檢測(cè)技術(shù)課件

1、第第7 7章章 熱電偶傳感器熱電偶傳感器 在這一章里，要給大家介紹有關(guān)溫度、溫在這一章里，要給大家介紹有關(guān)溫度、溫標(biāo)、測(cè)溫方法等一些基本概念和方法，著重標(biāo)、測(cè)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、特性及其介紹熱電偶傳感器的原理、分類、特性及其應(yīng)用。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(kāi)爾文是英國(guó)著名的物理學(xué)家。一百開(kāi)爾文是英國(guó)著名的物理學(xué)家。一百多年前，他建立了熱力學(xué)溫度標(biāo)度，也多年前，他建立了熱力學(xué)溫度標(biāo)度，也稱為絕對(duì)溫標(biāo)。它的零度，即物質(zhì)世界稱為絕對(duì)溫標(biāo)。它的零度，即物質(zhì)世界可能的最低溫度，相當(dāng)于攝氏零下可能的最低溫度，相當(dāng)于攝氏

2、零下273度，度，稱為絕對(duì)零度。稱為絕對(duì)零度。溫標(biāo)溫標(biāo) 1、溫度的數(shù)值表示方法稱為溫標(biāo)溫度的數(shù)值表示方法稱為溫標(biāo)。它。它規(guī)定規(guī)定了溫度的讀數(shù)的起點(diǎn)了溫度的讀數(shù)的起點(diǎn)（即零點(diǎn)）（即零點(diǎn)）以及以及溫度的單溫度的單位位。各類溫度計(jì)的刻度均由溫標(biāo)確定。各類溫度計(jì)的刻度均由溫標(biāo)確定。 2、國(guó)際上規(guī)定的溫標(biāo)有：、國(guó)際上規(guī)定的溫標(biāo)有：攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)等。等。 幾種溫標(biāo)的對(duì)比幾種溫標(biāo)的對(duì)比 正常正常體溫為體溫為37 C C ，相當(dāng)于相當(dāng)于華氏溫華氏溫度多少度多少度？度？熱力學(xué)溫標(biāo)（熱力學(xué)溫標(biāo)（K K） 熱力學(xué)溫標(biāo)是建熱力學(xué)溫標(biāo)是建立在立在熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律基礎(chǔ)

3、上的基礎(chǔ)上的最科學(xué)的溫最科學(xué)的溫標(biāo)標(biāo)，是由，是由開(kāi)爾文開(kāi)爾文（Kelvin）根據(jù)熱力根據(jù)熱力學(xué)定律提出來(lái)的，因?qū)W定律提出來(lái)的，因此又稱此又稱開(kāi)氏溫標(biāo)開(kāi)氏溫標(biāo)。它。它的的符號(hào)是符號(hào)是T，單位是單位是開(kāi)爾文（開(kāi)爾文（K） 。威廉威廉湯姆遜湯姆遜開(kāi)爾文勛爵像開(kāi)爾文勛爵像三、溫度測(cè)量及傳感器分類三、溫度測(cè)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(zhǔn)溫度計(jì)和可分為基準(zhǔn)溫度計(jì)和工業(yè)溫度計(jì)；按照測(cè)量方法又可分為工業(yè)溫度計(jì)；按照測(cè)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

4、輸出方式分，有自發(fā)電型、非電測(cè)型等。分，有自發(fā)電型、非電測(cè)型等。 2022-2-36體積體積熱膨脹式熱膨脹式 不需要電源，耐用；但不需要電源，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2022-2-37紅外溫度計(jì)紅外溫度計(jì)激光瞄準(zhǔn)激光瞄準(zhǔn)熱電偶測(cè)溫的主要優(yōu)點(diǎn)熱電偶測(cè)溫的主要優(yōu)點(diǎn) 1、它屬于、它屬于自發(fā)電型自發(fā)電型傳感器：測(cè)量時(shí)可以傳感器：測(cè)量時(shí)可以不需外加電源，可直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)圈式儀表；不需外加電源，可直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)圈式儀表； 2、測(cè)溫范圍廣、測(cè)溫范圍廣：下限可達(dá)：下限可達(dá)-180 C C ，上限，上限可達(dá)可達(dá)2 2800800 C C以上；

5、以上； 3 3、各溫區(qū)中的熱電勢(shì)均符合、各溫區(qū)中的熱電勢(shì)均符合國(guó)際計(jì)量委國(guó)際計(jì)量委員會(huì)員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)。的標(biāo)準(zhǔn)。先看一個(gè)實(shí)驗(yàn)先看一個(gè)實(shí)驗(yàn)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(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。 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(cè)量端測(cè)量端（工作（工作端、端、熱熱端端） 熱電極熱電極B B熱電勢(shì)熱電勢(shì)AB從實(shí)驗(yàn)到理論：從實(shí)驗(yàn)到理論：熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) 1821年，德國(guó)物理學(xué)家年，德國(guó)物理學(xué)家賽

6、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(gè)接觸點(diǎn)（稱為結(jié)點(diǎn)），一個(gè)接觸點(diǎn)（稱為結(jié)點(diǎn)），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(shuō)明什么？。這說(shuō)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 2022-2-311動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)3：“結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)”產(chǎn)生熱電勢(shì)的產(chǎn)生熱電勢(shì)的微觀微觀解解釋釋 兩種不同的金屬互相接觸時(shí)，由于不同金屬內(nèi)兩種不同的金屬互相接觸時(shí)，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(diǎn)處會(huì)的接觸點(diǎn)處會(huì)發(fā)生自由電子的發(fā)生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象擴(kuò)散現(xiàn)

7、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(kuò)散到密度小的金屬擴(kuò)散到密度小的金屬B，使，使A失去電子帶正電失去電子帶正電，B得到電子帶負(fù)電得到電子帶負(fù)電，從而產(chǎn)生，從而產(chǎn)生熱電勢(shì)熱電勢(shì)。 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(hào)圖形符號(hào)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(fù)電得到電子多，帶負(fù)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(shì)的討論有關(guān)熱電偶熱電勢(shì)的討論 熱電偶兩結(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的總的熱電偶兩結(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的總的熱電勢(shì)熱電勢(shì)等于熱端熱電勢(shì)等于熱

8、端熱電勢(shì)與冷端熱電勢(shì)與冷端熱電勢(shì)之差之差，是兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的，是兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫差溫差tt 的函數(shù)：的函數(shù)： EAB( (T，T0) )=eAB ( ( T T ) )- - eAB ( ( T T0 ) )結(jié)論：結(jié)論：熱電勢(shì)大致與熱電勢(shì)大致與兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫差溫差T或或tt 成正比成正比2022-2-313從實(shí)驗(yàn)到理論得到有關(guān)從實(shí)驗(yàn)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(shí)加熱同時(shí)加熱兩個(gè)結(jié)點(diǎn)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)，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(shuō)明什么？。這又說(shuō)明什么？ 結(jié)論：結(jié)論：指南針的偏轉(zhuǎn)說(shuō)明回路中有電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生并有指南針的偏轉(zhuǎn)說(shuō)明回路中有電動(dòng)勢(shì)

9、產(chǎn)生并有電流在回路中流動(dòng)。電流在回路中流動(dòng)。熱電流的強(qiáng)弱與兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫差有關(guān)，而不熱電流的強(qiáng)弱與兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫差有關(guān)，而不是與單一的一端結(jié)點(diǎn)的溫度成正比是與單一的一端結(jié)點(diǎn)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(guó)際通用熱電偶：國(guó)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(cè)溫范圍

10、及熱電勢(shì)幾種常用熱電偶的測(cè)溫范圍及熱電勢(shì) 分度號(hào)分度號(hào) 名稱名稱 測(cè)量溫度范圍測(cè)量溫度范圍 1000 C熱電勢(shì)熱電勢(shì)/ mVB鉑銠鉑銠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(cè)溫范圍測(cè)溫范圍與與熱電勢(shì)熱電勢(shì)各有什么特點(diǎn)？各有什么特點(diǎn)？幾種常用熱電偶的熱電勢(shì)與溫度的幾種常用熱電偶的熱電勢(shì)與溫度

11、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(cè)溫上限較偶的測(cè)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(guò)原點(diǎn)（零度點(diǎn)）？為什么所有的曲線均過(guò)原點(diǎn)（零度點(diǎn)）？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(guó)從我國(guó)從1991年開(kāi)始采用國(guó)際計(jì)量委員會(huì)規(guī)年開(kāi)始采用國(guó)際計(jì)量委員會(huì)規(guī)定的定的“1990年國(guó)際溫標(biāo)年國(guó)際溫標(biāo)”（簡(jiǎn)稱（簡(jiǎn)稱ITS-90）的新）的新標(biāo)準(zhǔn)。按此標(biāo)準(zhǔn)，制定了標(biāo)準(zhǔn)。按

12、此標(biāo)準(zhǔn)，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(duì)應(yīng)線性化集成電路與之對(duì)應(yīng)。 直接從熱電偶的分度表查溫度與熱電勢(shì)的直接從熱電偶的分度表查溫度與熱電勢(shì)的關(guān)系時(shí)的約束條件是：關(guān)系時(shí)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(qǐng)工業(yè)中常用的請(qǐng)工業(yè)中常用的鎳鉻鎳鉻-鎳硅（鎳硅（K）熱電偶的熱電偶的分度表分

13、度表，查出查出-100-100、0 0 、 100 100 時(shí)的熱電勢(shì)。時(shí)的熱電勢(shì)。數(shù)字式溫度表數(shù)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(gè)個(gè)熱電勢(shì)，熱電勢(shì)，可以看出可以看出熱電勢(shì)是熱電勢(shì)是否否線性？線性？2022-2-320如何由熱電偶的熱電勢(shì)查熱端溫度值如何由熱電偶的熱電勢(shì)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 。2022-2-321裝配型裝配型熱電偶的外形熱電偶的外形安

14、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 接線盒接線盒引出線套管引出線套管 固定螺紋固定螺紋 （出廠時(shí)用塑料包裹）（出廠時(shí)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(hù)管保護(hù)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(hù)管金屬保護(hù)管中、運(yùn)用同比例壓縮延伸工中、運(yùn)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(dāng)長(zhǎng)度、將偶體，再截取適當(dāng)長(zhǎng)度、將工作端焊接

15、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(xì)長(zhǎng)柔軟、細(xì)長(zhǎng)的鎧裝熱電偶。的鎧裝熱電偶。 鎧裝熱電偶特點(diǎn)：鎧裝熱電偶特點(diǎn)：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(jī)械外力沖擊的特性。鎧裝熱電偶可以制作得很細(xì)，機(jī)械外力沖擊的特性。鎧裝熱電偶可以制作得很細(xì)，能解決能解決微小、狹窄場(chǎng)合微小、狹窄場(chǎng)合的測(cè)溫問(wèn)題，且具有抗震、的測(cè)溫問(wèn)題，且具有抗震、可彎曲、可彎曲、超長(zhǎng)超長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。等優(yōu)點(diǎn)。 2022-2-324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(zhǎng)達(dá)上百

16、米長(zhǎng)達(dá)上百米薄壁金屬薄壁金屬 保護(hù)套管保護(hù)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隔爆隔爆型熱電偶型熱電偶 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：隔爆熱電偶的接線盒在設(shè)計(jì)時(shí)采用防：隔爆熱電偶的接線盒在設(shè)計(jì)時(shí)采用防爆的特殊結(jié)構(gòu)，它的接線盒是經(jīng)過(guò)爆的特殊結(jié)構(gòu)，它的接線盒是經(jīng)過(guò)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(jī)構(gòu)強(qiáng)度機(jī)構(gòu)強(qiáng)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(jìn)行密封采用密封圈進(jìn)行密封，因此，當(dāng)接線盒內(nèi)，因此，當(dāng)接線盒內(nèi)一旦放弧時(shí)，一旦放弧時(shí)，不會(huì)與外界環(huán)境的危險(xiǎn)氣體傳爆不會(huì)與外界環(huán)境的危險(xiǎn)氣體傳爆，能達(dá)，能達(dá)

17、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(chǎng)合：使用場(chǎng)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(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(chǎng)常伴有自控系統(tǒng)中（由于在化工生產(chǎn)廠、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)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）。）。2022-2-326隔爆隔爆型熱電偶外形型熱電偶外形厚壁保護(hù)管厚壁保護(hù)管壓鑄的接線盒壓鑄的接線盒電纜線電纜線2022-2-327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

18、電偶冷端的延長(zhǎng)熱電偶冷端的延長(zhǎng) 采用相對(duì)采用相對(duì)廉價(jià)廉價(jià)的補(bǔ)償導(dǎo)線，可的補(bǔ)償導(dǎo)線，可延長(zhǎng)熱電偶的延長(zhǎng)熱電偶的冷冷端端，使之遠(yuǎn)離高溫區(qū)；可節(jié)約大量貴金屬；易彎曲，使之遠(yuǎn)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(hào)型號(hào)配用熱電偶配用熱電偶正正- -負(fù)負(fù)導(dǎo)線外皮顏色導(dǎo)線外皮顏色 正正- -負(fù)負(fù)SCSC鉑銠鉑銠1010- -鉑鉑紅紅- -綠綠KCKC鎳鉻鎳鉻 - - 鎳硅鎳硅紅紅- -藍(lán)藍(lán)WCWC5/265/26鎢錸鎢錸5 5- -鎢錸鎢錸2626 紅紅- -橙橙 補(bǔ)償導(dǎo)線在補(bǔ)償導(dǎo)線在0 0100100 C范圍內(nèi)的熱電勢(shì)與配套的范圍內(nèi)的熱電勢(shì)與配套的熱電偶的熱電勢(shì)熱電偶的熱電勢(shì)相等相

19、等，所以，所以不影響不影響測(cè)量精度。測(cè)量精度。補(bǔ)償導(dǎo)線型號(hào)（續(xù)）補(bǔ)償導(dǎo)線型號(hào)（續(xù)）型號(hào)型號(hào) 配用熱電偶配用熱電偶正正-負(fù)負(fù)型型號(hào)號(hào)導(dǎo)線外皮導(dǎo)線外皮顏色顏色 正正-負(fù)負(fù)100時(shí)的時(shí)的熱電勢(shì)熱電勢(shì)/ 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(bǔ)償導(dǎo)線外形補(bǔ)償導(dǎo)線外形 AB屏蔽層屏蔽層保護(hù)層保護(hù)層第四節(jié)第四節(jié) 熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償

20、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(shí)溫度時(shí)，必須滿足必須滿足t0=0的條件的條件。在實(shí)際測(cè)溫中，冷端。在實(shí)際測(cè)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(shì)總是偏小熱電勢(shì)總是偏小。應(yīng)想辦法。應(yīng)想辦法消除或補(bǔ)償消除或補(bǔ)償熱電偶熱電偶的的冷端損失冷端損失 。冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ɡ涠藴囟妊a(bǔ)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

21、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(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室中。中。 2022-2-333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(zhǎng)時(shí)間地保持在度能較長(zhǎng)時(shí)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(cè)流體管道被測(cè)流體管道 2熱電偶熱電偶 3接線盒接線盒 4補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)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

22、冷端新的冷端 二、計(jì)算修正法二、計(jì)算修正法 當(dāng)熱電偶的冷端溫度當(dāng)熱電偶的冷端溫度t0 0 C時(shí)，由于時(shí)，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(cè)得，所以測(cè)得的熱電勢(shì)的熱電勢(shì)EAB（t，t0）與冷端為）與冷端為0時(shí)所測(cè)得的時(shí)所測(cè)得的熱電勢(shì)熱電勢(shì)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?。可以利用下式計(jì)算并修正測(cè)量誤差：用下式計(jì)算并修正測(cè)量誤差： EAB（t，0 ）=EAB（t，t0）+EAB（t0，0 ）三、儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法三、儀表機(jī)械零點(diǎn)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

23、面板上的上的“機(jī)機(jī)械零點(diǎn)械零點(diǎn)”，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(jī)械零點(diǎn)機(jī)械零點(diǎn)指針被預(yù)調(diào)到室溫（指針被預(yù)調(diào)到室溫（40 C ） 可補(bǔ)償冷端損失可補(bǔ)償冷端損失四、電橋補(bǔ)償法四、電橋補(bǔ)償法 XT-WBC熱電熱電偶偶 冷端補(bǔ)償器冷端補(bǔ)償器 電橋補(bǔ)償法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的不平衡電壓電橋補(bǔ)償法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的不平衡電壓來(lái)自動(dòng)補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢(shì)變來(lái)自動(dòng)補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢(shì)變化值，可購(gòu)買(mǎi)與被補(bǔ)償熱電偶對(duì)應(yīng)型號(hào)的補(bǔ)償電橋?；担少?gòu)買(mǎi)與被補(bǔ)償熱電偶對(duì)應(yīng)型號(hào)的補(bǔ)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

24、及熱電偶冷端溫度的測(cè)量熱電偶冷端溫度的測(cè)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(cè)溫原件的測(cè)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(shì)的趨勢(shì)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(hào)形式有的輸出信號(hào)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(diǎn)作為電壓的

25、零點(diǎn)），），電流型的靈敏度多為電流型的靈敏度多為1A/K（以絕對(duì)溫度以絕對(duì)溫度0K作為電流的零點(diǎn)作為電流的零點(diǎn)）；）；數(shù)字型又可以分為開(kāi)關(guān)輸出型、并行輸出型、數(shù)字型又可以分為開(kāi)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(gè)傳感器能產(chǎn)生一個(gè)與與絕對(duì)溫度成正比的電絕對(duì)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。 2022-2-341AD590封裝示意圖封裝示意圖

26、 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(fù)載電增加負(fù)載電阻的阻值可提阻的阻值可提高輸出電壓。高輸出電壓。2022-2-343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 2022-2-344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(cè)量電路度測(cè)量電路及組裝成的及組裝成的測(cè)溫傳感器測(cè)溫傳感器2022-2-345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散熱保護(hù)電

27、路散熱保護(hù)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(dá)上萬(wàn)個(gè)高達(dá)上萬(wàn)個(gè)晶體管晶體管，能將，能將測(cè)溫測(cè)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(guò)總線接口通過(guò)總線接口，將，將溫度數(shù)據(jù)傳送給諸如單片機(jī)、溫度數(shù)據(jù)傳送給諸如單片機(jī)、PC、PLC等上等上位機(jī)。不會(huì)產(chǎn)生模擬信號(hào)傳輸時(shí)位機(jī)。不會(huì)產(chǎn)生模擬信號(hào)傳輸時(shí)電壓衰減電壓衰減造造成的誤差，成的誤差

28、，抗電磁干擾能力較強(qiáng)抗電磁干擾能力較強(qiáng)。 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。 2022-2-347專用熱電偶冷端溫度補(bǔ)償芯片專用熱電偶冷端溫度補(bǔ)償芯片 MAX6675是是基于基于SPI總線總線、專門(mén)用于對(duì)工業(yè)中、專門(mén)用于對(duì)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(jìn)行溫度補(bǔ)償型熱電偶進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)男酒５男酒?。它能將補(bǔ)償后的熱電勢(shì)轉(zhuǎn)換為代表溫度的數(shù)字脈沖，它能將補(bǔ)償后的熱電勢(shì)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。 第六節(jié)第六節(jié)

29、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(guó)生產(chǎn)的熱電偶均符合由于我國(guó)生產(chǎn)的熱電偶均符合ITS-90國(guó)際溫標(biāo)國(guó)際溫標(biāo)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，其一致性非常好，所以國(guó)家又規(guī)定所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，其一致性非常好，所以國(guó)家又規(guī)定了與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶配套的儀表，它們的顯示值為溫度，了與標(biāo)準(zhǔn)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的而且均已線性化。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)圈式顯示儀表命名動(dòng)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(dòng)圈儀表型號(hào)為型熱電偶配套的動(dòng)圈儀表型號(hào)為XCZ-101或或XCT-101等。

30、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(dòng)圈式儀動(dòng)圈式儀表測(cè)量機(jī)構(gòu)的核心部件表測(cè)量機(jī)構(gòu)的核心部件是一個(gè)是一個(gè)磁電式毫伏計(jì)磁電式毫伏計(jì)。動(dòng)圈式儀表與熱電偶配動(dòng)圈式儀表與熱電偶配套測(cè)溫時(shí)，熱電偶、連套測(cè)溫時(shí)，熱電偶、連接導(dǎo)線（補(bǔ)償導(dǎo)線）、接導(dǎo)線（補(bǔ)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(gè)成了一個(gè)閉合回路閉合回路。 1熱電偶熱電偶 2補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線 3冷端補(bǔ)償器冷端補(bǔ)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(dòng)圈動(dòng)圈 7張絲張絲

31、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(diǎn)特點(diǎn)： 1、帶冷端溫度、帶冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償自動(dòng)補(bǔ)償； 2、單片機(jī)智能化設(shè)計(jì)，、單片機(jī)智能化設(shè)計(jì)，儀表零點(diǎn)、量程儀表零點(diǎn)、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(yàn)功能，可通過(guò)按鍵對(duì)儀表進(jìn)行、具有軟件校驗(yàn)功能，可通過(guò)按鍵對(duì)儀表進(jìn)行校準(zhǔn)校準(zhǔn)； 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(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)電源，電壓適應(yīng)范圍寬，儀表體積，電壓適應(yīng)范圍寬，儀表體積小、重量輕。小、重量輕。 6、220VAC或或24VDC供電電源供電電源。2022-2-351XMZ系列智能系列智能 數(shù)字顯示儀表外形數(shù)字顯示儀表外形 XMT系列熱電