第2章 溫度測(cè)量

*測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)第二章溫度測(cè)量*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST第二章溫度測(cè)量本章主要內(nèi)容2.0非接觸式測(cè)溫2.3接觸式測(cè)溫2.2新型溫度傳感器2.4溫標(biāo)2.1*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.0本章主要內(nèi)容溫度的概念以及溫度測(cè)量的相關(guān)基本知識(shí)預(yù)備各種溫標(biāo)的概念。按照測(cè)量方法的分類，分別介紹了接觸式測(cè)溫方法，包括膨脹式液體和固體溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)和熱電阻溫度計(jì)。介紹非接觸式測(cè)溫方法，包括光學(xué)高溫計(jì)、光電高溫計(jì)、輻射溫度計(jì)和比色溫度計(jì)。簡(jiǎn)單介紹新型溫度傳感器。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST1、溫度的相關(guān)概念溫度表示物體冷熱程度的一個(gè)物理量。是國(guó)際單位制規(guī)定的七個(gè)基本單位量之一。熱平衡：溫度的宏觀概念當(dāng)兩個(gè)冷熱程度不同的物體接觸后就會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)熱換熱，換熱結(jié)束后兩物體處于熱平衡狀態(tài)，則它們具有相同的溫度，這是溫度最基本的性質(zhì)。分子運(yùn)動(dòng)：溫度的微觀概念溫度標(biāo)志著物體內(nèi)部分子無(wú)序運(yùn)動(dòng)的劇烈程度（用分子運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能或者平均速度的平方表示）。接觸式測(cè)溫的基礎(chǔ)*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2、溫度測(cè)量的預(yù)備知識(shí)測(cè)溫測(cè)量的意義溫度幾乎遍及所有最基本的每一種物理測(cè)量中。因而，不僅許多生產(chǎn)工藝和生活中要求對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量和控制。溫度還是其他參量測(cè)量時(shí)的主要影響因素。因而在測(cè)量其他參量時(shí)可能需要同時(shí)測(cè)量溫度進(jìn)行溫度補(bǔ)償?！傊簻囟仁亲钇毡闇y(cè)量的變量之一。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2、溫度測(cè)量的預(yù)備知識(shí)傳熱基本方式：（熱）傳導(dǎo)、（熱）對(duì)流和（熱）輻射。(熱)傳導(dǎo)：物體各部分之間或相互接觸的不同物體通過(guò)物質(zhì) 內(nèi)部微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而引起的熱量傳遞現(xiàn)象。(熱)對(duì)流：依靠流體質(zhì)團(tuán)的宏觀運(yùn)動(dòng)或相互混合所進(jìn)行的熱 量傳遞現(xiàn)象。(熱)輻射：物體轉(zhuǎn)換自身熱能向外以電磁波（光子能）的形 式傳遞熱能的現(xiàn)象。傳熱的三種基本方式*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2、溫度測(cè)量的預(yù)備知識(shí)溫度測(cè)量方式的兩個(gè)大類：接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫。接觸式測(cè)溫：溫度敏感元件與被測(cè)對(duì)象接觸，經(jīng)過(guò)換熱后兩者溫度相等。但它往往會(huì)破壞被測(cè)對(duì)象原有的溫度場(chǎng)，存在“置入誤差”。非接觸式測(cè)溫：溫度敏感元件不與被測(cè)對(duì)象接觸，比如通過(guò)輻射能量進(jìn)行熱交換，由輻射能的大小來(lái)推算出被測(cè)物體的溫度。這種方法響應(yīng)快，對(duì)被測(cè)對(duì)象干擾小，可測(cè)高溫、運(yùn)動(dòng)物體的溫度，但精度一般不高。溫度測(cè)量方法的分類*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2、溫度測(cè)量的預(yù)備知識(shí)溫度測(cè)量方法的分類（續(xù)）*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.1溫標(biāo)要進(jìn)行溫度測(cè)量首先要建立一套確定溫度基準(zhǔn)的規(guī)程，稱為溫度標(biāo)尺，也就是溫標(biāo)。溫標(biāo)的發(fā)展過(guò)程：早期的經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)→根據(jù)熱力學(xué)第二定律建立的熱力學(xué)溫標(biāo)（1848，Kelvin）→國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的國(guó)際溫標(biāo)（1927，1948，1968，1990）當(dāng)前的溫標(biāo)ITS—90*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.1溫標(biāo)——溫標(biāo)的概念定義：溫標(biāo)是用數(shù)值表示溫度的一整套規(guī)程。又叫溫度標(biāo)尺。溫標(biāo)溫標(biāo)的三個(gè)要素：①固定溫度點(diǎn)：用物質(zhì)的相平衡點(diǎn)可以作為溫標(biāo)的固定溫度點(diǎn)。②測(cè)溫儀器：確定測(cè)溫的標(biāo)準(zhǔn)儀器。③溫標(biāo)方程：又稱內(nèi)插函數(shù)或內(nèi)插公式。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.1溫標(biāo)——經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)由特定的測(cè)溫質(zhì)和測(cè)溫量所確定的溫標(biāo)稱為經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。1714年，德國(guó)人華倫海特(Fahrenheit)以水銀為工質(zhì)，以水銀的體積隨溫度而變化為依據(jù)，制成了玻璃水銀溫度計(jì)，并規(guī)定氯化氨和冰的混合物為0℉，水的沸點(diǎn)為212℉，冰的熔點(diǎn)為32℉，在沸點(diǎn)和冰點(diǎn)之間等分為180份，每份為華氏1度(1℉)，構(gòu)成了華氏溫標(biāo)。1740年瑞典人攝爾塞斯(Celsius)規(guī)定水的冰點(diǎn)為0℃，水的沸點(diǎn)為100℃，兩固定點(diǎn)之間等分為100份，每份為攝氏1度(1℃)，構(gòu)成了攝氏溫標(biāo)。(2.1)二者轉(zhuǎn)換華氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.1溫標(biāo)——熱力學(xué)溫標(biāo)根據(jù)熱力學(xué)定律（卡諾定理）：工作于兩熱源之間的卡諾熱機(jī)與兩熱源交換的熱量之比等于兩熱源的溫度之比，即：1848年開爾文建議，利用卡諾定理及其推論可以建立一個(gè)與測(cè)溫質(zhì)無(wú)關(guān)的溫標(biāo)即熱力學(xué)溫標(biāo)。熱力學(xué)溫標(biāo)所確定的溫度數(shù)值稱為熱力學(xué)溫度也稱絕對(duì)溫度，用符號(hào)T表示。單位為開爾文，用K表示。(2.4)*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.1溫標(biāo)——熱力學(xué)溫標(biāo)設(shè)T為被測(cè)熱源的熱力學(xué)溫度，T3為標(biāo)準(zhǔn)熱源的熱力學(xué)溫度，并定義T3為水的三相點(diǎn)(固、液、氣三相并存)的熱力學(xué)溫度，數(shù)值為273.16K。根據(jù)式(2.4)則有：

(2.5)

上式就是熱力學(xué)溫標(biāo)的溫標(biāo)方程即內(nèi)插公式。熱力學(xué)溫標(biāo)選用卡諾熱機(jī)作為測(cè)溫質(zhì)，而選用熱量比作為測(cè)溫量。只要用卡諾熱機(jī)測(cè)出Q/Q3值，就可以求出被測(cè)熱源的熱力學(xué)溫度T。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.1溫標(biāo)——熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫度的單位開爾文(K)是水的三相點(diǎn)的熱力學(xué)溫度值的1/273.16。它是在熱力學(xué)溫度定義的基礎(chǔ)上，首先確定了水的三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度標(biāo)志數(shù)值為273.16后，再取1/273.16定為1個(gè)開爾文(K)的。將計(jì)量單位K加在所標(biāo)志的溫度數(shù)值后就形成了完整的熱力學(xué)溫度的表示方式。熱力學(xué)溫度的起點(diǎn)為絕對(duì)零度，所以它不可能為負(fù)值；且水的冰點(diǎn)為273.15K，沸點(diǎn)為373.15K。注意：此處應(yīng)注意水的冰點(diǎn)和三相點(diǎn)是不一樣的，兩者相差0.01K。熱力學(xué)溫度可以不受限制，并與任何特殊物質(zhì)無(wú)關(guān)地對(duì)溫度給以科學(xué)地標(biāo)識(shí)。熱力學(xué)溫標(biāo)的特點(diǎn)*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.1溫標(biāo)——理想氣體溫標(biāo)由于實(shí)際上并不存在卡諾熱機(jī)，所以可以從理想氣體狀態(tài)方程入手，用玻意耳-馬略特定律即PV=RT來(lái)復(fù)現(xiàn)熱力學(xué)溫標(biāo)。即形成所謂的理想氣體溫標(biāo)：(2.6)利用該原理可以制成定容氣體溫度計(jì)，它通過(guò)壓強(qiáng)的測(cè)量可以測(cè)出溫度值。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.1溫標(biāo)——國(guó)際溫標(biāo)國(guó)際溫標(biāo)建立的原則：①盡可能接近熱力學(xué)溫標(biāo)；②復(fù)現(xiàn)精度高并能確保量值的統(tǒng)一；③用以復(fù)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)使用方便，性能穩(wěn)定?，F(xiàn)在使用的是1990年國(guó)際溫標(biāo)(ITS—90)90國(guó)際溫標(biāo)主要有三方面的內(nèi)容，即溫度單位的定義、定義固定溫度點(diǎn)和復(fù)現(xiàn)固定溫度點(diǎn)的方法。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.1溫標(biāo)——國(guó)際溫標(biāo)90國(guó)際溫標(biāo)定義國(guó)際開爾文溫度T90

(單位為K)和國(guó)際攝氏度t90(單位為℃)

，其間關(guān)系如同T和t一樣，即為：

t90=T90-273.15 (2.7)

它們的單位與熱力學(xué)溫度T和攝氏溫度t單位一致。K定義為水的三相點(diǎn)溫度的1/273.16對(duì)于溫差有：ΔT=Δt

1℃=1K注意：這里所講的攝氏度(℃)與古典的經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的攝氏度(℃)是完全不同的，這里的攝氏度(℃)是由國(guó)際溫標(biāo)重新定義的，是以熱力學(xué)溫標(biāo)為基礎(chǔ)的90國(guó)際溫標(biāo)的溫度單位*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.1溫標(biāo)——國(guó)際溫標(biāo)90國(guó)際溫標(biāo)的定義固定溫度點(diǎn)是利用一系列純物質(zhì)各相間可復(fù)現(xiàn)的相平衡狀態(tài)或蒸汽壓所建立起來(lái)的特征溫度點(diǎn)。這些特征溫度點(diǎn)的溫度指定值是由國(guó)際上公認(rèn)的最佳測(cè)量手段測(cè)定的。90國(guó)際溫標(biāo)定義了17個(gè)固定溫度點(diǎn)，如表2.2所示。90國(guó)際溫標(biāo)固定溫度點(diǎn)定義*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.1溫標(biāo)——國(guó)際溫標(biāo)90國(guó)際溫標(biāo)固定溫度點(diǎn)定義*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.1溫標(biāo)——國(guó)際溫標(biāo)分為四個(gè)溫區(qū)：①0.65~5.0K間：3He或4He蒸氣壓溫度計(jì)；②3.0~24.5561K間：3He或4He定容氣體溫度計(jì)；③13.8033K~961.78℃間：鉑電阻溫度計(jì)；④961.78℃以上：光學(xué)或光電高溫計(jì)。

以上有關(guān)溫度計(jì)的分度方法以及固定點(diǎn)之間的內(nèi)插公式，90國(guó)際溫標(biāo)都有明確的規(guī)定，有需要時(shí)可參考ITS—90標(biāo)準(zhǔn)文本。90國(guó)際溫標(biāo)復(fù)現(xiàn)固定溫度點(diǎn)的方法*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2接觸式測(cè)溫——基本原理接觸測(cè)溫基本原理步驟：接觸熱平衡比較讀數(shù)

條件被測(cè)對(duì)象MTiTi溫標(biāo)溫度計(jì)的某物理量變化量與溫標(biāo)的比較＝f(T)標(biāo)定*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2接觸式測(cè)溫——設(shè)計(jì)原則2、改善接觸測(cè)溫測(cè)量性能的手段(設(shè)計(jì)原則)：

(1)改善接觸被測(cè)物、傳感器和環(huán)境之間的熱阻關(guān)系：要求：R2>>R1R=R1+R2R2則：T2>>T1T=T1+T2T2測(cè)量誤差減小傳感器與被測(cè)物的熱阻，減少傳感器向周圍環(huán)境的散熱是減小由于傳熱造成的測(cè)量誤差的主要方法*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2接觸式測(cè)溫——設(shè)計(jì)原則減小測(cè)溫探頭體積和比熱容

(2)減小測(cè)溫探頭體積和比熱容探頭和被測(cè)對(duì)象接觸將破壞對(duì)象原來(lái)的溫度場(chǎng)，引入置入誤差。因而，為了盡量減小置入誤差，要求測(cè)溫探頭相對(duì)于被測(cè)對(duì)象，有小的體積和比熱容，從而減小對(duì)被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)的破壞。另一方面，也可提高測(cè)溫探頭的響應(yīng)速度，因?yàn)闇p小了探頭的熱慣性。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.1接觸式測(cè)溫——膨脹式

(1)膨脹式①玻璃液體溫度計(jì)：測(cè)溫介質(zhì)為水銀等，利用其膨脹系數(shù)與溫度的關(guān)系測(cè)量溫度，具有使用方便，測(cè)溫范圍廣(-200～+600℃)，價(jià)格便宜的特點(diǎn)，在科研、生產(chǎn)以及日常生活中都被廣泛使用。②固體膨脹式溫度計(jì)典型的固體膨脹式溫度計(jì)是雙金屬片溫度計(jì)。原理：它利用線膨脹系數(shù)差別較大的兩種金屬材料制成雙層片狀元件，在溫度變化時(shí)將使自由端產(chǎn)生位移，借此帶動(dòng)指針在溫度刻度盤上轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成溫度計(jì)。如果帶動(dòng)電接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)通斷就構(gòu)成溫度開關(guān)。液體膨脹和固體膨脹式溫度計(jì)*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.1接觸式測(cè)溫——膨脹式雙金屬片溫度溫度開關(guān)舉例原理：溫度低時(shí)電接點(diǎn)接觸，電熱絲加熱；溫度高時(shí)雙金屬片向下彎曲，電接點(diǎn)斷開，加熱停止。圖2.10雙金屬溫度開關(guān)*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.1接觸式測(cè)溫——壓力式壓力式溫度計(jì)基本原理原理：壓力式溫度計(jì)的原理也是基于物質(zhì)受熱膨脹的原理，但它不是靠物質(zhì)受熱膨脹后體積變化來(lái)指示溫度，而是靠在密閉容器中壓力的變化來(lái)指示溫度。圖2.11壓力式溫度計(jì)*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì)概要熱電偶和熱電阻是最基本和最重要的兩種溫度測(cè)量原理，這兩部分內(nèi)容是本章重點(diǎn)！熱電效應(yīng)：1821年塞貝克發(fā)現(xiàn)熱電效應(yīng)主要優(yōu)點(diǎn)：測(cè)溫范圍廣，可以在1K至2800℃的范圍內(nèi)使用，精度高，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)特性好。由溫度轉(zhuǎn)換的電信號(hào)便于處理和遠(yuǎn)傳。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——測(cè)溫原理由兩種不同的金屬A和B構(gòu)成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接觸端溫度不同即T≠T0時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)：其中T稱為熱端、工作端或測(cè)量端，T0稱為冷端、自由端或參比端。A和B稱為熱電極。熱電勢(shì)的大小是由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)所決定的。熱電效應(yīng)*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——測(cè)溫原理①接觸電勢(shì)：由于金屬導(dǎo)體材料不同，金屬導(dǎo)體內(nèi)部的自由電子密度也不相同，因此當(dāng)兩種不同的金屬導(dǎo)體A和B接觸時(shí)，自由電子就要從密度大的導(dǎo)體擴(kuò)散到密度小的導(dǎo)體中去，從而產(chǎn)生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象。熱電效應(yīng)①接觸電勢(shì)如果兩金屬的自由電子密度（N）不同，則A、B接觸處形成一定的電位差，這就是接觸電勢(shì)(也叫珀?duì)柼妱?shì))，其大小可用下式表示：

(2.11)*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——測(cè)溫原理②溫差電勢(shì)在同一導(dǎo)體A中，當(dāng)導(dǎo)體兩端的溫度不同即T＞T0時(shí)，兩端電子能量就不同。溫度高的一端電子能量大，則電子從高溫端跑向低溫端的數(shù)量多，而返回的數(shù)量少，最后達(dá)到平衡。這樣在導(dǎo)體的兩端形成一定的電位差即溫差電勢(shì)(也叫湯姆遜電勢(shì))，大小為：其中：eA(T,T0)——導(dǎo)體A在兩端溫差分別為T和T0時(shí)的溫差電勢(shì)，T和T0的順序代表電動(dòng)勢(shì)的方向；δ——湯姆遜系數(shù)，它表示溫差為1℃時(shí)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)值，它與導(dǎo)體材料的性質(zhì)有關(guān)。熱電效應(yīng)②溫差電勢(shì)*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——測(cè)溫原理熱電效應(yīng)③總熱電勢(shì)③熱電偶回路的總熱電勢(shì)在兩種金屬導(dǎo)體A和B組成的熱電偶回路中，兩接觸點(diǎn)的溫度為T和T0，而且T＞T0，導(dǎo)體A的自由電子密度比導(dǎo)體B大。則回路總熱電勢(shì)由4個(gè)部分組成，2個(gè)溫差電勢(shì)，即eA(T,T0)和eB(T,T0)，2個(gè)接觸電勢(shì)即eAB(T)和eAB(T0)，它們的方向和大小如圖2.15所示。圖2.15熱電偶回路電動(dòng)勢(shì)分布*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——測(cè)溫原理熱電效應(yīng)③總熱電勢(shì)順時(shí)針寫出環(huán)路電勢(shì)(2.13)從上式中可以看到，若熱電極A和B為同一種材料時(shí)，NA=NB，δA=δB，則EAB(T，T0)=0。若熱電偶兩端處于同一溫度下，T=T0，T-T0=0，則EAB(T，T0)=0。因此熱電勢(shì)存在必須具備兩個(gè)條件：兩種不同的金屬組成熱電偶，兩端存在溫差。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——測(cè)溫原理熱電效應(yīng)③總熱電勢(shì)再對(duì)式(2.13)進(jìn)行重新組合，則有：從上式中可以看到，熱電勢(shì)是T和T0的溫度函數(shù)的差，而不是溫差的函數(shù)，這是因?yàn)闊犭妱?shì)是非線性的。如果令f(T０)=0即(T0=0K，絕對(duì)零度)，則有：

EAB(T，T0)=f(T) (2.15)則E與T之間有惟一對(duì)應(yīng)的關(guān)系即單值函數(shù)關(guān)系，因此就可以用測(cè)量到的熱電勢(shì)E來(lái)找到對(duì)應(yīng)的溫度值T。理論和實(shí)驗(yàn)都已證明，熱電偶熱電勢(shì)的大小，只與導(dǎo)體A和B的材質(zhì)有關(guān)，與冷、熱端的溫度有關(guān)，而與導(dǎo)體的粗細(xì)、長(zhǎng)短以及兩導(dǎo)體接觸面積無(wú)關(guān)。(2.14)*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——測(cè)溫原理均質(zhì)導(dǎo)體定則(2)熱電偶的幾個(gè)定則----理解熱電偶實(shí)際中如何用①均質(zhì)導(dǎo)體定則

由一種均質(zhì)導(dǎo)體所組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的截面積如何及導(dǎo)體各處溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。這一定則說(shuō)明：①熱電偶必須采用兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體構(gòu)成。②如果熱電偶是由兩種均質(zhì)導(dǎo)體組成，則熱電偶的熱電勢(shì)僅與兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)，而與沿?zé)犭姌O的溫度分布無(wú)關(guān)。同時(shí)也要注意：如果熱電偶的熱電極是非均質(zhì)導(dǎo)體，在不均勻溫度場(chǎng)中測(cè)溫時(shí)將造成測(cè)量誤差。所以熱電極材料的均勻性是衡量熱電偶質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)之一。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——測(cè)溫原理(2)熱電偶的幾個(gè)定則②中間導(dǎo)體定則在熱電偶回路中接入中間導(dǎo)體，只要中間導(dǎo)體兩端溫度相等，則中間導(dǎo)體接入對(duì)回路總電動(dòng)勢(shì)沒有影響。中間導(dǎo)體定則中間導(dǎo)體定則對(duì)于熱電偶的實(shí)際應(yīng)用十分重要，因?yàn)橐獪y(cè)量回路的熱電勢(shì)，就需要接入測(cè)量?jī)x表，那么儀表中肯定有導(dǎo)線等其它第三種導(dǎo)體C，甚至還有第四種導(dǎo)體D，如圖2.16中(c)所示。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——測(cè)溫原理連接導(dǎo)體和中間溫度定則③連接導(dǎo)體定則在熱電偶回路中，如果熱電極A和B分別與連接導(dǎo)體A′和B′相接，其接點(diǎn)溫度分別為T、Tn和T0，則回路的總熱電勢(shì)等于熱電偶的熱電勢(shì)EAB(T，Tn)與連接導(dǎo)體的熱電勢(shì)EA′B′(Tn,T0)之代數(shù)和。這就是連接導(dǎo)體定則，即：EABB′A′(T,Tn,T0)=EAB(T,Tn)+EA′B′(Tn,T0)(2.16)連接導(dǎo)體定則為在工業(yè)測(cè)溫中使用補(bǔ)償導(dǎo)線提供了理論基礎(chǔ)。這樣只要選配在低溫下(100℃以下)與熱電偶熱電特性相同、價(jià)格便宜的補(bǔ)償導(dǎo)線，便可使熱電偶的參比端延長(zhǎng)，使之遠(yuǎn)離熱源到達(dá)一個(gè)溫度相對(duì)穩(wěn)定的地方而不會(huì)影響測(cè)溫的準(zhǔn)確性。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——測(cè)溫原理連接導(dǎo)體和中間溫度定則③中間溫度定則在熱電偶回路中，當(dāng)A與A′、B與B′材料分別相同，所處溫度仍為T、Tn和T0時(shí)，其總的熱電勢(shì)為，即：EAB(T，Tn，T０)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,T0)(2.17)這就是中間溫度定則，其中Tn稱為中間溫度。中間溫度定則為熱電偶的分度表和冷端補(bǔ)償提供了依據(jù)：熱電偶分度表表達(dá)的是在參比端為0℃時(shí)，熱端溫度與熱電勢(shì)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并以表格的方式加以表示。中間溫度定則為使用分度表奠定了理論基礎(chǔ)。根據(jù)這一定則，當(dāng)熱電偶冷端不等于0℃時(shí)，也可使用分度表。（參P416：分度表）*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——測(cè)溫原理熱電偶分度表的應(yīng)用例2.1用鎳鉻-鎳硅(K型)熱電偶測(cè)量某一溫度，若參比端溫度Tn=25℃，測(cè)得的熱電勢(shì)E(T，Tn)=20.54mV，求測(cè)量端實(shí)際溫度T。（K型熱電偶分度表P420）解：E(T，T0)=E(T,Tn)+E(Tn,T0)在E(Tn,T0)中Tn=25℃，T0=0℃,查分度表有E(25，0)=1.00mV因：E(T，Tn)=20.54mV則有：E(T,0)=20.54mV+1.00mV=21.54mV反查分度表有T=521℃，所以測(cè)量端實(shí)際溫度為521℃。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——測(cè)溫原理熱電偶分度表的應(yīng)用例2.2條件同例2.1，已知測(cè)量端實(shí)際溫度T=800℃，參比端溫度Tn=20℃，求用直流電位差計(jì)所測(cè)得的熱電勢(shì)值。解： E(T,Tn)=E(T,T0)-E(Tn,T0)其中 E(T,T0)=E(800,0)=33.275mV(查表)E(Tn,T0)=E(20,0)=0.798mV(查表)E(T,Tn)=33.275mV-0.798mV=32.477mV(計(jì)算)所以：用直流電位差計(jì)測(cè)得的熱電勢(shì)為32.477mV。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——測(cè)溫原理熱電偶分度表的應(yīng)用課堂作業(yè)：用鎳鉻-鎳硅（K型）熱電偶測(cè)量某一溫度，若冷端溫度Tn=20℃，測(cè)得熱電勢(shì)E(T,Tn)=21.04mV，求測(cè)量端實(shí)際溫度。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的標(biāo)準(zhǔn)化按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的要求，可分為標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶兩種。所謂標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶是指工藝上比較成熟，能批量生產(chǎn)、性能穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛，具有統(tǒng)一分度表并已列入國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)文件中的熱電偶。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶可以互換，精度有一定的保證，并有配套的顯示、記錄儀表可供選用。到目前為止，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)共推薦了8種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，它的型號(hào)和熱電極用英文字母表示，第一個(gè)字母表示熱電偶的類型，也稱為分度號(hào)。第二個(gè)字母是P或N，分別表示熱電偶的正極或負(fù)極。我國(guó)目前完全采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)并制定了我國(guó)熱電偶的系列型譜。在執(zhí)行90國(guó)際溫標(biāo)(ITS—90)后，我國(guó)的熱電偶分度表國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為GB/T16839.1—1997，熱電偶允差國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為GB/T16839.2—1997。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的名稱、分度號(hào)、測(cè)量范圍、精確度等級(jí)及允差見表2.4所示。幾種典型標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的分度表見附錄。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——標(biāo)準(zhǔn)化表2.4標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶技術(shù)數(shù)據(jù)*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶S型熱電偶

鉑銠10-鉑熱電偶為貴金屬熱電偶。S型熱電偶具有準(zhǔn)確度最高，穩(wěn)定性最好，測(cè)溫溫區(qū)寬和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。不足之處是熱電勢(shì)率較小，靈敏度低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，對(duì)污染敏感，貴金屬材料昂貴，一次性投資較大。R型熱電偶

鉑銠13-鉑熱電偶的綜合性能與S型熱電偶相當(dāng)，在我國(guó)一直難于推廣。但根據(jù)國(guó)外有關(guān)研究表明，R型熱電偶在穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性方面均好于S型熱電偶，而我國(guó)尚未開展這方面的研究。B型熱電偶

鉑銠30-鉑銠6熱電偶為貴金屬熱電偶。具有準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，測(cè)溫溫區(qū)寬，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)它還有一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)是參比端不需進(jìn)行冷端補(bǔ)償，因?yàn)樵?～50℃范圍內(nèi)熱電勢(shì)小于3μV。不足之處是熱電勢(shì)率較小，靈敏度低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，抗污染能力差，價(jià)格昂貴。

*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶K型熱電偶

鎳鉻-鎳硅熱電偶是目前用量最大的廉金屬熱電偶，其用量為其它熱電偶的總和。K型熱電偶具有線性度好，熱電勢(shì)較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性均好，抗氧化性強(qiáng)，價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)。N型熱電偶

鎳鉻硅-鎳硅熱電偶為廉金屬熱電偶，它是一種最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶。N型熱電偶具有線性度好，熱電勢(shì)較大，靈敏度較高、穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性好，抗氧化性強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，其綜合性能優(yōu)于K型熱電偶，具有很大的發(fā)展前途。E型熱電偶

鎳鉻-銅鎳熱電偶，又稱為鎳鉻-康銅熱電偶，也是一種廉價(jià)金屬熱電偶。E型熱電偶電動(dòng)勢(shì)之大，靈敏度之高屬所有標(biāo)準(zhǔn)熱電偶之最，宜制成熱電堆來(lái)測(cè)量微小的溫度變化。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶J型熱電偶

鐵-銅鎳熱電偶又叫鐵-康銅熱電偶，是一種價(jià)格低廉的熱電偶。J型熱電偶線性度好，熱電勢(shì)大，靈敏度高，穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性都較好，價(jià)格便宜，已得到廣泛的應(yīng)用。T型熱電偶

銅-銅鎳熱電偶又叫銅-康銅熱電偶。它是一種最佳的測(cè)量低溫的廉金屬熱電偶。它的線性度好，熱電勢(shì)大，靈敏度高，穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性好，價(jià)格便宜。特別是在低(-200～0℃)區(qū)間使用，年熱電勢(shì)漂移小于±3μV。但T型熱電偶的正極銅在高溫下抗氧化能力差，故使用上限受到限制。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——非標(biāo)準(zhǔn)非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶

非標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶發(fā)展很快，主要目的是進(jìn)一步擴(kuò)展高溫和低溫的測(cè)量范圍。由于對(duì)這一類熱電偶的研究還不夠成熟，雖然已有產(chǎn)品，也能夠使用，但還沒有統(tǒng)一的分度表，使用前需個(gè)別標(biāo)定，以確定熱電勢(shì)和溫度之間的關(guān)系。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——冷端補(bǔ)償熱電偶冷端補(bǔ)償熱電偶的冷端處理與補(bǔ)償熱電勢(shì)的大小與熱端溫度有關(guān)，也與冷端溫度有關(guān)，只有當(dāng)冷端溫度固定不變，才能通過(guò)熱電勢(shì)的大小去判斷熱端溫度的高低。當(dāng)冷端溫度波動(dòng)較大時(shí)，必須首先使用補(bǔ)償導(dǎo)線將冷端延長(zhǎng)到一個(gè)溫度穩(wěn)定的地方，然后再考慮將冷端處理為0℃，這稱為熱電偶的冷端處理和補(bǔ)償。熱電偶的冷端處理與補(bǔ)償方法：冰點(diǎn)槽法；補(bǔ)償導(dǎo)線法；冷端補(bǔ)償器法；計(jì)算修正法；軟件修正法*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——冷端補(bǔ)償熱電偶冷端補(bǔ)償①補(bǔ)償導(dǎo)線法(連接導(dǎo)體定則)

熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線通常由補(bǔ)償導(dǎo)線合金絲、絕緣層、護(hù)套和屏蔽層組成。在100℃(或200℃)以下常溫范圍內(nèi)，補(bǔ)償導(dǎo)線具有與所匹配的熱電偶的熱電勢(shì)標(biāo)稱值相同的特性。用它連接熱電偶可起到延長(zhǎng)熱電偶冷端作用。熱電偶技術(shù)補(bǔ)償導(dǎo)線有兩方面的優(yōu)點(diǎn)：其一是改善了熱電偶測(cè)溫線路的物理性能和機(jī)械性能。采用多股線芯或小線徑補(bǔ)償導(dǎo)線可提高線路的撓性，接線方便，也可調(diào)節(jié)線路電阻和屏蔽外界的干擾；其二是降低了線路的成本。當(dāng)熱電偶與測(cè)量?jī)x表距離較遠(yuǎn)時(shí)，使用補(bǔ)償導(dǎo)線可節(jié)約熱電偶材料，尤其對(duì)于貴金屬熱電偶來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)效益更是明顯。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——冷端補(bǔ)償熱電偶冷端補(bǔ)償補(bǔ)償導(dǎo)線又分為延長(zhǎng)型和補(bǔ)償型兩種。延長(zhǎng)型：補(bǔ)償導(dǎo)線合金絲的名義化學(xué)成分及熱電勢(shì)標(biāo)稱值與配用的熱電偶相同。補(bǔ)償型：其合金絲的名義化學(xué)成分與配用的熱電偶不同，但其熱電勢(shì)值在100℃以下時(shí)與配用的熱電偶的熱電勢(shì)標(biāo)稱值相同。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUSTR2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——冷端補(bǔ)償熱電偶冷端補(bǔ)償②冷端補(bǔ)償器法：冷端補(bǔ)償器是一個(gè)直流不平衡電橋，在它的四個(gè)橋臂中有一個(gè)是銅電阻作為測(cè)溫元件，其余三個(gè)臂由阻值恒定的錳銅電阻制成。工作原理:橋臂RCu必須和熱電偶的冷端盡量靠近，使它們處于同一溫度下。設(shè)計(jì)時(shí)使RCu在0℃下的阻值和其余三個(gè)橋臂R1、R2和R3完全相等，這時(shí)電橋處于平衡狀態(tài)，圖中a和b之間的電壓Uab=0(冷端補(bǔ)償器輸出電壓)。當(dāng)冷端t0＞0℃時(shí)，回路熱電勢(shì)將減小，但這時(shí)RCu增大，使電橋不平衡，出現(xiàn)Uab＞0，而且極性為a負(fù)、b正。這時(shí)Uab與熱電勢(shì)E(t,t0)同向串聯(lián)，電勢(shì)疊加增大，起到了補(bǔ)償作用，如果限流電阻R選擇合適，可使Uab增大值恰好等于回路熱電勢(shì)減小的值，就避免了t0的變化帶來(lái)的影響，而且把冷端相當(dāng)于置于0℃，完成了熱電偶冷端處理和補(bǔ)償功能。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——冷端補(bǔ)償熱電偶冷端補(bǔ)償③計(jì)算修正法和軟件修正法在實(shí)際的應(yīng)用中，熱電偶的參比端往往不是0℃，而是環(huán)境溫度t1，這時(shí)測(cè)量出的回路熱電勢(shì)要小，因此必須加上環(huán)境溫度t1與冰點(diǎn)t0之間溫差所產(chǎn)生的熱電勢(shì)后才能符合熱電偶分度表的要求。根據(jù)連接導(dǎo)體和中間溫度定則有：

E(t,0)=E(t,t1)+E(t1,0) (2.18)計(jì)算修正法：可用室溫計(jì)測(cè)出環(huán)境溫度t1，從分度表中查出E(t1,0)的值，然后加上熱電偶回路熱電勢(shì)E(t,t1)，得到E(t,0)值，反查分度表即可得到準(zhǔn)確的被測(cè)溫度t值。軟件修正法：在熱電偶接線端子附近（冷端）安裝有熱敏電阻，計(jì)算機(jī)每次都采集各路熱電勢(shì)信號(hào)和熱敏電阻信號(hào)，根據(jù)熱敏電阻信號(hào)可得到E(t0,0)，再按計(jì)算修正法計(jì)算出每一路的E(t,0)值，可以得到準(zhǔn)確的t值。*華中科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量系HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——冷端補(bǔ)償熱電偶冷端補(bǔ)償冷端補(bǔ)償?shù)挠?jì)算修正：注意熱電勢(shì)是溫度函數(shù)的差，而不是溫差的函數(shù)。

*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——結(jié)構(gòu)形式熱電偶結(jié)構(gòu)形式熱電偶的結(jié)構(gòu)型式熱電偶的典型結(jié)構(gòu)有普通型裝配式結(jié)構(gòu)和柔性安裝型鎧裝結(jié)構(gòu)兩種，此外還有新型的薄膜熱電偶。普通型裝配式結(jié)構(gòu)*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——結(jié)構(gòu)形式熱電偶結(jié)構(gòu)形式熱電偶的結(jié)構(gòu)型式工業(yè)熱電偶的典型結(jié)構(gòu)有普通型裝配式結(jié)構(gòu)和柔性安裝型鎧裝結(jié)構(gòu)兩種。柔性安裝型鎧裝結(jié)構(gòu)*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——結(jié)構(gòu)形式熱電偶結(jié)構(gòu)形式柔性安裝型鎧裝結(jié)構(gòu)鐵-鎳薄膜熱電偶*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.2

熱電偶溫度計(jì)——誤差分析熱電偶測(cè)溫的誤差分析傳熱誤差：熱電偶與環(huán)境之間的熱交換引起。分度誤差：由于熱電極材料成分不符要求和材料均勻性差等原因，使熱電偶熱電性質(zhì)與統(tǒng)一的分度表之間產(chǎn)生分度誤差。補(bǔ)償導(dǎo)線誤差：由于補(bǔ)償導(dǎo)線和熱電極材料在100℃以下的熱電性質(zhì)不完全相同將產(chǎn)生誤差。參比端溫度誤差：冷端補(bǔ)償引入的誤差。

顯示儀表基本誤差：二次儀表的誤差。

線路電阻誤差：線路阻抗不滿足二次儀表要求引入的誤差。一般較小。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.3

熱電阻溫度計(jì)——基本原理熱電阻基本原理熱電阻溫度計(jì)：利用金屬(包括合金)導(dǎo)體或金屬氧化物半導(dǎo)體做測(cè)溫質(zhì)，利用隨溫度而變化的電阻值來(lái)進(jìn)行測(cè)溫的。與熱電阻匹配的溫度顯示二次儀表原理一般為電橋。熱電阻在科研和生產(chǎn)中經(jīng)常用來(lái)測(cè)量-200～+850℃區(qū)間內(nèi)的溫度。熱電阻特點(diǎn)：測(cè)量范圍寬、精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，是廣泛使用的一種測(cè)溫元件。例如：表述鉑熱電阻的和溫度關(guān)系的數(shù)學(xué)模型為：

-200～0℃：Rt=R0(1+At+Bt2)0～850℃：Rt=R0［1+At+Bt2+Ct3(t-100)］*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.3

熱電阻溫度計(jì)——基本原理熱電阻的材料選擇(1)熱電阻對(duì)材料的要求①電阻相對(duì)溫度系數(shù)a值要大。

a為溫度從0℃變化到100℃時(shí)，電阻值的相對(duì)變化率。相應(yīng)的傳感器的靈敏度就大。②電阻率β要大。β值表示在單位體積時(shí)的電阻值。β=dR/dV

對(duì)于一定的電阻值來(lái)說(shuō)，β值越大則表明熱電阻的體積越小，則熱容量小，動(dòng)態(tài)特性就好。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.3

熱電阻溫度計(jì)——標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻標(biāo)準(zhǔn)化兩種標(biāo)準(zhǔn)化的熱電阻類型，對(duì)應(yīng)4個(gè)分度號(hào)：①鉑熱電阻：-200～850℃；Pt10，Pt100②銅熱電阻：-50～150℃；Cu50，Cu100項(xiàng)目鉑熱電阻銅熱電阻分度號(hào)PT100PT10Cu100Cu50R0(Ω)1001010050a(Ω/℃)0.003850.00428測(cè)溫范圍(℃)-200～850-50～150允許誤差(℃)A級(jí):±(0.15+0.002|t|)B級(jí):±(0.30+0.005|t|)±(0.30+0.006|t|)溫度為0℃時(shí)的電阻值*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.3

熱電阻溫度計(jì)——標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻的算式①鉑熱電阻：鉑熱電阻精度高、線性好、測(cè)溫范圍寬，穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性好，但價(jià)格高。在高溫時(shí)適于在氧化氣氛中使用，在真空和還原氣氛中使用將導(dǎo)致電阻值漂移。鉑熱電阻的參考函數(shù)在0℃上、下溫區(qū)各不相同，但參考函數(shù)的系數(shù)相同，其數(shù)學(xué)模型為：-200～0℃：Rt=R0(1+At+Bt2)0～850℃：Rt=R0［1+At+Bt2+Ct3(t-100)］式中A=3.9083×10-3(1/℃)，B=-5.775×10-7(1/℃2),C=-4.183×10-12(1/℃3)。Pt10熱電阻感溫元件是用較粗的鉑絲繞制而成，主要用于650℃以上溫區(qū)。Pt100熱電阻主要用于650℃以下溫區(qū)。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.3

熱電阻溫度計(jì)——標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻的算式②銅熱電阻

使用測(cè)溫范圍為-50～150℃，分度號(hào)為Cu50和Cu100，它們?cè)?℃時(shí)的阻值R0分別為50Ω和100Ω。銅熱電阻線性好，價(jià)格低，但電阻率低，因而體積大，熱響應(yīng)慢。銅熱電阻的數(shù)學(xué)模型為：Rt=R0(1+At+Bt２+Ct３) (2.23)式中A=4.28899×10-3(1/℃)，B=-2.133×10-7(1/℃2)，C=1.233×10-9(1/℃3)。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.3

熱電阻溫度計(jì)——測(cè)溫電路熱電阻裝配形式在工業(yè)上使用的標(biāo)準(zhǔn)熱電阻的結(jié)構(gòu)有2種，分為普通型裝配式和柔性安裝型鎧裝式熱電阻。(a)裝配式熱電阻；(b)鎧裝式熱電阻*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.3

熱電阻溫度計(jì)——誤差分析熱電阻測(cè)溫的誤差分析熱電阻測(cè)溫的誤差來(lái)源：傳熱誤差分度誤差焦耳熱引起的誤差

：自熱效應(yīng)引起的誤差。注意驅(qū)動(dòng)電流不要大于6mA線路電阻引起的誤差：采用合適的測(cè)溫電路二次儀表基本誤差：由儀表精度決定*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.3

熱電阻溫度計(jì)——測(cè)溫電路熱電阻測(cè)溫電路電阻測(cè)溫電路有三種形式：兩線制，三線制和四線制即連接熱電阻的導(dǎo)線分別有：2根導(dǎo)線，3根導(dǎo)線，4根導(dǎo)線*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.3

熱電阻溫度計(jì)——測(cè)溫電路熱電阻測(cè)溫電路兩線制測(cè)量電路當(dāng)考慮導(dǎo)線電阻時(shí)，兩線制電路將引入誤差因而兩線制電路僅適用于短導(dǎo)線情況下的熱電阻測(cè)量*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.3

熱電阻溫度計(jì)——測(cè)溫電路熱電阻測(cè)溫電路四線制測(cè)量電路四線制電路消除了導(dǎo)線電阻和接觸電阻影響，是最精確的電阻測(cè)量電路，可用于標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.3

熱電阻溫度計(jì)——測(cè)溫電路熱電阻測(cè)溫電路三線制測(cè)量電路三線制電路相比四線制電路減少了1根導(dǎo)線，基本消除導(dǎo)線電阻和接觸電阻影響，但可以滿足工業(yè)測(cè)溫要求，是最常用的工業(yè)測(cè)溫電路制式。三線制電路種類很多，其中不平衡電橋電路最典型*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.3

熱電阻溫度計(jì)——測(cè)溫電路熱電阻測(cè)溫電路不平衡電橋三線制測(cè)量電路：當(dāng)電橋平衡時(shí)，有：(Rt+r)R2=(R3+r)R1設(shè)計(jì)電橋時(shí)如滿足R1=R2,則上式等號(hào)右邊含有r的兩項(xiàng)完全消去。在這種情況下，導(dǎo)線電阻r對(duì)熱電阻的測(cè)量會(huì)毫無(wú)影響。但必須注意，只有在R1=R2的情況下，在平衡狀態(tài)下才會(huì)有上述的結(jié)論。實(shí)際測(cè)溫時(shí)不能完全消除導(dǎo)線影響，但已經(jīng)大大減小了誤差。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.3

熱電阻溫度計(jì)——測(cè)溫電路熱電阻測(cè)溫電路思考題：另一種三線制電路*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.3熱電偶和熱電阻的安裝方式溫度傳感器安裝方式(1)兩種測(cè)溫元件的測(cè)量端應(yīng)有足夠的插入深度，在φ100以上管道上安裝時(shí)應(yīng)使保護(hù)套管的末端超過(guò)管道中心線5~10mm。(2)為防止熱損失，保護(hù)套管露在設(shè)備外部的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，并加保溫層，減少由于熱損失帶來(lái)的傳熱誤差。(3)為防止高溫下保護(hù)套管變形，應(yīng)盡量垂直安裝。在有流速的管子中必須傾斜安裝，如有條件應(yīng)盡量在管道的彎管處安裝。上述情況都應(yīng)使測(cè)量端迎向流速方向。若需水平安裝時(shí)，則應(yīng)有支架加以支撐。如圖所示。*華中科技大學(xué)控制系測(cè)控所HUST2.2.3熱電偶