傳感器技術(shù) 課件 第8章 熱電式傳感器

第8章

熱電式傳感器簡介熱電式傳感器是利用轉(zhuǎn)換元件電參量隨溫度變化的特性，對溫度和與溫度有關(guān)的參量進行檢測的裝置。將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的稱為熱電阻傳感器；將溫度變化轉(zhuǎn)換為熱電勢變化的稱為熱電偶傳感器。熱電阻傳感器可分為金屬熱電阻式和半導體熱電阻式兩大類。熱電阻熱敏電阻熱電阻材料必須具有以下特點：高溫度系數(shù)。對溫度變化敏感，便于精確測量。高電阻率、熱容小。熱電信號反應速度快，便于提高靈敏度，減小體積和重量。(3)化學、物理性能穩(wěn)定。以保證在使用溫度范圍內(nèi)熱電阻的測量準確性。(4)良好的輸出特性。即必須有線性的或者接近線性的輸出。(5)良好的工藝性，性價比合理。便于批量生產(chǎn)、降低成本。適宜制作熱電阻的材料有鉑、銅、鎳、鐵等。8.1

熱電阻8.1.1熱電阻介紹：

鉑、銅熱電阻的特性鉑、銅：應用最廣的熱電阻材料。雖然鐵、鎳的溫度系數(shù)和電阻率均比鉑、銅要高，但

由于存在著不易提純和非線性嚴重的缺點，用得不如前者多。鉑容易提純，在高溫和氧化性介質(zhì)中化學、物理性能穩(wěn)定制成的鉑電阻輸入－輸出特性接近線性，測量精度高。⑴鉑熱電阻 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。⑵銅熱電阻 測量精度要求不高且溫度較低的場合，測量范圍一般為―50～150℃。

一鉑熱電阻

（目前最好的材料）了解：鉑電阻的精度與鉑的提純程度有關(guān)百度電阻比W（100）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，W（100）≥1.3925目前技術(shù)水平已達到W（100）＝1.3930，工業(yè)用鉑電阻的純度W（100）為1.387～1.390。

工業(yè)用標準鉑電阻RO有100Ω和50Ω兩種，并將電阻值Rt與溫度t的對應關(guān)系列成表格,稱為鉑電阻分度表，分度號分別為Pt100（0℃時100Ω）與Pt50。其中RO是0攝氏度時候的電阻值。

鉑絲的電阻值與溫度之間的關(guān)系，即特性方程如下：當溫度t在－200℃≤t≤0℃時：當溫度t在0℃≤t≤650℃時：國內(nèi)統(tǒng)一設計的工業(yè)用標準鉑電阻，R0分為50Ω和100Ω兩種，分度號分別為Pt50和Pt100。

二銅熱電阻（工業(yè)上應用廣泛）應用：測量精度要求不高且溫度較低的場合

測量范圍：―50～150℃優(yōu)點： 溫度范圍內(nèi)線性關(guān)系好，靈敏度比鉑電阻高，容易提純、加工，價格便宜，復制性能好。缺點： 易于氧化，一般只用于150℃以下的低溫測量和沒有水分及無侵蝕性介質(zhì)的溫度測量。 與鉑相比，銅的電阻率低，所以銅電阻的體積較大。

在―50～150℃溫度范圍內(nèi)，銅電阻的阻值與溫度之間的關(guān)系為

工業(yè)上使用的標準化銅熱電阻的R0,按國內(nèi)統(tǒng)一設計取50Ω和100Ω兩種，分度號分別為Cu50和Cu100，相應的分度表可查閱工程手冊。

常用熱電阻溫度特性(縱坐標進行了歸一化)思考：熱電阻的溫度系數(shù)？（正？負？）兩線制接法精度較低，R1為熱電阻，R1以外的其它電阻值等于熱電阻0℃時的阻值。測溫線路的分析：

工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，而其指示或記錄

儀表安裝在控制室，其間的引線很長，如果僅用兩根導線接在熱電阻兩端，導線本身的阻值必然和熱電阻的阻值串聯(lián)在一起，造成測量誤差。

如果每根導線的阻值是r，測量結(jié)果中必然含有絕對誤差2r。實際上這種誤差很難修正，因為導線阻值r是隨其所處環(huán)境溫度而變的，而環(huán)境溫度變化復雜，這就注定了用兩線制連接方式不宜在工業(yè)熱電阻上應用。熱電阻的二線制測量電路熱電阻的三線制測量電路

接成兩線制時，當滿足R1=R2時，有讀取R3的值，換算成溫度值，這將導致導線電阻r的變化而出現(xiàn)測量誤差。為了克服導線電阻r（隨環(huán)境溫度變化）變化而造成測量誤差，通常采用其他兩種接線方式。13在三線制測量電路中，熱電阻一端接一根導線引入橋路，另一端接兩根導線（其中一根引入橋路，另一根接電源引線）。這樣一來它將兩根導線電阻r分別串聯(lián)在電橋的相鄰兩臂里，調(diào)節(jié)R3，使電橋平衡，則：（一）三線制（右圖）由此得到：當滿足R1=R2時，式中r項為零。，對于被測溫度對應下的熱電阻Rt，通過調(diào)節(jié)R3使電橋平衡，導線電阻的變化不會引起橋路平衡被破壞，熱電阻測量過程不受導線電阻的影響。（二）四線制熱電阻的四線制測量電路

如果采用不平衡電橋指示儀（例如電子電位差計），可采用四線制接線方式，即Rt兩端各用兩根導線引入儀表，由恒流源供給恒流電流I，流過熱電阻Rt產(chǎn)生的壓降U為：用電子電位差計測量出U，電流I為恒定值，由上式就可以測到Rt的變化值。由于電子電位差計測量原理是天平原理，所以導線電阻r均不會對測量值產(chǎn)生任何影響。本節(jié)重點：1、掌握銅、鉑兩種熱電阻的用法，電阻溫度特性。2、三線制、四線制電橋電路。

8.2熱敏電阻

熱敏電阻是用一種半導體材料制成的敏感元件，其特點是電阻隨溫度變化而顯著變化，能直接將溫度的變化轉(zhuǎn)換為能量的變化。精度不高但響應快速。制造熱敏電阻的材料很多，如錳、銅、鎳、鈷和鈦等氧化物，它們按一定比例混合后壓制成型，然后在高溫下焙燒而成。熱敏電阻具有靈敏度高、體積小、較穩(wěn)定、制作簡單、壽命長、易于維護、動態(tài)特性好等優(yōu)點，因此得到較為廣泛的應用，尤其是應用于遠距離測量和控制中。分為PTC和NTC（正、負溫度系數(shù)）兩種。8.2熱敏電阻的主要特性一、電阻-溫度特性（NTC、PTC）電阻與溫度之間的關(guān)系可用下面公式來表示:Rt=R0*exp(B/t-B/t0)B—熱敏電阻的材料常數(shù)，與其尺寸形狀以及它的半導體物理性能有關(guān)的常數(shù)；

t—熱敏電阻的絕對溫度。

標稱電阻值R20（冷阻）：通常取20℃的熱敏電阻的

阻值，記作R20。根據(jù)它們的溫度系數(shù)，熱敏電阻分為負溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻、正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻和臨界溫度系數(shù)（CTR）熱敏電阻，其特性圖如上圖所示。

熱敏電阻的特性

NTC熱敏電阻主要由混合的金屬氧化物制成一個多孔的陶瓷體。形成了一個具有半導體性質(zhì)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。電流通過這個網(wǎng)絡時，其路徑受到溫度的影響，導致當溫度升高時，其電阻值降低。PTC熱敏電阻主要由特種聚合物或陶瓷材料制成，陶瓷PTC主要是基于鈦酸鋇（BaTiO3）等鐵電材料。這些材料在特定的溫度（Curie溫度）附近表現(xiàn)出明顯的電阻突增，這種特性使得PTC熱敏電阻在各種電路保護中非常有用，尤其是在需要自恢復功能的場合。CTR熱敏電阻主要以三氧化二釩與鋇、硅等氧化物，在磷、硅氧化物的弱還原氣體中混合燒結(jié)而成，成半玻璃狀，具有負溫度系數(shù)。隨著溫度的升高，電阻值會急劇減少，具有開關(guān)特性。

溫差熱電偶（簡稱熱電偶）是目前溫度測量中使用最普遍的傳感元件之一。它除具有結(jié)構(gòu)簡單，測量范圍寬、準確度高、熱慣性小，輸出信號為電信號便于遠傳或信號轉(zhuǎn)換等優(yōu)點外，還能用來測量流體的溫度、測量固體以及固體壁面的溫度。微型熱電偶還可用于快速及動態(tài)溫度的測量。8.3熱電偶溫度傳感器★熱電偶的工作原理★熱電偶回路的性質(zhì)★熱電偶的常用材料與結(jié)構(gòu)★冷端處理及補償本節(jié)的基本要求和知識點

（一）1掌握熱電偶的熱電效應（測溫原理）、測溫原理表達式。了解接觸電動勢、溫差電動勢。

2掌握熱電偶基本定律及其計算

（二）1了解熱電偶的分度表的制定2會使用分度表—正反向查表、插值

（三）1掌握熱電偶冷端溫度補償方法2掌握熱電偶補償問題在工程中的計算3了解熱電偶在工程上的應用

熱電效應示意圖（聯(lián)想：雙金屬的方法不陌生，雙金屬片溫度計，雙金屬片機械開關(guān)）

8.3.1熱電偶測溫原理－熱電效應熱電效應：兩種不同材料的導體（A與B）組成一個閉合回路，當兩結(jié)點（點1與點2）溫度T和T0不同時，則在該回路中就會產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象。先看一個實驗——熱電偶工作原理演示結(jié)論：當兩個連接點溫度不相同時，回路中將產(chǎn)生電動勢。

熱電極A右端稱為：自由端（參考端、冷端）

左端稱為：測量端（工作端、熱端）

熱電極B熱電勢AB

分析：熱電偶回路

熱電勢＝接觸電動勢（帕爾貼電動勢）＋溫差電動勢（湯姆遜電動勢）

注：Peltier（帕爾貼、珀耳帖）法國人，1834發(fā)現(xiàn)此效應

威廉·湯姆遜1824年生于愛爾蘭，熱力學方面貢獻卓越接觸電（動）勢含義：由于兩種不同導體的自由電子密度不同而在接觸處形成的電動勢。（溫度不變）解釋：由于不同的金屬材料所具有的自由電子密度不同，當兩種不同的金屬導體接觸時，在接觸面上就會發(fā)生電子擴散。電子的擴散速率與兩導體的電子密度有關(guān)并和接觸區(qū)的溫度成正比。兩接點的接觸電動勢接觸電動勢的數(shù)值取決于兩種不同導體的材料特性和接觸點的溫度。一般在10-2~10-3V之間。q0為單個電子的電荷量1.6x10-19C；

T—接觸處的絕對溫度；NA、NB—金屬A、B中的自由電子密度；k—玻爾茲曼常數(shù)，為1.38x10-23J/K。

式中，k－波爾茲曼常數(shù)，k＝1.381×10-23J/k;

q0－電子電荷量，

q0

＝1.602×10-19C;

T,T0－結(jié)點處的絕對溫度（K）；

nA，nB－材料A、B的自由電子濃度，隨溫度變化。（溫度一定，材料決定了電勢大小）

由上式可見，當兩結(jié)點的溫度相同，即T=T0

，回路中總接觸電勢將為零。T=T0情況下：回路的總接觸電勢

同一導體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種電動勢。解釋：金屬中溫度不均勻時，溫度高處的自由電子比溫度低處的自由電子動能大。當溫度不均勻時會產(chǎn)生熱擴散，因此自由電子從溫度高處向溫度低處擴散，在低溫處堆積起來，從而在導體內(nèi)形成電場，在金屬棒兩端便形成一個電勢差。自由電子的擴散作用一直進行到電場力對電子的作用與熱擴散作用平衡為止。單一導體的溫差電勢導體A的溫差電勢為：σA－材料A的湯姆遜系數(shù)（V/K），表示單一導體A兩端溫度差為1℃時所產(chǎn)生的溫差熱電勢。數(shù)量級約為10-5V。上面兩種電勢在熱電偶中的應用推導，通俗講解

可以參考CNKI《湯姆遜電勢與帕爾帖電勢的熱力學導出》。綜上，在熱電偶回路中計算兩種電勢的代數(shù)和：熱電偶回路中產(chǎn)生的總熱電勢

eAB(T,T0)=eAB(T)＋eB(T,T0)－eAB(T0)－eA(T,T0)

————（*）

(a)兩熱電極材料相同時（A是B，B是A），總電動勢為0eAA(T)＋eA(T,T0)－eAA(T0)－eA(T,T0)=0

(b)兩接點溫度相同時（T=T0），總電動勢為0eAB(T)＋eB(T,T)－eAB(T)－eA(T,T)=0結(jié)論：為使熱電偶實現(xiàn)測溫，必須采用兩種不同材料作為熱電極，熱電偶的熱端和冷端必須具有不同的溫度。討論（1）

在eAB(T,T0)=eAB(T)＋eB(T,T0)－eAB(T0)－eA(T,T0)中：

可見：只要測出eAB（T,T0）的大小，就能得到被測溫度T，這就是利用熱電偶測溫的原理實際測量中，溫差電勢遠小于接觸電勢，可忽略不計，后續(xù)推導只計算接觸電勢！?。∮懻摚?）（下面兩個寫法等價）

eAB(T,T0)=eAB(T)－eAB(T0)＋[eB(T,T0)－eA(T,T0)]對于已選定的熱電偶，當參考端溫度T0恒定時，eAB(T0)=c和

為常數(shù)，則總的熱電動勢就只與溫度T成單值函數(shù)關(guān)系，即eAB(T,T0)=eAB(T)－C＋[eB(T,T0)－eA(T,T0)]4.熱電勢的大小只與熱電偶兩端的溫度有關(guān)。如果使EAB(T0)=常數(shù)，則回路熱電勢EAB(T，T0)就只與溫度T有關(guān)，而且是T的單值函數(shù)，這就是利用熱電偶測溫的原理。3.只有當熱電偶兩端溫度不同,熱電偶的兩導體材料不同時才能有熱電勢產(chǎn)生。熱電偶回路熱電勢只與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)；與熱電偶的長度、粗細無關(guān)。2.只有用不同性質(zhì)的導體(或半導體)才能組合成熱電偶；相同材料不會產(chǎn)生熱電勢，因為當A、B兩種導體是同一種材料時，ln(NA/NB)=0，也即EAB(T，T0)=0。結(jié)論(4點)：

EABC(T,T0)

=EAB(T,T0

)1.中間導體定律熱電偶回路中接入中間導體（第三種材料），只要中間導體兩端的接點溫度相同，則回路產(chǎn)生的總熱電動勢不變。8.3.2熱電偶基本定律ET0T0TET0T1T1T電位計接入熱電偶回路用途根據(jù)上述原理，可以在熱電偶回路中接入電位計E，只要保證電位計與連接熱電偶處的接點溫度相等，就不會影響回路中原來的熱電勢，接入的方式見下圖。

EAB（T,T0）=EAC（T,T0）-EBC（T,T0）T0TEBA(T,T0)BAT0TEAC(T,T0)ACT0TECB(T,T0)CB

如果任意兩種導體材料的熱電勢是已知的，它們的冷端和熱端的溫度又分別相等，則它們相互間熱電勢的關(guān)系為：用途：通常選用高純鉑絲作為標準電極。純金屬很多，合金更多，用標準電極易得出它們之間的熱電動勢。2.標準電極定律用途根據(jù)上述原理，可以在熱電偶回路中接入電位計E，只要保證電位計與連接熱電偶處的接點溫度相等，就不會影響回路中原來的熱電勢。

例：熱端為100℃，冷端為0℃時，鎳鉻和考銅組成的熱電偶輸出熱電動勢為6.95mV。已知此溫度條件下考銅與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢為-4.0mV，則鎳鉻與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢為2.95mV。EAB=EAC-EBC

6.95=2.95-（-4.0）

C：標準電極例：熱端為200℃，冷端為0℃時，鐵-銅鎳（康銅）熱電偶（J型）的熱電勢為10.777mV，銅-銅鎳（康銅）熱電偶（T型）的熱電勢為9.268mV，如果將鐵-銅構(gòu)造新的熱電偶，它所產(chǎn)生熱電勢為多少？解：由標準電極定律可知，則3.連接導體定律和中間溫度定律

如果不同的兩種導體材料組成熱電偶回路,其接點溫度分別為T1、T2(如圖所示)時,則其熱電勢為EAB(T1,T2)；當接點溫度為T2、T3時，其熱電勢為EAB(T2,T3)；當接點溫度為T1、T3時，其熱電勢為EAB(T1,T3)，則BBA

T2

T1

T3

AAB

EAB（T1,T3）=EAB（T1,T2）+EAB（T2,T3）用途：制定熱電式分度表奠定理論基礎(chǔ)，參考溫度0度。ABT1T2T2A’B’T0T0熱電偶補償導線接線圖E

當在原來熱電偶回路中分別引入與導體材料A、B同樣熱電特性的材料A′、B′(如圖)即引入所謂補償導線時，只要T1、T0不變，都不影響總熱電勢。這便是引入補償導線原理。補償導線實質(zhì)性的把冷端延伸到了控制室。在0~100℃（常見環(huán)境溫度范圍）之內(nèi)，熱電偶與其配套的的補償導線具有相同的熱電特性。對熱電偶的電極材料主要要求是：①配制成的熱電偶應具有較大的熱電勢，并希望熱電勢與溫度之間成線性關(guān)系或近似線性關(guān)系。（靈敏度高，分辨力高，小信號測得準，適合插值）②能在較寬的溫度范圍內(nèi)使用．并且在長期工作后物理化學性能與熱電性能都比較穩(wěn)定。（壽命）③電導率要求高，電阻溫度系數(shù)要小。（靈敏度）④易于復制，工藝簡單，價格便宜。8.3.3熱電偶的材料

B:鉑銠30—鉑銠6

；R:鉑銠13—鉑；S:鉑銠10—鉑；

K:鎳鉻—鎳硅（鎳鋁）；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國際電工委員會（IEC）向世界各國推薦8種標準化熱電偶（已列入工業(yè)標準化文件中，具有統(tǒng)一的分度表）。N:鎳鉻硅－鎳硅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1000

C熱電勢/mVB鉑銠30－鉑銠650～1820

C4.833R鉑銠13—鉑-50～1768

C10.506S鉑銠10—鉑-50～1768

C9.585K鎳鉻－鎳硅(鋁)-270～1370

C41.269E鎳鉻－銅鎳(康銅)－270～800

C76.358

標準化熱電偶的主要性能和特點（國家行業(yè)標準）

標準化熱電偶的主要性能和特點補充資料：幾種熱電偶的熱電勢與溫度的關(guān)系曲線

哪幾種熱電偶的測溫上限較高？看圖：

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）？1.某電容式液位傳感器由直徑為40mm和8mm的兩個同心圓柱體組成。儲存罐也是圓柱形，直徑為50cm，高為1.2m。被儲存液體的εr＝2.1。ε0＝8.85×10-12F/m，計算傳感器的最小電容和最大電容。2.某電容式液位傳感器由兩個同心圓柱體組成。儲存罐也是圓柱形，被儲存液體的εr＝3。列式計算求解：①.空罐時傳感器輸出電容為a，滿液位時輸出電容多少？3a②.液體是滿液位的一半時，輸出電容是多少？0.5a+1.5a=2a3.平板電容式傳感器如下圖所示，固定極板長度a=10mm，寬度b=10mm，被測物進入兩極板間的長度lx=5mm，兩固定極板間的距離d=6mm，被測物的厚度dx=2mm，被測物相對介電常數(shù)為2，空氣的介電常數(shù)視為真空介電常數(shù)ε0=8.85×10-12F/m。求傳感器總電容量是多少？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的函數(shù)關(guān)系，一般通過實驗的方法來確定，并將不同溫度下測得的結(jié)果列成表格，編制出熱電勢與溫度的對照表，即分度表。

那么怎樣根據(jù)熱電勢（電壓）的大小，計算對應的溫度呢？

或者根據(jù)溫度，查找對應的熱電勢值是多少？

S型(鉑銠10-鉑)熱電偶分度表插值計算公式假設不能直接從分度表中查取溫度值，需要在兩個已知數(shù)據(jù)點之間估算出中間值時，可按線性插值法計算，即：式中tM、tL、tH—被測溫度值，較低溫度值和較高溫度值；EM、EL、EH—tM、tL、tH對應的熱電勢

舉例8.3.4熱電偶測溫電路熱電偶與動圈式儀表連接，流過儀表的電流不僅與勢電勢大小有關(guān)，而且與測溫回路的總電阻有關(guān)，因此要求回路總電阻必須為恒定值，即：Rr+Rc+RG=常數(shù)。（Rr—熱電偶電阻；Rc—連接導線電阻；RG—指示儀表的內(nèi)阻）

1熱電偶直接與指示儀表配用由于檢測的是電流大小，而熱電偶輸出的毫伏信號是確定的，根據(jù)歐姆定律，需要總回路電阻為一定值，才能保證流過動圈式儀表的電流與熱電偶輸出動圈式儀表的毫伏信號相對應，從而保證動圈式儀表指示實際的感溫溫度。2串聯(lián)這種線路常用于測溫精度要求不高的場合，因其結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。為了提高測量精度或靈敏度，可將n個型號相同的熱電偶依次串接可用于測量溫度這時線路的總電動勢為：顯然總電動勢為單支熱電偶的熱電動勢的n倍。若每個熱電偶的絕對誤差為ΔE1、ΔE2、ΔE3……ΔEn則整個串聯(lián)線路的絕對誤差為：令串聯(lián)線路的相對誤差為：如果把

看作一支熱電偶的相對誤差，熱電偶的串聯(lián)使熱電偶之間的相對誤差有近似于相互抵消的作用，熱電偶串聯(lián)后的相對誤差為單支熱電偶相對誤差的

倍，提高了測量精度。串聯(lián)線路有明顯缺點，只要有一支熱電偶發(fā)生斷路，整個測量回路就斷開，動圈儀表就無法指示溫度；如果某支熱電偶短路，將導致線路的總電動勢比正常時的總電動勢小，造成指示誤差。3并聯(lián)型號相同的熱電偶并聯(lián)可用于測量平均溫度假設每支熱電偶具有相同的電阻，則該電路總熱電動勢為：并聯(lián)時如果某一熱電偶斷路，指示儀表仍然會正常指示被測溫度值，但并聯(lián)線路的缺點是某支熱電偶的斷路故障不能很快暴露出來。兩支型號相同的熱電偶反串連接，可用于測量兩點溫度差。4反串連接兩支相同分度號的熱電偶配用同分度號的補償導線，將兩支熱電偶的負極連接在一起串聯(lián)起來，兩支熱電偶的正極分別接動圈指示儀表輸入端的正負極，這時，總熱電動勢為兩支熱電偶的熱電動勢之差，動圈指示儀表指示的是溫差，即兩支熱電偶測量端溫度之差|T1－T2|。

如果要求高精度測溫并自動記錄，常采用自動電位差計線路。

5橋式電位差計線路自動平衡記錄儀表采用的線路圖中RW，為調(diào)零電位器，在測量前調(diào)節(jié)它使儀表指針置于標度尺起點。方法

8.3.5參考端溫度及補償原因熱電偶熱電勢的大小是熱端溫度和冷端的函數(shù)差，為保證輸出熱電勢是被測溫度的單值函數(shù)，必須使冷端溫度保持恒定；熱電偶分度表給出的熱電勢是以冷端溫度0℃為依據(jù)，使用時必須遵守該條件

0℃恒溫法補正方法（硬件方法、軟件方法）冷端延長線法

把熱電偶的參比端置于冰水混合物容器里，使T0=0℃。這種辦法僅限于科學實驗中使用。mVABA’B’TCC’儀表銅導線試管補償導線熱電偶冰點槽冰水溶液T0一.0℃恒溫法二.補正方法1.冷端補償法由中間溫度定律得知，參考端溫度為Tn時的熱電動勢為：當參考端溫度Tn≠0℃時，熱電偶輸出的熱電動勢EAB（T，TN）不等于，從而有誤差。某種熱電偶的熱電特性曲線，它是在參考端為0℃條件下獲得的，當參考端溫度不為0℃時，若不加補償，所測得的溫度必然要低于實際溫度。為此，只要將測得的熱電動勢EAB（T,Tn）加上EAB（Tn,0）,EAB（Tn,0）是參考端為0℃時的工作端為Tn的熱電動勢，可查分度表得到，即為補償值。例用銅-康銅熱電偶測某一溫度T，參比端在室溫環(huán)境TH中，測得熱電動勢EAB(T，TH)=1.999mV，又用室溫計測出TH=21℃,查此種熱電偶的分度表可知，EAB(21,0)=0.832mV，故得EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，T0)=1.999+0.832=2.831(mV)再次查分度表，與2.831mV對應的熱端溫度T=68℃。注意：1.999mV在分度表中對應49℃，既不能只按1.999mV查表，認為T=49℃，也不能用49℃+21℃=70℃，認為T=70℃。練習：查熱電偶分度表K或S看看EAB(600,200)

和EAB(1200,800)是否相等結(jié)論說明什么問題？

把參比端實際溫度TH乘上系數(shù)k，加到由EAB(T，TH)查分度表所得的溫度上，成為被測溫度T。用公式表達即：

式中：T——為未知的被測溫度；T′——在室溫下儀表的指示溫度；TH——室溫（參考端溫度）；k——為補正系數(shù)。例用鉑銠10－鉑熱電偶測溫，已知冷端溫度TH=35℃，這時熱電動勢為11.348mV．查S型熱電偶的分度表，得出與此相應的溫度T′=1150℃。再從下表中查出，對應于1150℃的補正系數(shù)k=0.53。于是，被測溫度：T=1150+0.53×35=1168.3（℃）用這種辦法稍稍簡單一些，比計算修正法誤差可能大一點，但誤差不大于0.14％。T＝

T′＋

kTH2.系數(shù)補正法溫度T′/℃補正系數(shù)k鉑銠10-鉑(S)鎳鉻-鎳硅（K）1000.821.002000.721.003000.690.984000.660.985000.631.006000.620.967000.601.008000.591.009000.561.0010000.551.0711000.531.1112000.53—13000.52—14000.52—15000.53—16000.53—熱電偶補正系數(shù)直接將儀表的零點調(diào)整到冷端溫度tn。3.調(diào)整儀表起始點法4.熱電偶補償法利用不平衡電橋產(chǎn)生熱電勢補償熱電偶因冷端溫度變化而引起熱電勢的變化值。設計時，在0℃下使電橋平衡(R1=R2=R3=RCu)，此時Uab=0，電橋?qū)x表讀數(shù)無影響。

mVEAB(T,T0)T0T0TAB++-abUUabRCuR1R2R3RT0UaUabEAB(T,T0)5.電橋補償法

這是工業(yè)上普遍應用的一種方法。工業(yè)應用時，熱電偶冷端的溫度隨環(huán)境變化較大，為了消除冷端溫度變化帶來的影響，將熱電偶冷端（參考端）采用冷端延長線（冷端補償導線）移至離熱源較遠并且環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地點。冷端延長線（冷端補償導線）采用與熱電偶具有相同特性的兩種較長的金屬線（“原因”）。三.冷端延長線法

補償導線有使用溫度的限制，一般為0℃~100℃，而且補償導線有正極和負極的區(qū)分，用于分別連接熱電偶的正極和負極。補償導線所產(chǎn)生的熱電動勢等于工作熱電偶在此溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生的熱電動勢：分度號為S的熱電偶，工作時冷端溫度t0為30℃，測得熱電動勢E（t，t0）=8.953mV。⑴求被測介質(zhì)實際溫度是多少？⑵用兩只熱電偶測量兩點間溫度差，畫出電路圖并寫出熱電動勢公式。⑶分度表：S；求溫度630℃時的熱電勢及12.913mV對應的溫度值。例題1：例題：⑴

E（t,0）=E（t,t0）+E（t0

,0）=8.953+0.173=9.126（mV），查表：t=960（℃）（2）

EAB（T1,T0）-EAB（T2,T0）=EAB（T1,T2）⑶

630℃→E=5.544mV

,

12.913mV→1280℃例題2：分度號為K的熱電偶，工作時冷端溫度為20℃，測得熱電勢E（t，t0）為29.875mV，⑴利用插值公式求被測介質(zhì)實際溫度是多少？⑵據(jù)題測熱電勢或據(jù)表分析該熱電偶熱電勢是否與溫度值成線性關(guān)系。注：插值公式測量端0102030405060

溫度

熱電勢（mV）00.0000.3970.7981.2031.6112.0222.43660024.90225.32725.75126.17626.59927.02227.44570029.12829.54729.96530.38330.79931.24131.629例題2：⑴.⑴E（t,0）=E（t,t0）+E（t0,0）=29.875+0.798=30.673（mV）

查表：EM=30.673mV，EH=30.799mV，EL=30.