熱電傳感技術1

1、第第4 4章章 熱電傳感技術熱電傳感技術本章學習要求：本章學習要求：1.1.了解熱電傳感技術的基本原理了解熱電傳感技術的基本原理 2.2.掌握熱敏電阻、熱電開關、鉑電阻掌握熱敏電阻、熱電開關、鉑電阻 銅電阻、熱電偶、溫敏二極管、銅電阻、熱電偶、溫敏二極管、 溫敏三極管、集成溫度傳感器等的溫敏三極管、集成溫度傳感器等的 結構、特性及使用方法結構、特性及使用方法4.1 4.1 概述概述4.1.1 溫度與溫標溫度與溫標 溫度是國際單位制給出的基本物理量之一，溫度是國際單位制給出的基本物理量之一，它是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學試驗中需要經(jīng)常測它是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學試驗中需要經(jīng)常測量和控制的主要參數(shù)。量和控制的主要

2、參數(shù)。 溫度的宏觀概念是冷熱程度的表示，或者溫度的宏觀概念是冷熱程度的表示，或者說，互為說，互為熱平衡的兩物體，其溫度相等。熱平衡的兩物體，其溫度相等。 溫度的微觀概念是大量分子運動平均強度溫度的微觀概念是大量分子運動平均強度的表示。分子運動愈激烈其溫度表現(xiàn)越高。的表示。分子運動愈激烈其溫度表現(xiàn)越高。 溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量接測量.用來量度物體溫度數(shù)值的標尺叫溫標用來量度物體溫度數(shù)值的標尺叫溫標。它。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點（零點）和測量溫規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點（零點）和

3、測量溫度的基本單位。目前國際上用得較多的溫度的基本單位。目前國際上用得較多的溫標有標有華氏溫標華氏溫標、攝氏溫標攝氏溫標、熱力學溫標熱力學溫標.溫標溫標1.經(jīng)驗溫標經(jīng)驗溫標 經(jīng)驗溫標的基礎是利用物質體膨脹與溫度的經(jīng)驗溫標的基礎是利用物質體膨脹與溫度的關系。認為在兩個易于實現(xiàn)且穩(wěn)定的溫度點關系。認為在兩個易于實現(xiàn)且穩(wěn)定的溫度點之間所選定的測溫物質體積的變化與溫度成之間所選定的測溫物質體積的變化與溫度成線性關系。把在兩溫度之間體積的總變化分線性關系。把在兩溫度之間體積的總變化分為若干等分，并把引起體積變化一份的溫度為若干等分，并把引起體積變化一份的溫度定義為定義為1度。度。經(jīng)驗溫標與測溫介質有關經(jīng)

4、驗溫標與測溫介質有關，有多，有多少種測溫介質就有多少個溫標。少種測溫介質就有多少個溫標。 按照這個原則建立的有按照這個原則建立的有攝氏溫標攝氏溫標、華氏溫標華氏溫標 。 華氏溫標華氏溫標：標準儀器是水銀溫度計，：標準儀器是水銀溫度計，按照華氏溫標，水的冰點為按照華氏溫標，水的冰點為32oF，沸，沸點是點是212oF。分成。分成180份，對應每份的份，對應每份的溫度為溫度為1華氏度，單位為華氏度，單位為“oF”。 攝氏溫標：攝氏溫標：所用標準儀器是水銀玻璃所用標準儀器是水銀玻璃溫度計。分度方法是規(guī)定在標準大氣溫度計。分度方法是規(guī)定在標準大氣壓力下，水的冰點為零度，沸點為壓力下，水的冰點為零度，沸

5、點為100度，水銀體積膨脹被分為度，水銀體積膨脹被分為100等份，對等份，對應每份的溫度定義為應每份的溫度定義為1攝氏度，單位為攝氏度，單位為“oC” 攝氏溫度和華氏溫度的關系攝氏溫度和華氏溫度的關系為為 2.熱力學溫標熱力學溫標熱力學溫標又稱開爾文溫標，或稱絕對溫熱力學溫標又稱開爾文溫標，或稱絕對溫標，它規(guī)定標，它規(guī)定分子運動停止時的溫度為絕對分子運動停止時的溫度為絕對零度零度; 水的三相點，即液體、固體、氣體狀水的三相點，即液體、固體、氣體狀態(tài)的水同時存在的溫度，為態(tài)的水同時存在的溫度，為273.16K，水的，水的凝固點，即相當攝氏溫標凝固點，即相當攝氏溫標0，相當華氏溫，相當華氏溫標標3

6、2 的開氏溫標為的開氏溫標為273.15K。熱力學溫標。熱力學溫標（符號為（符號為T）它的單位為開爾文（符號為）它的單位為開爾文（符號為K）。）。273.15tTCK4.1.2 測溫方法與測溫儀器的分類測溫方法與測溫儀器的分類 按照所用方法之不同，溫度測量分為按照所用方法之不同，溫度測量分為接觸式接觸式和和非非接觸式接觸式兩大類。兩大類。 1) 接觸式測溫接觸式測溫 接觸式的特點是測溫元件直接與被測對象相接觸，接觸式的特點是測溫元件直接與被測對象相接觸，兩者之間進行充分的熱交換，最后達到熱平衡，兩者之間進行充分的熱交換，最后達到熱平衡，這時感溫元件的某一物理參數(shù)的量值就代表了被這時感溫元件的某

7、一物理參數(shù)的量值就代表了被測對象的溫度值。測對象的溫度值。優(yōu)點優(yōu)點：直觀可靠。：直觀可靠。缺點缺點：是感溫元件影響被測溫度場的分布，接觸不：是感溫元件影響被測溫度場的分布，接觸不良等都會帶來測量誤差，另外溫度太高和腐蝕性良等都會帶來測量誤差，另外溫度太高和腐蝕性介質對感溫元件的性能和壽命會產(chǎn)生不利影響。介質對感溫元件的性能和壽命會產(chǎn)生不利影響。 2)非接觸式測溫非接觸式測溫 非接觸測溫的特點是感溫元件不與被測非接觸測溫的特點是感溫元件不與被測對象相接觸，而是通過輻射進行熱交換，對象相接觸，而是通過輻射進行熱交換，故可避免接觸測溫法的缺點。故可避免接觸測溫法的缺點。 具有具有較高的測溫上限；較高

8、的測溫上限； 熱慣性小熱慣性小，可達千分之一秒，故，可達千分之一秒，故便于便于測量運動物體的溫度和快速變化的溫度。測量運動物體的溫度和快速變化的溫度。測溫儀器測溫儀器 對應于兩種測溫方法，測溫儀器亦分為接觸式和對應于兩種測溫方法，測溫儀器亦分為接觸式和非接觸式兩大類。非接觸式兩大類。 接觸式儀器接觸式儀器又可分為又可分為: 膨脹式溫度計膨脹式溫度計(包括液體和固體膨脹式溫度計、壓力式溫包括液體和固體膨脹式溫度計、壓力式溫度計度計) 電阻式溫度計電阻式溫度計(包括金屬熱電阻溫度計和半導體熱敏電阻包括金屬熱電阻溫度計和半導體熱敏電阻溫度計溫度計) 熱電式溫度計熱電式溫度計(包括熱電偶和包括熱電偶和

9、P-N結溫度計結溫度計)以及其它原理以及其它原理的溫度計。的溫度計。 非接觸式溫度計非接觸式溫度計又可分為又可分為輻射溫度計、亮度溫度輻射溫度計、亮度溫度計和比色溫度計計和比色溫度計，由于它們都是以光輻射為基礎，由于它們都是以光輻射為基礎，故也統(tǒng)稱為故也統(tǒng)稱為輻射溫度計。輻射溫度計。 按照溫度測量范圍，可分為超低溫、低按照溫度測量范圍，可分為超低溫、低溫、中溫、高溫和超高溫溫度測量。溫、中溫、高溫和超高溫溫度測量。 超低溫一般是指超低溫一般是指010K， 低溫指低溫指10800K， 中溫指中溫指8001900K， 高溫指高溫指19002800K的溫度，的溫度， 超高溫是指超高溫是指2800K以

10、上的溫度。以上的溫度。測溫方式溫度計與傳感器測溫范圍（）主要特點接觸式熱膨脹式液體膨脹式（玻璃溫度計）固體膨脹式（雙金屬溫度計）-100600-80600結構簡單，價廉，一般用于直接讀數(shù)壓力式氣體式液體式200600耐振，價廉，準確度不高，滯后性大，可轉換成電信號熱電偶2001700種類多，結構簡單，價廉，感溫部小，廣泛應用于電測熱電阻金屬熱電阻半導體熱敏電阻260600260350種類多，精度高，感溫部較大，廣泛應用于電測體積小，響應快，靈敏度高，廣泛應用于電測非接觸式輻射式溫度計光學高溫計比色高溫計紅外光電溫度計203500不干擾被測溫度場，可對運動體測溫，響應較快。測溫計結構復雜，價高，

11、需定標修正測量值常用測溫方法常用測溫方法 溫度溫度分類分類:應用應用: 測溫測溫接觸測溫接觸測溫非接觸測溫非接觸測溫熱輻射測溫熱輻射測溫熱傳導測溫熱傳導測溫壓電效應壓電效應熱阻效應熱阻效應熱電勢效應熱電勢效應金金 屬屬熱電阻熱電阻半導體半導體熱敏電阻熱敏電阻熱電偶熱電偶溫溫 度度傳感器傳感器壓電陶瓷（熱釋電效應）壓電陶瓷（熱釋電效應） 敏感元件敏感元件 電參數(shù)電參數(shù)光電效應光電效應紅外溫度傳感器紅外溫度傳感器、光纖溫度傳感器、光纖溫度傳感器熱電阻熱電阻電渦流傳感器電渦流傳感器PNPN結熱電效應結熱電效應熱敏二極管熱敏二極管/三極管三極管、集成溫度傳感器集成溫度傳感器工作原理：工作原理：標定標定

12、u 對溫度計的標定，有對溫度計的標定，有標準值法和標準表法標準值法和標準表法兩種方兩種方法：法：標準值法標準值法就是用適當?shù)姆椒ń⑵鹨幌盗袊H溫就是用適當?shù)姆椒ń⑵鹨幌盗袊H溫標定義的固定溫度點標定義的固定溫度點(恒溫恒溫)作標準值，把被標定作標準值，把被標定溫度計溫度計(或傳感器或傳感器)依次置于這些標準溫度值之下，依次置于這些標準溫度值之下，記錄下溫度計的相應示值記錄下溫度計的相應示值(或傳感器的輸出或傳感器的輸出)，并，并根據(jù)國際溫標規(guī)定的內(nèi)插公式對溫度計根據(jù)國際溫標規(guī)定的內(nèi)插公式對溫度計(傳感器傳感器)的分度進行對比記錄，從而完成對溫度計的標定；的分度進行對比記錄，從而完成對溫度計

13、的標定；被標定后的溫度計可作為標準溫度計來測溫度。被標定后的溫度計可作為標準溫度計來測溫度。標準表法：標準表法：把被標定溫度計把被標定溫度計(傳感器傳感器)與已被標定好的更與已被標定好的更高一級精度的溫度計高一級精度的溫度計(傳感器傳感器)，緊靠在一起，緊靠在一起，共同置于可調(diào)節(jié)的恒溫槽中，分別把槽溫共同置于可調(diào)節(jié)的恒溫槽中，分別把槽溫調(diào)節(jié)到所選擇的若干溫度點，比較和記錄調(diào)節(jié)到所選擇的若干溫度點，比較和記錄兩者的讀數(shù)，獲得一系列對應差值，經(jīng)多兩者的讀數(shù)，獲得一系列對應差值，經(jīng)多次升溫，降溫、重復測試，若這些差值穩(wěn)次升溫，降溫、重復測試，若這些差值穩(wěn)定，則把記錄下的這些差值作為被標定溫定，則把記

14、錄下的這些差值作為被標定溫度計的修正量，就成了對被標定溫度計的度計的修正量，就成了對被標定溫度計的標定。標定。4.2 熱敏電阻熱敏電阻 熱敏電阻是利用半導體的電阻值隨溫度顯著變化這一特性制成的一種熱敏電阻是利用半導體的電阻值隨溫度顯著變化這一特性制成的一種熱敏元件，其特點是電阻率隨溫度而顯著變化。熱敏元件，其特點是電阻率隨溫度而顯著變化。材料：材料： 鈷、錳、鎳等金屬氧化物按不同比例的配方，經(jīng)高溫燒結而成鈷、錳、鎳等金屬氧化物按不同比例的配方，經(jīng)高溫燒結而成4-1熱敏電阻外形熱敏電阻外形 MF12 MF12型型 NTCNTC熱敏電熱敏電阻阻聚脂塑料封裝聚脂塑料封裝熱敏電阻熱敏電阻其他形式的熱敏

15、電阻其他形式的熱敏電阻 玻璃封裝玻璃封裝 NTC熱敏電熱敏電阻阻MF58 型熱敏電阻型熱敏電阻其他形式的熱敏電阻其他形式的熱敏電阻 帶安裝孔的熱敏電阻帶安裝孔的熱敏電阻大功率大功率PTC熱敏電阻熱敏電阻其他形式的熱敏電阻其他形式的熱敏電阻（續(xù)）（續(xù)） 貼片式貼片式NTC熱敏熱敏電阻電阻熱敏電阻溫度面板表熱敏電阻溫度面板表 熱敏電阻熱敏電阻 LCD熱敏電阻體溫表熱敏電阻體溫表 熱敏電阻用于熱敏電阻用于CPU的溫度測量的溫度測量 熱敏電阻用于熱敏電阻用于電熱水器電熱水器的溫度控制的溫度控制 特點：特點：（1）溫度系數(shù)大）溫度系數(shù)大 靈敏度高（為熱電阻靈敏度高（為熱電阻10100倍）倍） （2）結構

16、簡單堅固，體積?。┙Y構簡單堅固，體積小 能承受較大的沖擊、振動；可以測能承受較大的沖擊、振動；可以測 量點溫度量點溫度（3）電阻率高、熱慣性小）電阻率高、熱慣性小 ，響應速度快，響應速度快 適于動態(tài)測溫適于動態(tài)測溫（4）易于維護、使用壽命長）易于維護、使用壽命長 適于現(xiàn)場測溫適于現(xiàn)場測溫（7）互換性差，非線性嚴重，精度低）互換性差，非線性嚴重，精度低 （6）成本低，應用廣泛）成本低，應用廣泛 （5）很好地與各種電路匹配，而且遠距離測量時幾乎）很好地與各種電路匹配，而且遠距離測量時幾乎 無需考慮連線電阻的影響；無需考慮連線電阻的影響；廣泛應用于需要進行溫度控制的一切領域，如溫度測量、溫度控制、溫

17、度補償、液廣泛應用于需要進行溫度控制的一切領域，如溫度測量、溫度控制、溫度補償、液面測定、氣壓測定、火災報警、氣象探空、開關電路、過荷保護、脈動電壓抑制、面測定、氣壓測定、火災報警、氣象探空、開關電路、過荷保護、脈動電壓抑制、時間延遲、穩(wěn)定振幅、自動增益調(diào)整、微波和激光功率測量等等時間延遲、穩(wěn)定振幅、自動增益調(diào)整、微波和激光功率測量等等熱敏電阻溫度特性熱敏電阻溫度特性熱敏電阻按其電阻隨溫度變化的特性分為三類：熱敏電阻按其電阻隨溫度變化的特性分為三類： 負溫度系數(shù)熱敏電阻（負溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC，Negative Temperature Coefficient），它的電阻值與溫度之），它的電

18、阻值與溫度之間呈嚴格的負指數(shù)關系；間呈嚴格的負指數(shù)關系； 多用于溫度測量和補償多用于溫度測量和補償正溫度系數(shù)熱敏電阻（正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC，Positive Temperatule Coeffic），），用于恒溫、加熱控制或溫度開關用于恒溫、加熱控制或溫度開關臨界溫度系數(shù)熱敏電阻臨界溫度系數(shù)熱敏電阻(CTR，Critical Temperature Resistor)，當溫度上升到某臨界點時，其電阻值突當溫度上升到某臨界點時，其電阻值突然下降然下降 。用于溫度開關用于溫度開關 011exp0TTBRRNTT各種熱敏電阻的溫度特性各種熱敏電阻的溫度特性12345輸出特性線性化處理輸出特性線

19、性化處理 由于熱敏電阻特性的嚴重非線性，擴大測溫范圍和提高精由于熱敏電阻特性的嚴重非線性，擴大測溫范圍和提高精度必須進行補償校正。度必須進行補償校正。 解決辦法解決辦法：對熱敏電阻進行線性化處理的最簡單方法是用溫：對熱敏電阻進行線性化處理的最簡單方法是用溫度系數(shù)很小的精密電阻與熱敏電阻串或并聯(lián)構成電阻網(wǎng)絡度系數(shù)很小的精密電阻與熱敏電阻串或并聯(lián)構成電阻網(wǎng)絡( (常稱為線性化網(wǎng)絡常稱為線性化網(wǎng)絡) )代替單個熱敏電阻，其等效電阻與溫度代替單個熱敏電阻，其等效電阻與溫度呈一定的線性關系。呈一定的線性關系。 利用微機可實現(xiàn)較寬溫度范圍內(nèi)線性化校正的方案。利用微機可實現(xiàn)較寬溫度范圍內(nèi)線性化校正的方案。

20、圖中熱敏電阻Rt與補償電阻Rx 串聯(lián),串聯(lián)后的等效電阻R= Rt +Rx ，只要Rx 的阻值選擇適當，可使溫度在某一范圍內(nèi)與電阻的倒數(shù)成線性關系電阻的倒數(shù)成線性關系，所以電流I與溫度T成線性關系。圖中熱敏電阻Rt與補償電阻Rx并聯(lián)，其等效電阻R= Rt / Rx 。由圖可知，R與溫度的關系曲線便顯得比較平坦。因此可以在某一溫度范圍內(nèi)得到線性的輸出特性。熱敏電阻器的應用熱敏電阻器的應用 日本Shibaura Electronics Co,Ltd.的市場分析表明，家用電器，如空調(diào)、微波爐、電飯煲、熱水器、烘拷面包設備和電池充電器等用的熱敏電阻器占公司總熱敏電阻器銷售量的58。第二位是信息處理和辦公

21、設備占21。用于汽車空凋，冷卻系統(tǒng)的熱敏電阻器占9。高精度的熱敏電阻器可用于激光打印機、普通紙復印機探測固定色劑滾形加熱器的表面溫度。使用熱敏電阻器可根據(jù)室溫調(diào)整電流，使墨水噴射印刷機的墨水保持最佳溫度。為了耐高溫，結構牢固，日本Shibaura Electronics Co.Ltd.的熱敏電阻器采用耐熱、耐腐蝕的玻璃及高密度的陶瓷片，承受350的高溫，可用于汽車及加熱器。工作環(huán)境溫度達500的熱敏電阻器可用于汽車的廢氣循環(huán)系統(tǒng)。 熱敏電阻的應用熱敏電阻的應用家用電器家用電器電熨斗、電冰箱、電飯煲、洗衣機、電暖壺、烘干機、電烤箱、電熨斗、電冰箱、電飯煲、洗衣機、電暖壺、烘干機、電烤箱、空調(diào)機、

22、電熱毯、熱水器、熱得快、電磁爐、空調(diào)機、電熱毯、熱水器、熱得快、電磁爐、汽車電子汽車電子電子噴油嘴、空調(diào)機、發(fā)電機防熱裝置、電熱座椅電子噴油嘴、空調(diào)機、發(fā)電機防熱裝置、電熱座椅測量儀器測量儀器流量計、風速表、真空計、濃度計、濕度計、空氣傳感器、環(huán)境流量計、風速表、真空計、濃度計、濕度計、空氣傳感器、環(huán)境監(jiān)測儀、監(jiān)測儀、辦公設備辦公設備復印機、傳真機、打印機、掃描儀復印機、傳真機、打印機、掃描儀農(nóng)業(yè)園藝農(nóng)業(yè)園藝溫室控制、人工氣候箱、烘干系統(tǒng)、溫室控制、人工氣候箱、烘干系統(tǒng)、醫(yī)療器具醫(yī)療器具體溫計、人工透析、散熱系統(tǒng)體溫計、人工透析、散熱系統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn)電動機過熱保護、電動機過熱保護、應用實例

23、：應用實例：基于熱敏電阻的電機過熱保護器：基于熱敏電阻的電機過熱保護器： Rt1 Rt2 Rt3 ：熱敏電阻：熱敏電阻(NTC) ，安裝在三相繞組附近，安裝在三相繞組附近 溫度低時溫度低時 ：電阻高：電阻高 三極管不導通三極管不導通 繼電器不吸合繼電器不吸合 電機運行電機運行溫度高時溫度高時 ：電阻低：電阻低 三極管導通三極管導通 繼電器吸合繼電器吸合 電機停止電機停止4.2 熱電開關熱電開關 熱電開關是采用兩種不同特性材料（如熱電開關是采用兩種不同特性材料（如金屬片熱膨脹或陶鐵磁體熱磁性）構成的熱金屬片熱膨脹或陶鐵磁體熱磁性）構成的熱敏傳感器，該傳感器具有溫控開關特性。敏傳感器，該傳感器具有

24、溫控開關特性。 熱電開關有熱電開關有雙金屬片式雙金屬片式和和陶鐵磁體式陶鐵磁體式兩種。兩種。 主要用于電飯鍋、電熨斗、電爐、電熱水器主要用于電飯鍋、電熨斗、電爐、電熱水器等的恒溫控制器等。等的恒溫控制器等。4.2.1 雙金屬片式熱電開關雙金屬片式熱電開關固體長度隨溫度變化的情況可用下式表示：固體長度隨溫度變化的情況可用下式表示：基于固體基于固體受熱膨脹原理，受熱膨脹原理，測量溫度通常是測量溫度通常是把兩片線膨脹系數(shù)差異相對很大的金屬片把兩片線膨脹系數(shù)差異相對很大的金屬片疊焊在一起，構成雙金屬片感溫元件當溫疊焊在一起，構成雙金屬片感溫元件當溫度變化時，因雙金屬片的兩種不同材料線度變化時，因雙金屬

25、片的兩種不同材料線膨脹系數(shù)差異相對很大而產(chǎn)生不同的膨脹膨脹系數(shù)差異相對很大而產(chǎn)生不同的膨脹和收縮，導致雙金屬片產(chǎn)生彎曲變形。下和收縮，導致雙金屬片產(chǎn)生彎曲變形。下圖是雙金屬溫度計原理圖：圖是雙金屬溫度計原理圖：10101LLk tt雙金屬溫度計原理圖雙金屬片熱電開關的類型 常開式 指兩個觸頭的接點在沒有達到規(guī)定溫度時是斷開的。 常閉式指兩個觸頭的接點在沒有達到規(guī)定溫度時是閉合的。 簡易式 蝶式結構類型多種形式，工作原理是“常開式”和“常閉式”兩種。為了滿足不同用途的要求，雙金屬元件制成為了滿足不同用途的要求，雙金屬元件制成各種不同的形狀。各種不同的形狀。應用實例應用實例 用電熨斗熨衣服，若溫度

26、過高會燙壞衣服，而且對于不同用電熨斗熨衣服，若溫度過高會燙壞衣服，而且對于不同的衣料，熨衣時所需溫度也不同，因此需要調(diào)溫裝置。圖的衣料，熨衣時所需溫度也不同，因此需要調(diào)溫裝置。圖1是電熨斗調(diào)溫原理示意圖。是電熨斗調(diào)溫原理示意圖。 電熨斗調(diào)溫電路主要組件是雙金屬片，電熨斗工作電熨斗調(diào)溫電路主要組件是雙金屬片，電熨斗工作時，動、靜觸點接觸，電熱組件通電發(fā)熱。當溫度達到選時，動、靜觸點接觸，電熱組件通電發(fā)熱。當溫度達到選定溫度時，雙金屬片受熱下彎，使動觸點離開靜觸點，自定溫度時，雙金屬片受熱下彎，使動觸點離開靜觸點，自動切斷電源；當溫度低于選定溫度時，雙金屬片復原，兩動切斷電源；當溫度低于選定溫度時

27、，雙金屬片復原，兩觸點閉合。再接通電路，通電后溫度又上升，達到選定溫觸點閉合。再接通電路，通電后溫度又上升，達到選定溫度時又再斷開，如此反復通斷，就能使熨斗的溫度保持在度時又再斷開，如此反復通斷，就能使熨斗的溫度保持在一定范圍內(nèi)。通過調(diào)節(jié)螺絲選定溫度的高低，越往下旋，一定范圍內(nèi)。通過調(diào)節(jié)螺絲選定溫度的高低，越往下旋，靜觸點越下移，選定的溫度就越高。靜觸點越下移，選定的溫度就越高。 陶鐵磁體式熱電開關陶鐵磁體式熱電開關 陶鐵磁體式熱電開關主要由硬磁、軟磁、動作彈簧、抵緊陶鐵磁體式熱電開關主要由硬磁、軟磁、動作彈簧、抵緊彈簧、拉桿、杠桿、觸點、操作按鍵等組成。彈簧、拉桿、杠桿、觸點、操作按鍵等組成

28、。 硬磁主要由碳酸鍶（硬磁主要由碳酸鍶（SrCO3）14%和三氧化二鐵（和三氧化二鐵（Fe2O3）86%組成。組成。 軟磁主要由氧化鎳（軟磁主要由氧化鎳（NiO）11%、氧化鋅（、氧化鋅（ZnO）22%和和三氧化二鐵（三氧化二鐵（Fe2O3）67%組成。組成。 硬磁材料的居里點溫度很高（硬磁材料的居里點溫度很高（450 ），因此它也是永久），因此它也是永久磁鐵。磁鐵。 軟磁材料的居里點溫度較低（軟磁材料的居里點溫度較低（139150 .)以電飯煲為例說明工作原理。以電飯煲為例說明工作原理。誰知道電飯鍋里從米誰知道電飯鍋里從米到飯的全過程到飯的全過程? 構造構造工作原理工作原理:工作原理工作原理

29、:工作原理工作原理:工作原理工作原理: 如何實現(xiàn)保溫？如何實現(xiàn)保溫？ 用雙金屬片做保溫開關用雙金屬片做保溫開關S2。開始燒飯時，按下開。開始燒飯時，按下開關關S1，電路接通，電熱絲通電燒飯。鍋中有水時，飯，電路接通，電熱絲通電燒飯。鍋中有水時，飯鍋的溫度不會超過鍋的溫度不會超過100；飯熟后，水干了，飯鍋溫；飯熟后，水干了，飯鍋溫度將超過度將超過100。當溫度上升到。當溫度上升到103時，限溫開關時，限溫開關S1就會自動斷開，電路斷電，達到自動控溫目的。這就會自動斷開，電路斷電，達到自動控溫目的。這時溫度較高，時溫度較高，S2處于斷開狀態(tài)。當溫度下降至處于斷開狀態(tài)。當溫度下降至60時，時，S2

30、接通；加熱至接通；加熱至80時，時，S2又斷開。又斷開。S2的不斷開合，的不斷開合，使鍋內(nèi)溫度保持在使鍋內(nèi)溫度保持在60-80之間。之間。 溫度升高，金屬內(nèi)部原子晶格的振動加劇，溫度升高，金屬內(nèi)部原子晶格的振動加劇，從而使金屬內(nèi)部的自由電子通過金屬導體從而使金屬內(nèi)部的自由電子通過金屬導體時的阻礙增大，宏觀上表現(xiàn)出電阻率變大，時的阻礙增大，宏觀上表現(xiàn)出電阻率變大，電阻值增加，我們稱其為正溫度系數(shù)，即電阻值增加，我們稱其為正溫度系數(shù)，即電阻值與溫度的變化趨勢相同。電阻值與溫度的變化趨勢相同。4.4 熱電阻熱電阻熱電阻分類 按結構分，普通型熱電阻、鍇裝熱電阻、薄膜熱電阻 按用途分，工業(yè)用熱電阻、精密

31、標準電阻用于制造熱電阻的材料，要求電阻率、電阻溫度系用于制造熱電阻的材料，要求電阻率、電阻溫度系數(shù)要大，熱容量、熱慣性要小，電阻與溫度的關系數(shù)要大，熱容量、熱慣性要小，電阻與溫度的關系最好近于線性，良好的工藝性。最好近于線性，良好的工藝性。適宜制作熱電阻的適宜制作熱電阻的材料材料有有鉑鉑、銅銅、鎳鎳、鐵鐵等等熱電阻的特點：熱電阻的特點：熱電阻測溫的熱電阻測溫的優(yōu)點優(yōu)點是信號是信號靈敏度高、易于連續(xù)測量、靈敏度高、易于連續(xù)測量、可以遠傳、無需參比溫度；金屬熱電阻穩(wěn)定性高、可以遠傳、無需參比溫度；金屬熱電阻穩(wěn)定性高、互換性好、準確度高，可以用作基準儀表。互換性好、準確度高，可以用作基準儀表。熱電阻

32、主要熱電阻主要缺點缺點是需要是需要電源激勵電源激勵、有（會影響測量、有（會影響測量精度）自熱現(xiàn)象以及測量溫度不能太高。精度）自熱現(xiàn)象以及測量溫度不能太高。熱電阻材料的特點熱電阻材料必須具有以下特點： 熱電阻的結構比較簡單，一般將電阻絲繞在云母、石英、熱電阻的結構比較簡單，一般將電阻絲繞在云母、石英、陶瓷、塑料等絕緣骨架上，經(jīng)過固定，外面再加上保護套陶瓷、塑料等絕緣骨架上，經(jīng)過固定，外面再加上保護套管。但骨架性能的好壞，影響其測量精度、體積大小和使管。但骨架性能的好壞，影響其測量精度、體積大小和使用壽命。用壽命。1、熱電阻的結構、類型、熱電阻的結構、類型結構：結構：出線密封圈出線密封圈出線螺母出

33、線螺母小鏈小鏈蓋蓋接線柱接線柱密封圈密封圈接線盒接線盒接線座接線座保護管保護管絕緣管絕緣管引出線引出線感溫元件感溫元件工業(yè)用工業(yè)用普通（裝配式）鉑電阻普通（裝配式）鉑電阻 膜式熱電阻膜式熱電阻引線引線陶瓷基片陶瓷基片條狀鉑膜條狀鉑膜陶瓷鉑熱電阻陶瓷鉑熱電阻引線引線帶孔瓷管帶孔瓷管鉑絲線圈鉑絲線圈較強的抗振性較強的抗振性響應具有快速性響應具有快速性可提高測溫上限可提高測溫上限鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻4引出線引出線1金屬套管金屬套管3絕緣材料絕緣材料2感溫元件感溫元件鎧裝式鉑電阻比裝鎧裝式鉑電阻比裝配式鉑電阻直徑小，配式鉑電阻直徑小，易彎曲，抗震性好，易彎曲，抗震性好，適宜安裝在裝配式適宜安裝在裝配式

34、鉑電阻無法安裝的鉑電阻無法安裝的場合。場合。鎧裝式鉑電阻外保鎧裝式鉑電阻外保護套管采用不銹鋼，護套管采用不銹鋼，內(nèi)充滿高密度氧化內(nèi)充滿高密度氧化物絕緣體，因此，物絕緣體，因此，它具有很強的抗污它具有很強的抗污染性能和優(yōu)良的機染性能和優(yōu)良的機械強度，適合安裝械強度，適合安裝在環(huán)境惡劣的場合。在環(huán)境惡劣的場合?？芍苯佑勉~導線和可直接用銅導線和二次儀表相連接使二次儀表相連接使用。用。薄膜型及普通型鉑熱電阻薄膜型及普通型鉑熱電阻 小型鉑熱電阻小型鉑熱電阻 防爆型鉑熱電阻防爆型鉑熱電阻 汽車用水溫傳感器及水溫表汽車用水溫傳感器及水溫表 銅熱電阻銅熱電阻（1 1）鉑熱電阻）鉑熱電阻（目前最好材料） 鉑熱電

35、阻的特點是精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠，所以鉑熱電阻的特點是精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠，所以在溫度傳感器中得到了廣泛應用。在溫度傳感器中得到了廣泛應用。 鉑電阻制成的溫度計，主要作為標準電阻溫度計，廣泛鉑電阻制成的溫度計，主要作為標準電阻溫度計，廣泛應用于溫度基準、標準的傳遞。應用于溫度基準、標準的傳遞。按國際溫標IPTS-68規(guī)定，在-259.34630.73溫域內(nèi)，以鉑電阻溫度計作基準器。 除作溫度標準外，還廣泛應用于高精度的工業(yè)測量。由除作溫度標準外，還廣泛應用于高精度的工業(yè)測量。由于鉑為貴金屬，一般在測量精度要求不高和測溫范圍較小于鉑為貴金屬，一般在測量精度要求不高和測溫范圍較小時，均采

36、用銅電阻。時，均采用銅電阻。 鉑易于鉑易于提純提純，在，在高溫和氧化性介質高溫和氧化性介質中物理化學性質穩(wěn)中物理化學性質穩(wěn)定，電阻率較大，能耐較高的溫度；制成的鉑電阻輸出定，電阻率較大，能耐較高的溫度；制成的鉑電阻輸出輸入特性接近輸入特性接近線性線性。 鉑電阻的精度與鉑的提純程度有關鉑電阻的精度與鉑的提純程度有關 0100)100(RRW百度電阻比百度電阻比 W（100）越高，表示鉑絲純度越高，）越高，表示鉑絲純度越高，國際實用溫標規(guī)定，作為基準器的鉑電阻，國際實用溫標規(guī)定，作為基準器的鉑電阻，W（100）1.3925目前技術水平已達到目前技術水平已達到W（100）1.3930，工業(yè)用鉑電阻的

37、純度工業(yè)用鉑電阻的純度W（100）為）為1.3871.390。 在在0850的溫度范圍內(nèi)的溫度范圍內(nèi) Rt = R0(1+At+Bt2) 在在ITS90 中，這些常數(shù)規(guī)定為中，這些常數(shù)規(guī)定為 A=3.94010-2/ B=-5.8410-7/2 C=-4.2210-12/4 按按IEC（International Electrotechnical Commission）標準，鉑熱電阻的使用溫度范圍為標準，鉑熱電阻的使用溫度范圍為-200850。鉑電阻阻值與溫度變化之間的關系鉑電阻阻值與溫度變化之間的關系（特性方程）為：特性方程）為： 在在-2000的溫度范圍內(nèi)的溫度范圍內(nèi) Rt=R01+At+

38、Bt2+Ct3(t-100) 可見：熱電阻在溫度可見：熱電阻在溫度t 時的電阻值與時的電阻值與0時的電阻時的電阻值值R0有關。有關。 目前我國規(guī)定工業(yè)用鉑熱電阻有目前我國規(guī)定工業(yè)用鉑熱電阻有R0=50和和R0=100兩種，它們的分度號分別為兩種，它們的分度號分別為Pt50和和Pt100，其中，其中以以Pt100為常用。為常用。鉑熱電阻不同分度號亦有相應分度表，即鉑熱電阻不同分度號亦有相應分度表，即Rt-t的關系表，的關系表，這樣在實際測量中，只要測得熱電阻的阻值這樣在實際測量中，只要測得熱電阻的阻值Rt，便可，便可從分度表上查出對應的溫度值。從分度表上查出對應的溫度值。鉑電阻分度表鉑電阻分度表

39、 (2)(2)銅熱電阻銅熱電阻 在一些測量精度要求不高且溫度較低的場合，可采用銅熱電阻進行測溫， 它的測量范圍為-50150。 銅熱電阻在測量范圍內(nèi)其電阻值與溫度的關系幾乎是線性的，可近似地表示為Rt=R0（1+t） =4.2810-3/ 兩種分度號：Cu50(R0=50)和Cu100（R0=100）。 銅熱電阻的分度表分度號：Cu50 050R 溫度/0102030405060708090電阻/050.0047.8545.7043.5541.4039.24050.0052.1445.2856.4258.5660.7062.8464.9867.1269.2610071.4073.5475.68

40、77.8379.9882.13銅熱電阻的特點 銅在銅在-50150范圍內(nèi)銅電阻化學、物理性范圍內(nèi)銅電阻化學、物理性能穩(wěn)定，電阻溫度系數(shù)較大，輸出輸入特性能穩(wěn)定，電阻溫度系數(shù)較大，輸出輸入特性接近線性，價格低廉。接近線性，價格低廉。 缺點：電阻率較低，電阻體的體積較大，熱慣缺點：電阻率較低，電阻體的體積較大，熱慣性較大，穩(wěn)定性較差，在性較大，穩(wěn)定性較差，在100 以上時容易氧以上時容易氧化，因此只能用于低溫及沒有浸蝕性的介質中?；?，因此只能用于低溫及沒有浸蝕性的介質中。3）其他熱電阻）其他熱電阻 鎳使用溫度范圍是鎳使用溫度范圍是-50-50100100和和-50-50150 150 。但目前應用

41、較少：鎳非線性嚴重，材料提取也困但目前應用較少：鎳非線性嚴重，材料提取也困難。但靈敏度都較高，穩(wěn)定性好，在自動恒溫和難。但靈敏度都較高，穩(wěn)定性好，在自動恒溫和溫度補償方面的應用較多。（我國定為標準化熱溫度補償方面的應用較多。（我國定為標準化熱電阻）電阻） 銦電阻適宜在銦電阻適宜在-269-269-258-258溫度范圍內(nèi)使用，測溫度范圍內(nèi)使用，測溫精度高，靈敏度是鉑電阻的溫精度高，靈敏度是鉑電阻的1010倍，但是材料軟倍，但是材料軟復現(xiàn)性差。復現(xiàn)性差。 錳電阻適宜在錳電阻適宜在-271-271-210-210溫度范圍內(nèi)使用，靈溫度范圍內(nèi)使用，靈敏度高，但是材料脆，難拉成絲，易損壞。敏度高，但是

42、材料脆，難拉成絲，易損壞。 碳電阻適宜在碳電阻適宜在-273-273-268.5-268.5溫度范圍內(nèi)使用，溫度范圍內(nèi)使用，熱容量小，靈敏度高，價格低廉，操作簡便，但熱容量小，靈敏度高，價格低廉，操作簡便，但是熱穩(wěn)定性較差。是熱穩(wěn)定性較差。用熱電阻傳感器進行測溫時，測量電路經(jīng)常用熱電阻傳感器進行測溫時，測量電路經(jīng)常采用電橋電路。采用電橋電路。 熱電阻與檢測儀表相隔一段距離，熱電阻與檢測儀表相隔一段距離，因此熱電阻的引線對測量結果有較大的影響。因此熱電阻的引線對測量結果有較大的影響。熱電阻內(nèi)部引線方式有二線制、三線制和四熱電阻內(nèi)部引線方式有二線制、三線制和四線制三種。線制三種。2. 熱電阻的測量

43、電路內(nèi)部引線方式 電阻體二線制電阻體三線制電阻體四線制兩線制 這種引線方式簡單、費用低，但是引線電阻以及引線電阻的變化會帶來附加誤差。 兩線制適于引線不長、測溫精度要求較低的場合。熱電阻測溫電橋的三線連接法熱電阻測溫電橋的三線連接法（圖中（圖中G為指示電表為指示電表R1、 R2、R3為固定電阻、為固定電阻、 Ra為零位調(diào)節(jié)電阻）為零位調(diào)節(jié)電阻）缺點：缺點：零點不穩(wěn)零點不穩(wěn)原因：是可調(diào)電原因：是可調(diào)電阻的接觸電阻阻的接觸電阻考慮溫度變化考慮溫度變化 Rg熱電阻測溫電橋的四線連接法熱電阻測溫電橋的四線連接法補償導線補償導線圖所示為四線連接法，調(diào)零的圖所示為四線連接法，調(diào)零的Rp電位器的接觸電阻和指

44、示電位器的接觸電阻和指示電表串聯(lián)，接觸電阻的不穩(wěn)定不會破壞電橋的平衡和正常電表串聯(lián)，接觸電阻的不穩(wěn)定不會破壞電橋的平衡和正常工作狀態(tài)。工作狀態(tài)。4.5 熱電偶測溫熱電偶測溫熱電偶是工業(yè)和設備試驗中溫度測量應用最多的熱電偶是工業(yè)和設備試驗中溫度測量應用最多的器件，它的特點是器件，它的特點是測溫范圍寬（測溫范圍寬（-1802800 ）測量精度高測量精度高性能穩(wěn)定性能穩(wěn)定結構簡單、使用方便結構簡單、使用方便熱慣性小，動態(tài)響應較好；熱慣性小，動態(tài)響應較好；輸出直接為輸出直接為電信號電信號，可以遠傳，便于，可以遠傳，便于集中檢測和自動集中檢測和自動控制控制。它的工作原理是基于熱電效應它的工作原理是基于熱

45、電效應（一）熱電效應及基本定律（一）熱電效應及基本定律 兩種不同材料的金屬絲兩端牢靠地接觸在兩種不同材料的金屬絲兩端牢靠地接觸在一起，組成閉合回路，當兩個接觸點一起，組成閉合回路，當兩個接觸點(稱為稱為結點結點)溫度溫度t和和t0不相同時，回路中既產(chǎn)生電不相同時，回路中既產(chǎn)生電勢，并有電流流通，這種把熱能轉換成電勢，并有電流流通，這種把熱能轉換成電能的現(xiàn)象稱為熱電效應。能的現(xiàn)象稱為熱電效應。結論：當兩個結點溫度不相同時，回路中將產(chǎn)生電動勢。結論：當兩個結點溫度不相同時，回路中將產(chǎn)生電動勢。那么熱電勢的大小為多少呢？以下兩者之和：那么熱電勢的大小為多少呢？以下兩者之和：接觸電勢接觸電勢+ 溫差電

46、勢溫差電勢 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） 4.5.1 4.5.1 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理 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 1）兩種導體的接觸電動勢）兩種導體的接觸電動勢 兩種導體接觸的時候，由于導體兩種導體接觸的時候，由于導體內(nèi)的自由電子密度不同，如果內(nèi)的自由電子密度不同，如果NANB電子密度大的導體電子密度大的導體A中中的電子就向電子密度小的導體的電子就向電子密度小的導體B擴散，從而由于導體擴散，從而由于導體A失去了電失去了電子而具有正電位。相反導體子而具有正電位。相

47、反導體B由由于接收到了擴散來的電子而具有于接收到了擴散來的電子而具有負電位。這樣在擴散達到動態(tài)平負電位。這樣在擴散達到動態(tài)平衡時衡時A、B之間就形成了一個電位之間就形成了一個電位差。這個電位差稱為接觸電動勢。差。這個電位差稱為接觸電動勢。式中EAB(T)-A、B兩種材料在溫度為T時的接觸電動勢； K-玻耳茲曼常數(shù)(1.3810-6)； E-電子電荷(1.602189210-19); NA(T)、NB(T)-A、B兩種材料在溫度T時的自由電子密度。BAABNNekTTEln)( BAABNNekTTEln)(00 T端端 T0端端 BAABABNNTTekTETEln)()(000 兩電勢方向相

48、反兩電勢方向相反. 回路中總的接觸電勢為：回路中總的接觸電勢為： 由式可見，當兩結由式可見，當兩結點的溫度相同，即點的溫度相同，即T=T0 ， AB材料相同時回路中總材料相同時回路中總電勢將為零。電勢將為零。 對單一金屬導體，如果兩端對單一金屬導體，如果兩端的溫度不同，則兩端的自由電的溫度不同，則兩端的自由電子就具有不同的動能。溫度高子就具有不同的動能。溫度高則動能大，動能大的自由電子則動能大，動能大的自由電子就會向溫度低的一段擴散。失就會向溫度低的一段擴散。失去了電子的這一端就處于正電去了電子的這一端就處于正電位，而低溫端由于得到電子處位，而低溫端由于得到電子處于負電位。這樣兩端就形成了于負

49、電位。這樣兩端就形成了電位差，稱為溫差電動勢。電位差，稱為溫差電動勢。2）單一導體中的溫差電動勢）單一導體中的溫差電動勢 當導體兩端的溫度分別為當導體兩端的溫度分別為T、T0時，溫差電勢可由下式表示時，溫差電勢可由下式表示 dTTTETTAA 0),(0 式中式中 AA導體的導體的湯姆遜湯姆遜系數(shù)，對于確定的材料來說是一系數(shù)，對于確定的材料來說是一常數(shù)。常數(shù)。 對于兩種金屬（或半導體）對于兩種金屬（或半導體）A、B組成的熱電偶回路，組成的熱電偶回路，湯姆遜電勢湯姆遜電勢（單一導體的溫差電勢）等于它的代數(shù)和，即（單一導體的溫差電勢）等于它的代數(shù)和，即 dTTTEBATTAB 0),(0 單單結點

50、溫度同，則溫差電勢為結點溫度同，則溫差電勢為0；A、B材料同，則溫差電勢也為材料同，則溫差電勢也為0。兩種導體的接觸電勢兩種導體的接觸電勢（珀爾帖）（珀爾帖） BAABABNNTTekTETEln)()(000 單一導體的溫差電勢單一導體的溫差電勢（湯姆遜電勢）（湯姆遜電勢）總的熱電勢為二者之和?？偟臒犭妱轂槎咧?。 dTTTEBATTAB 0),(0 單單 TTBABAABdTNNTTekTTE0ln),(00 不用記住，理解即可。不用記住，理解即可。 TTBABAABdTNNTTekTTE0ln),(00 接觸電勢接觸電勢溫差電勢溫差電勢由式可知，由式可知，熱電偶總電動勢與電子密度熱電偶

51、總電動勢與電子密度NA、NB及兩節(jié)點及兩節(jié)點溫度溫度T、T0有關，有關，電子密度取決于熱電偶材料的特性。當電子密度取決于熱電偶材料的特性。當熱電偶材料一定時，熱電偶的總電動勢熱電偶材料一定時，熱電偶的總電動勢EAB(T，T0)成為溫成為溫度度T和和T0的函數(shù)差，即的函數(shù)差，即問：由同一種導體組成的閉合回路能產(chǎn)生熱電勢嗎?一種導體組成的閉合回路，無論其是否存在溫度梯度，一種導體組成的閉合回路，無論其是否存在溫度梯度，均不能產(chǎn)生熱電勢。均不能產(chǎn)生熱電勢。公式推導如下：公式推導如下： 接觸電勢與溫差電勢的性質：接觸電勢與溫差電勢的性質：用公式可以證明：用公式可以證明： )()(TeTeBAAB)()

52、()(TeTeTeACBCAB),(),(00TTeTTeAA影響因素取決于材料和接點溫度，與形狀、尺寸等無關影響因素取決于材料和接點溫度，與形狀、尺寸等無關 應注意，如果熱電極本身性質為非均勻的，由于溫度梯度存在，將應注意，如果熱電極本身性質為非均勻的，由于溫度梯度存在，將會有附加電勢產(chǎn)生。會有附加電勢產(chǎn)生。兩熱電極相同時，總電動勢為兩熱電極相同時，總電動勢為0兩接點溫度相同時，總電動勢為兩接點溫度相同時，總電動勢為0對于已選定的熱電偶，當參考端溫度對于已選定的熱電偶，當參考端溫度T0恒定時，恒定時，eAB(T0)=c為常數(shù)，則總的熱電動勢就只與溫度為常數(shù)，則總的熱電動勢就只與溫度T成單值函

53、數(shù)關系，成單值函數(shù)關系，即即 eAB(T,T0)=eAB(T)c=f(T) 可見：可見：只要測出只要測出e eABAB（T T, ,T T0 0）的大小，就能得到被測）的大小，就能得到被測溫度溫度T T，這就是利用熱電偶測溫的原理。，這就是利用熱電偶測溫的原理。 小結 熱電偶的分度表 不同金屬組成的熱電偶，溫度與熱電動勢之間有不同金屬組成的熱電偶，溫度與熱電動勢之間有不同的函數(shù)關系，一般通過實驗的方法來確定，不同的函數(shù)關系，一般通過實驗的方法來確定，并將不同溫度下測得的結果列成表格，編制出熱并將不同溫度下測得的結果列成表格，編制出熱電勢與溫度的對照表，即分度表。電勢與溫度的對照表，即分度表。

54、供查閱使用，每供查閱使用，每10分檔分檔 。中間值按內(nèi)插法計算。中間值按內(nèi)插法計算。 直接從熱電偶的分度表查溫度與熱電勢的關系時直接從熱電偶的分度表查溫度與熱電勢的關系時的約束條件是：的約束條件是：自由端（冷端）溫度必須為自由端（冷端）溫度必須為0 C。 假設熱電偶的冷端溫度為假設熱電偶的冷端溫度為0 0 C C，請根據(jù)工業(yè)請根據(jù)工業(yè)中常用的熱電偶中常用的熱電偶鎳鉻鎳鉻-鎳硅（鎳硅（K）的的分度表，分度表，查查出出100100 C 、0 0 C、 100100 C 時的熱電勢。時的熱電勢。K熱電偶的熱電偶的分度表分度表 比較比較查出的查出的3 3個個熱電勢，熱電勢，可以看出可以看出熱電勢是熱電

55、勢是否否線性？線性？S型型(鉑銠鉑銠10-鉑鉑)熱電偶分度表熱電偶分度表 二、熱電偶基本定律(一)均質導體定律均質導體定律 由均質材料構成的熱電偶、熱電動勢的大小由均質材料構成的熱電偶、熱電動勢的大小只與材料及結點溫度有關。與熱電偶的大小只與材料及結點溫度有關。與熱電偶的大小尺寸、形狀及沿電極溫度分布無關。如材料尺寸、形狀及沿電極溫度分布無關。如材料不均勻、由于溫度梯度的存在，將會有附加不均勻、由于溫度梯度的存在，將會有附加電動勢產(chǎn)生。電動勢產(chǎn)生。 熱電極材料的均勻性是衡量熱電偶質量的重熱電極材料的均勻性是衡量熱電偶質量的重要指標之一。要指標之一。（二）中間導體定律（二）中間導體定律 如圖所示

56、，將如圖所示，將A、B構成的熱電偶的構成的熱電偶的T0端斷開，接入第三端斷開，接入第三種導體種導體C，只要保持第三導體兩端溫度相同，接入導體，只要保持第三導體兩端溫度相同，接入導體C后對回路總電動勢無影響。后對回路總電動勢無影響。應用：應用：利用中間導體定律利用中間導體定律,可在回可在回路中引入各種儀表和各種連接導線路中引入各種儀表和各種連接導線,使熱電偶測溫成為可能。使熱電偶測溫成為可能。),()(),()(),()(),(0000000TTeTeTTeTeTTeTeTTEACACBCBABABC),( ),()(),()( ),(00000TTETTeTeTTeTeTTEABABABABA

57、BC0),(00TTeC)()()(000TeTeTeCACABC根據(jù)中間導體定律，可以用開路熱電偶根據(jù)中間導體定律，可以用開路熱電偶對液態(tài)金屬或金屬壁面測溫。對液態(tài)金屬或金屬壁面測溫。 （三）中間溫度定律（三）中間溫度定律 在熱電偶回路中，兩接點溫度為T、T0時的熱電動勢，等于該熱電偶在接點溫度為T、Tn和Tn、T0時熱電動勢的代數(shù)和，即),(),(),(00TTETTETTEnABnABAB兩端點在任意溫度時的熱電勢為：兩端點在任意溫度時的熱電勢為：)0 ,()0 ,(),(nABABnABTETETTE證明：),(),(),(00TTETTETTEnABnABABTTABnABABnAB

58、ndTTeTeTTE)()(),(nTTABABnABnABdTTeTeTTE0)()(),(00TTABABABnABnABdTTeTeTTETTE0)()(),(),(00即得：),(),(),(00TTETTETTEnABnABAB當T0=0時，有：)0 ,(),()0 ,(nABnABABTETTETE其中，Tn稱為中間溫度。結論：結論：中間溫度定律為制定熱電偶得分度表奠定了理論基礎。從分度表查出參考端為零度時得熱電勢，即可求得參考端溫度不為零時得熱電勢。應用一應用一：該定律是參考端溫度計算修正法的理論依據(jù)。在實際熱該定律是參考端溫度計算修正法的理論依據(jù)。在實際熱電偶測溫回路中電偶測溫

59、回路中, 利用熱電偶這一性質利用熱電偶這一性質, 可對參考端溫度不為可對參考端溫度不為0的熱電勢進行修正。的熱電勢進行修正。例：用鎳鉻鎳硅熱電偶測量爐溫時，當冷端溫度例：用鎳鉻鎳硅熱電偶測量爐溫時，當冷端溫度T030時，時，測得熱電動勢測得熱電動勢E AB(T,T0)=39.17mV，求實際爐溫。，求實際爐溫。解：由解：由 T030查分度表得查分度表得E（30，0）1.2mV，根據(jù)中間溫，根據(jù)中間溫度定律得度定律得 E(T,0)=E(T,30)+E(30,0)=39.17+1.2=40.37mV查表得爐溫查表得爐溫 T=946 鎳鉻一鎳硅熱電偶分度表（自由端溫度為0 ） 用連接導線的熱電偶回路

60、用連接導線的熱電偶回路 應用二：應用二：熱電偶實際測溫時，工作端和參考端有時會很長。熱電偶實際測溫時，工作端和參考端有時會很長。根據(jù)中間溫度定律，可以用補償導線連接加長熱電偶。根據(jù)中間溫度定律，可以用補償導線連接加長熱電偶。 在一定范圍內(nèi)（在一定范圍內(nèi)（0-150）補償導線具有和所連接熱電偶）補償導線具有和所連接熱電偶相同的熱電性質。相同的熱電性質。 在熱電偶回路中，如果熱電極在熱電偶回路中，如果熱電極A、B分別與連接導線分別與連接導線A、B 相連接，結點溫度分別為相連接，結點溫度分別為T、Tn、T0 ，那么回路的熱電，那么回路的熱電勢將等于熱電偶的熱電勢勢將等于熱電偶的熱電勢EAB(T,Tn