傳感器及RFID技術(shù)應(yīng)用（第二版）溫度測(cè)量

溫度測(cè)量

傳感器及RFID應(yīng)用技術(shù)溫度測(cè)量溫度測(cè)量方法1電阻式溫度傳感器23熱電偶傳感器3集成溫度傳感器43輻射式溫度傳感器5了解溫度測(cè)量的方法，了解接觸式與非接觸式兩種測(cè)溫方法在原理及性能上的不同，了解溫度傳感器的分類(lèi)。了解熱電偶溫度傳感器的測(cè)溫原理，了解三種類(lèi)型（普通、鎧裝、薄膜）熱電偶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及使用場(chǎng)合，掌握熱電偶冷端處理常用處理辦法，掌握熱電偶實(shí)用測(cè)溫電路，掌握熱電偶串聯(lián)、并聯(lián)接法，熟悉和應(yīng)用中間導(dǎo)體定律。掌握金屬熱電阻式、熱敏電阻式溫度傳感器的測(cè)溫機(jī)理、基本構(gòu)成、特性及應(yīng)用。掌握集成溫度傳感器使用方法，了解其他溫度傳感器的工作原理。知識(shí)要點(diǎn)項(xiàng)目目標(biāo)知識(shí)要點(diǎn)學(xué)會(huì)使用溫度傳感器實(shí)現(xiàn)溫度的檢測(cè)、報(bào)警、控制。技能要點(diǎn)項(xiàng)目目標(biāo)使用集成的溫度傳感器LM26控制風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)。任務(wù)目標(biāo)?生活中有哪些地方需要測(cè)溫度？會(huì)使用什么器具測(cè)溫度？定義和分類(lèi)一、溫度測(cè)量方法一）溫度概念

溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是物體內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則劇烈運(yùn)動(dòng)程度的標(biāo)志,分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，溫度就越高。1、溫度概念

定義和分類(lèi)一、溫度測(cè)量方法一）溫度概念

用來(lái)量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)（零點(diǎn)）和測(cè)量溫度的基本單位。3種溫標(biāo)的換算關(guān)系為：2、溫標(biāo)概念華氏溫標(biāo)（℉）——在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)為32度，水的沸點(diǎn)為212度，中間劃分180等分，每等分為華氏1度，符號(hào)為F。攝氏溫標(biāo)(℃)——在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)為0度，水的沸點(diǎn)為100度，中間劃分100等分，每等分為攝氏1度℃，符號(hào)為t。熱力學(xué)溫標(biāo)（K）——規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為絕對(duì)零度（0K），符號(hào)為T(mén)。熱力學(xué)溫標(biāo)的零點(diǎn)——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)到絕對(duì)零度（如宇宙空間的溫度為0.2K）。一、溫度測(cè)量方法一）溫度的測(cè)量方法圖3-1溫度傳感器原理圖溫度傳感器是由溫度敏感元件（感溫元件）和轉(zhuǎn)換電路組成。利用物體表面的熱輻射強(qiáng)度與溫度的關(guān)系來(lái)測(cè)量溫度的。Titleinhere非接觸式測(cè)溫輻射高溫計(jì)、光學(xué)高溫計(jì)、比色高溫計(jì)、熱紅外輻射溫度傳感器等。感溫元件與被測(cè)對(duì)象接觸，彼此進(jìn)行熱量交換。熱膨脹式溫度傳感器、熱電偶、熱電阻、熱敏電阻、半導(dǎo)體溫度傳感器等。接觸式測(cè)溫

二、電阻式溫度傳感器一）電阻式溫度傳感器基本工作原理電阻式溫度傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度變化而變化的原理來(lái)測(cè)量溫度的，即材料的電阻隨溫度的變化而變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電阻效應(yīng)。二）電阻式溫度傳感器分類(lèi)及應(yīng)用把由金屬導(dǎo)體鉑、銅、鎳等制成的測(cè)溫元件稱(chēng)為金屬熱電阻，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)為熱敏電阻。1.分類(lèi)2.金屬熱電阻主要材料利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而變化的原理進(jìn)行測(cè)溫的。測(cè)溫范圍工作原理-220~850℃范圍內(nèi)的溫度，少數(shù)情況下，低溫可測(cè)量至1K（-272℃），高溫可測(cè)量至1000℃。鉑和銅。1.電阻應(yīng)變式傳感器工作原理1)鉑電阻鉑電阻的特點(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。鉑電阻的測(cè)量范圍為-200～850℃。

-200～0℃的溫度范圍內(nèi)為：Rt=R0[1+At+Bt2+Ct3(t-100)] 0～850℃的溫度范圍內(nèi)為：Rt=R0(1+At+Bt2)式中Rt和R0分別為t和0℃時(shí)的鉑電阻值；A、B、和C為常數(shù)，其數(shù)值為：

A=3.9684*10-3/℃B=-5.847*10-7/℃C=-4.22*10-12/℃分度號(hào)分別為Pt10（10Ω）、Pt50（50Ω）、Pt100（100Ω），其中Pt100最常用。鉑熱電阻不同分度號(hào)對(duì)應(yīng)有相應(yīng)分度表，即Rt–t的關(guān)系，見(jiàn)附錄A。1.電阻應(yīng)變式傳感器工作原理2)銅電阻由于鉑是貴金屬，在測(cè)量精度要求不高，溫度范圍在-50~150℃時(shí)普遍采用銅電阻。銅電阻與溫度間的關(guān)系為：Rt=R0(1+a1t+a2t2+a3t3)。由于a2，a3比a1小得多，所以可以簡(jiǎn)化為：Rt≈R0(1+a1t)，式中，Rt是溫度為t時(shí)銅電阻值；R0是溫度為0℃時(shí)銅電阻值；a1是常數(shù)；a1=4.28*10-3℃銅電阻的R0常取100Ω、50Ω兩種，分度號(hào)為Cu100、Cu50。特點(diǎn)：銅易于提純，價(jià)格低廉，電阻--溫度特性線性較好。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，熱慣性較大，在溫度高于100℃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。如中低端汽車(chē)水箱溫度控制常用銅電阻傳感器，具有較高的性?xún)r(jià)比。1.電阻應(yīng)變式傳感器工作原理3)測(cè)量電路熱電阻傳感器外接引線如果較長(zhǎng)時(shí)，引線電阻的變化使測(cè)量結(jié)果有較大誤差，為減小誤差，可采用三線制電橋連接法測(cè)量電路或四線電阻測(cè)量電路。

無(wú)論三線制或四線制測(cè)量電路，都必須從熱電阻感溫體的根部引出導(dǎo)線，不能從熱電阻的接線端子上分出，否則同樣會(huì)存在引線誤差。

（a）三線制電橋測(cè)量電路（b）四線制恒流源測(cè)量電路圖3-2熱電阻傳感器電路

二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線的連接方式叫二線制。這種引線方法很簡(jiǎn)單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r，r大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長(zhǎng)度等因素有關(guān)，且隨環(huán)境溫度變化，造成測(cè)量誤差。因此這種引線方式只適用于測(cè)量精度較低的場(chǎng)合。三線制：在熱電阻根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱(chēng)為三線制。這種方式通常與電橋配套使用，熱電阻作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，其連接導(dǎo)線也成為橋臂電阻的一部分。如圖3-2（a）所示，將一根導(dǎo)線接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上。

這種方法可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過(guò)程控制中最常用的接線方法。四線制：在熱電阻根部的兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式稱(chēng)為四線制。接線方法如圖3-2（b）所示，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把Rt轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)U，再通過(guò)另兩根引線把U引至二次儀表。這種引線方式可完全消除引線電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測(cè)。測(cè)量電路3.半導(dǎo)體熱敏電阻1)半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻簡(jiǎn)稱(chēng)熱敏電阻，是一種新型的半導(dǎo)體測(cè)溫元件，熱敏電阻是利用某些金屬氧化物或單晶鍺、硅等材料，按特定工藝制成的感溫元件。

正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻臨界溫度電阻器（CTR）如圖3-3的曲線3和4，溫度上升，電阻值加大。如圖3-3的曲線1和2，溫度上升，電阻值減小。在某一特定溫度下電阻值會(huì)發(fā)生突變，如圖3-3的曲線1和4，電阻值在某個(gè)臨界點(diǎn)，阻值變化大。圖3-3熱敏電阻的溫度特性曲線圖3-4熱敏電阻在電路圖中的符號(hào)2024/2/2117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2024/2/2118玻璃封裝NTC熱敏電阻MF58型熱敏電阻2024/2/21192)熱敏電阻的應(yīng)用用于測(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)層的熱敏電阻只能用于干燥的環(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。如圖3-5為熱敏電阻電冰箱溫度控制中的應(yīng)用。圖3-5熱敏電阻（NTC）在電冰箱溫度控制中的應(yīng)用開(kāi)機(jī)檢測(cè)關(guān)機(jī)檢測(cè)基準(zhǔn)電壓

工作原理：溫度上升，Ui2＞Ui1、Ui2＞Ui3，UA1下降，UA2上升。UIC2上升，VT導(dǎo)通，繼電器工作，壓縮機(jī)開(kāi)始制冷。溫度下降，則壓縮機(jī)停機(jī)。1．壓電效應(yīng)三、熱電偶傳感器一）熱電偶工作原理圖3-7熱電偶測(cè)溫原理圖兩種不同材料的導(dǎo)體A和B組成一個(gè)閉合電路時(shí)，若兩接觸點(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)為熱電效應(yīng)。該電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為熱電動(dòng)勢(shì)。兩種不同材料的導(dǎo)體所組成的回路稱(chēng)為熱電偶，組成熱電偶的導(dǎo)體稱(chēng)為“熱電極”。熱電偶所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為熱電動(dòng)勢(shì)。熱電偶的兩個(gè)接觸點(diǎn)中，置于溫度t被測(cè)對(duì)象的接觸點(diǎn)稱(chēng)為測(cè)量端，又稱(chēng)工作端或熱端；而置于參考溫度為t0的另一接觸點(diǎn)稱(chēng)為參考端，又稱(chēng)冷端。熱電偶回路總熱電勢(shì)

（3-1）其中為熱端接觸電勢(shì)，為冷端接觸電勢(shì)，為B導(dǎo)體的溫差電勢(shì)，為A導(dǎo)體的溫差電勢(shì)。由于溫差電勢(shì)很小，通?？梢院雎?，而通常為常數(shù)，所以回路總電勢(shì)為：；令C=，則有：，總的熱電動(dòng)勢(shì)就只與熱端溫度t成單值函數(shù)關(guān)系。1．壓電效應(yīng)三、熱電偶傳感器一）熱電偶工作原理圖3-8熱電偶回路總熱電勢(shì)

2024/2/2124熱電偶工作原理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)大于零2024/2/2125冷熱端溫度相等時(shí)，回路中不產(chǎn)生熱電勢(shì)2024/2/2126熱端溫度低于冷端溫度時(shí)，回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)小于零1．壓電效應(yīng)三、熱電偶傳感器二）熱電偶基本定律

2.中間溫度定律3.參考電極定律1.中間導(dǎo)體定律2024/2/2128在熱點(diǎn)偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要該導(dǎo)體兩端溫度相等，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3-24中間導(dǎo)體定律

第三種導(dǎo)體1、

中間導(dǎo)體定律

2024/2/2129

圖3-24

中間導(dǎo)體定律當(dāng)t=t0時(shí)所以2024/2/2130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，可以將熱電動(dòng)勢(shì)通過(guò)導(dǎo)線接至測(cè)量?jī)x表進(jìn)行測(cè)量,且不影響測(cè)量精度?？刹捎瞄_(kāi)路熱電偶對(duì)液態(tài)金屬和金屬壁面進(jìn)行溫度測(cè)量，只要保證兩熱電極插入地方的溫度相同即可。圖3-25

連接儀表的熱電偶測(cè)量回路圖3-26開(kāi)路熱電偶測(cè)溫2024/2/21312、中間溫度定律在熱電偶測(cè)量電路中，測(cè)量端溫度為t，自由端為to，中間溫度為t′，則（t，to）的熱電勢(shì)等于（t，t′）與（t′，to）熱電勢(shì)代數(shù)和。即

圖3-27

中間溫度定律兩式相加得

證明2024/2/2132中間溫度定律的意義利用該定律，可對(duì)參考端溫度不為0℃的熱電勢(shì)進(jìn)行修正。另外，可以選用廉價(jià)的熱電偶A′、B′代替t′到to段的熱電偶A、B，只要在t′、to溫度范圍內(nèi)A′、B′與A、B熱電偶具有相近的熱電勢(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t′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)線延長(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)只取決于冷、熱接點(diǎn)的溫度，而與熱電極上的溫度分布無(wú)關(guān)。

2024/2/21333、參考電極定律

如圖3-28所示，已知熱電極A、B與參考電極C組成的熱電偶在接點(diǎn)溫度為（t，to）時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)分別為EAC（t，to），EBC（t，to），則相同溫度下，由A，B兩種熱電極配對(duì)后的熱電動(dòng)勢(shì)EAB可按下面公式計(jì)算為

圖3-28參考電極定律2024/2/2134參考電極定律舉例例1已知鉑銠30—鉑熱電偶的E（1084.5℃，0℃）=13.937mV，鉑銠6—鉑熱電偶的

E（1084.5℃，0℃）=8.354mV，求：鉑銠30—鉑銠6熱電偶在同樣溫度條件下的熱電動(dòng)勢(shì)。解:設(shè)A為鉑銠30電極，B為鉑銠6電極，C為純鉑電極EAB（1084.5℃，0℃）=EAC（1084.5℃，0℃）-EBC（1084.5℃，0℃）=5.622mV2024/2/2135參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。由于純鉑絲的物理化學(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。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)：（1）當(dāng)兩熱電極材料相同時(shí)，不論接點(diǎn)溫度相同與否，回路總熱電勢(shì)均為零（2）當(dāng)熱電偶兩個(gè)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)均為零。（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)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）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。Title①當(dāng)兩個(gè)熱電極材料相同時(shí)，不論接點(diǎn)溫度相同與否，回路總熱電勢(shì)均為零。熱電偶具有以下性質(zhì)：②當(dāng)熱電偶兩個(gè)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)均為零。③只有當(dāng)電極材料不同，兩接觸點(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，兩接觸點(diǎn)的溫差越大，熱電勢(shì)也就越大。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)冷端的方向。1．壓電效應(yīng)三、熱電偶傳感器三）熱電偶的應(yīng)用①在測(cè)溫范圍內(nèi)，熱電性能穩(wěn)定，物理化學(xué)性能穩(wěn)定。②導(dǎo)電率要高，電阻溫度系數(shù)小。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)。④具有相近的熔點(diǎn)和特性穩(wěn)定的溫度范圍。⑤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。1.熱電偶材料的選擇材料條件

目前工業(yè)上常用的4種標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶材料為：①鉑銠30—鉑銠6（分度號(hào)為B型），測(cè)溫范圍0～1800℃；②鉑銠10—鉑（分度號(hào)為S型），測(cè)溫范圍0～1600℃；③鎳鉻—鎳硅（分度號(hào)為K型），測(cè)溫范圍-200～1300℃；④鎳鉻—銅鎳（分度號(hào)為E型），測(cè)溫范圍-200～900℃。組成熱電偶的兩種材料寫(xiě)在前面的為正極，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。2.熱電偶的應(yīng)用1）熱電偶的分類(lèi)及用途熱電偶有普通熱電偶、鎧裝熱電偶及薄膜熱電偶三種結(jié)構(gòu)，如圖3-13所示。三種熱電偶由于結(jié)構(gòu)、性能不同，因而用途也不相同。①普通熱電偶主要用于測(cè)量氣體、蒸氣和液體等介質(zhì)的溫度。②鎧裝熱電偶屬于特殊結(jié)構(gòu)的熱電偶，它將熱電偶絲和絕緣材料一起緊壓在金屬保護(hù)管中制成的熱電偶。③薄膜熱電偶測(cè)量端既小又薄，熱容量小，響應(yīng)速度快，適宜測(cè)微小面積上的瞬變溫度。（a）普通裝配型熱電偶（b）鎧裝型熱電偶（c）薄膜型熱電偶圖3-13熱電偶外形圖2）熱電偶的冷端補(bǔ)償用熱電偶測(cè)溫時(shí)，若直接用熱電偶分度表，必須滿(mǎn)足t0=0℃的條件。但在實(shí)際測(cè)溫中，冷端溫度常隨環(huán)境溫度變化，t0不但不是0℃，而且也不恒定。因此，將會(huì)引入誤差。消除或補(bǔ)償此誤差常用的方法：*恒溫法*溫度修正法*電橋補(bǔ)償法*電位補(bǔ)償法*冷端補(bǔ)償法由熱電偶的測(cè)溫原理可知，熱電偶的輸出電勢(shì)是兩端溫度t和t0差值的函數(shù)。當(dāng)冷端溫度不變時(shí)，熱電動(dòng)勢(shì)與工作端溫度呈單值函數(shù)關(guān)系，各種熱電偶溫度與熱電動(dòng)勢(shì)關(guān)系的分度表都在冷端溫度為零時(shí)做出。①冷端恒溫法及計(jì)算修正

在測(cè)量中采用冰浴法保持t0=0℃，此法一般只適用于實(shí)驗(yàn)室中，若做不到t0=0℃，可保持t0恒定，再用計(jì)算法修正。根據(jù)熱電偶的中間溫度定律：式中——直接測(cè)出的熱電勢(shì)毫伏數(shù)。校正時(shí)，先測(cè)得冷端溫度t0，從該熱電偶分度表中查出，加到上，根據(jù)上式求得

，再查分度表得到t0，使用此法需查兩次分度表。此方法在熱電偶與動(dòng)圈式儀表配套使用時(shí)特別實(shí)用?？梢岳脙x表的機(jī)械調(diào)零點(diǎn)將零位調(diào)到與冷端溫度相同的刻度上，也就相當(dāng)于先給儀表輸入一個(gè)熱電勢(shì)，在儀表使用時(shí)所指示值即為

,對(duì)應(yīng)溫度值，也即實(shí)際測(cè)量溫度的大小。②補(bǔ)償導(dǎo)線法實(shí)際測(cè)溫時(shí)，由于熱電偶的長(zhǎng)度有限，冷端溫度將直接受到被測(cè)介質(zhì)溫度和周?chē)h(huán)境的影響。例如，熱電偶安裝在電爐壁上，電爐周?chē)目諝鉁囟鹊牟环€(wěn)定會(huì)影響到接線盒中的冷端的溫度，造成測(cè)量誤差。圖3-14補(bǔ)償導(dǎo)線法為了使冷端不受測(cè)量端溫度的影響，可將熱電偶加長(zhǎng)，但同時(shí)也增加了測(cè)量費(fèi)用。所以一般采用在一定溫度范圍內(nèi)（0～100℃）與熱電偶熱電特性相近且廉價(jià)的材料代替熱電偶來(lái)延長(zhǎng)熱電極，這種導(dǎo)線稱(chēng)為補(bǔ)償導(dǎo)線，這種方法稱(chēng)為補(bǔ)償導(dǎo)線法。如圖3-14所示。A′、B′為補(bǔ)償導(dǎo)線，根據(jù)補(bǔ)償導(dǎo)線的定義有：（3-5）使用補(bǔ)償導(dǎo)線必須注意兩個(gè)問(wèn)題：兩根補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶相連的接點(diǎn)溫度必須相同，接點(diǎn)溫度不超過(guò)100℃；不同的熱電偶要與其型號(hào)相應(yīng)的補(bǔ)償導(dǎo)線配套使用，且必須在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)使用，極性不能接反。熱電偶名稱(chēng)分度號(hào)材料極性補(bǔ)償導(dǎo)線成分護(hù)套顏色金屬顏色鉑銠—鉑S銅銅鎳+-Cu0.57%～0.6%Ni，其余Cu紅綠紫紅褐鎳鉻—鎳硅鎳鉻—鎳鋁K銅康銅+-Cu39%，41%Ni，1.4%～1.8%Mn，其余Cu紅棕紫紅白鎳鉻—銅鎳鎳鉻—康銅E鎳鉻考銅+-8.5﹪～10﹪Cu，其余Cu56%Cu，44%Ni紫黃黑白表3-1補(bǔ)償導(dǎo)線已有定型產(chǎn)品表①冷端恒溫法及計(jì)算修正

在測(cè)量中采用冰浴法保持t0=0℃，此法一般只適用于實(shí)驗(yàn)室中，若做不到t0=0℃，可保持t0恒定，再用計(jì)算法修正。根據(jù)熱電偶的中間溫度定律：式中——直接測(cè)出的熱電勢(shì)毫伏數(shù)。校正時(shí)，先測(cè)得冷端溫度t0，從該熱電偶分度表中查出，加到上，根據(jù)上式求得

，再查分度表得到t0，使用此法需查兩次分度表。此方法在熱電偶與動(dòng)圈式儀表配套使用時(shí)特別實(shí)用?？梢岳脙x表的機(jī)械調(diào)零點(diǎn)將零位調(diào)到與冷端溫度相同的刻度上，也就相當(dāng)于先給儀表輸入一個(gè)熱電勢(shì)，在儀表使用時(shí)所指示值即為

,對(duì)應(yīng)溫度值，也即實(shí)際測(cè)量溫度的大小。3）熱電偶測(cè)溫電路①測(cè)量某一點(diǎn)溫度一個(gè)熱電偶和一個(gè)儀表配用的基本電路，圖中A′B′為補(bǔ)償導(dǎo)線，表的讀數(shù)為：（3-6）圖3-15熱電偶測(cè)量某一點(diǎn)溫度3）熱電偶測(cè)溫電路②測(cè)量?jī)牲c(diǎn)溫度之差的電路

兩支同型號(hào)的熱電偶反向串聯(lián)。注意：用熱電偶測(cè)量?jī)牲c(diǎn)溫度之差時(shí)，千萬(wàn)不能直接相減兩溫度點(diǎn)的溫度。圖3-16測(cè)量?jī)牲c(diǎn)溫度之差的電路儀表的讀數(shù)：（3-7）3）熱電偶測(cè)溫電路兩支同型號(hào)的熱電偶正向串聯(lián)。該電路的特點(diǎn)是：輸出的熱電勢(shì)較大，提高了測(cè)試靈敏度，可以測(cè)量微小溫度的變化。并且因?yàn)闊犭娕即?lián)，只要有一支熱電偶燒斷，儀表即沒(méi)有指示，可以立即發(fā)現(xiàn)故障。（3-8）圖3-17測(cè)量?jī)牲c(diǎn)溫度之和的電路③測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間溫度和的電路3）熱電偶測(cè)溫電路兩支同型號(hào)的熱電偶并聯(lián)。圖中每一支熱電偶分別串接了均衡電阻R1、R2，其作用是在t1、t2不相等時(shí)，在每一支熱電偶回路中流過(guò)的電流不受熱電偶本身內(nèi)阻不相等時(shí)的影響，所以R1、R2的阻值很大。該電路的缺點(diǎn)：當(dāng)某一熱電偶燒斷時(shí)，不能立即察覺(jué)出來(lái)，會(huì)造成測(cè)量誤差。

圖3-18測(cè)量?jī)牲c(diǎn)平均溫度的電路④測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間平均溫度儀表的讀數(shù)（3-9）3）熱電偶測(cè)溫電路通過(guò)波段開(kāi)關(guān)，可以用一臺(tái)顯示儀表分別測(cè)量多點(diǎn)溫度。該種連接方法要求每只熱電偶型號(hào)相同，測(cè)量范圍不能超過(guò)儀表指示量程，熱電偶的冷端處于同一溫度下。多點(diǎn)測(cè)量電路多用于自動(dòng)巡回檢測(cè)中，可以節(jié)約測(cè)量經(jīng)費(fèi)。

圖3-19多點(diǎn)溫度測(cè)量線路⑤多點(diǎn)溫度測(cè)量線路定義和分類(lèi)四、集成溫度傳感器一）集成溫度傳感器分類(lèi)集成溫度傳感器是將溫敏晶體管、放大電路、溫度補(bǔ)償電路及其他輔助電路集成在同一個(gè)芯片上的溫度傳感器。它主要用來(lái)進(jìn)行-50~150℃范圍內(nèi)的溫度測(cè)量、溫度控制和溫度補(bǔ)償。一般來(lái)講，集成溫度傳感器具有小型化、成本低、線性好、精度高、可靠性高、重復(fù)性好及接口靈活等優(yōu)點(diǎn)。模擬集成溫度傳感器按照輸出和功能特點(diǎn)分類(lèi)：模擬集成溫度控制器通用智能溫度控制器數(shù)字溫度傳感器按輸出形式分為電壓型電流型頻率型二）常見(jiàn)的集成溫度傳感器1.LM35DLM35D是把測(cè)溫傳感器與放大電路做在一個(gè)硅片上，形成一個(gè)集成溫度傳感器。它是一種輸出電壓與攝氏溫度成正比例的溫度傳感器，其靈敏度為10mV/℃；工作溫度范圍為0℃-100℃；工作電壓為4-30V；精度為±1℃。最大線性誤差為±0.5℃；靜態(tài)電流為80uA。該器件外觀如塑封三極管（均為T(mén)O-92封裝）。圖3-20LM35D傳感器外形（3-10）該溫度傳感器最大的特點(diǎn)是是使用時(shí)無(wú)需外圍元件，也無(wú)需調(diào)試和較正（標(biāo)定），只要外接一個(gè)1V的表頭（如指針式或數(shù)字式的萬(wàn)用表），就成為一個(gè)測(cè)溫儀（見(jiàn)圖3-21）。圖3-21簡(jiǎn)易測(cè)溫儀LM35D電源供應(yīng)模式有單電源與正負(fù)雙電源兩種，其接法如圖3-22所示。正負(fù)雙電源的供電模式可提供負(fù)溫度的測(cè)量，單電源模式在25℃下電流約為50mA，非常省電。圖3-22LM35D供電電路圖二）常見(jiàn)的集成溫度傳感器2.DS18B20

DS18B20是美國(guó)DALLAS公司繼DS1820之后推出的一款單線接口數(shù)字溫度傳感器。它使用了在板專(zhuān)利技術(shù)，全部傳感器和各種數(shù)字轉(zhuǎn)換電路都被集成在一起，其封裝形式如圖3-23所示。圖3-23DS18B20的三種封裝形式2007.01DS18B20主要特點(diǎn)為：

①單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；

②內(nèi)置64位的產(chǎn)品唯一序列號(hào)，適宜單線多點(diǎn)分布式測(cè)溫；

③無(wú)須外部器件；

④電源電壓范圍為3.0~5.5Ｖ，也可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電；

⑤測(cè)溫范圍為-55~125℃，在-10~85℃范圍內(nèi)測(cè)量

誤差不超過(guò)±0.5℃；

⑥二進(jìn)制數(shù)字式溫度輸出從9位到12位可選；

⑦