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1、第三章第三章接触式温度检测及仪表接触式温度检测及仪表 第三章第三章 第一节热电偶温度计第一节热电偶温度计主要内容主要内容 v第一节第一节 热电偶温度传感器热电偶温度传感器v第二节第二节热电阻温度传感器热电阻温度传感器 v第三节第三节测温实例测温实例 v第四节第四节其他温度检测仪表其他温度检测仪表 第一节热电偶温度计第一节热电偶温度计主要内容主要内容 v第第一一节节 热热电电现现象象和和关关于于热热电电偶偶的的基基本本定定律律v第二节第二节 标准化和非标准化热电偶标准化和非标准化热电偶v第三节第三节 热电偶的冷端温度补偿问题热电偶的冷端温度补偿问题v第四节第四节 热电偶的校验热电偶的校验一、热电
2、现象和热电偶温度计一、热电现象和热电偶温度计二、热电偶的三条基本定律二、热电偶的三条基本定律一、热电现象和热电偶温度计一、热电现象和热电偶温度计1.1.热电偶：热电偶：两种不同材料的导体（或半导体两种不同材料的导体（或半导体）A A和和B B组成闭合回路。组成闭合回路。A A、B B是热偶丝，也叫热电极。是热偶丝，也叫热电极。2.热电势：热电势：热电偶热电偶放在被测对象中，两端温度不同放在被测对象中，两端温度不同时，会产生的电动势时，会产生的电动势3.3.热电流：热电流：回路中通过的电流回路中通过的电流4.4.热端（工作端）、冷端（自由端）热端（工作端）、冷端（自由端）：感受温度变：感受温度变
3、化的那端称为或热端，另一端称为或冷端。化的那端称为或热端，另一端称为或冷端。这种物理现象称为这种物理现象称为热电现象热电现象。热电偶：范围热电偶：范围10016000C,温度信号变成电信号，远传。温度信号变成电信号，远传。先看一个实验先看一个实验热电偶工作原理演示热电偶工作原理演示 结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。热热电极电极A A右端称为：右端称为：自由端自由端（参考端、（参考端、冷端）冷端）热电偶的工作原理热电偶的工作原理 左端称为：左端称为：测量端测量端（工作端、（工作端、热端）热端）热热电极电极B B热电势热电势A A
4、B B上述现象称为热电现象，上述现象称为热电现象，18211821年赛贝克发现的，年赛贝克发现的，也称赛贝克效应也称赛贝克效应一、热电现象和热电偶温度计一、热电现象和热电偶温度计5.热电势的产生原因：热电势的产生原因：由由温差电势温差电势和和接触电势接触电势组成组成1）温差电势：）温差电势：一根导体两端温度不同产生的热电一根导体两端温度不同产生的热电动势动势原因：原因：eA一、热电现象和热电偶温度计一、热电现象和热电偶温度计5.热电势的产生原因：热电势的产生原因：2）接触电势：）接触电势：两种不同导体两种不同导体A、B接触时产生原因接触时产生原因3)3)回路总电动势：回路总电动势：A A的电子
5、密度大于的电子密度大于B B，tttt0 0，则则回路中存在着回路中存在着四个电势四个电势,一、热电现象和热电偶温度计一、热电现象和热电偶温度计5.热电势的产生原因：热电势的产生原因：热热电电势势的的工工作作原原理理：某某只只热热电电偶偶，如如果果使使冷冷端端温温度度t t0 0保保持持不不变变，则则热热电电动动势势便便成成为为热热端端温温度度t t的的单一函数。即，单一函数。即，故测量热电势的大小就可以反映温度的数值故测量热电势的大小就可以反映温度的数值 一、热电现象和热电偶温度计一、热电现象和热电偶温度计6.6.热电势的工作原理热电势的工作原理二、热电偶的三条基本定律二、热电偶的三条基本定
6、律均匀导体定律、均匀导体定律、中间导体定律、中间导体定律、中间温度定律中间温度定律1.1.均匀导体定律均匀导体定律 1 1）定律内容：）定律内容：由一种均匀导体（或半导体）组由一种均匀导体（或半导体）组成的闭合回路，不论温度如何分布，都不能产成的闭合回路，不论温度如何分布，都不能产生电动势。生电动势。2 2）定律推论）定律推论v（1)1)热电偶必须由两种不同材料组成热电偶必须由两种不同材料组成v（2)2)由一种材料组成的闭合回路存在温差时，由一种材料组成的闭合回路存在温差时，如回路有热电势，则材料不均匀如回路有热电势，则材料不均匀2 中间导体定律中间导体定律1）定律内容：）定律内容：不同材料组
7、成的闭合回路中，若不同材料组成的闭合回路中，若各各种材料接触点的温度种材料接触点的温度都都相同相同，则回路中热电势，则回路中热电势的总和等于零。的总和等于零。2）定律推论）定律推论v推推论论1 1：在在热热电电偶偶回回路路接接入入第第三三种种导导体体，若若第第三三种种导导体体的的两两接接点点温温度度相相同同，对对回回路路中中总总热热电势无影响。电势无影响。v推论推论2:2:二、热电偶的三条基本定律二、热电偶的三条基本定律3)3)推论推论1 1用途用途:1)1)连连接接显显示示仪仪表表的的两两个个接接点点温温度度相相同同，则则不不影影响热电偶电势响热电偶电势 2 2）也也可可以以将将热热电电偶偶
8、的的两两端端不不焊焊接接而而直直接接插插入入液液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。二、热电偶的三条基本定律二、热电偶的三条基本定律2 2 中间导体定律中间导体定律2 2 中间导体定律中间导体定律(4(4）推论）推论1 1证明：证明：tt0A BBC(a)EABC(t,t1,t0)=eAB(t)+eBC(t1)+eCB(t1)+eBA(t0)=eAB(t)eAB(t0)=EAB(t,t0)t1t1二、热电偶的三条基本定律二、热电偶的三条基本定律 1 1）第一种连接方式）第一种连接方式t1tA BC(a)EABC(t,t1,t0)=eAB(t)+eBC
9、(t0)+eCA(t0)若设若设tt1t0，则根据本定律有则根据本定律有 eAB(t0)+eBC(t0)+eCA(t0)0EABC(t,t1,t0)=eAB(t)-eAB(t0)=EAB(t,t0)t0t02 2 中间导体定律中间导体定律二、热电偶的三条基本定律二、热电偶的三条基本定律(4(4）推论）推论1 1证明证明2 2）第二种连接方式）第二种连接方式5)5)推论推论2 2：如果两种导体如果两种导体A,B对另一种导对另一种导体体C的热电势已知，则这两种导体组成的热电势已知，则这两种导体组成热电势热电势=是它们对参考导体热电势的代是它们对参考导体热电势的代数和。数和。+A At tt t0
10、0B B+A At tt t0 0C C+C Ct tt t0 0B BE EACACE ECBCBE EABAB二、热电偶的三条基本定律二、热电偶的三条基本定律2 2 中间导体定律中间导体定律6）推论）推论2的用途：的用途：（1）已知热电极与标）已知热电极与标准铂电极配对的热电准铂电极配对的热电势，任何两种热电极势，任何两种热电极配对的热电势可知。配对的热电势可知。t tB BA AC Ct tE EACACE ECBCBC C0 0t t0 0t t0 0t tEAC(t,t0)ECB(t,t0)=eAC(t)+eCB(t)+eBA(t0)+因为因为eAC(t)+eCB(t)+eBA(t)
11、0所以所以EAC(t,t0)ECB(t,t0)=eAB(t)+eBA(t0)=EAB(t,t0)二、热电偶的三条基本定律二、热电偶的三条基本定律2 2 中间导体定律中间导体定律7）推论）推论2的证明的证明3 3 中间温度定律中间温度定律1 1）定律内容：）定律内容：热电偶在两接点温度热电偶在两接点温度t t1 1、t t3 3时的热电时的热电动势等于接点温度分别为动势等于接点温度分别为t t1 1、t t2 2和和t t2 2、t t3 3 的两支同的两支同性质热电偶的热电动势的代数和。性质热电偶的热电动势的代数和。+A At t1 1t t2 2B BE E1 1+A At t3 3B BE
12、 E2 2EAB(t1,t2)EAB(t2,t3)=eAB(t1)+eBA(t2)+eAB(t2)+eBA(t3)=eAB(t1)+eBA(t3)=EAB(t1,t3)+A At t1 1t t3 3B BE E3 3=E=E1 1+E+E2 2二、热电偶的三条基本定律二、热电偶的三条基本定律2)定律的应用：定律的应用：1）为热电偶）为热电偶热电势温度关系分度热电势温度关系分度奠定了理论基础。奠定了理论基础。已知热电偶在某一给定冷端温度下，电压对应的已知热电偶在某一给定冷端温度下，电压对应的温度值，另外冷端温度下，电压应对应什么温度温度值，另外冷端温度下，电压应对应什么温度？（修正解决）？（修
13、正解决）2）为工业测温中）为工业测温中应用补偿导线应用补偿导线提供了理论依据。提供了理论依据。1 测温时，其冷端温度要求恒定测温时，其冷端温度要求恒定（？），如直接满（？），如直接满足此条件，热电偶冷端直接延伸放到恒温的地方，足此条件，热电偶冷端直接延伸放到恒温的地方，热电偶很长，价格较高。热电偶很长，价格较高。2 用补偿导线连接到热电偶的冷端，延伸至恒定冷用补偿导线连接到热电偶的冷端，延伸至恒定冷端温度，在达到冷端温度恒定要求的同时，降低端温度，在达到冷端温度恒定要求的同时，降低造价。造价。二、热电偶的三条基本定律二、热电偶的三条基本定律3 中间温度定律中间温度定律 分为补偿型和延伸型分为补
14、偿型和延伸型v 补偿型的材料与对应的热电偶不同，价格便补偿型的材料与对应的热电偶不同，价格便宜，但在低温下热电性质相同宜，但在低温下热电性质相同v延伸型的材料与对应的热电偶相同，但准确延伸型的材料与对应的热电偶相同，但准确度要求略低度要求略低4）使用补偿导线的注意事项）使用补偿导线的注意事项（1）在一定的温度范围内使用）在一定的温度范围内使用 （2）补偿导线与热电偶极热电性质相同）补偿导线与热电偶极热电性质相同（3）极性不能接反）极性不能接反（4）接入点温度一致）接入点温度一致 二、热电偶的三条基本定律二、热电偶的三条基本定律3 中间温度定律中间温度定律3 3）补偿导线的分类）补偿导线的分类热
15、电偶通常由热电极、绝缘管、保护套管热电偶通常由热电极、绝缘管、保护套管等几个主要部分组成，其常见外形结构如等几个主要部分组成，其常见外形结构如图所图所示。示。安装安装螺纹螺纹安装安装法兰法兰一、热电极材料及性质一、热电极材料及性质二、标准化热电偶二、标准化热电偶三三 非标准化热电偶非标准化热电偶四四 热电偶的构造热电偶的构造一、热电极材料及性质一、热电极材料及性质1）物理性质稳定，其热电性质不随时间变）物理性质稳定，其热电性质不随时间变化化2）化学性质稳定，不易被氧化和腐蚀）化学性质稳定，不易被氧化和腐蚀3）灵敏度和线性度好）灵敏度和线性度好4）电导率高，电阻温度系数小）电导率高，电阻温度系数
16、小5）复制性好复制性好，以便交换，以便交换6）价格便宜）价格便宜目前材料无法满足全部要求，不同条件下使目前材料无法满足全部要求，不同条件下使用不同的热电极材料。用不同的热电极材料。二、标准化热电偶二、标准化热电偶 标准化热电偶：是指制造工业较成熟，应标准化热电偶：是指制造工业较成熟，应用广泛，能成批生产、性能优良而稳定并用广泛，能成批生产、性能优良而稳定并已列入专业或国家工业标准化文件中的那已列入专业或国家工业标准化文件中的那些热电偶些热电偶标准化热电偶具有互换性标准化热电偶具有互换性 铂铑铂铑10-10-铂热电偶（分度号铂热电偶（分度号S S）铂铑铂铑13-13-铂热电偶（分度铂热电偶（分度
17、号号R R）铂铑铂铑30-30-铂铑铂铑6 6热电偶（分度热电偶（分度号号B B）镍铬一镍硅（镍铬一镍铝）热电偶（镍铬一镍硅（镍铬一镍铝）热电偶（分分度号度号K K）镍铬一康铜热电偶（分度镍铬一康铜热电偶（分度号号E E）铁一康铜热电偶（分度铁一康铜热电偶（分度号号J J）铜一康铜热电偶（分度号铜一康铜热电偶（分度号T T）镍铬一金铁热电偶镍铬一金铁热电偶（分度号（分度号NiCrNiCrAuFe0.07AuFe0.07）及铜一金铁热电偶（分度及铜一金铁热电偶（分度号号CuCuAuFe0.07AuFe0.07）1.几种标准化热电偶的性能和特点几种标准化热电偶的性能和特点1）铂铑铂铑1010-铂热
18、电偶铂热电偶 分度号分度号为为“S”S”，贵金属热电偶。贵金属热电偶。常用直径常用直径0.5m m0.5m m。正极：铂铑丝正极：铂铑丝(铂铂90%90%，铑，铑l0%)l0%)，负极：纯铂丝。负极：纯铂丝。长期使用最高温度达长期使用最高温度达1300 1300，短期使用可达，短期使用可达16001600。特点：热电性能稳定，精度高，抗氧化性强，特点：热电性能稳定，精度高，抗氧化性强，宜在氧化性、惰性气氛中工作，在无合适的非宜在氧化性、惰性气氛中工作，在无合适的非金属保护套管时，不能在还原性气氛及含有金金属保护套管时，不能在还原性气氛及含有金属或非金属蒸汽中使用。属或非金属蒸汽中使用。二、标准
19、化热电偶二、标准化热电偶 1）铂铑铂铑1010-铂热电偶铂热电偶 缺点：高温下长期，铂电极易断，对污染缺点：高温下长期，铂电极易断，对污染敏感，导致热电势下降。它的热电势较小，敏感，导致热电势下降。它的热电势较小，灵敏度较低；价格昂贵。灵敏度较低；价格昂贵。故国际温标中规定它为故国际温标中规定它为630.74630.741064.431064.43温度范围内复现温标的标准仪器。分度值温度范围内复现温标的标准仪器。分度值见附录见附录1 12.2.常用作标准热电偶或用于高温测量常用作标准热电偶或用于高温测量,价格贵，价格贵，精度高，灵敏度低精度高，灵敏度低。二、标准化热电偶二、标准化热电偶1.几种
20、标准化热电偶的性能和特点几种标准化热电偶的性能和特点4 4 镍铬镍铬-镍硅（镍铬镍硅（镍铬-镍铝）热电偶镍铝）热电偶 分度号为分度号为“K”K”，贱金属热电偶。常用直径贱金属热电偶。常用直径0.30.30.32m m0.32m m。正极：镍铬合金正极：镍铬合金(镍镍90.5%90.5%，铬，铬9.5%)9.5%)，负极：镍硅，负极：镍硅(镍镍97.5%97.5%，硅，硅2.5%)2.5%)。长期。长期使用最高温度可达使用最高温度可达1200 1200，短期使用可达，短期使用可达13001300。在。在500 500 以下可在还原性、中性、氧以下可在还原性、中性、氧性气氛中可靠的工作，在性气氛中
21、可靠的工作，在500 500 以上只能中性、以上只能中性、氧性气氛中工作。此热电偶可用于温度很低的氧性气氛中工作。此热电偶可用于温度很低的含氢或氨的气氛中，而不能用于氧化还原交替含氢或氨的气氛中，而不能用于氧化还原交替的气氛中，也不能用于含硫的气氛中，真空中的气氛中，也不能用于含硫的气氛中，真空中只能短期使用只能短期使用。其热电势比其热电势比铂铑铂铑1010-铂铂热电偶大热电偶大4 45 5倍，且线性好。分度值见附录倍，且线性好。分度值见附录1 15 5测温测温12001200以下，贱金属，线性度好，灵敏以下，贱金属，线性度好，灵敏度大。度大。5 5 镍铬镍铬-康铜热电偶康铜热电偶 分度号为分
22、度号为“E”E”。是一种贱金属热电偶，是一种贱金属热电偶，测温范围为测温范围为-200-200900900，常用直径，常用直径0.30.33.2m m3.2m m。它的正极是镍铬合金，负极是铜它的正极是镍铬合金，负极是铜镍合金镍合金(铜铜55%55%，镍，镍45%)45%)。长期使用最高温。长期使用最高温度可达度可达750 750，短期使用可达，短期使用可达900900。适。适合在中性、氧性气氛中工作，其它气氛中合在中性、氧性气氛中工作，其它气氛中使用所受的限制镍铬使用所受的限制镍铬-镍硅热电偶相同。镍硅热电偶相同。适合在适合在0 0以下测温度，在高湿性气氛中不以下测温度，在高湿性气氛中不易腐
23、蚀。其特点是每摄氏度下对应热电动易腐蚀。其特点是每摄氏度下对应热电动势最高，因此经常被使用。分度值见附录势最高，因此经常被使用。分度值见附录1 16 6三三 非标准化热电偶非标准化热电偶 在某些特殊场合：高温、低温、超低温、在某些特殊场合：高温、低温、超低温、高真空和有核辐射等被测对象中使用高真空和有核辐射等被测对象中使用1 钨莱系热电偶钨莱系热电偶2 铱佬系热电偶铱佬系热电偶3 铂钼铂钼5铂钼铂钼0.1热电偶热电偶4 非金属热电偶非金属热电偶特点：不具有互换性，没有统一分度特点：不具有互换性，没有统一分度名称名称热电极材料热电极材料使用温度使用温度范围范围()()过热使用温过热使用温度度范围
24、范围()()特征特征正极正极负极负极钨铼系WRe5、WRe3WRe26、WRe25023003000适用于还原性、H2及惰性气体。质脆铂铑系PtRh20、PtRh40PtRh5、PtRh2030015001100160018001800在高温下使用，热电动势小，其它性能与R型相同铱铑系Ir、Ir、IrIrRh40、IrRh50、IrRh60110020002100适用于真空、惰性气体及微氧化性气氛。质脆镍钼系NiNiMo1801280/可用于还原性气氛，热电动势大钯铂系Pd、Pt及Au合金Au、Pd合金011001300耐磨性能强，热电动势的大小基本上与K型相同镍铬、金铁以Ni-Cr为主的合金
25、含0.07mo1%Fe的合金0300K/20K以下热电动势比较大，热电动势的线性好银金、金铁含Au为0.37mo1%的合金含0.03mo1%Fe的Au-Fe合金140K/热电动势小，受磁场影响四四 热电偶的构造热电偶的构造 1 普通型热电偶普通型热电偶 2 铠装热电偶铠装热电偶 3 3 薄膜热电偶薄膜热电偶1 普通型热电偶普通型热电偶 本体是热电极，绝缘套，保护套管，本体是热电极，绝缘套，保护套管，接接线端子。线端子。普通普通装配型装配型热热电偶的电偶的结构结构放大放大图图 接线接线盒盒引出线套管引出线套管 固定螺纹固定螺纹（出厂时用塑料包裹）（出厂时用塑料包裹）热电偶工作端（热端）热电偶工作
26、端（热端）不锈钢不锈钢保护管保护管 2 铠装热电偶铠装热电偶 铠装热电偶：金属套管、绝缘材料和热电极铠装热电偶：金属套管、绝缘材料和热电极三者一体三者一体四四 热电偶的构造热电偶的构造优点：优点：1）动态响应快；）动态响应快；2）机械强度高，挠性好，耐高压、强）机械强度高，挠性好，耐高压、强烈震动和冲击；烈震动和冲击；3）能解决能解决微小、狭窄场合的测温问题微小、狭窄场合的测温问题，且具有抗震、可弯曲、超长等优点。且具有抗震、可弯曲、超长等优点。铠装型热电偶外形法兰铠装型热电偶可铠装型热电偶可 长达上百米长达上百米薄壁金属薄壁金属 保护套管保护套管（铠体）（铠体）BA绝缘绝缘 材料材料铠装型热
27、电偶铠装型热电偶横截面横截面3 3 薄膜热电偶薄膜热电偶 由两种金属薄膜连接而成。由两种金属薄膜连接而成。1 1）特点：）特点：微小面积上的温度测量；动态响应快，可测瞬微小面积上的温度测量；动态响应快，可测瞬变的表面温度。变的表面温度。2)2)应用：应用：(1)(1)如将热电极材料直接蒸镀到被测表面，可测微秒级变如将热电极材料直接蒸镀到被测表面，可测微秒级变化的温度。化的温度。(2)(2)如制成针状，针尖为热端，可测量点的温度如制成针状，针尖为热端，可测量点的温度四四 热电偶的构造热电偶的构造复习思考题复习思考题 1热电偶为什么要冷端温度恒定？热电偶为什么要冷端温度恒定？2.工业上使用补偿导线
28、的理论依据和注意工业上使用补偿导线的理论依据和注意事项事项3热电偶的三大基本定律是什么，有哪些热电偶的三大基本定律是什么，有哪些应用？应用？热电偶冷端温度的补偿问题热电偶冷端温度的补偿问题热电偶的电势大小不但与热端温度有关，热电偶的电势大小不但与热端温度有关，且与冷端温度有关，冷端应恒定。且与冷端温度有关，冷端应恒定。通常热电偶冷端放在距热端很近的大气中，通常热电偶冷端放在距热端很近的大气中，受热端和大气环境的影响，有波动受热端和大气环境的影响，有波动为消除冷端温度变化对测量的影响，可采为消除冷端温度变化对测量的影响，可采用冷端温度补偿方法用冷端温度补偿方法热电偶冷端温度的补偿问题热电偶冷端温
29、度的补偿问题一、计算一、计算法法二、冰点槽法二、冰点槽法三、补偿电桥法（冷端补偿器三、补偿电桥法（冷端补偿器）四、多点冷端温度补偿四、多点冷端温度补偿法法五、晶体管五、晶体管PN结温度补偿法结温度补偿法一、计算法一、计算法1.问题提出问题提出 分度的冷端温度为分度的冷端温度为0，如测温时热电偶，如测温时热电偶是是t0，不为，不为0 ，不能不能用测得用测得E(t,t0)直接直接查分度表求查分度表求t。2.计算公式计算公式 E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)用用E(t,0)查表求查表求t。？一、计算法一、计算法用镍铬用镍铬-镍硅镍硅(K(K型型)热电偶测温，热电偶参比端温热电偶测温，热电
30、偶参比端温度为度为3030。测得的热电势为。测得的热电势为28mV28mV，求热端温度。，求热端温度。反查K分度表 T=701.5习题习题试试填满下面的空格填满下面的空格：热电偶分度号热电偶分度号 热端温度热端温度 冷端温度冷端温度 热电势热电势 （0C)（0C)(mV)S 1300 0 B 1400 8.913 K 30 34.110 T -140 -6.455 E 805 35 J 555 15二、冰点槽法二、冰点槽法 冷端放入一个温度恒为冷端放入一个温度恒为0的冰点槽中的冰点槽中1.举例举例 将水与冰屑混合放入保温瓶，在瓶盖上插入盛将水与冰屑混合放入保温瓶，在瓶盖上插入盛变压器油的试管，
31、热电偶的冷端插入到试管中。变压器油的试管，热电偶的冷端插入到试管中。三、补偿电桥法（冷端补偿器）三、补偿电桥法（冷端补偿器）1.1.原理：冷端波动热电势由不平衡电桥的输出补偿。原理：冷端波动热电势由不平衡电桥的输出补偿。2.2.具体方法具体方法:1 1）设计不平衡电桥设计不平衡电桥,电桥与热电偶冷端温度相同。桥电桥与热电偶冷端温度相同。桥臂电阻臂电阻R R1 1=R=R2 2=R=R3 3=1=1（不变），不变），RcuRcu是铜导线的补偿电阻是铜导线的补偿电阻（随温度变化）（随温度变化）,是是E(4v)E(4v)桥路直流电源，桥路直流电源，RsRs限流电阻。限流电阻。+-ABa+b-+Exc
32、dR1R2R3RcuRsE三、补偿电桥法（冷端补偿器三、补偿电桥法（冷端补偿器）2.2.具体方法具体方法Rs三、补偿电桥法（冷端补偿器三、补偿电桥法（冷端补偿器）1 1）RsRs的作用：改变的作用：改变RsRs，改变桥臂电流，与不同改变桥臂电流，与不同热电偶配合。热电偶配合。2 2）补偿电桥法补偿冷端到平衡温度）补偿电桥法补偿冷端到平衡温度 （1 1）如平衡电桥的温度为）如平衡电桥的温度为2020 ，则配接的动，则配接的动圈表机械零点应调到圈表机械零点应调到2020 （2 2）与热电偶配接的温度变送器及电子电位差）与热电偶配接的温度变送器及电子电位差计中，它们可自动利用其内部温度补偿电路将计中
33、，它们可自动利用其内部温度补偿电路将热电偶冷端温度补偿到热电偶冷端温度补偿到0 0。3.3.使用中注意问题使用中注意问题四、多点冷端温度补偿法四、多点冷端温度补偿法(1)用一个公共的冷端补偿器。用一个公共的冷端补偿器。利用多点开关，把几支甚至几十支同一分度的热利用多点开关，把几支甚至几十支同一分度的热电偶接到一块仪表上。电偶接到一块仪表上。(2)把所有热电偶的冷端引入到一个接线盒中，同把所有热电偶的冷端引入到一个接线盒中，同时盒中放补偿热电偶的热端。由于补偿热电偶时盒中放补偿热电偶的热端。由于补偿热电偶与测温热电偶通过切换开关和仪表串联，冷端与测温热电偶通过切换开关和仪表串联，冷端温度变化得到
34、补偿。温度变化得到补偿。此时仪表的零点应调到补偿热电偶的冷端温度。此时仪表的零点应调到补偿热电偶的冷端温度。如补偿热电偶的冷端放到恒温器中，如补偿热电偶的冷端放到恒温器中，仪表的机械零点应调到恒温箱的温度。仪表的机械零点应调到恒温箱的温度。五、晶体管五、晶体管PNPN结温度补偿法结温度补偿法1.1.方法：方法：用温敏二级管或温敏晶体管构成热电偶冷端温用温敏二级管或温敏晶体管构成热电偶冷端温度补偿器，其灵敏度和准确度很高。度补偿器，其灵敏度和准确度很高。2.2.工作原理工作原理:在环境温度中，将一个相应在环境温度中，将一个相应的的PNPN结上的电压引结上的电压引入热电偶回路入热电偶回路。第二节第
35、二节 电阻温度计电阻温度计 工业上广泛应用电阻温度计来测量工业上广泛应用电阻温度计来测量工业上广泛应用电阻温度计来测量工业上广泛应用电阻温度计来测量200200200200 500 500 500 500 之间的温度。电阻温度计之间的温度。电阻温度计之间的温度。电阻温度计之间的温度。电阻温度计的特点是准确度高；在中低温下（的特点是准确度高；在中低温下（的特点是准确度高；在中低温下（的特点是准确度高；在中低温下（500500500500以以以以下）测温下）测温下）测温下）测温,它的输出信号比热电偶的要大得它的输出信号比热电偶的要大得它的输出信号比热电偶的要大得它的输出信号比热电偶的要大得多多多多
36、,故灵敏度高；电阻温度计的输出是电信故灵敏度高；电阻温度计的输出是电信故灵敏度高；电阻温度计的输出是电信故灵敏度高；电阻温度计的输出是电信号，因此便于信号的远传和实现多点切换测号，因此便于信号的远传和实现多点切换测号，因此便于信号的远传和实现多点切换测号，因此便于信号的远传和实现多点切换测量。量。量。量。电阻温度计由热电阻、显示仪表和连接电阻温度计由热电阻、显示仪表和连接电阻温度计由热电阻、显示仪表和连接电阻温度计由热电阻、显示仪表和连接导线组成，热电阻由电阻体、绝缘管和保护导线组成，热电阻由电阻体、绝缘管和保护导线组成，热电阻由电阻体、绝缘管和保护导线组成，热电阻由电阻体、绝缘管和保护套管等
37、主要部件组成。套管等主要部件组成。套管等主要部件组成。套管等主要部件组成。第二节第二节 电阻温度计电阻温度计1)原理：通过测阻值变化反应温度。原理：通过测阻值变化反应温度。2）分类：电阻是测量温度的敏感元件，包）分类：电阻是测量温度的敏感元件，包括导体和半导体两种。括导体和半导体两种。3）测温范围：）测温范围：200+5000C优点：优点：准确度高。准确度高。灵敏度高。中低温下（灵敏度高。中低温下（5000C以以下），输出信号比热电偶大。下），输出信号比热电偶大。输出电信号输出电信号,便于远传和切换。便于远传和切换。第二节电阻温度计第二节电阻温度计主要内容主要内容 v第一节第一节 金属测温电阻
38、金属测温电阻v第二节第二节 半导体热敏电阻半导体热敏电阻v第三节第三节 热电阻的校验热电阻的校验第二节第二节 金属测温电阻金属测温电阻一、对金属测温电阻的要求一、对金属测温电阻的要求测温热电阻材料必须满足：测温热电阻材料必须满足：1）电阻温度系数大）电阻温度系数大 电阻系数：温度变化电阻系数：温度变化1 0C时电阻值的相对时电阻值的相对变化量变化量2）在测温范围内物理及化学性质稳定。）在测温范围内物理及化学性质稳定。3）有较大的电阻率。（电阻体积小）。）有较大的电阻率。（电阻体积小）。4）线性度好。）线性度好。5）复现性好，）复现性好，6）价格便宜。）价格便宜。工业用的热电阻材料有铂、铜、铁、
39、镍。工业用的热电阻材料有铂、铜、铁、镍。铁难提纯，我国目前只生产铁难提纯，我国目前只生产铂、铜、镍铂、铜、镍电阻温度系数的定义是：温度变化电阻温度系数的定义是：温度变化ll时电时电阻值的相对变化量，用阻值的相对变化量，用来表示，单位是来表示，单位是-1-1，根据定义，根据定义，用下式表示：用下式表示：一般材料的温度系数一般材料的温度系数并非常数，在不并非常数，在不同的温度下具有不同的数值。因此常用（同的温度下具有不同的数值。因此常用（R R100100R R0 0）（）（R R0 0 100100）代表代表0 0100100之间的平均之间的平均温度系数，其中温度系数，其中R R100100表示
40、表示100100时的电阻值，时的电阻值，R R0 0 表示表示00时的电阻值。时的电阻值。电阻温度系数越大，热电电阻温度系数越大，热电阻的灵敏度越高阻的灵敏度越高，测量温度时就越容易得到准，测量温度时就越容易得到准确的结果。确的结果。二、标准化热电阻二、标准化热电阻1铂电阻铂电阻2 铜电阻铜电阻3 镍电阻镍电阻4 其它低温用热电阻其它低温用热电阻二、标准化热电阻二、标准化热电阻1铂电阻铂电阻特点：稳定性好、准确度高、性能可靠。特点：稳定性好、准确度高、性能可靠。原因：铂在氧化气氛、甚至高温下物理、原因：铂在氧化气氛、甚至高温下物理、化学性质非常稳定化学性质非常稳定测温范围：测温范围：13.80
41、33K-961.78 0C应用：广泛应用于工业和实验室中应用：广泛应用于工业和实验室中v注意：铂在还原性气氛尤其在高温还原注意：铂在还原性气氛尤其在高温还原性气氛中，容易被污染，导致铂丝变脆，性气氛中，容易被污染，导致铂丝变脆，并改变电阻与温度间的关系。因此必须并改变电阻与温度间的关系。因此必须用保护套管把电阻体与有害气氛隔离用保护套管把电阻体与有害气氛隔离Pt10和和Pt100。二、标准化热电阻二、标准化热电阻2 铜电阻铜电阻特点：电阻值与温度关系几乎线性，电阻特点：电阻值与温度关系几乎线性，电阻温度系数较大，材料易提纯，价格较便宜。温度系数较大，材料易提纯，价格较便宜。测温范围：测温范围：
42、50-150 0C应用范围：测量准确度要求不是很高，温应用范围：测量准确度要求不是很高，温度较低的场合。度较低的场合。缺点：缺点：250 0C以上容易氧化，故只能在低以上容易氧化，故只能在低温及没有腐蚀的介质中应用，铜的电阻率温及没有腐蚀的介质中应用，铜的电阻率较小较小，=0.017.mm2/m，铜的热电阻体铜的热电阻体积较大。积较大。薄膜型及普通型铂热电阻 汽车用水温传感器及水温表 铜热铜热电阻电阻铂电阻温度显示、变送器三、工业用热电阻的结构三、工业用热电阻的结构一一 结构结构 由热电阻体、引出线、绝缘骨架、保护套管、由热电阻体、引出线、绝缘骨架、保护套管、接线盒等部分组成接线盒等部分组成1
43、 绝缘骨架绝缘骨架 作用：缠绕、支撑和固定热电阻丝的支架。作用：缠绕、支撑和固定热电阻丝的支架。它的质量影响技术指标。它的质量影响技术指标。目前常用的材料目前常用的材料:云母云母,玻璃玻璃,石英石英,陶瓷陶瓷,塑塑料料2 热电阻体热电阻体(1)云母骨架热电阻云母骨架热电阻(2)玻璃骨架热电阻玻璃骨架热电阻(3)陶瓷骨架热电阻陶瓷骨架热电阻(4)塑料骨架热电阻塑料骨架热电阻2 热电阻体热电阻体（1）云母骨架热电阻：用直径为云母骨架热电阻：用直径为0.03-0.07 mm 的铂丝，采用双线无感绕制法绕在锯齿的铂丝，采用双线无感绕制法绕在锯齿形云母骨架上，两面再各加云母片绝缘，外形云母骨架上，两面再
44、各加云母片绝缘，外面用铆钉及陶瓷卡件夹持而成。在装入保护面用铆钉及陶瓷卡件夹持而成。在装入保护套管时，云母骨架热电阻体的两面各绑一个套管时，云母骨架热电阻体的两面各绑一个完成半圆形的弹簧片，它的作用是把电阻体完成半圆形的弹簧片，它的作用是把电阻体固定在保护套管中间，这样即可增加抗震及固定在保护套管中间，这样即可增加抗震及抗冲击性能，又可加强热传导，减小测温后抗冲击性能，又可加强热传导，减小测温后的之后和自热影响丝。使用温度的之后和自热影响丝。使用温度500 0C以下。以下。三、工业用热电阻的结构三、工业用热电阻的结构一、结构一、结构3 引出线引出线 1)定义：由定义：由热电阻体至接线端子的连接
45、导线热电阻体至接线端子的连接导线称为称为引出线引出线。2）问题：引出线有电阻值，影响测量精度。）问题：引出线有电阻值，影响测量精度。3）解决方法：）解决方法：（1）选择特定材料）选择特定材料 内引出线要选用纯度高，与电阻丝、接线端子之内引出线要选用纯度高，与电阻丝、接线端子之间产生的热电势小，而且在最高使用温度下不间产生的热电势小，而且在最高使用温度下不挥发、抗氧化、不变质的材料。工业用铂电阻挥发、抗氧化、不变质的材料。工业用铂电阻用用银丝作引出线银丝作引出线，高温下用镍丝作引出线。铜，高温下用镍丝作引出线。铜和镍电阻可用和镍电阻可用铜丝和镍丝铜丝和镍丝作引出线。引出线的作引出线。引出线的直径
46、比电阻丝的直径大得多，这样可减少引出直径比电阻丝的直径大得多，这样可减少引出线电阻。线电阻。三、工业用热电阻的结构三、工业用热电阻的结构一、结构一、结构国产热电阻有二线制，三线制，四线制。国产热电阻有二线制，三线制，四线制。（1）两线制：在热电阻的电阻丝两端各连）两线制：在热电阻的电阻丝两端各连接一根导线的引出线方式。这种热电阻测接一根导线的引出线方式。这种热电阻测温时都存在引出线电阻变化产生的附加误温时都存在引出线电阻变化产生的附加误差。差。(2)三线制：在热电阻体的电阻丝的一端三线制：在热电阻体的电阻丝的一端连接两根引出线，另一端连接一根引出线。连接两根引出线，另一端连接一根引出线。测温时
47、它可以消除引出线电阻的影响，故测温时它可以消除引出线电阻的影响，故测温准确度高于两线制电阻。测温准确度高于两线制电阻。三、工业用热电阻的结构三、工业用热电阻的结构3）解决方法：）解决方法：（2）接线方式）接线方式3 引出线引出线一、结构一、结构(3)四线四线制制:在热电阻体的电阻丝两端各连出在热电阻体的电阻丝两端各连出两根引出线。测温时，它不仅可以消除引两根引出线。测温时，它不仅可以消除引出线电阻的影响，还可以消除连接导线间出线电阻的影响，还可以消除连接导线间接触电阻及其阻值变化的影响。四线制多接触电阻及其阻值变化的影响。四线制多用在标准铂电阻的引出线上。用在标准铂电阻的引出线上。三、工业用热
48、电阻的结构三、工业用热电阻的结构3）解决方法：）解决方法：2）接线方式）接线方式3 引出线引出线二二 铠装热电阻铠装热电阻1)工艺：将电阻体（感温元件工艺：将电阻体（感温元件)焊到由金属焊到由金属保护套管，绝缘材料和金属导线三者拉伸保护套管，绝缘材料和金属导线三者拉伸而成的细管导线上形成的，然后再外面再而成的细管导线上形成的，然后再外面再焊一段短管做保护套管，在热电阻体与保焊一段短管做保护套管，在热电阻体与保护套管之间填满绝缘材料，最后焊上封头。护套管之间填满绝缘材料，最后焊上封头。2）优点：）优点：1)尺寸小，响应速度快。尺寸小，响应速度快。2）机械性能好，耐震动和冲击。）机械性能好，耐震动
49、和冲击。3）除感温元件外，其它部分可弯曲，适合复）除感温元件外，其它部分可弯曲，适合复杂结构。杂结构。4)不易侵蚀，寿命长不易侵蚀，寿命长三、工业用热电阻的结构三、工业用热电阻的结构三三 膜式铂电阻膜式铂电阻 厚膜和薄膜。厚膜和薄膜。1.厚膜铂电阻是在一陶瓷基片上印制出条厚膜铂电阻是在一陶瓷基片上印制出条状铂膜形成的。由于铂膜很薄，又在陶瓷状铂膜形成的。由于铂膜很薄，又在陶瓷基片上，所以测温响应时间很小，约基片上，所以测温响应时间很小，约0.1s。2.薄膜铂电阻则是利用真空镀膜的方法将薄膜铂电阻则是利用真空镀膜的方法将铂镀在陶瓷基片上形成的，其形状和厚膜铂镀在陶瓷基片上形成的，其形状和厚膜差不
50、多，只是尺寸更小，响应时间更短。差不多，只是尺寸更小，响应时间更短。三、工业用热电阻的结构三、工业用热电阻的结构热电热电阻阻名称名称代代号号分分度度号号R0R100/R0测量测量范围范围基本误差基本误差公称公称值值允许允许误差误差名义名义值值允许允许误差误差温度温度范围范围（）允许允许值值（）铜热铜热电阻电阻WZCCu50Cu100500.051.4280.002-50150-501501000.1铂热铂热电阻电阻WZPPt10Pt10010A级级0.006B级级0.0121.3850.001-200850-200850100A级级0.006B级级0.012镍热镍热电阻电阻WZNNi100Ni