shí)或工作端，測(cè)溫時(shí)將它置于被測(cè)介質(zhì)中將它置于被測(cè)介質(zhì)中; 另一個(gè)稱另一個(gè)稱冷端冷端，又稱參考，又稱參考端或自由端或自由端，它通過(guò)導(dǎo)線與顯示儀表相連。端，它通過(guò)導(dǎo)線與顯示儀表相連。 圖圖15-9是最簡(jiǎn)單的熱電偶溫度傳感器測(cè)溫是最簡(jiǎn)單的熱電偶溫度傳感器測(cè)溫系統(tǒng)示意圖。系統(tǒng)示意圖。 熱電偶回路 TT0AB 1. 接觸電勢(shì)接觸電勢(shì) 兩種不同導(dǎo)體在接觸處形成的電動(dòng)勢(shì)。兩種不同導(dǎo)體在接觸處形成的電動(dòng)勢(shì)。 產(chǎn)生的原因：產(chǎn)生的原因： 兩種不同導(dǎo)體的自由電子密度不同。兩種不同導(dǎo)體的自由電子密度不同。熱電勢(shì)由兩部分組成：接觸電勢(shì)、熱電勢(shì)由兩部分組成：接觸電勢(shì)、溫

3、差電勢(shì)溫差電勢(shì) 自由電子由密度大的導(dǎo)體向密度小自由電子由密度大的導(dǎo)體向密度小的導(dǎo)體擴(kuò)散，在接觸處失去電子的一側(cè)的導(dǎo)體擴(kuò)散，在接觸處失去電子的一側(cè)帶正電，得到電子的一側(cè)帶負(fù)電，帶正電，得到電子的一側(cè)帶負(fù)電， 擴(kuò)散達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，在接觸面的擴(kuò)散達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，在接觸面的兩側(cè)就形成兩側(cè)就形成穩(wěn)定穩(wěn)定的接觸電勢(shì)。的接觸電勢(shì)。 接觸電勢(shì)的數(shù)值取決于接觸電勢(shì)的數(shù)值取決于兩種不同導(dǎo)兩種不同導(dǎo)體的性質(zhì)體的性質(zhì)和和接觸點(diǎn)的溫度接觸點(diǎn)的溫度。 兩接點(diǎn)的接觸電勢(shì)兩接點(diǎn)的接觸電勢(shì)eAB(T)和和eAB（T0）可表示為可表示為 ()1ATABBTNKTeTneN0000()1ATABBTNKTeTneN K波爾茲曼常數(shù)

4、；波爾茲曼常數(shù)； e單位電荷電量；單位電荷電量； NAT、NBT和和NAT0、NBT0 溫度分別為溫度分別為T和和T0時(shí)，時(shí)，A、B兩種材料的電子密度。兩種材料的電子密度。 2. 溫差電勢(shì)溫差電勢(shì) 同一導(dǎo)體的兩端同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)因其溫度不同而產(chǎn)生的一種電動(dòng)勢(shì)。生的一種電動(dòng)勢(shì)。 產(chǎn)生的原因：產(chǎn)生的原因： 高溫端的電子能量要比低溫端的電高溫端的電子能量要比低溫端的電子能量大，因而從高溫端跑到低溫端的子能量大，因而從高溫端跑到低溫端的電子數(shù)比從低溫端跑到高溫端的要多，電子數(shù)比從低溫端跑到高溫端的要多， 結(jié)果高溫端因失去電子而帶正電，結(jié)果高溫端因失去電子而帶正電， 低溫端因獲得多余的電子

5、而帶負(fù)低溫端因獲得多余的電子而帶負(fù)電，電， 在導(dǎo)體兩端便形成溫差電勢(shì)。在導(dǎo)體兩端便形成溫差電勢(shì)。 其大小由下面公式給出：其大小由下面公式給出： 0t0()1( ,)TAATAtd N tKe T TdteNdt 00()1( ,)TBtBTBtd N tKe T TdteNdt NAt 和和 NBt 分別為導(dǎo)體分別為導(dǎo)體A和導(dǎo)體和導(dǎo)體B的的電子密度，是溫度的函數(shù)。電子密度，是溫度的函數(shù)。 熱電偶回路中產(chǎn)生的總熱電勢(shì)：熱電偶回路中產(chǎn)生的總熱電勢(shì)： eAB(T, T0)=eAB(T)+eB(T,T0)eAB(T0)eA(T,T0) 熱電偶回路 TT0AB 在總熱電勢(shì)中，在總熱電勢(shì)中，溫差電勢(shì)比接觸

6、電溫差電勢(shì)比接觸電勢(shì)小很多，可忽略不計(jì)勢(shì)小很多，可忽略不計(jì)，則熱電偶的，則熱電偶的熱熱電勢(shì)電勢(shì)可表示為可表示為 eAB(T,T0)=eAB(T)eAB(T0) 對(duì)于已選定的熱電偶，當(dāng)對(duì)于已選定的熱電偶，當(dāng)T0恒定時(shí)，恒定時(shí)，eAB(T0)=c為常數(shù)，則為常數(shù)，則總的熱電動(dòng)勢(shì)就只總的熱電動(dòng)勢(shì)就只與溫度與溫度 T 成單值函數(shù)關(guān)系，即成單值函數(shù)關(guān)系，即 eAB(T,T0)=eAB(T)c=f(T) 這一關(guān)系式在實(shí)際測(cè)量中很有用。這一關(guān)系式在實(shí)際測(cè)量中很有用。 只要測(cè)出只要測(cè)出eAB（T， T0）的大小，就）的大小，就能得到被測(cè)溫度能得到被測(cè)溫度T，這就是利用熱電偶，這就是利用熱電偶測(cè)溫的原理。測(cè)溫的

7、原理。 均質(zhì)導(dǎo)體定律均質(zhì)導(dǎo)體定律 由兩種均質(zhì)導(dǎo)體組成的熱電偶，其由兩種均質(zhì)導(dǎo)體組成的熱電偶，其熱電動(dòng)勢(shì)的大小熱電動(dòng)勢(shì)的大小只只與兩材料及兩與兩材料及兩接點(diǎn)溫接點(diǎn)溫度度有關(guān)，有關(guān)， 與熱電偶的大小尺寸、形狀及沿電與熱電偶的大小尺寸、形狀及沿電極各處的溫度分布無(wú)關(guān)。極各處的溫度分布無(wú)關(guān)。 2. 熱電偶基本定律熱電偶基本定律 即如果材料不均勻，當(dāng)導(dǎo)體上存在即如果材料不均勻，當(dāng)導(dǎo)體上存在溫度梯度溫度梯度時(shí)，將會(huì)有時(shí)，將會(huì)有附加電動(dòng)勢(shì)附加電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。產(chǎn)生。 這條定理說(shuō)明，熱電偶必須由兩種這條定理說(shuō)明，熱電偶必須由兩種不同性質(zhì)的均質(zhì)材料構(gòu)成。不同性質(zhì)的均質(zhì)材料構(gòu)成。 中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律 利用熱電偶進(jìn)

8、行測(cè)溫，必須在回路利用熱電偶進(jìn)行測(cè)溫，必須在回路中引入中引入連接導(dǎo)線連接導(dǎo)線和和儀表儀表，接入導(dǎo)線和儀，接入導(dǎo)線和儀表后會(huì)不會(huì)影響回路中的熱電勢(shì)呢？表后會(huì)不會(huì)影響回路中的熱電勢(shì)呢？ 中間導(dǎo)體定律說(shuō)明，在熱電偶測(cè)溫中間導(dǎo)體定律說(shuō)明，在熱電偶測(cè)溫回路內(nèi)，接入回路內(nèi)，接入第三種導(dǎo)體時(shí)，只要第三第三種導(dǎo)體時(shí)，只要第三種導(dǎo)體的兩端種導(dǎo)體的兩端溫度相同溫度相同，則對(duì)回路的總，則對(duì)回路的總熱電勢(shì)沒(méi)有影響。熱電勢(shì)沒(méi)有影響。 圖15-10 具有三種導(dǎo)體的熱電偶回路 tABt0t0CCBt1t1AACCtt0(a)(b) 圖圖15-10為接入第三種導(dǎo)體熱電偶回為接入第三種導(dǎo)體熱電偶回路的兩種形式。路的兩種形式。

9、tABt0t0CCBt1t1AACCtt0(a)(b) tABt0t0CCBt1t1AACCtt0(a)(b) tABt0t0CCBt1t1AACCtt0(a)(b) 在圖在圖15-10（a）所示的回）所示的回路中，由路中，由于溫差電勢(shì)可忽略不計(jì)，則回路中的總于溫差電勢(shì)可忽略不計(jì)，則回路中的總熱電勢(shì)等于各接點(diǎn)的接觸電勢(shì)之和，熱電勢(shì)等于各接點(diǎn)的接觸電勢(shì)之和， 即即 EABC(t,t0)=eAB(t)+eBC(t0)+eCA(t0) 當(dāng)當(dāng)t=t0時(shí)，有時(shí)，有 eBC(t0)+eCA(t0)= - eAB(t0) 最后，得最后，得 EABC(t,t0)=eAB(t) - eAB(t0)=EAB(t,

10、t0) tABt0t0CCBt1t1AACCtt0(a)(b) 中間溫度定律中間溫度定律 在熱電偶測(cè)溫回路中，在熱電偶測(cè)溫回路中，tc為為熱電極熱電極上某一點(diǎn)的溫度，熱電偶上某一點(diǎn)的溫度，熱電偶AB在接點(diǎn)溫度在接點(diǎn)溫度為為t、t0時(shí)的熱電勢(shì)時(shí)的熱電勢(shì)eAB(t, t0)等于熱電偶等于熱電偶AB在接點(diǎn)溫度在接點(diǎn)溫度t、tc和和tc、t0時(shí)的熱電勢(shì)時(shí)的熱電勢(shì)eAB(t, tc)和和eAB(tc, t0)的代數(shù)和（見(jiàn)圖的代數(shù)和（見(jiàn)圖15-11），）， 中間溫度定律 tt0ABtctc)(AA)(BB eAB(t,t0)=eAB(t,tc)+eAB(tc,t0) 該定律是參考端溫度計(jì)算修正法的該定律是

11、參考端溫度計(jì)算修正法的理論依據(jù)，在實(shí)際熱電偶測(cè)溫回路中理論依據(jù)，在實(shí)際熱電偶測(cè)溫回路中, 利利用熱電偶這一性質(zhì)用熱電偶這一性質(zhì), 可對(duì)參考端溫度不為可對(duì)參考端溫度不為0的熱電勢(shì)進(jìn)行修正。的熱電勢(shì)進(jìn)行修正。 另外根據(jù)這個(gè)定律，可以連接與另外根據(jù)這個(gè)定律，可以連接與熱電偶熱電特性相近的導(dǎo)體熱電偶熱電特性相近的導(dǎo)體A和和B(見(jiàn)見(jiàn)圖圖15-11)，將熱電偶冷端延伸到溫度恒，將熱電偶冷端延伸到溫度恒定的地方，這定的地方，這就為熱電偶回路中應(yīng)用就為熱電偶回路中應(yīng)用補(bǔ)償導(dǎo)線提供了理論依據(jù)。補(bǔ)償導(dǎo)線提供了理論依據(jù)。 3. 熱電偶的類型熱電偶的類型 理論上講，任何兩種不同材料的導(dǎo)理論上講，任何兩種不同材料的導(dǎo)體

12、都可以組成熱電偶，體都可以組成熱電偶， 但為了準(zhǔn)確可靠地測(cè)量溫度，對(duì)組但為了準(zhǔn)確可靠地測(cè)量溫度，對(duì)組成熱電偶的材料必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的選擇。成熱電偶的材料必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的選擇。 工程上用于熱電偶的材料應(yīng)滿足以工程上用于熱電偶的材料應(yīng)滿足以下條件：下條件： 熱電勢(shì)變化盡量大，熱電勢(shì)與溫度熱電勢(shì)變化盡量大，熱電勢(shì)與溫度關(guān)系盡量接近線性關(guān)系，物理、化學(xué)性關(guān)系盡量接近線性關(guān)系，物理、化學(xué)性能穩(wěn)定，易加工，復(fù)現(xiàn)性好，便于批量能穩(wěn)定，易加工，復(fù)現(xiàn)性好，便于批量生產(chǎn)，有良好的互換性。生產(chǎn)，有良好的互換性。 國(guó)際電工委員會(huì)（國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）向世界各）向世界各國(guó)推薦國(guó)推薦 8 種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶。種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶。

13、我國(guó)已采用我國(guó)已采用IEC標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)熱電偶。標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)熱電偶。 表表15-2為我國(guó)采用的幾種熱電偶為我國(guó)采用的幾種熱電偶的主要性能和特的主要性能和特點(diǎn)。點(diǎn)。 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的主要性能和特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的主要性能和特點(diǎn) 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的主要性能和特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的主要性能和特點(diǎn) 表表15-3 S型型(鉑銠鉑銠10-鉑鉑)熱電偶分度表熱電偶分度表 表表 15-4 B型型(鉑銠鉑銠30鉑銠鉑銠6)熱電偶分度表熱電偶分度表 表表15-5 K型型(鎳鉻鎳鉻鎳硅鎳硅)熱電偶分度表熱電偶分度表 表表 15-6 E型型(鎳鉻鎳鉻銅鎳銅鎳)熱電偶分度表熱電偶分度表 還有一些特殊用途的熱電偶，以滿還有一些特殊用途的熱電偶

14、，以滿足特殊測(cè)溫的需要。足特殊測(cè)溫的需要。 測(cè)量測(cè)量3800超高溫超高溫的的鎢鎳鎢鎳系列熱電偶，系列熱電偶， 測(cè)量測(cè)量2273K的超低溫的的超低溫的鎳鉻金鎳鉻金鐵鐵熱電偶等。熱電偶等。 4. 熱電偶的結(jié)構(gòu)形式熱電偶的結(jié)構(gòu)形式 為了適應(yīng)不同生產(chǎn)對(duì)象的測(cè)溫要為了適應(yīng)不同生產(chǎn)對(duì)象的測(cè)溫要求和條件，熱電偶的結(jié)構(gòu)形式有三種：求和條件，熱電偶的結(jié)構(gòu)形式有三種： 普通型普通型 鎧裝型鎧裝型 薄膜型薄膜型 (1) 普通型熱電偶普通型熱電偶 普通型結(jié)構(gòu)熱電偶工業(yè)上使用最多，普通型結(jié)構(gòu)熱電偶工業(yè)上使用最多，它一般由熱電極、絕緣套管、保護(hù)管和它一般由熱電極、絕緣套管、保護(hù)管和接線盒組成，其結(jié)構(gòu)如圖接線盒組成，其結(jié)構(gòu)

15、如圖15-12 所示。所示。圖15-12 普通型熱電偶結(jié)構(gòu) 接線盒熱電極熱端絕緣管保護(hù)管 普通型熱電偶按其安裝時(shí)的連接形普通型熱電偶按其安裝時(shí)的連接形式式可分為：可分為： 固定螺紋連接固定螺紋連接 固定固定法蘭法蘭連接連接 活動(dòng)法蘭連接活動(dòng)法蘭連接 無(wú)固定裝置無(wú)固定裝置 法蘭：法蘭： 又叫法蘭盤(pán)。又叫法蘭盤(pán)。 使管子與管子相互連接的零件。使管子與管子相互連接的零件。 (2) 鎧裝型熱電偶鎧裝型熱電偶 鎧裝熱電偶又稱鎧裝熱電偶又稱套管套管熱電偶。熱電偶。 它是由熱電偶絲、絕緣材料和金屬它是由熱電偶絲、絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)拉伸加工而成的堅(jiān)實(shí)組合體，套管三者經(jīng)拉伸加工而成的堅(jiān)實(shí)組合體，如圖如圖1

16、5-13所示。所示。 鎧裝型熱電偶 它可以做得很細(xì)很長(zhǎng)，使用中隨需它可以做得很細(xì)很長(zhǎng)，使用中隨需要能任意彎曲。要能任意彎曲。 鎧裝熱電偶的主要優(yōu)點(diǎn)：鎧裝熱電偶的主要優(yōu)點(diǎn)： 測(cè)溫端測(cè)溫端熱容量熱容量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，機(jī)小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，機(jī)械強(qiáng)度高，械強(qiáng)度高，撓性撓性好好，可安裝在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可安裝在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的裝置上，被廣泛用在許多工業(yè)部門中。的裝置上，被廣泛用在許多工業(yè)部門中。 熱容量：熱容量： 系統(tǒng)在某一過(guò)程中，溫度升高（或系統(tǒng)在某一過(guò)程中，溫度升高（或降低）降低）1所吸收（或放出）的熱量。所吸收（或放出）的熱量。 撓性：撓性： 彎曲性能。彎曲性能。 (3) 薄膜熱電偶薄膜熱電偶 薄膜熱電偶是由兩種

17、薄膜熱電極材薄膜熱電偶是由兩種薄膜熱電極材料用真空蒸鍍、化學(xué)涂層等辦法蒸鍍到料用真空蒸鍍、化學(xué)涂層等辦法蒸鍍到絕緣基板上而制成的一種特殊熱電偶，絕緣基板上而制成的一種特殊熱電偶， 如圖如圖15-14所示。所示。 薄膜熱電偶 12347561測(cè)量端；2絕緣基板；3、4熱電極；5、6引出線；7接頭夾具 薄膜熱電偶的熱接點(diǎn)可以做得很小薄膜熱電偶的熱接點(diǎn)可以做得很?。杀〉剑杀〉?.010.1m），）， 具有熱容量小、反應(yīng)速度快等特點(diǎn)，具有熱容量小、反應(yīng)速度快等特點(diǎn)， 熱響應(yīng)時(shí)間達(dá)熱響應(yīng)時(shí)間達(dá)到微秒級(jí)，到微秒級(jí)， 適用于微小面積上的表面溫度以及適用于微小面積上的表面溫度以及快速變化的動(dòng)態(tài)溫度測(cè)量。快

18、速變化的動(dòng)態(tài)溫度測(cè)量。 5. 熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線及冷端溫度的熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線及冷端溫度的補(bǔ)償方法補(bǔ)償方法 當(dāng)熱電偶材料選定以后，熱電動(dòng)勢(shì)當(dāng)熱電偶材料選定以后，熱電動(dòng)勢(shì)只與熱端和冷端溫度有關(guān)。只與熱端和冷端溫度有關(guān)。 因此只有當(dāng)冷端溫度恒定時(shí)，熱電因此只有當(dāng)冷端溫度恒定時(shí)，熱電偶的熱電勢(shì)和熱端溫度才有單值的函數(shù)偶的熱電勢(shì)和熱端溫度才有單值的函數(shù)關(guān)系。關(guān)系。 此外熱電偶的分度表是以冷端溫度此外熱電偶的分度表是以冷端溫度0作為基準(zhǔn)進(jìn)行分度的，而在實(shí)際使作為基準(zhǔn)進(jìn)行分度的，而在實(shí)際使用過(guò)程中，冷端溫度往往不為用過(guò)程中，冷端溫度往往不為0，所，所以必須對(duì)冷端溫度進(jìn)以必須對(duì)冷端溫度進(jìn),行處理，消除冷端行處理

19、，消除冷端溫度的影響。溫度的影響。 熱端溫度為熱端溫度為 t 時(shí)，分度表所對(duì)應(yīng)的時(shí)，分度表所對(duì)應(yīng)的熱電勢(shì)熱電勢(shì)eAB(t, 0)與熱電偶實(shí)際產(chǎn)生的熱電與熱電偶實(shí)際產(chǎn)生的熱電勢(shì)勢(shì)eAB(t,t0)之間的關(guān)系可根據(jù)中間溫度定之間的關(guān)系可根據(jù)中間溫度定律得到下式：律得到下式： eAB(t,0)= eAB(t,t0)+eAB(t0，0) 可見(jiàn)，可見(jiàn)，eAB(t0，0)是冷端溫度是冷端溫度t0的函的函數(shù)，因此需要對(duì)熱電偶冷端溫度進(jìn)數(shù)，因此需要對(duì)熱電偶冷端溫度進(jìn)行處行處理。理。 (1) 熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線 在實(shí)際測(cè)溫時(shí)，需要把熱電偶輸出在實(shí)際測(cè)溫時(shí)，需要把熱電偶輸出的電勢(shì)信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)數(shù)十米

20、遠(yuǎn)的的電勢(shì)信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)數(shù)十米遠(yuǎn)的控制室里的顯示儀表或控制儀表，這樣控制室里的顯示儀表或控制儀表，這樣, 冷端溫度冷端溫度t0比較穩(wěn)定。比較穩(wěn)定。 熱電偶做得較短，熱電偶做得較短， 一般為一般為3502000mm， 需要用導(dǎo)線將熱電偶的冷端延伸出來(lái)。需要用導(dǎo)線將熱電偶的冷端延伸出來(lái)。 工程中采用一種工程中采用一種補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線，由，由兩兩種不同性質(zhì)的廉價(jià)金屬導(dǎo)線種不同性質(zhì)的廉價(jià)金屬導(dǎo)線制成，制成， 而且在而且在0100溫度范圍內(nèi)，要溫度范圍內(nèi)，要求補(bǔ)償導(dǎo)求補(bǔ)償導(dǎo)線和所配熱電偶具有相同的線和所配熱電偶具有相同的熱電特性。熱電特性。 表表15-5 常用補(bǔ)償導(dǎo)線常用補(bǔ)償導(dǎo)線 (2) 冷端溫度修

21、正法冷端溫度修正法 采用補(bǔ)償導(dǎo)線可使熱電偶的冷端延采用補(bǔ)償導(dǎo)線可使熱電偶的冷端延伸到溫度比較穩(wěn)定的地方，伸到溫度比較穩(wěn)定的地方， 但只要冷端溫度但只要冷端溫度t0不等于不等于0，需要，需要對(duì)熱電偶回路的測(cè)量電勢(shì)值對(duì)熱電偶回路的測(cè)量電勢(shì)值eAB（t，t0）加以修正。加以修正。 當(dāng)工作端溫度為當(dāng)工作端溫度為 t 時(shí)，分度表所對(duì)時(shí)，分度表所對(duì)應(yīng)的熱電勢(shì)應(yīng)的熱電勢(shì)eAB(t,0)與熱電偶實(shí)際產(chǎn)生的與熱電偶實(shí)際產(chǎn)生的熱電勢(shì)熱電勢(shì)eAB(t,t0)之間的關(guān)系可根據(jù)中間溫之間的關(guān)系可根據(jù)中間溫度定律得到下式：度定律得到下式： eAB(t,0)= eAB(t,t0)+eAB(t0，0) 由此可見(jiàn)，測(cè)量電勢(shì)值由

22、此可見(jiàn)，測(cè)量電勢(shì)值eAB(t, t0)的修的修正值為正值為eAB(t0, 0)。 eAB(t0，0)是參考端溫度是參考端溫度t0的函數(shù)，的函數(shù)，經(jīng)修正后的熱電勢(shì)為經(jīng)修正后的熱電勢(shì)為eAB（t，0），可由），可由分度表中查出被測(cè)實(shí)際溫度值分度表中查出被測(cè)實(shí)際溫度值 t。 例如，用鎳鉻例如，用鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量加熱鎳硅熱電偶測(cè)量加熱爐溫度。已知冷端溫度爐溫度。已知冷端溫度t0=30，測(cè)得熱，測(cè)得熱電勢(shì)電勢(shì)eAB（t，t0）為）為33.29mV, 求加熱爐溫求加熱爐溫度。度。 表表15-5 K型型(鎳鉻鎳鉻鎳硅鎳硅)熱電偶分度表熱電偶分度表 解：查鎳鉻解：查鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表得鎳硅熱電偶分度表

23、得eAB（30，0）1.203 mV。 由公式由公式可得可得 eAB（t，0）= eAB(t,t0)+eAB(t0,0)= 33.29+1.203=34.493mV 由鎳鉻由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表得鎳硅熱電偶分度表得t=829.5。 (3) 冷端冷端0恒溫法恒溫法 在實(shí)驗(yàn)室及精密測(cè)量中，通常把冷在實(shí)驗(yàn)室及精密測(cè)量中，通常把冷端放入端放入0恒溫器或裝滿冰水混合物的容恒溫器或裝滿冰水混合物的容器中，以便冷端溫度保持器中，以便冷端溫度保持0，這種方法，這種方法又稱又稱冰浴法冰浴法。 這是一種理想的補(bǔ)償方法，這是一種理想的補(bǔ)償方法， 但工業(yè)中使但工業(yè)中使用極為不便。用極為不便。 (4) 冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)

24、償法（補(bǔ)償電冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償法（補(bǔ)償電橋法）橋法） 原理：利用不平衡電橋產(chǎn)生的不平原理：利用不平衡電橋產(chǎn)生的不平衡電壓衡電壓 Uab作為補(bǔ)償信號(hào)，作為補(bǔ)償信號(hào)， 來(lái)自動(dòng)補(bǔ)償熱電偶測(cè)量過(guò)程中因冷來(lái)自動(dòng)補(bǔ)償熱電偶測(cè)量過(guò)程中因冷端溫度不為端溫度不為0或變化而引起熱電勢(shì)的變或變化而引起熱電勢(shì)的變化值?；?。 補(bǔ)償電橋如圖補(bǔ)償電橋如圖15-16所示。所示。補(bǔ)償電橋 4 VabRsexr1r2r3rcu 補(bǔ)償電橋的組成：補(bǔ)償電橋的組成： 三個(gè)三個(gè)電阻溫度系數(shù)較小電阻溫度系數(shù)較小的的錳銅絲錳銅絲繞繞制的電阻制的電阻r1、r2、r3 電阻溫度系數(shù)較大的銅絲電阻溫度系數(shù)較大的銅絲繞制的電繞制的電阻阻 rcu 穩(wěn)

25、壓電源。穩(wěn)壓電源。 補(bǔ)償電橋與熱電偶冷端處在同一環(huán)補(bǔ)償電橋與熱電偶冷端處在同一環(huán)境溫度，當(dāng)冷端溫度變化引起的熱電勢(shì)境溫度，當(dāng)冷端溫度變化引起的熱電勢(shì)eAB(t,t0)變化時(shí)，由于變化時(shí)，由于rcu的阻值隨冷端溫的阻值隨冷端溫度變化而變化，適當(dāng)選擇橋臂電阻和橋度變化而變化，適當(dāng)選擇橋臂電阻和橋路電流，就可以使電橋產(chǎn)生的不平衡電路電流，就可以使電橋產(chǎn)生的不平衡電壓壓Uab補(bǔ)補(bǔ)償由于冷端溫度償由于冷端溫度t0變化引起的熱變化引起的熱電勢(shì)變化量，從而達(dá)到自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪康?。電?shì)變化量，從而達(dá)到自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪康摹?6. 熱電偶測(cè)溫線路熱電偶測(cè)溫線路 熱電偶測(cè)溫的顯示方法：熱電偶測(cè)溫的顯示方法： 熱電偶直接與熱

26、電偶直接與顯示儀表顯示儀表（如電子電（如電子電位差計(jì)、數(shù)字電壓表等）配套使用，位差計(jì)、數(shù)字電壓表等）配套使用， 熱電偶與熱電偶與溫度變送器溫度變送器配套，轉(zhuǎn)換成配套，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。圖15-17 熱電偶典型測(cè)溫線路(a) 普通測(cè)溫線路； (b) 帶有補(bǔ)償器的測(cè)溫線路；(c) 具有溫度變送器的測(cè)溫線路； (d) 具有一體化溫度變送器的測(cè)溫線路補(bǔ)償器溫度變送器溫度變送器顯示儀表顯示儀表顯示儀表顯示儀表tAB補(bǔ)償導(dǎo)線(a)tAB補(bǔ)償導(dǎo)線(c)tAB補(bǔ)償導(dǎo)線(b)tAB銅導(dǎo)線(d) 圖圖15-17 為典型的熱電偶測(cè)溫線路。為典型的熱電偶測(cè)溫線路。(a)普通測(cè)溫線路補(bǔ)償器溫度變送器溫度變送器顯示儀表顯示儀表顯示儀表顯示儀表tAB補(bǔ)償導(dǎo)線(a)tAB補(bǔ)償導(dǎo)線(c)t