物理chart溫測(cè)量PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1物理物理chart溫測(cè)量溫測(cè)量第1頁(yè)/共71頁(yè)紅外線測(cè)溫計(jì)紅外線測(cè)溫計(jì) 輻射式溫度計(jì)輻射式溫度計(jì) 通過(guò)測(cè)量物體熱輻射功率來(lái)測(cè)量溫度。通過(guò)測(cè)量物體熱輻射功率來(lái)測(cè)量溫度。 紅外式溫度計(jì)紅外式溫度計(jì) 通過(guò)測(cè)量物體紅外波段熱輻射功率來(lái)測(cè)量溫度。通過(guò)測(cè)量物體紅外波段熱輻射功率來(lái)測(cè)量溫度。光學(xué)高溫計(jì)光學(xué)高溫計(jì)第2頁(yè)/共71頁(yè)玻璃管溫度計(jì)玻璃管溫度計(jì)電接點(diǎn)式電接點(diǎn)式玻璃管溫度計(jì)玻璃管溫度計(jì)第3頁(yè)/共71頁(yè) 雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)：用兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬用兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊接在一起制成雙金屬片。受熱后，由于兩金片疊焊接在一起制成雙金屬片。受熱后，由于兩金屬片的膨脹長(zhǎng)度不同而產(chǎn)生彎曲。

2、屬片的膨脹長(zhǎng)度不同而產(chǎn)生彎曲。 若將雙金屬片制成螺旋形，當(dāng)溫度變化時(shí)，螺若將雙金屬片制成螺旋形，當(dāng)溫度變化時(shí)，螺旋的自由端便圍繞著中心軸偏轉(zhuǎn)，帶動(dòng)指針在刻度旋的自由端便圍繞著中心軸偏轉(zhuǎn)，帶動(dòng)指針在刻度盤(pán)上指示出相應(yīng)溫度值。盤(pán)上指示出相應(yīng)溫度值。 第4頁(yè)/共71頁(yè)雙金屬片常用來(lái)做溫度報(bào)警或控制雙金屬片常用來(lái)做溫度報(bào)警或控制 隨著溫度上升，雙金屬隨著溫度上升，雙金屬片逐漸彎曲，當(dāng)其觸點(diǎn)接觸片逐漸彎曲，當(dāng)其觸點(diǎn)接觸到固定觸點(diǎn)時(shí)，報(bào)警燈和繼到固定觸點(diǎn)時(shí)，報(bào)警燈和繼電器回路被接通。電器回路被接通。 調(diào)節(jié)螺釘用來(lái)調(diào)整固定調(diào)節(jié)螺釘用來(lái)調(diào)整固定觸點(diǎn)的位置，以調(diào)整報(bào)警溫觸點(diǎn)的位置，以調(diào)整報(bào)警溫度。度。雙金屬片雙

3、金屬片調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)螺釘絕緣柱絕緣柱 如圖是一雙金屬溫控器。如圖是一雙金屬溫控器。繼電器繼電器第5頁(yè)/共71頁(yè)原理原理: 封閉容器中的液體、封閉容器中的液體、氣體或低沸點(diǎn)液體的飽和蒸汽，氣體或低沸點(diǎn)液體的飽和蒸汽，受熱后體積膨脹，壓力增大。用受熱后體積膨脹，壓力增大。用壓力表指示溫度壓力表指示溫度2 2利用封閉容器中利用封閉容器中氣體或液體受熱時(shí)壓力會(huì)隨氣體或液體受熱時(shí)壓力會(huì)隨溫度而變化溫度而變化，如壓力式溫度計(jì)，如壓力式溫度計(jì)第6頁(yè)/共71頁(yè)3 3利用利用熱阻效應(yīng)熱阻效應(yīng)，即導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻會(huì)，即導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻會(huì)隨溫度而變化的性質(zhì)，如熱電阻溫度計(jì)，根隨溫度而變化的性質(zhì)，如熱電阻溫度計(jì)，根

4、據(jù)使用材料的不同，有鉑熱電阻，銅熱電阻據(jù)使用材料的不同，有鉑熱電阻，銅熱電阻，半導(dǎo)體熱敏電阻，半導(dǎo)體熱敏電阻4 4利用利用熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)，即兩種不同的金屬導(dǎo)體接，即兩種不同的金屬導(dǎo)體接點(diǎn)受熱會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)的性質(zhì)，制成熱電偶溫點(diǎn)受熱會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)的性質(zhì)，制成熱電偶溫度計(jì)。度計(jì)。5 5、利用、利用半導(dǎo)體半導(dǎo)體PNPN結(jié)的結(jié)電壓隨溫度變化結(jié)的結(jié)電壓隨溫度變化的特的特性，通過(guò)測(cè)量感溫器元件（結(jié)）電壓變化來(lái)性，通過(guò)測(cè)量感溫器元件（結(jié)）電壓變化來(lái)測(cè)量溫，如：半導(dǎo)體溫度計(jì)測(cè)量溫，如：半導(dǎo)體溫度計(jì)第7頁(yè)/共71頁(yè)第8頁(yè)/共71頁(yè)將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，若將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，若

5、兩個(gè)連接點(diǎn)溫度不同，回路中會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)。此電兩個(gè)連接點(diǎn)溫度不同，回路中會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)。此電勢(shì)稱為熱電勢(shì)。勢(shì)稱為熱電勢(shì)。熱電偶的測(cè)溫原理熱電偶的測(cè)溫原理第9頁(yè)/共71頁(yè)1、接觸電勢(shì)、接觸電勢(shì) 當(dāng)不同導(dǎo)體當(dāng)不同導(dǎo)體A、B接觸時(shí)，兩邊接觸時(shí)，兩邊的自由電子密度不同，在交界面的自由電子密度不同，在交界面上產(chǎn)生電子的相互擴(kuò)散，致使在上產(chǎn)生電子的相互擴(kuò)散，致使在接觸處產(chǎn)生接觸處產(chǎn)生接觸電勢(shì)接觸電勢(shì)。 其大小取決于兩種材料的種類其大小取決于兩種材料的種類和接觸點(diǎn)的溫度。和接觸點(diǎn)的溫度。t熱端熱端 A Bt0冷端冷端eAB( t ) = Ktel nNA( t ) NB( t ) NA( t )、 NB( t )

6、自由電子密度；自由電子密度； e 單位電荷單位電荷第10頁(yè)/共71頁(yè)第11頁(yè)/共71頁(yè)2、溫差電勢(shì)溫差電勢(shì) 對(duì)于同一金屬對(duì)于同一金屬A（或（或B），），其兩端溫度不同，自由電子所其兩端溫度不同，自由電子所具有的動(dòng)能不同，也會(huì)產(chǎn)生相具有的動(dòng)能不同，也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電勢(shì)，稱為應(yīng)的電勢(shì)，稱為溫差電勢(shì)溫差電勢(shì)。 熱電勢(shì)由兩部分組成：熱電勢(shì)由兩部分組成：接觸接觸電勢(shì)電勢(shì)和和溫差電勢(shì)溫差電勢(shì)。但溫差電勢(shì)。但溫差電勢(shì)值遠(yuǎn)小于接觸電勢(shì)，常忽略不值遠(yuǎn)小于接觸電勢(shì)，常忽略不計(jì)。計(jì)。t A Bt0第12頁(yè)/共71頁(yè)3、閉和回路總電勢(shì)、閉和回路總電勢(shì) A)(0tAB),(0ttB),(0ttA)(tAB),()(),(

7、)(),(0000ttttttttAABBABAB)()(0ttABABB第13頁(yè)/共71頁(yè)CtttABAB)(),(0第14頁(yè)/共71頁(yè)第15頁(yè)/共71頁(yè)2、中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律 結(jié)論：結(jié)論：在熱電偶回路中接入另一種中間導(dǎo)體后，在熱電偶回路中接入另一種中間導(dǎo)體后，只要中間導(dǎo)體兩端溫度相同，中間導(dǎo)體的引入對(duì)只要中間導(dǎo)體兩端溫度相同，中間導(dǎo)體的引入對(duì)熱電偶回路的熱電勢(shì)沒(méi)有影響。熱電偶回路的熱電勢(shì)沒(méi)有影響。ABCt 0t 0t 設(shè)將熱電偶設(shè)將熱電偶ABAB一端打開(kāi)，接入第三種導(dǎo)體一端打開(kāi)，接入第三種導(dǎo)體C E EABC(ABC(t,tt,t0 0)=)=e eABAB(t)+(t)+e eBC

8、BC(t(t0 0) )e eCACA(t(t0 0) )只要各接點(diǎn)的溫度相同即只要各接點(diǎn)的溫度相同即t = t0時(shí)，時(shí)，則回路那熱電勢(shì)等于零，即則回路那熱電勢(shì)等于零，即e eABAB(t(t0 0)+)+e eBCBC(t(t0 0) )e eCACA(t(t0 0) )0 0或或e eABAB(t(t0 0) )e eBCBC(t(t0 0) )e eCACA(t(t0 0) )故：故：E EABCABC(t,t(t,t0 0)=)=e eABAB(t)(t)e eABAB(t(t0 0) )第16頁(yè)/共71頁(yè)3、中間溫度定律中間溫度定律 一支熱電偶在兩接點(diǎn)溫度為一支熱電偶在兩接點(diǎn)溫度為t

9、 、t0 時(shí)的熱電時(shí)的熱電勢(shì)，等于兩支同溫度特性熱電偶在接點(diǎn)溫度為勢(shì)，等于兩支同溫度特性熱電偶在接點(diǎn)溫度為t 、ta和和ta、t0時(shí)的熱電勢(shì)之代數(shù)和。即時(shí)的熱電勢(shì)之代數(shù)和。即 E AB ( t ，to ) = E AB( t , 0 ) E AB( to , 0 ) 據(jù)此，只要給出冷端為據(jù)此，只要給出冷端為0時(shí)的熱電勢(shì)關(guān)系時(shí)的熱電勢(shì)關(guān)系EAB( t ,0 ) ，便可求出冷端任意溫度時(shí)的熱電勢(shì)。，便可求出冷端任意溫度時(shí)的熱電勢(shì)。=符合分度表要求ABt0t AB0t AB0t0 第17頁(yè)/共71頁(yè)分度表分度表-冷端溫度為冷端溫度為00時(shí)時(shí)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了熱電偶的熱電勢(shì)與熱端熱端溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，

10、列成表格列成表格。第18頁(yè)/共71頁(yè) 鎳鉻鎳硅熱電偶分度表（簡(jiǎn)表）分度號(hào) K t0=0，E/mVt/0010203040506070809000.0000.3970.7981.2031.6112.0222.4362.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.3387.7372008.1378.5378.9389.3419.74510.15110.56010.96911.38111.79330012.20712.63213.03913.45613.87414.29214.71215.13215.55215.97440016

11、.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91922.34622.77223.19823.62424.05024.47660024.90225.32725.75126.17626.59927.02227.44527.86728.28828.70970029.12829.54729.96530.38330.79931.21431.62932.04232.45532.86680033.27733.68634.09534.50234.90935.31435.71836.12136

12、.52436.92590037.32537.72438.12238.51938.91539.31039.70340.09640.48840.897100041.26941.65742.04542.43242.81743.20243.58543.96844.34944.729110045.10845.48645.86346.23846.61246.98547.35647.72648.05948.462120048.82849.19249.55549.91650.27650.63350.99051.34451.69752.049130052.398第19頁(yè)/共71頁(yè) 補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線 問(wèn)題引出熱電

13、偶冷端暴露于空間，受環(huán)境溫度影響。熱電偶冷端暴露于空間，受環(huán)境溫度影響。熱電極長(zhǎng)度有限，冷端受到被測(cè)溫度變化的影響熱電極長(zhǎng)度有限，冷端受到被測(cè)溫度變化的影響只有當(dāng)冷端只有當(dāng)冷端t0t0保持不變時(shí)保持不變時(shí)，熱電偶的熱電勢(shì)才取決，熱電偶的熱電勢(shì)才取決于熱端溫度于熱端溫度t t2.2.2.5 熱電偶冷端溫度補(bǔ)償熱電偶冷端溫度補(bǔ)償CtttABAB)(),(0第20頁(yè)/共71頁(yè) 解決方法解決方法1 1把熱電偶的冷端延伸到遠(yuǎn)離被測(cè)對(duì)象且溫度比把熱電偶的冷端延伸到遠(yuǎn)離被測(cè)對(duì)象且溫度比較穩(wěn)定的地方較穩(wěn)定的地方造成浪費(fèi)造成浪費(fèi)2 2 選用一種具有和所連接的熱電偶相同的熱電性選用一種具有和所連接的熱電偶相同的熱

14、電性能，其材料又是廉價(jià)金屬導(dǎo)線能，其材料又是廉價(jià)金屬導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線其一實(shí)現(xiàn)了冷端遷移；其一實(shí)現(xiàn)了冷端遷移；其二是降低了成本。其二是降低了成本。 功功 能能第21頁(yè)/共71頁(yè) 根據(jù)中間溫度定律，補(bǔ)償導(dǎo)線和熱電偶相連根據(jù)中間溫度定律，補(bǔ)償導(dǎo)線和熱電偶相連后，其總的熱電勢(shì)等于兩支熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)后，其總的熱電勢(shì)等于兩支熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)的代數(shù)和。的代數(shù)和。 E (t,t0) = E偶偶 (t , t n) E補(bǔ)補(bǔ)(t n ,t0) 用補(bǔ)償導(dǎo)線延長(zhǎng)熱電偶的必須條件用補(bǔ)償導(dǎo)線延長(zhǎng)熱電偶的必須條件是：是：補(bǔ)償補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電特性在低溫段與所配熱電偶相同導(dǎo)線的熱電特性在低溫段與所配熱電偶相同。因此，。

15、因此，不同的熱電偶配不同的補(bǔ)償導(dǎo)線。常用熱電偶的補(bǔ)不同的熱電偶配不同的補(bǔ)償導(dǎo)線。常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線見(jiàn)表償導(dǎo)線見(jiàn)表2.2。補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線熱偶熱偶tt nt 0E (t,t0)第22頁(yè)/共71頁(yè)第23頁(yè)/共71頁(yè)第24頁(yè)/共71頁(yè) 問(wèn)題引出熱電偶的分度表所表征的是冷端溫度為熱電偶的分度表所表征的是冷端溫度為00時(shí)的時(shí)的熱電勢(shì)熱電勢(shì)- -溫度關(guān)系，與熱電偶配套使用的顯示儀溫度關(guān)系，與熱電偶配套使用的顯示儀表就是根據(jù)這一關(guān)系進(jìn)行刻度的。表就是根據(jù)這一關(guān)系進(jìn)行刻度的。實(shí)際中，冷端溫度難以保持恒定，且冷端溫度一實(shí)際中，冷端溫度難以保持恒定，且冷端溫度一般不是般不是0 0 解決方法00恒溫法恒溫法 冷端

16、溫度修正法（計(jì)算法）冷端溫度修正法（計(jì)算法） 儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法 補(bǔ)償電橋法補(bǔ)償電橋法 半導(dǎo)體半導(dǎo)體PN結(jié)補(bǔ)償法結(jié)補(bǔ)償法冷端溫度補(bǔ)償冷端溫度補(bǔ)償?shù)?5頁(yè)/共71頁(yè)適用于實(shí)驗(yàn)室中的精確測(cè)量和檢定熱電偶時(shí)使用適用于實(shí)驗(yàn)室中的精確測(cè)量和檢定熱電偶時(shí)使用00恒溫法恒溫法第26頁(yè)/共71頁(yè)設(shè)：冷端溫度恒為設(shè)：冷端溫度恒為t t0 0（t t0 000）被測(cè)溫度為）被測(cè)溫度為 t t 需要用下式進(jìn)行補(bǔ)償需要用下式進(jìn)行補(bǔ)償修正公式修正公式)0 ,(),()0 ,(00tEttEt冷端冷端 t t0 0的熱電勢(shì)的熱電勢(shì)測(cè)量得出的熱電勢(shì)測(cè)量得出的熱電勢(shì) 被測(cè)溫度被測(cè)溫度 t t 的熱電勢(shì)的熱電

17、勢(shì)根據(jù)計(jì)算得到的根據(jù)計(jì)算得到的E EABAB(t,0)(t,0)，查分度表，求，查分度表，求t t冷端溫度修正法冷端溫度修正法 ( (計(jì)算法）計(jì)算法）第27頁(yè)/共71頁(yè)第28頁(yè)/共71頁(yè) 如果熱電偶冷端溫度比較穩(wěn)定，與之相接的顯示如果熱電偶冷端溫度比較穩(wěn)定，與之相接的顯示儀表又可以調(diào)整零點(diǎn)，那么在測(cè)試前，將儀表指儀表又可以調(diào)整零點(diǎn)，那么在測(cè)試前，將儀表指針就調(diào)整到冷端溫度針就調(diào)整到冷端溫度t t0 0處，再開(kāi)始測(cè)量，處，再開(kāi)始測(cè)量，相當(dāng)于相當(dāng)于在輸入熱電偶熱電勢(shì)之前就給顯示儀表輸入了電在輸入熱電偶熱電勢(shì)之前就給顯示儀表輸入了電勢(shì)勢(shì)E(tE(t0 0, 0), 0)。 儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法儀表機(jī)械

18、零點(diǎn)調(diào)整法 此法比較簡(jiǎn)單，但由于冷端溫度（室溫）也有此法比較簡(jiǎn)單，但由于冷端溫度（室溫）也有波動(dòng)，所以只能在測(cè)溫要求不太高的場(chǎng)合下應(yīng)波動(dòng)，所以只能在測(cè)溫要求不太高的場(chǎng)合下應(yīng)用。用。100第29頁(yè)/共71頁(yè)思路：如果能用一個(gè)數(shù)值上思路：如果能用一個(gè)數(shù)值上等于等于EAB(tn,0)的補(bǔ)償電壓與的補(bǔ)償電壓與EAB(t,tn)疊加，則儀表將顯疊加，則儀表將顯示示EAB(t,0)對(duì)應(yīng)的溫度。對(duì)應(yīng)的溫度。工程上用不平衡電橋產(chǎn)生不工程上用不平衡電橋產(chǎn)生不平衡電壓來(lái)作為補(bǔ)償電壓。平衡電壓來(lái)作為補(bǔ)償電壓。EAB(t,0)=EAB(t,tn)+EAB(tn,0)E(t,t0)E(t0 ,0)E(t,0)電橋電橋補(bǔ)

19、償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償電橋法補(bǔ)償電橋法第30頁(yè)/共71頁(yè)E(t,0)E(t,t0)E(t0 ,0)E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)R1=R2=R3, R1=R2=R3, 溫度系數(shù)很小的錳銅電阻，溫度系數(shù)很小的錳銅電阻，RcuRcu與熱電偶的冷端放在一起。與熱電偶的冷端放在一起。 當(dāng)環(huán)境溫度高于當(dāng)環(huán)境溫度高于00時(shí)，時(shí)，RcuRcu隨溫度上升阻值變大，于是在隨溫度上升阻值變大，于是在a,ba,b兩端輸出不平衡電壓兩端輸出不平衡電壓Uab=E(t0,0)Uab=E(t0,0)，與熱電偶的熱電勢(shì)，與熱電偶的熱電勢(shì)疊加，送入儀表，適當(dāng)選擇橋臂電阻和電

20、流的值，可以使疊加，送入儀表，適當(dāng)選擇橋臂電阻和電流的值，可以使得得UabUab恰好補(bǔ)償冷端溫度變化引起的熱電勢(shì)的變化。此時(shí)恰好補(bǔ)償冷端溫度變化引起的熱電勢(shì)的變化。此時(shí)儀表便可以指示正確的溫度值。儀表便可以指示正確的溫度值。 第31頁(yè)/共71頁(yè)1 1 根據(jù)各類熱電偶的型號(hào)選擇配套的補(bǔ)償電根據(jù)各類熱電偶的型號(hào)選擇配套的補(bǔ)償電橋橋 2 2 注意補(bǔ)償溫度的起點(diǎn)注意補(bǔ)償溫度的起點(diǎn) 在在2020平衡，須把顯示儀表的機(jī)械零點(diǎn)預(yù)先平衡，須把顯示儀表的機(jī)械零點(diǎn)預(yù)先調(diào)整到調(diào)整到20 20 在在00平衡，須把顯示儀表的機(jī)械零點(diǎn)預(yù)先調(diào)平衡，須把顯示儀表的機(jī)械零點(diǎn)預(yù)先調(diào)整到整到003 3 補(bǔ)償是相對(duì)的，因此有一定誤差

21、補(bǔ)償是相對(duì)的，因此有一定誤差使用補(bǔ)償電橋注意問(wèn)題使用補(bǔ)償電橋注意問(wèn)題第32頁(yè)/共71頁(yè)半導(dǎo)體半導(dǎo)體PN結(jié)補(bǔ)償法結(jié)補(bǔ)償法 利用半導(dǎo)體利用半導(dǎo)體PN結(jié)結(jié)電壓隨溫度升高而降低的特電壓隨溫度升高而降低的特性自動(dòng)補(bǔ)償熱電偶的冷端溫度引起的誤差。性自動(dòng)補(bǔ)償熱電偶的冷端溫度引起的誤差。 圖中半導(dǎo)體三極管基極結(jié)電壓圖中半導(dǎo)體三極管基極結(jié)電壓V be隨溫度升高隨溫度升高而降低。將而降低。將V be放大后即可輸出。放大后即可輸出。 只要保持只要保持三極管集電極電三極管集電極電流流 Ic 恒定，冷端恒定，冷端補(bǔ)償電壓補(bǔ)償電壓e0 即與即與冷端溫度成正比冷端溫度成正比。Vbe第33頁(yè)/共71頁(yè)2.2.2.3熱電偶的構(gòu)

22、造熱電偶的構(gòu)造 熱電偶是用兩種不同材料的偶絲或薄膜一端焊熱電偶是用兩種不同材料的偶絲或薄膜一端焊接而成。接而成。一般由熱電極，絕緣子，保護(hù)套管和接線一般由熱電極，絕緣子，保護(hù)套管和接線盒等部分組成盒等部分組成.其構(gòu)造分普通型、鎧裝型、簿膜型等。其構(gòu)造分普通型、鎧裝型、簿膜型等。普通型鎧裝型普通熱電偶第34頁(yè)/共71頁(yè)第35頁(yè)/共71頁(yè) 幾種常用的標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶簡(jiǎn)介熱電偶名稱熱電偶名稱分度號(hào)分度號(hào)測(cè)溫范圍測(cè)溫范圍（）平均靈敏度平均靈敏度特特 點(diǎn)點(diǎn)鉑銠鉑銠30鉑銠鉑銠6B0+180010V/穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好,精度高精度高,可在可在氧化氣氛使用氧化氣氛使用鉑銠鉑銠l0鉑鉑S0+160010V/同上，線

23、性度優(yōu)于同上，線性度優(yōu)于B鎳鉻鎳鉻鎳硅鎳硅K0+100040V/價(jià)廉價(jià)廉,，可在氧化及中，可在氧化及中性氣氛中使用性氣氛中使用鎳鉻鎳鉻康銅康銅E-200+90080V/靈敏靈敏,價(jià)廉價(jià)廉,可在氧化及可在氧化及弱還原氣氛中使用弱還原氣氛中使用銅銅康銅康銅T-200+40050V/價(jià)廉價(jià)廉,但銅易氧化但銅易氧化,常用常用于于150以下溫度測(cè)量以下溫度測(cè)量第36頁(yè)/共71頁(yè)鉑及其合金（鉑及其合金（B、S）屬于貴重金屬，價(jià)格很屬于貴重金屬，價(jià)格很貴，但其熱電勢(shì)非常穩(wěn)定，主要用做標(biāo)準(zhǔn)熱電偶及貴，但其熱電勢(shì)非常穩(wěn)定，主要用做標(biāo)準(zhǔn)熱電偶及測(cè)量測(cè)量1100以上的高溫。以上的高溫。 鎳鉻鎳鉻鎳硅（鎳硅（K） 線

24、性度最好線性度最好 鎳鉻鎳鉻康銅（康銅（E） 靈敏度最高靈敏度最高 銅銅康銅（康銅（T） 價(jià)格最便宜價(jià)格最便宜 不同材質(zhì)的熱電偶，其熱電勢(shì)與熱端溫度的不同材質(zhì)的熱電偶，其熱電勢(shì)與熱端溫度的特性關(guān)系不同。特性關(guān)系不同。第37頁(yè)/共71頁(yè)第38頁(yè)/共71頁(yè)第39頁(yè)/共71頁(yè)第40頁(yè)/共71頁(yè)第41頁(yè)/共71頁(yè)2.2.32.2.3熱電阻熱電阻 對(duì)于對(duì)于500500以下的中、低溫，熱電偶輸出的熱以下的中、低溫，熱電偶輸出的熱電勢(shì)很小，容易受到干擾而測(cè)不準(zhǔn)。一般使用熱電勢(shì)很小，容易受到干擾而測(cè)不準(zhǔn)。一般使用熱電阻溫度計(jì)來(lái)進(jìn)行中低溫度的測(cè)量。電阻溫度計(jì)來(lái)進(jìn)行中低溫度的測(cè)量。 =1 dRR dT溫度系數(shù)溫度

25、系數(shù)2.2.3.1金屬熱電阻金屬熱電阻 金屬熱電阻測(cè)溫精度高。大多數(shù)金屬電阻金屬熱電阻測(cè)溫精度高。大多數(shù)金屬電阻阻值隨溫度升高而增大。具有正溫度系數(shù)。阻值隨溫度升高而增大。具有正溫度系數(shù)。熱電阻有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。熱電阻有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。第42頁(yè)/共71頁(yè) 電阻溫度系數(shù)大，電阻率大；電阻溫度系數(shù)大，電阻率大； 在測(cè)溫范圍內(nèi)物理化學(xué)性能穩(wěn)定；在測(cè)溫范圍內(nèi)物理化學(xué)性能穩(wěn)定； 溫度特性的線性度好。溫度特性的線性度好。作為工業(yè)用熱電阻的材料要求：作為工業(yè)用熱電阻的材料要求：第43頁(yè)/共71頁(yè) 電阻溫度關(guān)系：電阻溫度關(guān)系： R t =R0 1+At+Bt2+C(t-100)

26、t3 (-2000) R t =R0 (1+At+Bt2) ( ( 0850)0850) 鉑電阻有兩種分度號(hào)：鉑電阻有兩種分度號(hào)：Pt10 , Pt100Pt10 , Pt1001.1.鉑電阻鉑電阻 鉑材料容易提純，其化學(xué)、物理性能穩(wěn)定；鉑材料容易提純，其化學(xué)、物理性能穩(wěn)定；測(cè)溫復(fù)現(xiàn)性好、精度高。被國(guó)際電工委員會(huì)規(guī)定測(cè)溫復(fù)現(xiàn)性好、精度高。被國(guó)際電工委員會(huì)規(guī)定為為-259+630 -259+630 間的基準(zhǔn)器，但線性度稍差，常間的基準(zhǔn)器，但線性度稍差，常用于用于-200+-200+600 600 溫度測(cè)量。溫度測(cè)量。第44頁(yè)/共71頁(yè)2.2.銅電阻銅電阻 銅電阻價(jià)格便宜，線性度好，但溫度稍高易氧

27、銅電阻價(jià)格便宜，線性度好，但溫度稍高易氧化，常用于化，常用于-50+100 -50+100 溫度測(cè)量。銅電阻有兩種溫度測(cè)量。銅電阻有兩種分度號(hào)：分度號(hào)：Cu50 Cu50 ，Cu100 Cu100 。電阻溫度關(guān)系：。電阻溫度關(guān)系： R t =R0 (1 +t) (-50150) 第45頁(yè)/共71頁(yè)普通熱電阻結(jié)構(gòu)熱電阻的結(jié)構(gòu)型式常見(jiàn)有普通型熱電阻、熱電阻的結(jié)構(gòu)型式常見(jiàn)有普通型熱電阻、鎧裝熱電阻。其結(jié)構(gòu)是，以云母片或石英玻璃柱鎧裝熱電阻。其結(jié)構(gòu)是，以云母片或石英玻璃柱作骨架，將金屬絲用雙線法繞在骨架上，以消除作骨架，將金屬絲用雙線法繞在骨架上，以消除電感。此外，還有薄膜型熱電阻。電感。此外，還有薄

28、膜型熱電阻。熱電阻的結(jié)構(gòu)熱電阻的結(jié)構(gòu)熱電阻電阻體（熱電阻電阻體（最主要部分最主要部分）絕緣套管接線盒）絕緣套管接線盒第46頁(yè)/共71頁(yè)平衡時(shí)R4i1=R3i2(R0+Rt)i1=R2i2故R4/(R0+Rt)=R3/R2熱電阻測(cè)溫的三線制接法通常取R3=R4 R1+R2=Rt0+R1+R0第47頁(yè)/共71頁(yè)3.熱電阻的三線制接法熱電阻的三線制接法 電阻測(cè)溫信號(hào)通過(guò)電橋轉(zhuǎn)換成電壓時(shí)，熱電電阻測(cè)溫信號(hào)通過(guò)電橋轉(zhuǎn)換成電壓時(shí)，熱電阻的接線如用兩線接法，接線電阻隨溫度變化會(huì)阻的接線如用兩線接法，接線電阻隨溫度變化會(huì)給電橋輸出帶來(lái)較大誤差，必須用三線接法。給電橋輸出帶來(lái)較大誤差，必須用三線接法。RtR3r

29、rrR1R2RtR3rrR1R2測(cè)量?jī)x表R t第48頁(yè)/共71頁(yè) 2.2.3.2 熱敏電阻熱敏電阻 大多數(shù)半導(dǎo)體材料的電阻值具有負(fù)溫度系數(shù)，大多數(shù)半導(dǎo)體材料的電阻值具有負(fù)溫度系數(shù)，可以作溫度傳感元件。可以作溫度傳感元件。溫度()1081061041021001601208040電阻()負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻特性 電阻率大電阻率大電阻體積小，響應(yīng)快；電阻體積小，響應(yīng)快； 溫度系數(shù)大溫度系數(shù)大靈敏度高；靈敏度高； 非線性嚴(yán)重非線性嚴(yán)重影響精度。影響精度。 溫度特性分散溫度特性分散互換性差互換性差 特點(diǎn)：特點(diǎn)：第49頁(yè)/共71頁(yè) 集成溫度傳感器將溫敏晶體管和外圍電路集成在集成溫度傳感器將溫敏晶體管和外圍

30、電路集成在一個(gè)芯片上構(gòu)成，相當(dāng)于一個(gè)測(cè)溫器件。一個(gè)芯片上構(gòu)成，相當(dāng)于一個(gè)測(cè)溫器件。測(cè)溫原理測(cè)溫原理 ：半導(dǎo)體：半導(dǎo)體PN結(jié)特性隨溫度而變化。結(jié)特性隨溫度而變化。 集成溫度傳感器按輸集成溫度傳感器按輸出量形式不同，可分為電出量形式不同，可分為電壓型（如壓型（如LM315)、電流型、電流型(如如AD590)和數(shù)字型和數(shù)字型(如如DS1820)三類。三類。 2.2.4 集成溫度傳感器集成溫度傳感器 特點(diǎn)特點(diǎn)：體積小、反應(yīng)快、線性較好、價(jià)格便宜，：體積小、反應(yīng)快、線性較好、價(jià)格便宜，測(cè)溫范圍為測(cè)溫范圍為-50150。 第50頁(yè)/共71頁(yè)第51頁(yè)/共71頁(yè)第52頁(yè)/共71頁(yè)第53頁(yè)/共71頁(yè)第54頁(yè)/共

31、71頁(yè)2.2.5溫度顯示與記錄溫度顯示與記錄 熱電偶、熱電阻等熱電偶、熱電阻等傳感元件傳感元件的測(cè)溫信號(hào)，必的測(cè)溫信號(hào)，必須經(jīng)后級(jí)儀表處理須經(jīng)后級(jí)儀表處理，將溫度顯示出來(lái)或記錄保存將溫度顯示出來(lái)或記錄保存1002.2.5.1動(dòng)圈式指示儀表動(dòng)圈式指示儀表 可直接與熱電偶、熱電阻配套顯示可直接與熱電偶、熱電阻配套顯示溫度，是最簡(jiǎn)單的模擬指示儀表。溫度，是最簡(jiǎn)單的模擬指示儀表。第55頁(yè)/共71頁(yè) 動(dòng)圈其指示機(jī)構(gòu)的核心部件是一個(gè)磁電式毫安表。 利用通電線圈在磁場(chǎng)中受到力矩的作用產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的原理，帶動(dòng)裝在動(dòng)圈上的指針移動(dòng)，從而指示出被測(cè)參數(shù)。第56頁(yè)/共71頁(yè)當(dāng)測(cè)量信號(hào)通過(guò)張絲加在動(dòng)圈上，有電流流過(guò)動(dòng)圈時(shí)

32、，動(dòng)圈受磁場(chǎng)力作用而偏轉(zhuǎn)。動(dòng)圈轉(zhuǎn)動(dòng)使張絲扭轉(zhuǎn)，于是張絲產(chǎn)生反抗動(dòng)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，當(dāng)兩力矩平衡時(shí)，動(dòng)圈就停留在某一位置上，指針指示出被測(cè)參數(shù)值。100動(dòng)圈測(cè)量機(jī)構(gòu)原理動(dòng)圈測(cè)量機(jī)構(gòu)原理第57頁(yè)/共71頁(yè)RDRMR串RTRL熱電偶由于熱敏電阻溫由于熱敏電阻溫度系數(shù)太大，用一個(gè)錳度系數(shù)太大，用一個(gè)錳銅電阻銅電阻RM （50）和）和熱敏電阻熱敏電阻R T （6820）并聯(lián)。）并聯(lián)。 R串串按量程大按量程大小調(diào)整。小調(diào)整。 1、配熱電偶的動(dòng)圈儀表、配熱電偶的動(dòng)圈儀表 熱電偶直接輸出毫伏信號(hào)，可以驅(qū)動(dòng)動(dòng)圈儀表。熱電偶直接輸出毫伏信號(hào)，可以驅(qū)動(dòng)動(dòng)圈儀表。但有但有動(dòng)圈電阻溫度補(bǔ)償和動(dòng)圈電阻溫度補(bǔ)償和量程匹配問(wèn)題要

33、解決。量程匹配問(wèn)題要解決。1）用熱敏電阻補(bǔ)償動(dòng)圈電阻的溫度誤差）用熱敏電阻補(bǔ)償動(dòng)圈電阻的溫度誤差第58頁(yè)/共71頁(yè)2） 外接電阻和外接調(diào)整電阻( ,0)( ,0)E tE tIRRR總外內(nèi)R外 = R熱+ R補(bǔ)+ R連+ R調(diào)R內(nèi) = 表內(nèi)電阻之和測(cè)量時(shí)要求回路：R總=15通過(guò)調(diào)整R調(diào)實(shí)現(xiàn)。熱電偶和動(dòng)圈儀表相接后，流過(guò)動(dòng)圈的電流為：熱電偶和動(dòng)圈儀表相接后，流過(guò)動(dòng)圈的電流為：第59頁(yè)/共71頁(yè)2 2、配熱電阻的動(dòng)圈儀表、配熱電阻的動(dòng)圈儀表一般用電橋?qū)犭娮栊盘?hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。則 R1R3 =R2（R0+RT0）且 R1= R2 ， R3 = RT 0 + R0有：I1 = I2 = I 當(dāng)T 時(shí)

34、，電橋輸出Uab =R3 I （RT+R0）I =R3 I （RT0+RT+R0）I = RT I1）電橋工作原理）電橋工作原理RwRmRdR0R2R1RtR3abRTI2I1r r r 設(shè)T0 時(shí)，電橋平衡。第60頁(yè)/共71頁(yè)可見(jiàn)三線制可見(jiàn)三線制接法可以消除接線接法可以消除接線電阻的影響。一般電阻的影響。一般規(guī)定每根連接導(dǎo)線規(guī)定每根連接導(dǎo)線的電阻值為的電阻值為5。2） 三線制與外接調(diào)整電阻三線制與外接調(diào)整電阻 在考慮接線電阻后，電橋輸出：在考慮接線電阻后，電橋輸出：Uab =（R3+r) I （RT +RT +R0+r）I = RT IRwRmRdR0R2R1RtR3abRTI2I1r r r 第61頁(yè)/共71頁(yè) 數(shù)字式指示儀表是以數(shù)字式指示儀表是以數(shù)字電壓表為主體而構(gòu)成數(shù)字電壓表為主體而構(gòu)成的測(cè)量?jī)x表。其原理框