圖文并茂——熱電偶傳感器

1、學習目標與任務(wù) 1.了解溫度測量的基本概念和方法； 2.了解熱電偶的工作原理與結(jié)構(gòu)類型； 3.掌握熱電偶的型號構(gòu)成及選用方法； 4.學會用其進行溫度測量； 5.了解常見熱電偶測溫系統(tǒng)的組成與功能；第五章第五章 熱電偶傳感器熱電偶傳感器第一節(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、溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 溫度標志著物質(zhì)內(nèi)溫度標志著物質(zhì)內(nèi)部大量分子無規(guī)則運動部大量分子無規(guī)則運動的劇烈程度。溫度越高，的劇烈程度。溫度越高，表示物體內(nèi)部分子熱運表示物體內(nèi)部分子熱運動越劇烈。動越劇烈。 模擬圖：模擬圖：在一個密閉的空間里，氣體分在一個密閉的空間里，氣體分子在高溫時的運動速度比

2、低溫時快！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 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。它規(guī)定了溫。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)的起點（即零點）以及溫度的單位。各類度的讀數(shù)的起點（即零點）以及溫度的單位。各類溫度計的刻度均由溫標確定。溫度計的刻度均由溫標確定。 2 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、華氏溫標、攝氏溫標、華氏溫標、熱力學溫標熱力學溫標等。等。 課本 P213定義第一節(jié)第一節(jié) 溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 幾種溫標的對比幾種溫標的對比 正常體溫為正常體溫為37 C C ，相，相當于華氏溫當于華氏溫度多少度？度多少

3、度？二、溫標二、溫標 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 熱力學溫標（熱力學溫標（K K） 熱力學溫標是建立熱力學溫標是建立在熱力學第二定律基礎(chǔ)在熱力學第二定律基礎(chǔ)上的最科學的溫標，是上的最科學的溫標，是由開爾文（由開爾文（Kelvin）根據(jù)）根據(jù)熱力學定律提出來的，熱力學定律提出來的，因此又稱開氏溫標。它因此又稱開氏溫標。它的符號是的符號是T，單位是開爾，單位是開爾文（文（K） 。威廉威廉湯姆遜湯姆遜開爾文勛爵像開爾文勛爵像二、溫標二、溫標 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 1990國際溫標國際溫標( (ITS-90) ) 從從1990年年1月月1日開始在全

4、世界范圍內(nèi)采用日開始在全世界范圍內(nèi)采用1990年國際溫標，簡稱年國際溫標，簡稱ITS-90。它定義了一系列。它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，例如水的三相點為器以及計算公式，例如水的三相點為273.16K（0.01 C）等。）等。 二、溫標二、溫標 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 按照按照用途用途可分為基準溫度計和工業(yè)溫度計；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、

5、熱電式熱電式、輻射式輻射式等等；等等； 按輸出方式分，有自發(fā)電型、非電測型等。按輸出方式分，有自發(fā)電型、非電測型等。 三、溫度測量及傳感器分類三、溫度測量及傳感器分類第一節(jié)第一節(jié) 溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 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）裝滿熱水后圖案變得清晰可辨裝滿熱水后圖案變得清晰可辨三、溫度測量及傳感器分類三、溫度測量及傳感器分類第一節(jié)第一節(jié) 溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 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散熱風扇散熱風扇低溫時顯示藍色低溫時顯示藍色溫度升高后變?yōu)榧t色溫度升高后變

6、為紅色三、溫度測量及傳感器分類三、溫度測量及傳感器分類第一節(jié)第一節(jié) 溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 不需要電源，耐用；但感溫部不需要電源，耐用；但感溫部件體積較大。件體積較大。 氣體的體積與熱氣體的體積與熱力學溫度成正比力學溫度成正比介紹幾種溫度測量方法介紹幾種溫度測量方法 體積熱膨脹式體積熱膨脹式 三、溫度測量及傳感器分類三、溫度測量及傳感器分類第一節(jié)第一節(jié) 溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 介紹幾種溫度測量方法介紹幾種溫度測量方法 紅外溫度計紅外溫度計三、溫度測量及傳感器分類三、溫度測量及傳感器分類第一節(jié)第一節(jié) 溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 熱電偶測溫的主要優(yōu)點熱電偶測溫

7、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：測量時可以不需外加電傳感器：測量時可以不需外加電源，可直接驅(qū)動動圈式儀表；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 ，上限可達，上限可達18001800 C C以以上；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員會國際計量委員會的標準。的標準。三、溫度測量及傳感器分類三、溫度測量及傳感器分類第一節(jié)第一節(jié) 溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 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) 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理

8、 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先看一個實驗先看一個實驗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。一、熱電效應(yīng)一、熱電效應(yīng) 1821年，德國物理學家年，德國物理學家賽貝克賽貝克用兩種不同金屬組成用兩種不同金屬組成閉閉合回路合回路，并用酒精燈加熱其中一個接觸點（稱為結(jié)點），發(fā)，并用酒精燈加熱其中一個接觸點（稱為結(jié)點），發(fā)現(xiàn)放在回路中的現(xiàn)放在回路中的指南針發(fā)生偏轉(zhuǎn)指南針發(fā)生偏轉(zhuǎn)（說明什么？）（說明什么？），如果用兩如果用兩盞酒精燈對兩個結(jié)

9、點盞酒精燈對兩個結(jié)點同時加熱，指南針的偏轉(zhuǎn)角反而減小同時加熱，指南針的偏轉(zhuǎn)角反而減?。ㄓ终f明什么？）（又說明什么？） 。 顯然，指南針的偏轉(zhuǎn)說明回路中有電動勢產(chǎn)生并有電顯然，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，電流的強弱與兩個結(jié)點的溫差有關(guān)。流在回路中流動，電流的強弱與兩個結(jié)點的溫差有關(guān)。 從實驗到理論：熱電效應(yīng)從實驗到理論：熱電效應(yīng)第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理 一、熱電效應(yīng)一、熱電效應(yīng) 自由自由電子電子ABeAB（ T T ）T T結(jié)點產(chǎn)生熱電勢的結(jié)點產(chǎn)生熱電勢的微觀微觀解釋及解釋及圖形符號圖形符號 兩種不同的金屬互相接觸時，由于不同金屬內(nèi)自由電子的密兩

10、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，在兩金屬度不同，在兩金屬A和和B的接觸點處會發(fā)生自由電子的的接觸點處會發(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屬自由電子將從密度大的金屬A擴散到密度小的金屬擴散到密度小的金屬B，使，使A失去電失去電子帶正電子帶正電，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。 從實驗到理論：熱電效應(yīng)從實驗到理論：熱電效應(yīng)第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理 一、熱電效應(yīng)一、熱電效應(yīng) 熱電效應(yīng)的熱電效應(yīng)的定義：定義： 將兩種不同材料的導(dǎo)體將兩種不同材料的導(dǎo)體A和和B串接成一個閉合回路，當兩個串接成一個閉合回路，

11、當兩個接點溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生熱電勢，形成電流，此現(xiàn)接點溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生熱電勢，形成電流，此現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。象稱為熱電效應(yīng)。第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理 一、熱電效應(yīng)一、熱電效應(yīng) BAABNNekTTeln)(ABTT0k k玻耳茲曼常數(shù)，玻耳茲曼常數(shù)，e e電子電荷量，電子電荷量，T T接觸處的溫度，接觸處的溫度，N NA A，N NB B分別為導(dǎo)體分別為導(dǎo)體A A和和B B的自由電子密度。的自由電子密度。BAABNNekTTeln)(00 接觸電動勢接觸電動勢不同材料之間不同材料之間: 節(jié)點處電子的擴散所致節(jié)點處電子的擴散所致第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶的工

12、作原理熱電偶的工作原理 二、熱電勢二、熱電勢 （接觸電動勢和溫差電動勢接觸電動勢和溫差電動勢） 溫差電動勢溫差電動勢)(0TTeAAA A，B B湯姆遜溫度系數(shù)。湯姆遜溫度系數(shù)。同種材料：同種材料： 兩端溫度不同兩端溫度不同電子運動速度不同電子運動速度不同)(0TTeBB回路中總電動勢：回路中總電動勢：),(),()()(000TTeTTeTeTeEbAABABAB第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理 二、熱電勢二、熱電勢 （接觸電動勢和溫差電動勢接觸電動勢和溫差電動勢）ABTT02)2)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材料的導(dǎo)體，只要其兩端的溫在熱電偶回路中接入第

13、三種材料的導(dǎo)體，只要其兩端的溫度相等，該導(dǎo)體的接入就不會影響熱電偶回路的總熱電動勢。度相等，該導(dǎo)體的接入就不會影響熱電偶回路的總熱電動勢。TT0V1)1)均質(zhì)導(dǎo)體定律均質(zhì)導(dǎo)體定律 由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的橫截面積、由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的橫截面積、長度以及溫度分布如何均不產(chǎn)生熱電動勢。長度以及溫度分布如何均不產(chǎn)生熱電動勢。第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理 三、熱電偶測溫基本定律三、熱電偶測溫基本定律ABTT0=ACTT0CBTT03)3)參考電極定律參考電極定律 兩種導(dǎo)體兩種導(dǎo)體A,BA,B分別與參考電極分別與參考電極C C組成熱電偶，如果他們所產(chǎn)

14、組成熱電偶，如果他們所產(chǎn)生的熱電動勢為已知，生的熱電動勢為已知，A A和和B B兩極配對后的熱電動勢可用下式求兩極配對后的熱電動勢可用下式求得：得：),(),(),(000TTETTETTECBACAB4)4)中間溫度定律中間溫度定律 熱電偶在兩接點溫度熱電偶在兩接點溫度t t、t t0 0時的熱電動勢等于該熱電偶在接時的熱電動勢等于該熱電偶在接點溫度為點溫度為t t、t tn n和和t tn n、t t0 0時的相應(yīng)熱電動勢的代數(shù)和。中間溫度定時的相應(yīng)熱電動勢的代數(shù)和。中間溫度定律可以用下式表示：律可以用下式表示：),(),(),(00TTETTETTEnABnAABB中間溫度定律為補償導(dǎo)線

15、的使用提供了理論依據(jù)。中間溫度定律為補償導(dǎo)線的使用提供了理論依據(jù)。第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理 三、熱電偶測溫基本定律三、熱電偶測溫基本定律 根據(jù)金屬的熱電效應(yīng)原理，任意兩種不同材料的導(dǎo)體都根據(jù)金屬的熱電效應(yīng)原理，任意兩種不同材料的導(dǎo)體都可以作為熱電極組成熱電偶?？梢宰鳛闊犭姌O組成熱電偶。 在實際應(yīng)用中，用作熱電極的材料應(yīng)具備如下幾方面的在實際應(yīng)用中，用作熱電極的材料應(yīng)具備如下幾方面的條件：條件：(1)(1)溫度測量范圍廣；溫度測量范圍廣；(2)(2)性能穩(wěn)定；性能穩(wěn)定； (3)(3)物理化學性能好；物理化學性能好；第三節(jié)第三節(jié) 熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種

16、類1、熱電偶的材料、熱電偶的材料1）普通工業(yè)裝配式熱電偶的結(jié)構(gòu)普通工業(yè)裝配式熱電偶的結(jié)構(gòu) 熱電偶通常由熱電極、絕緣管、熱電偶通常由熱電極、絕緣管、保護套管和接線盒等幾個主要部分組保護套管和接線盒等幾個主要部分組成。成。2、熱電偶的結(jié)構(gòu)、熱電偶的結(jié)構(gòu)第三節(jié)第三節(jié) 熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類2）鎧裝熱電偶的結(jié)構(gòu)鎧裝熱電偶的結(jié)構(gòu)2、熱電偶的結(jié)構(gòu)、熱電偶的結(jié)構(gòu) 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緣材料預(yù)置：把熱電極材料與高溫絕緣材料預(yù)置在金屬保護管中、運用同比例壓縮延伸工藝、將這三者合為一在金屬保護管中、運用同比例壓縮延伸工藝、將這三者合為一體，制成各

17、種直徑、規(guī)格的鎧裝偶體，再截取適當長度、將工體，制成各種直徑、規(guī)格的鎧裝偶體，再截取適當長度、將工作端焊接密封、配置接線盒即成為柔軟、細長的鎧裝熱電偶。作端焊接密封、配置接線盒即成為柔軟、細長的鎧裝熱電偶。 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絕，有著良好內(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、抗機械外力沖擊的特性。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，能解決微小、狹窄場合的測溫問鎧裝熱電偶可以制作得很細，能解決微小、狹窄場合的測溫問題，且具有抗震、可彎曲、超長等優(yōu)點。題，且具有抗震、可彎曲、超長等優(yōu)

18、點。第三節(jié)第三節(jié) 熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類鎧裝熱電偶結(jié)構(gòu)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 材料材料鎧裝型熱電偶鎧裝型熱電偶橫截面橫截面2、熱電偶的結(jié)構(gòu)、熱電偶的結(jié)構(gòu)3）隔爆型熱電偶隔爆型熱電偶 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點：隔爆熱電偶的接線盒在設(shè)計時采用防爆的特：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)過殊結(jié)構(gòu)，它的接線盒是經(jīng)過壓鑄壓鑄而成的，有一定的厚度、隔爆空而成的，有一定的厚度、隔爆空間，間，機構(gòu)強度機構(gòu)強度較高；采用螺紋隔爆接合面，并

19、采用密封圈進行密較高；采用螺紋隔爆接合面，并采用密封圈進行密封，因此，當接線盒內(nèi)一旦放弧時，不會與外界環(huán)境的危險氣體封，因此，當接線盒內(nèi)一旦放弧時，不會與外界環(huán)境的危險氣體傳爆，能達到預(yù)期的防爆、隔爆效果。傳爆，能達到預(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用于工業(yè)用的隔爆型熱電偶多用于化學工業(yè)化學工業(yè)自控系自控系統(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、易爆等化學氣體或蒸汽，如果用普通熱電偶則非常不安全、很容易引起環(huán)學氣體或蒸汽，如果用普通熱電偶則非常不安全、很容易引起環(huán)境氣體爆炸）。境氣體爆炸）。第三節(jié)

20、第三節(jié) 熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類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其他其他熱電偶外形熱電偶外形小形小形K K型熱電偶型熱電偶1 1）標準型熱電偶）標準型熱電偶2 2）非標準型熱電偶）非標準型熱電偶 非標準型熱電偶包括鉑銠系、銥銠系及鎢錸系熱電偶等。非標準型熱電偶包括鉑銠系、銥銠系及鎢錸系熱電偶等。 主要有：鉑銠主要有：鉑銠30-鉑銠鉑銠6熱電偶，熱電偶， 分度號分度號“B”； 鉑銠鉑銠10-鉑熱電偶，分度號鉑熱電偶，分度號“S”； 鎳鉻鎳鉻-鎳硅熱電偶鎳硅熱電偶 ，分度號，分度號“K”； 鎳鉻鎳鉻-康銅熱電偶康銅熱電

21、偶 ，分度號，分度號“E”； 鐵鐵-康銅熱電偶，分度號康銅熱電偶，分度號“J”； 銅銅-康銅熱電偶，分度號康銅熱電偶，分度號“T”。第三節(jié)第三節(jié) 熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類3、熱電偶的種類、熱電偶的種類K K熱電偶的熱電偶的分度表分度表 比較查出的比較查出的3個熱電勢，可個熱電勢，可以看出熱電勢是以看出熱電勢是否否線性？線性？ 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值示值及及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 。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4.型型號號表表示示第

22、三節(jié)第三節(jié) 熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類5、冷端補償、冷端補償 由于熱電偶產(chǎn)生的電勢與兩端溫度有關(guān)，只有由于熱電偶產(chǎn)生的電勢與兩端溫度有關(guān)，只有將冷端溫度保持恒定才能使熱電勢正確反映熱端的將冷端溫度保持恒定才能使熱電勢正確反映熱端的被測溫度。被測溫度。 由于很難保證冷端溫度在恒定由于很難保證冷端溫度在恒定00故常采取一些故常采取一些冷端補償措施，主要有：冷端補償措施，主要有： 冷端恒溫法冷端恒溫法 、 補償導(dǎo)線法補償導(dǎo)線法 、 計算修正法、計算修正法、 橋補償法橋補償法等幾種。等幾種。第三節(jié)第三節(jié) 熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類5、冷端補償、冷端補償（冷端

23、恒溫法冷端恒溫法 、補償導(dǎo)線法、補償導(dǎo)線法 、計算修正法、計算修正法 和電橋補償法）和電橋補償法）冷端恒溫法冷端恒溫法 0恒溫器恒溫器 將熱電偶的冷端置于溫度為將熱電偶的冷端置于溫度為0的恒溫器內(nèi)。用于實驗室的恒溫器內(nèi)。用于實驗室或精密的溫度測量。或精密的溫度測量。 （冰浴法冰浴法） 其他恒溫器其他恒溫器 將熱電偶的冷端置于各種恒溫器內(nèi)，使之保持溫度恒定，將熱電偶的冷端置于各種恒溫器內(nèi)，使之保持溫度恒定，避免由于環(huán)境溫度的波動而引入誤差。這類恒溫器的溫度避免由于環(huán)境溫度的波動而引入誤差。這類恒溫器的溫度不為不為0，需對熱電偶進行冷端溫度修正。，需對熱電偶進行冷端溫度修正。冰浴法接線圖冰浴法接線

24、圖 1 1被測流體管道被測流體管道 2 2熱電偶熱電偶 3 3接線盒接線盒 4 4補償導(dǎo)線補償導(dǎo)線 5 5銅質(zhì)導(dǎo)線銅質(zhì)導(dǎo)線 6 6毫伏表毫伏表 7 7冰瓶冰瓶 8 8冰水混合物冰水混合物 9 9試管試管 1010新的冷端新的冷端 補償導(dǎo)線法補償導(dǎo)線法 由于受到材料價格的限制不可能做很長，而要使其冷端不由于受到材料價格的限制不可能做很長，而要使其冷端不受測溫對象的溫度影響，必須使冷端遠離溫度對象，采用補償受測溫對象的溫度影響，必須使冷端遠離溫度對象，采用補償導(dǎo)線可以做到這一點。導(dǎo)線可以做到這一點。所謂所謂補償導(dǎo)線補償導(dǎo)線，實際上是一對材料化學成分不同的導(dǎo)線，實際上是一對材料化學成分不同的導(dǎo)線，在

25、在0150溫度范圍內(nèi)與配接的熱電偶有一致的熱電特性，溫度范圍內(nèi)與配接的熱電偶有一致的熱電特性，但價格相對要便宜。但價格相對要便宜。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 0150150 C范范圍內(nèi)的熱電勢與配套的圍內(nèi)的熱電勢與配套的熱電偶的熱電勢相等，熱電偶的熱電勢相等，所以不影響測量精度。所以不影響測量精度。第三節(jié)第三節(jié) 熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類熱電偶的材料

26、、結(jié)構(gòu)及種類5、冷端補償、冷端補償（冷端恒溫法冷端恒溫法 、補償導(dǎo)線法、補償導(dǎo)線法 、計算修正法、計算修正法 和電橋補償法）和電橋補償法）第三節(jié)第三節(jié) 熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類5、冷端補償、冷端補償（冷端恒溫法冷端恒溫法 、補償導(dǎo)線法、補償導(dǎo)線法 、計算修正法、計算修正法 和電橋補償法）和電橋補償法） 補償導(dǎo)線法補償導(dǎo)線法 實質(zhì)是相當于將熱電極延長。根據(jù)中間溫度定律，只要熱電實質(zhì)是相當于將熱電極延長。根據(jù)中間溫度定律，只要熱電偶和補償導(dǎo)線的二個接點溫度一致，是不會影響熱電動勢輸出的。偶和補償導(dǎo)線的二個接點溫度一致，是不會影響熱電動勢輸出的。下面以爐溫測量為例說明補償導(dǎo)線

27、的作用。下面以爐溫測量為例說明補償導(dǎo)線的作用。如采用鎳鉻如采用鎳鉻- -鎳硅熱電偶測爐溫，熱端為鎳硅熱電偶測爐溫，熱端為800 800 ，冷端為，冷端為50 50 ，儀表室為，儀表室為20 20 。先分別查表得：先分別查表得： E E（800,0800,0）=33.277mV=33.277mV、 E(50,0)=2.022mVE(50,0)=2.022mV、 E(20,0)=0.798mVE(20,0)=0.798mV。則不補償時輸入儀表的熱電勢為：則不補償時輸入儀表的熱電勢為： E(800,50)=33.277-2.022=31.255mVE(800,50)=33.277-2.022=31.

28、255mV（相當于（相當于751 751 ），），采用補償導(dǎo)線后則為：采用補償導(dǎo)線后則為： E(800,20)=33.277-0.798=32.479mVE(800,20)=33.277-0.798=32.479mV（相當于（相當于781 781 ），）， 第三節(jié)第三節(jié) 熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類5、冷端補償、冷端補償（冷端恒溫法冷端恒溫法 、補償導(dǎo)線法、補償導(dǎo)線法 、計算修正法、計算修正法 和電橋補償法）和電橋補償法） 計算修正法計算修正法 測量值再加上冷端溫度到測量值再加上冷端溫度到0 的熱電勢，現(xiàn)可利用計算機的熱電勢，現(xiàn)可利用計算機進行自動計算補償。例用型熱電偶測溫

29、度，冷端為進行自動計算補償。例用型熱電偶測溫度，冷端為40 ，測得的熱電勢為測得的熱電勢為29.188(mV)，求被測溫度，求被測溫度T。解：已知解：已知 e(t,40)=29.188(mV) 查查 E(40,0)=1.611(mV) 故故 E(t,0)=29.188+1.611=30.799(mV) 查查K型分度表得：型分度表得：T=740 第三節(jié)第三節(jié) 熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類5、冷端補償、冷端補償（冷端恒溫法冷端恒溫法 、補償導(dǎo)線法、補償導(dǎo)線法 、計算修正法、計算修正法 和電橋補償法）和電橋補償法） 電橋補償法電橋補償法熱電偶的電勢與溫度為非線性關(guān)系；而電阻與溫度

30、的關(guān)系熱電偶的電勢與溫度為非線性關(guān)系；而電阻與溫度的關(guān)系是線性的，故是近似關(guān)系。補償原理見下圖：圖中是線性的，故是近似關(guān)系。補償原理見下圖：圖中R1與與R2阻值阻值遠大于其它電阻，使橋路具有恒流性質(zhì)，并使遠大于其它電阻，使橋路具有恒流性質(zhì)，并使I1=I2=0.5mA；+-UteR1R2R3R4RCMR5I1I2I因此，其輸出電壓：因此，其輸出電壓： U=e+URCMUR5利用利用e與與URCM的相反變的相反變化來補償熱電偶冷端溫度的化來補償熱電偶冷端溫度的改變，自動補償?shù)臈l件為：改變，自動補償?shù)臈l件為：e= I1RCMt 電橋補償法是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

31、冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值，可購買與被，可購買與被補償熱電偶對應(yīng)型號的補償電橋。補償熱電偶對應(yīng)型號的補償電橋。 第三節(jié)第三節(jié) 熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類5、冷端補償、冷端補償（冷端恒溫法冷端恒溫法 、補償導(dǎo)線法、補償導(dǎo)線法 、計算修正法、計算修正法 和電橋補償法）和電橋補償法） 電橋補償法電橋補償法 XT-WBC熱電偶熱電偶 冷端補償器冷端補償器第四節(jié)第四節(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國際溫標所規(guī)定的標國際溫標所規(guī)定的標準，其一致性非常好，所以國家又規(guī)定了與每一種標準熱電偶配準，其一

32、致性非常好，所以國家又規(guī)定了與每一種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。國家標準的動圈式顯示儀表命名為動圈式顯示儀表命名為XC系列系列。有指示型（。有指示型（XCZ）和指示調(diào)節(jié)）和指示調(diào)節(jié)型（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-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）和指示）和指示調(diào)節(jié)型（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

33、圈式儀表測量機構(gòu)的核心部件表測量機構(gòu)的核心部件是一個磁電式毫伏計。是一個磁電式毫伏計。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閉合回路。成了一個閉合回路。 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系列智能數(shù)字顯示儀表系列智能數(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

34、，儀表零、單片機智能化設(shè)計，儀表零點、量程等全部參數(shù)可點、量程等全部參數(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、具有軟件校驗功能，可通過按鍵對儀表進行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能；功能； 5、采用、采用開關(guān)電源開關(guān)電源，電壓適應(yīng)范圍寬，電壓適應(yīng)范圍寬，儀表體積小、重量輕。儀表體積小、重量輕。 6、220VAC或或24VDC供電電源供電電源。XMT系列熱電偶智能數(shù)字顯示控制儀表的特點系列熱電偶智能數(shù)字顯示控制儀表的特點n帶冷端溫度自動補償；帶冷端溫度自動補償； n具有超量程指示、斷線指示等故障自診斷功能；

35、具有超量程指示、斷線指示等故障自診斷功能； n雙屏顯示、副屏顯示內(nèi)容可設(shè)定；雙屏顯示、副屏顯示內(nèi)容可設(shè)定； n最多可帶最多可帶4路報警控制繼電器輸出；路報警控制繼電器輸出； n每個報警控制點的回差可設(shè)定；每個報警控制點的回差可設(shè)定； n每個報警控制點的報警方式（上限報警或下限報警）可分別每個報警控制點的報警方式（上限報警或下限報警）可分別設(shè)定。設(shè)定。DDZDDZ型電動單元組合型電動單元組合儀表中的變送單元之一：儀表中的變送單元之一： 軌裝式溫度變送器軌裝式溫度變送器 它能將熱電偶（或熱電阻）的輸它能將熱電偶（或熱電阻）的輸入信號線性地轉(zhuǎn)換成與溫度成比例的入信號線性地轉(zhuǎn)換成與溫度成比例的電流（電

36、壓）信號，供給顯示、控制電流（電壓）信號，供給顯示、控制儀表及計算機集散系統(tǒng)，廣泛用于冶儀表及計算機集散系統(tǒng)，廣泛用于冶金、石油化工、熱電站、紡織、造紙金、石油化工、熱電站、紡織、造紙等行業(yè)的測溫控制系統(tǒng)中。等行業(yè)的測溫控制系統(tǒng)中。 請將請將右圖各有右圖各有關(guān)設(shè)備關(guān)設(shè)備正正確地連接確地連接起來，組起來，組成熱電偶成熱電偶測溫、控測溫、控溫電路。溫電路。黃黃綠綠紅紅L L1 L L2 L L3 接大地銅排接大地銅排接零接零熱電偶輸出端熱電偶輸出端電爐電爐如何如何根據(jù)常用電路設(shè)備的要求接線根據(jù)常用電路設(shè)備的要求接線380V380V線圈線圈的交流接的交流接觸器連接觸器連接過程過程 當溫當溫度控制器度

37、控制器測得的溫測得的溫度達到設(shè)度達到設(shè)定值時，定值時，5-6兩端開兩端開路，交流路，交流接觸器失接觸器失電，電爐電，電爐回路被切回路被切斷。斷。接大地銅排接大地銅排黃黃綠綠紅紅L L1 L L2 L L3 電爐電爐接零接零“3”端接何處端接何處熱電偶熱電偶220V線圈線圈的交流接觸的交流接觸器連接器連接過程過程LLL123 當溫度控當溫度控制器測得的溫制器測得的溫度達到設(shè)定值度達到設(shè)定值時，時，5-6兩端兩端開路，交流接開路，交流接觸器失電，電觸器失電，電爐回路被切斷。爐回路被切斷。接零接零 注意：圖中注意：圖中還有一根線漏還有一根線漏接，請指正！接，請指正！小結(jié)：小結(jié)： 本次課主要復(fù)習了熱電

38、偶的原理、種類及其使本次課主要復(fù)習了熱電偶的原理、種類及其使用中的基本定律，重點介紹了熱電偶在使用中的冷用中的基本定律，重點介紹了熱電偶在使用中的冷端端補償方法以及在溫度檢測中的具體應(yīng)用電路，端端補償方法以及在溫度檢測中的具體應(yīng)用電路， 基本要求基本要求：掌握熱電偶在實際測溫中的應(yīng)用，：掌握熱電偶在實際測溫中的應(yīng)用，會正確選用熱電偶并按要求組成一定的測溫電路。會正確選用熱電偶并按要求組成一定的測溫電路。 作業(yè)：作業(yè)：上網(wǎng)查找上網(wǎng)查找5家以上生產(chǎn)熱電偶的企業(yè)，家以上生產(chǎn)熱電偶的企業(yè)，列出它們所生產(chǎn)的熱電偶型號規(guī)格，了解其特性和列出它們所生產(chǎn)的熱電偶型號規(guī)格，了解其特性和適用范圍。適用范圍。 應(yīng)用

39、實例應(yīng)用實例( (補充補充) ) 鹽浴爐溫度控制系統(tǒng)用鹽浴爐溫度控制系統(tǒng)用S型熱電偶檢測溫度信型熱電偶檢測溫度信號，有冷端補償，溫度信號通過放大、采樣保持、號，有冷端補償，溫度信號通過放大、采樣保持、模數(shù)轉(zhuǎn)換再送單片機保存，采用分段查表法獲取模數(shù)轉(zhuǎn)換再送單片機保存，采用分段查表法獲取各點溫度。選用可控硅過零觸發(fā)自動控制鹽浴爐各點溫度。選用可控硅過零觸發(fā)自動控制鹽浴爐溫度，控制周期為溫度，控制周期為2s。可按預(yù)設(shè)溫度曲線進行加?？砂搭A(yù)設(shè)溫度曲線進行加熱，并可實時顯示加溫曲線。熱，并可實時顯示加溫曲線。 1）系統(tǒng)總體方案）系統(tǒng)總體方案 本系統(tǒng)采用晶閘管調(diào)功實現(xiàn)鹽浴爐的溫本系統(tǒng)采用晶閘管調(diào)功實現(xiàn)鹽浴爐的溫度控制，即通過控制晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷的度控制，即通過控制晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷的周波數(shù)比率，從而達到調(diào)功的目的。晶閘周波數(shù)比率，從而達到調(diào)功的目的。晶閘管的觸發(fā)由單片機控制，通過單片機編程管的觸發(fā)由單片機控制，通過單片機編程可方便地實現(xiàn)按預(yù)定溫度曲線進