溫度檢測接觸式測溫

溫度檢測接觸式測溫第一頁，共四十二頁，2022年，8月28日本章學習的主要內容有:1、了解溫度測量的基本概念和方法；2、了解熱電偶、熱電阻和熱敏電阻的工作原理，以及它們的分類及特點；3、了解一些新型非接觸測溫傳感器的原理第四章溫度檢測第二頁，共四十二頁，2022年，8月28日第一節(jié)測溫方法及溫標一、溫度測量的基本概念

溫度標志著物質內部大量分子無規(guī)則運動的劇烈程度。溫度越高，表示物體內部分子熱運動越劇烈。模擬圖：在一個密閉的空間里，氣體分子在高溫時的運動速度比低溫時快！低溫高溫第三頁，共四十二頁，2022年，8月28日二、溫標

溫標——衡量溫度的統(tǒng)一標準尺度。溫度的數(shù)值表示方法稱為溫標。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)的起點（即零點）以及溫度的單位。各類溫度計的刻度均由溫標確定。

第四頁，共四十二頁，2022年，8月28日幾種溫標的對比正常體溫為37C

，相當于華氏溫度多少度？第五頁，共四十二頁，2022年，8月28日熱力學溫標（K）

熱力學溫標是建立在熱力學第二定律基礎上的最科學的溫標，是由開爾文（Kelvin）根據(jù)熱力學定律提出來的，因此又稱開氏溫標。它的符號是T，單位是開爾文（K）。威廉·湯姆遜·開爾文勛爵像第六頁，共四十二頁，2022年，8月28日三、溫度測量及傳感器分類

溫度傳感器按照測量方法可分為接觸式和非接觸式；按工作原理又可分為膨脹式、電阻式、熱電式、輻射式等等；按輸出方式分，有自發(fā)電型、非電測型等。

第七頁，共四十二頁，2022年，8月28日幾種溫度測量方法

示溫涂料（變色涂料）裝滿熱水后圖案變得清晰可辨第八頁，共四十二頁，2022年，8月28日變色涂料在電腦內部溫度中的示溫作用CPU散熱風扇低溫時顯示藍色溫度升高后變?yōu)榧t色第九頁，共四十二頁，2022年，8月28日紅外溫度計第十頁，共四十二頁，2022年，8月28日第二節(jié)接觸式測溫接觸式傳感器熱電阻:溫度變化—電阻變化金屬材料:熱電阻半導體材料:熱敏電阻中溫低溫熱電偶:溫度變化—熱電動勢變化常用于高溫領域第十一頁，共四十二頁，2022年，8月28日1主要優(yōu)點

1、它屬于自發(fā)電型傳感器：測量時可以不需外加電源，可直接驅動動圈式儀表；

2、測溫范圍廣：下限可達-270C

，上限可達1800C以上；是目前接觸式測溫中應用最廣泛的熱電式傳感器。

3、各溫區(qū)中的熱電勢均符合國際計量委員會的標準。一、熱電偶測溫（接觸式、熱電式）第十二頁，共四十二頁，2022年，8月28日熱電偶工作原理演示

結論：當兩個結點溫度不相同時，回路中將產(chǎn)生電動勢!!熱電極A2工作原理

熱電極B熱電勢AB第十三頁，共四十二頁，2022年，8月28日從實驗到理論：熱電效應

1821年，德國物理學家賽貝克用兩種不同金屬組成閉合回路，并用酒精燈加熱其中一個接觸點（稱為結點），發(fā)現(xiàn)放在回路中的指南針發(fā)生偏轉（說明什么？），如果用兩盞酒精燈對兩個結點同時加熱，指南針的偏轉角反而減?。ㄓ终f明什么？）。顯然，指南針的偏轉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點的溫差有關。

第十四頁，共四十二頁，2022年，8月28日結論----

若熱電偶兩電極材料相同,那么即使兩端溫度不同，閉合回路的總熱電勢仍為零。若熱電偶兩電極材料不同,而兩端溫度相同,閉合回路中也不會產(chǎn)生總熱電勢。所以,熱電偶的工作條件是:電極由不同材料組成,且兩接觸端溫度不一樣。4熱電勢的大小僅與熱電極材料和兩端溫度有關。第十五頁，共四十二頁，2022年，8月28日普通裝配型熱電偶的外形安裝螺紋安裝法蘭工業(yè)熱電偶結構示意圖

1－接線盒；2－保險套管

3―絕緣套管4―熱電偶絲1234第十六頁，共四十二頁，2022年，8月28日熱電偶的分度表

熱電偶的線性較差，多數(shù)情況下采用查表法。

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：自由端（冷端）溫度必須為0C。

第十七頁，共四十二頁，2022年，8月28日K熱電偶的分度表比較查出的3個熱電勢，可以看出熱電勢是否線性？第十八頁，共四十二頁，2022年，8月28日3熱電偶的種類及結構

八種國際通用熱電偶：

B:鉑銠30—鉑銠6R:鉑銠13—鉑

S:鉑銠10—鉑K:鎳鉻—鎳硅

N:鎳鉻硅—鎳硅E:鎳鉻—銅鎳

J:鐵—銅鎳T:銅—銅鎳

用于制造鉑熱電偶的各種鉑熱電偶絲第十九頁，共四十二頁，2022年，8月28日幾種常用熱電偶的測溫范圍及熱電勢

分度號

名稱

測量溫度范圍

1000C熱電勢/mVB鉑銠30－鉑銠650～1820C4.834R鉑銠13—鉑-50～1768C10.506S鉑銠10—鉑-50～1768C9.587K鎳鉻－鎳鉻

(鋁)-270～1370C41.276E鎳鉻－銅鎳(康銅)－270～800C——?第二十頁，共四十二頁，2022年，8月28日幾種常用熱電偶的熱電勢與溫度的關系曲線分析

哪幾種熱電偶的測溫上限較高？結論：

哪幾種熱電偶的線性較差？

哪一種熱電偶的靈敏度較高？

哪一種熱電偶的靈敏度較低？為什么所有的曲線均過原點（零度點）？第二十一頁，共四十二頁，2022年，8月28日4熱電偶基本定律1、均質導體定則

均質導體構成的閉合回路,不可能產(chǎn)生熱電效應，構不成熱電偶。

熱電偶的電極均勻性越好，則其質量越好。第二十二頁，共四十二頁，2022年，8月28日2、中間導體定律

導體A、B組成的熱電偶中插入第三種導體C，只要導體C兩端溫度相同，則對熱點偶總熱電勢無影響。

意義：可用測量儀表直接測量熱電勢第二十三頁，共四十二頁，2022年，8月28日意義：為制定分度表奠定了理論基礎3、中間溫度定律ABABTToTnTn

熱電偶AB在接點溫度為T和To的熱電勢EAB(T,To)應當?shù)扔谒诮狱c溫度T、Tn和Tn、To的熱電勢的代數(shù)和,即

EAB(T,To)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,To)第二十四頁，共四十二頁，2022年，8月28日5熱電偶的冷端處理

必要性：

1、用熱電偶的分度表查毫伏數(shù)-溫度時，必須滿足t0=0C的條件。在實際測溫中，冷端溫度常隨環(huán)境溫度而變化，這樣t0不但不是0C，而且也不恒定，因此將產(chǎn)生誤差。

2、一般情況下，冷端溫度均高于0C，熱電勢總是偏小。應想辦法消除或補償熱電偶的冷端損失。第二十五頁，共四十二頁，2022年，8月28日

采用相對廉價的補償導線，可延長熱電偶的冷端，使之遠離高溫區(qū)；可節(jié)約大量貴金屬；易彎曲，便于敷設。

型號配用熱電偶正-負導線外皮顏色正-負SC鉑銠10-鉑紅-綠KC鎳鉻-鎳硅紅-藍WC5/26鎢錸5-鎢錸26

紅-橙

補償導線在0～100C范圍內的熱電勢與配套的熱電偶的熱電勢相等，所以不影響測量精度。A補償導線法第二十六頁，共四十二頁，2022年，8月28日補償導線外形A’B’屏蔽層保護層第二十七頁，共四十二頁，2022年，8月28日B冷端溫度測量計算法計算修正

當熱電偶的冷端溫度t00C時，由于熱端與冷端的溫差隨冷端的變化而變化，所以測得的熱電勢EAB（t，t0）與冷端為0C時所測得的熱電勢EAB（t，0C）不等。可以利用下式計算并修正測量誤差：

EAB（t，0C）=EAB（t，t0）+EAB（t0，0C）第二十八頁，共四十二頁，2022年，8月28日C冷端恒溫法

將熱電偶的冷端置于裝有冰水混合物的恒溫容器中，使冷端的溫度保持在0C不變。此法也稱冰浴法，它消除了t0不等于0C而引入的誤差，由于冰融化較快，所以一般只適用于實驗室中。

工業(yè)應用中，一般把冷端放在電加熱的恒溫器中，使其維持在某一恒定的溫度。第二十九頁，共四十二頁，2022年，8月28日冰浴法

在冰瓶中，冰水混合物的溫度能較長時間地保持在0C不變。第三十頁，共四十二頁，2022年，8月28日

XT-WBC熱電偶冷端補償器

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冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值，可購買與被補償熱電偶對應型號的補償電橋。

D電橋補償法第三十一頁，共四十二頁，2022年，8月28日二、熱電阻測溫（接觸式、電阻式）

溫度升高，金屬內部原子晶格的振動加劇，從而使金屬內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，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。第三十二頁，共四十二頁，2022年，8月28日

取一只100W/220V燈泡，用萬用表測量其電阻值，可以發(fā)現(xiàn)其冷態(tài)阻值只有幾十歐姆，而計算得到的額定熱態(tài)電阻值應為484

。

第三十三頁，共四十二頁，2022年，8月28日★熱電阻材料特點（1）高溫度系數(shù)、高電阻率（2）較寬測量范圍內具有穩(wěn)定的物理和化學性質（3）良好的輸出特性（4）良好工藝性易提純、復現(xiàn)性好的金屬材料才可用于制作熱電阻第三十四頁，共四十二頁，2022年，8月28日小型鉑熱電阻

第三十五頁，共四十二頁，2022年，8月28日汽車用水溫傳感器及水溫表

銅熱電阻第三十六頁，共四十二頁，2022年，8月28日三線制測量電橋四線制接法第三十七頁，共四十二頁，2022年，8月28日三、熱敏電阻熱敏電阻的溫度特性04080120160200106104102100溫度℃電阻CTRNTCPTC負溫度系數(shù)熱敏電阻：NTC正溫度系數(shù)熱敏電阻：PTC

臨界溫度系數(shù)熱敏電阻：CRT

半導體

結構：金屬氧化物：鈷Co、錳Mn、鎳