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1、1 1第三章 温度传感器u概概 论论u热电偶温度传感器热电偶温度传感器u热敏电阻温度传感器热敏电阻温度传感器u集成温度传感器集成温度传感器u其他温度传感器其他温度传感器2 2了解了解温度传感器的作用、地位和分类温度传感器的作用、地位和分类理解理解热电效应定义，热电效应定义，掌握掌握热电偶三定律及相关热电偶三定律及相关计算，热电偶冷端补偿原因及补偿方法计算，热电偶冷端补偿原因及补偿方法掌握掌握热敏电阻不同类型的特点、特性曲线及应热敏电阻不同类型的特点、特性曲线及应用场合用场合掌握掌握电流型、电压型、数字型三种集成温度传电流型、电压型、数字型三种集成温度传感器特点、工作原理和使用方法感器特点、工作
2、原理和使用方法了解了解其他温度传感器工作原理其他温度传感器工作原理学习要点学习要点3 3第一节 概 论 温温度度传传感感器器是是实实现现温温度度检检测测和和控控制制的的重重要要器器件件。在在种种类类繁繁多多的的传传感感器器中中，温温度度传传感感器器是是应应用用最最广广泛泛、发发展展最最快快的传感器之一。的传感器之一。l温度是温度是与人类生活息息相关与人类生活息息相关的物理量。的物理量。l温度温度检测始于检测始于2000多年前多年前。l工业、农业、商业、科研、国防、医学及环保等工业、农业、商业、科研、国防、医学及环保等部门都与温度有着密切的关系。部门都与温度有着密切的关系。l工业生产自动化流程，
3、温度测量点要占全部测量工业生产自动化流程，温度测量点要占全部测量点的一半左右。点的一半左右。因此，现代人类离不开温度，因此也离不开温度传感器。因此，现代人类离不开温度，因此也离不开温度传感器。一、温度的基本概念一、温度的基本概念温度：衡量物体冷热程度的物理量。温度的高低温度：衡量物体冷热程度的物理量。温度的高低反映了物体内部分子运动平均动能的大小。反映了物体内部分子运动平均动能的大小。温标：表示温度大小的尺度是温度的标尺。温标：表示温度大小的尺度是温度的标尺。u热力学温标热力学温标thermodynamictemperaturescale水三相点水三相点273.16K开尔文开尔文u国际实用温标
4、国际实用温标Internationalpracticaltemperaturescale冰点冰点273.15K开尔文开尔文u华氏温标华氏温标Fahrenheittemperaturescale华氏度华氏度 非法定计量单位非法定计量单位华伦海特华伦海特u摄氏温标摄氏温标Celsiustemperaturescale常用温标常用温标摄氏度摄氏度摄耳修司摄耳修司n=5(m-32)/95 5 二、温度传感器的特点与分类二、温度传感器的特点与分类u随物体的热膨胀相对变化而引起的体积变化随物体的热膨胀相对变化而引起的体积变化u蒸气压的温度变化蒸气压的温度变化u电极的温度变化电极的温度变化u热电偶产生的电动
5、势热电偶产生的电动势u光电效应光电效应u热电效应热电效应u介电常数、导磁率的温度变化介电常数、导磁率的温度变化u物质的变色、融解物质的变色、融解u强性振动温度变化强性振动温度变化u热放射热放射u热噪声热噪声1 1 温度传感器的物理原理温度传感器的物理原理(11(11种种)诸多物理量或物诸多物理量或物理现象能够反映理现象能够反映出温度的变化出温度的变化6 6物物理理现现象象体积热膨胀体积热膨胀电阻变化电阻变化温差电现象温差电现象导磁率变化导磁率变化电容变化电容变化压电效应压电效应超声波传播速度变化超声波传播速度变化物质物质颜色颜色PN结电动势结电动势晶体管特性变化晶体管特性变化可控硅动作特性变化
6、可控硅动作特性变化热、光辐射热、光辐射种种类类铂电阻、热敏电阻铂电阻、热敏电阻热电偶热电偶BaSrTiO3陶瓷陶瓷石英晶体振动器石英晶体振动器超声波温度计超声波温度计示温涂料示温涂料液晶液晶半导体二极管半导体二极管晶体管半导体集成电路温度传感器晶体管半导体集成电路温度传感器可控硅可控硅辐射温度传感器辐射温度传感器光学高温计光学高温计1.气体温度计气体温度计2.玻璃制水银温度计玻璃制水银温度计3.玻璃制有机液体温度计玻璃制有机液体温度计4.双金属温度计双金属温度计5.液体压力温度计液体压力温度计6.气体压力温度计气体压力温度计1热铁氧体热铁氧体2Fe-Ni-Cu合金合金7 7特性与温度之间的关系
7、要适中，并容易检特性与温度之间的关系要适中，并容易检 测和测和处理，且随温度呈线性变化处理，且随温度呈线性变化除温度以外，特性对其它物理量的灵敏度要低除温度以外，特性对其它物理量的灵敏度要低特性随时间变化要小特性随时间变化要小重复性好，没有滞后和老化重复性好，没有滞后和老化灵敏度高，坚固耐用，体积小，对检测对象的灵敏度高，坚固耐用，体积小，对检测对象的影响要小影响要小机械性能好，耐化学腐蚀，耐热性能好机械性能好，耐化学腐蚀，耐热性能好能大批量生产，价格便宜能大批量生产，价格便宜无危险性，无公害等无危险性，无公害等2.2.温度传感器应满足的条件温度传感器应满足的条件8 83.3.温度传感器的种类
8、及特点温度传感器的种类及特点l 接触式温度传感器接触式温度传感器l 非接触式温度传感器非接触式温度传感器接触式温度传感器是将测温敏感元件直接与被测介质接接触式温度传感器是将测温敏感元件直接与被测介质接触，使被测介质与测温敏感元件进行充分热交换，当两触，使被测介质与测温敏感元件进行充分热交换，当两者具有相同温度时，达到测量的目的。这种传感器的测者具有相同温度时，达到测量的目的。这种传感器的测量精度较高，但由于被测介质的热量传递给传感器，从量精度较高，但由于被测介质的热量传递给传感器，从而降低了被测介质的温度，特别是被测介质热容量较小而降低了被测介质的温度，特别是被测介质热容量较小时，会给测量带来
9、误差。时，会给测量带来误差。非接触式温度传感器主要是利用被测物体热辐射而发出非接触式温度传感器主要是利用被测物体热辐射而发出红外线，从而测量物体的温度，可进行遥测。其制造成红外线，从而测量物体的温度，可进行遥测。其制造成本较高，测量精度却较低。优点是：不从被测物体上吸本较高，测量精度却较低。优点是：不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测对象的温度场；连续测量不会产收热量；不会干扰被测对象的温度场；连续测量不会产生消耗；反应快等。生消耗；反应快等。9 9热电偶、测温电阻器、热敏电阻、感温铁氧体、石英晶体振热电偶、测温电阻器、热敏电阻、感温铁氧体、石英晶体振动器、双金属温度计、压力式温度计、玻璃制温
10、度计、辐射动器、双金属温度计、压力式温度计、玻璃制温度计、辐射传感器、晶体管、二极管、半导体集成电路传感器、可控硅传感器、晶体管、二极管、半导体集成电路传感器、可控硅分分类类特特征征传传感感器器名名称称超高温用超高温用传感器传感器1500以上以上光学高温计、辐射传感器光学高温计、辐射传感器高温用高温用传感器传感器10001500光学高温计、辐射传感器、光学高温计、辐射传感器、热电偶热电偶中高温用中高温用传感器传感器5001000光学高温计、辐射传感器、光学高温计、辐射传感器、热电偶热电偶中温用中温用传感器传感器0500低温用低温用传感器传感器-2500极低温用极低温用传感器传感器-270-25
11、0BaSrTiO3陶瓷陶瓷晶体管、热敏电阻、晶体管、热敏电阻、压力式玻璃温度计压力式玻璃温度计见表下内容见表下内容测测温温范范围围温度传感器分类(1)1010分分类类特特征征传传感感器器名名称称测温范围宽测温范围宽输出小输出小测温电阻器、晶体管、热电偶测温电阻器、晶体管、热电偶半导体集成电路传感器、半导体集成电路传感器、可控硅、石英晶体振动器、可控硅、石英晶体振动器、压力式温度计、玻璃制温度计压力式温度计、玻璃制温度计线性型线性型测温范围窄测温范围窄输出大输出大热敏电阻热敏电阻指数型指数型函数函数开关型开关型特性特性特定温度特定温度输出大输出大感温铁氧体、双金属温度计感温铁氧体、双金属温度计测
12、测温温特特性性温度传感器分类温度传感器分类(2)1111分分类类特特征征传传感感器器名名称称测定精度测定精度0.10.5铂测温电阻、石英晶体振动铂测温电阻、石英晶体振动器、玻璃制温度计、气体温器、玻璃制温度计、气体温度计、光学高温计度计、光学高温计温度温度标准用标准用测定精度测定精度0.55热热电电偶偶、测测温温电电阻阻器器、热热敏敏电电阻阻、双双金金属属温温度度计计、压压力力式式温温度度计计、玻玻璃璃制制温温度度计计、辐辐射射传传感感器器、晶晶体体管管、二二极极管管、半半导导体集成电路传感器、可控硅体集成电路传感器、可控硅绝对值绝对值测定用测定用管理温度管理温度测定用测定用相对值相对值15测
13、测定定精精度度温度传感器分类(3)1212温差热电偶（简称热电偶）是目前温度测量中使用最温差热电偶（简称热电偶）是目前温度测量中使用最普遍的传感元件之一。普遍的传感元件之一。特点：特点：结构简单，测量范围宽、准确度高、热惯性小，结构简单，测量范围宽、准确度高、热惯性小，输出信号为电信号输出信号为电信号便于远传或信号转换，还能用来测便于远传或信号转换，还能用来测量量流体的温度流体的温度、测量、测量固体以及固体壁面的温度固体以及固体壁面的温度。微型。微型热电偶还可用于热电偶还可用于快速及动态温度快速及动态温度的测量。的测量。第二节第二节 热电偶温度传感器热电偶温度传感器热电偶的工作原理热电偶的工作
14、原理热电偶回路的性质热电偶回路的性质热电偶的常用材料与结构热电偶的常用材料与结构冷端处理及补偿冷端处理及补偿1313两两种种不不同同的的导导体体或或半半导导体体A A和和B B组组合合成成闭闭合合回回路路，若若导导体体A A和和B B的的连连接接处处温温度度不不同同（设设T TT T0 0），则则在在此此闭闭合合回回路路中中就就有有电电流流产产生生，也也就就是是说说回回路路中中有有电电动动势势存存在在，这这种种现现象象叫叫做做热热电电效效应应。这这种种现现象象早早在在18211821年年首首先先由由西西拜拜克克（SeeSeebackback）发现）发现,所以又称西拜克效应。所以又称西拜克效应。
15、热电偶原理图热电偶原理图TT0AB 一、工作原理一、工作原理回回路路中中所所产产生生的的电电动动势势，叫叫热热电电势势。热热电电势势thermo-electric force由由两两部部分分组组成成，即即温温差电势和接触电势。差电势和接触电势。热端热端冷端冷端14141.1.接触电势接触电势eAB(T)eAB(T)导体导体A、B结点在温度结点在温度T 时形成的接触电动势；时形成的接触电动势；e单位电荷，单位电荷，e=1.610-19C；k波尔兹曼常数，波尔兹曼常数，k=1.3810-23J/K；NA、NB 导体导体A、B在温度为在温度为T 时的电子密度。时的电子密度。接触电势的大小与温度高低及
16、导体中的电子密度有关。接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。接触电势接触电势原理图原理图1515eA(T，T0)导体导体A两端温度为两端温度为T、T0时形成的温差电动势；时形成的温差电动势；T，T0高低端的绝对温度；高低端的绝对温度；A汤姆逊系数，表示导体汤姆逊系数，表示导体A两端的温度差为两端的温度差为1时所产生的时所产生的温差电动势，例如在温差电动势，例如在0时，铜的时，铜的=2V/。2.温差电势温差电势温差电势原理温差电势原理1616由由导导体体材材料料A、B组组成成的的闭闭合合回回路路，其其接接点点温温度度分分别别为为T、T0,如如果果TT0，则则必必存存在在着着两两个个接接
17、触触电电势势和和两两个个温温差差电电势，回路总电势：势，回路总电势：T0TeAB(T)eAB(T0)eA(T,T0)eB(T,T0)AB3.回路总电势回路总电势NAT、NAT0导体导体A在结点温度为在结点温度为T和和T0时的电子密度；时的电子密度；NBT、NBT0导体导体B在结点温度为在结点温度为T和和T0时的电子密度；时的电子密度；A、B导体导体A和和B的汤姆逊系数。的汤姆逊系数。1717导导体体材材料料确确定定后后，热热电电势势的的大大小小只只与与热热电电偶偶两两端端的的温温度度有有关关。如如果果使使E EABAB(T T0 0)=)=常常数数，则则回回路路热热电电势势E EABAB(T
18、T，T T0 0)就就只只与与温温度度T T有有关关，而而且且是是T T的的单单值值函数，这就是利用热电偶测温的原理。函数，这就是利用热电偶测温的原理。只有当热电偶两端温度不同，热电偶的两导体材只有当热电偶两端温度不同，热电偶的两导体材料不同时才能有热电势产生。料不同时才能有热电势产生。热电偶回路热电势的大小只与组成热电偶的材料热电偶回路热电势的大小只与组成热电偶的材料及两端温度有关；与热电偶的长度、粗细无关。及两端温度有关；与热电偶的长度、粗细无关。只有用不同性质的导体只有用不同性质的导体(或半导体或半导体)才能组合成热才能组合成热电偶；相同材料不会产生热电势，因为当电偶；相同材料不会产生热
19、电势，因为当A、B两种导体是同一种材料时，两种导体是同一种材料时，ln(NA/NB)=0，也即，也即EAB(T，T0)=0。在在实实际际测测量量中中只只需需用用仪仪表表测测出出回回路路中中总总电电势势即即可可。由由于于温温差差电电势势与与接接触触电电势势相相比比较较，其其值值很很小小，因因此此，在在工工程程技术中认为热电势近似等于接触电势。技术中认为热电势近似等于接触电势。在在工工程程应应用用中中，测测出出回回路路总总电电势势后后，用用查查热热电电偶偶分分度度表表的方法确定被测温度。的方法确定被测温度。1818由由一一种种均均质质导导体体组组成成的的闭闭合合回回路路，不不论论其其导导体体是是否
20、否存存在在温温度度梯梯度度，回回路路中中没没有有电电流流(即即不不产产生生电电动动势势)；反反之之，如如果果有有电电流流流流动动，此此材材料料则则一一定定是是非非均均质质的的，即即热热电电偶偶必必须须采采用用两两种种不不同材料作为电极。同材料作为电极。二、热电偶回路的性质二、热电偶回路的性质1.1.均质导体定律均质导体定律1919E总总=EAB（T）+EBC（T）+ECA（T）=0三种不同导体组成的热电偶回路TABCTT2.2.中间导体定律中间导体定律一个由几种不同导体材料连接成的闭合回路，一个由几种不同导体材料连接成的闭合回路，只要它们彼此连接的接点温度相同，则此回只要它们彼此连接的接点温度
21、相同，则此回路各接点产生的热电势的代数和为零。路各接点产生的热电势的代数和为零。由A、B、C三种材料组成的闭合回路，则2020两点结论：两点结论：l）将将第第三三种种材材料料C接接入入由由A、B组组成成的的热热电电偶偶回回路路，如如图图，则则图图a中中的的A、C接接点点2与与C、A的的接接点点3，均均处处于于相相同温度同温度T0之中，此回路的总电势不变，即之中，此回路的总电势不变，即同同理理，图图b中中C、A接接点点2与与C、B的的接接点点3，同同处处于于温温度度T0之中，此回路的电势也为：之中，此回路的电势也为：EAB（T1,T2）=EAB（T1）-EAB（T2）EAB(T1,T2)=EAB
22、(T1)-EAB（T2）T2T1AaBC23EABAT023ABEABT1T2 CT0(a)(b)T0T0第三种材料第三种材料接入热电偶接入热电偶回路图回路图2121根据上述原理，在热电偶回路中接入电位计根据上述原理，在热电偶回路中接入电位计E，只要保证电位计与连接热电偶处的接点温度相只要保证电位计与连接热电偶处的接点温度相等，不会影响回路中原来的热电势，接入的方等，不会影响回路中原来的热电势，接入的方式见下图所示。式见下图所示。ET0T0TET0T1T1T电位计接入热电偶回路2222EAB（T,T0）=EAC（T,T0）+ECB（T,T0）T0TEBA(T,T0)BAT0TEAC(T,T0)
23、ACT0TECB(T,T0)CB2）如果任意两种导体材料的热电势是已知的，）如果任意两种导体材料的热电势是已知的，它们的冷端和热端的温度又分别相等，如图。它们的冷端和热端的温度又分别相等，如图。它们相互间热电势的关系为：它们相互间热电势的关系为：23233.3.中间温度定律中间温度定律 如如果果不不同同的的两两种种导导体体材材料料组组成成热热电电偶偶回回路路,其其接接点点温温度度分分别别为为T1、T2(如如图图所所示示)时时,则则其其热热电电势势为为EAB(T1,T2)；当当接接点点温温度度为为T2、T3时时，其其热热电电势势为为EAB(T2,T3)；当当接接点温度为点温度为T1、T3时，其热
24、电势为时，其热电势为EAB(T1,T3)，则，则BBA T2 T1 T3 AABEAB（T1,T3）=EAB（T1,T2）+EAB（T2,T3）2424EAB（T1,T3）=EAB（T1,0）+EAB（0,T3）=EAB（T1,0）-EAB（T3,0）=EAB（T1）-EAB（T3）对于冷端温度不是零度时，热电偶如何分度表的问题提对于冷端温度不是零度时，热电偶如何分度表的问题提供了依据。如当供了依据。如当T2=0时，则：时，则：只要只要T1、T0不变，接入不变，接入AB后不管接点温度后不管接点温度T2如何变化，如何变化，都不影响总热电势。这便是引入补偿导线原理。都不影响总热电势。这便是引入补偿
25、导线原理。EAB=EAB(T1)EAB(T0)说明：当在原来热电偶回路中分别引入与导体材料说明：当在原来热电偶回路中分别引入与导体材料A、B同样热电特性的材料同样热电特性的材料A、B(如图如图)即引入所谓补偿导即引入所谓补偿导线时，当线时，当EAA(T2)=EBB(T2)时，则回路总电动势为时，则回路总电动势为ABT1T2T2ABT0T0热电偶补偿热电偶补偿导线接线图导线接线图E2525例题例题解：根据中间导体定律结论公式，有解：根据中间导体定律结论公式，有解：根据中间导体定律结论公式，有解：根据中间导体定律结论公式，有E EABAB（T,TT,T0 0）=E=EACAC（T,TT,T0 0）
26、+E+ECBCB（T,TT,T0 0）依题意可知，依题意可知，依题意可知，依题意可知，E EACAC（T,TT,T0 0）13.967mV13.967mV；E ECBCB（T,TT,T0 0）8.345mV8.345mV则则则则 E EABAB(T,T(T,T0 0)13.967mV13.967mV8.345mV8.345mV5.622 mV5.622 mV因此，在此特定条件下材料因此，在此特定条件下材料因此，在此特定条件下材料因此，在此特定条件下材料A A与材料与材料与材料与材料B B配对后的热电势为配对后的热电势为配对后的热电势为配对后的热电势为5.622 mV5.622 mV。已知在某特
27、定条件下材料已知在某特定条件下材料已知在某特定条件下材料已知在某特定条件下材料A A与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为13.967mV13.967mV，材料，材料，材料，材料B B与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为与铂配对的热电动势为8.345mV8.345mV，求出在此特定条件下材料求出在此特定条件下材料求出在此特定条件下材料求出在此特定条件下材料A A与材料与材料与材料与材料B B配对后的热电势。配对后的热电势。配对后的热电势。配对后的热电势。2626热电偶材料应满足：热电偶材料应满足：l物理性能稳定，热电特性不随时间
28、改变；物理性能稳定，热电特性不随时间改变；l化化学学性性能能稳稳定定，以以保保证证在在不不同同介介质质中中测测量量时时不不被腐蚀；被腐蚀；l热电势高，导电率高，且电阻温度系数小；热电势高，导电率高，且电阻温度系数小；l便于制造；便于制造；l复现性好，便于成批生产。复现性好，便于成批生产。三、热电偶的常用材料与结构三、热电偶的常用材料与结构2727 1 1铂铂铂铑热电偶铂铑热电偶(S(S型型)分度号分度号LBLB3 3测量温度：长期：测量温度：长期：1300、短期：、短期：1600。（一）热电偶常用材料（一）热电偶常用材料2 2镍铬镍铬镍硅镍硅(镍铝镍铝)热电偶热电偶(K(K型型)分度号分度号E
29、UEU2 2测量温度：长期测量温度：长期1000，短期，短期1300。3 3镍铬镍铬考铜热电偶考铜热电偶(E(E型型)分度号分度号EAEA2 2测量温度：长期测量温度：长期600，短期，短期800。4 4铂铑铂铑3030铂铑铂铑6 6热电偶热电偶(B(B型型)分度号分度号LLLL2 2测量温度：长期可到测量温度：长期可到1600，短期可达，短期可达1800。2828几种持殊用途的热电偶几种持殊用途的热电偶（1 1）铱铱和和铱铱合合金金热热电电偶偶如如铱铱50铑铑铱铱10钌钌热热电电偶偶它它能能在氧化气氛中测量高达在氧化气氛中测量高达2100的高温。的高温。（2 2）钨钨铼铼热热电电偶偶可可使使
30、用用在在真真空空惰惰性性气气体体介介质质或或氢氢气气介质中，使用温度范围介质中，使用温度范围3002000分度精度为分度精度为1。（3 3）金金铁铁镍镍铬铬热热电电偶偶 主主要要用用在在低低温温测测量量，可可在在2273K范围内使用，灵敏度约为范围内使用，灵敏度约为10V。（4 4）钯钯铂铂铱铱1515热热电电偶偶输输出出性性能能高高，在在1398时时的的热电势为热电势为47.255mV。（6 6）铜）铜康铜热电偶，分度号康铜热电偶，分度号MK MK 热电势略高于镍铬热电势略高于镍铬-镍硅热电偶，约为镍硅热电偶，约为43V/。复现性好，稳定性好，精。复现性好，稳定性好，精度高，广泛用于度高，广
31、泛用于20K473K的低温实验室测量中。的低温实验室测量中。（5 5）铁）铁康铜热电偶，分度号康铜热电偶，分度号TK TK 灵敏度高，线性灵敏度高，线性度好，可在度好，可在800以下的还原介质中使用。以下的还原介质中使用。2929 （二）常用热电偶的结构类型（二）常用热电偶的结构类型1 1工业用热电偶工业用热电偶2 2铠装式热电偶（又称套管式热电偶）铠装式热电偶（又称套管式热电偶）3 3快速反应薄膜热电偶快速反应薄膜热电偶3030方法方法u冰点槽法冰点槽法u计算修正法计算修正法u补正系数法补正系数法u零点迁移法零点迁移法u冷端补偿器法冷端补偿器法u软件处理法软件处理法四、冷端处理及补偿四、冷端
32、处理及补偿原因原因l热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，为保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须为保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷端温度保持恒定；使冷端温度保持恒定；l热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0为为依据，否则会产生误差。依据，否则会产生误差。31311.1.冰点槽法冰点槽法把把热热电电偶偶的的参参比比端端置置于于冰冰水水混混合合物物容容器器里里，使使T0=0。这这种种办办法法仅仅限限于于科科学学实实验验中中使使用用。为为了了避避免免冰冰水水导导电电引引起起两两个个连连接接点点短短路
33、路，必必须须把把连连接接点点分分别别置置于于两两个个玻玻璃璃试试管里，浸入同一冰点槽，使相互绝缘。管里，浸入同一冰点槽，使相互绝缘。四、冷端处理及补偿四、冷端处理及补偿mVABABTCC仪表铜导线试管补偿导线热电偶冰点槽冰水溶液T032322.2.计算修正法计算修正法用普通室温计算出参比端实际温度用普通室温计算出参比端实际温度TH，利用公式计算，利用公式计算例例用用铜铜-康康铜铜热热电电偶偶测测某某一一温温度度T，参参比比端端在在室室温温环环境境TH中中，测测得得热热电电动动势势EAB(T，TH)=1.979mV，又又用用室室温温计测出计测出TH=21，计算测量温度，计算测量温度T的值。的值。
34、解：解：查此种热电偶的分度表，查此种热电偶的分度表，EAB(21,0)=0.84mV，则，则EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，T0)=1.979+0.84 =2.819(mV)再次查分度表，与再次查分度表，与2.819mV对应的热端温度对应的热端温度T=69。注意注意:既不能只按既不能只按1.979mV1.979mV查表，认为查表，认为T T=49=49，也，也不能把不能把4949加上加上2121，认为，认为T T=70=70。EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0)333334343.3.补正系数法补正系数法把把参参比比端端实实际际温温度度TH乘乘上上系
35、系数数k，加加到到由由EAB(T，TH)查查分度表所得的温度上，成为被测温度分度表所得的温度上，成为被测温度T。用公式表达即。用公式表达即 式式中中：T为为未未知知的的被被测测温温度度；T为为参参比比端端在在室室温温下下热热电偶电势与分度表上对应的某个温度；电偶电势与分度表上对应的某个温度；TH室温；室温；k为补正系数。为补正系数。例例 用用铂铂铑铑10铂铂S型型热热电电偶偶测测温温，已已知知冷冷端端温温度度TH=35,这时热电动势为这时热电动势为11.348mV。计算被测温度。计算被测温度。解解：查查分分度度表表，得得与与此此相相应应的的温温度度T=1150。再再查查补补正系数表，对应于正系
36、数表，对应于1150的的k=0.53。于是，被测温度。于是，被测温度T=1150+0.5335=1168.3（）用这种办法稍稍简单一些，比计算修正法误差可能大用这种办法稍稍简单一些，比计算修正法误差可能大一点，但误差不大于一点，但误差不大于0.14。T T k T H3535例例用用动动圈圈仪仪表表配配合合热热电电偶偶测测温温时时，如如果果把把仪仪表表的的机机械械零零点点调调到到室室温温TH的的刻刻度度上上,在在热热电电动动势势为为零零时时，指指针针指指示示的的温温度度值值并并不不是是0而而是是TH。而而热热电电偶偶的的冷冷端端温温度度已已是是TH,则则只只有有当当热热端端温温度度T=TH时时
37、，才才能能使使EAB(T,TH)=0，这这样样，指指示示值值就就和和热热端端的的实实际际温温度度一一致致了了。这这种种办办法法非非常常简简便便，而而且且一一劳劳永永逸逸，只只要要冷冷端端温温度度总总保保持持在在TH不不变变，指示值就永远正确。指示值就永远正确。4.4.零点迁移法零点迁移法应用领域：如果冷端不是应用领域：如果冷端不是0，但十分稳定（如恒温车，但十分稳定（如恒温车间或有空调的场所）。间或有空调的场所）。实质：实质：在测量结果中人为地加一个恒定值在测量结果中人为地加一个恒定值，因为冷端温，因为冷端温度稳定不变，电动势度稳定不变，电动势EAB(TH,0)是常数，利用指示仪表上是常数，利
38、用指示仪表上调整零点调整零点的办法，加大某个适当的值而实现补偿。的办法，加大某个适当的值而实现补偿。36365.5.冷端补偿器法冷端补偿器法利利用用不不平平衡衡电电桥桥产产生生热热电电势势补补偿偿热热电电偶偶因因冷冷端端温温度度变变化化而而引引起起热热电电势势的的变变化化值值。不不平平衡衡电电桥桥由由R1、R2、R3(锰锰铜铜丝绕制丝绕制)、RCu(铜丝绕制铜丝绕制)四个桥臂和桥路电源组成。四个桥臂和桥路电源组成。设计时，在设计时，在0下使电桥平衡下使电桥平衡(R1=R2=R3=RCu),此时此时Uab=0,电桥对仪表读数无影响。电桥对仪表读数无影响。注注意意：桥桥臂臂RCu必必须须和和热热电
39、电偶偶的的冷冷端靠近，使处于同一温度之下。端靠近，使处于同一温度之下。供电供电4V直流，在直流，在040或或-2020的范围起补偿作用。的范围起补偿作用。注注意意，不不同同材材质质的的热热电电偶偶所所配配的的冷冷端端补补偿偿器器，其其中中的的限限流流电电阻阻R不一样，互换时必须重新调整。不一样，互换时必须重新调整。冷端补偿器的作用mVEAB(T,T0)T0T0TAB+-abUUabRCuR1R2R3RT0RCuUa Uab 37376.6.软件处理法软件处理法u冷端温度恒定冷端温度恒定T0：但：但T0不为不为0时，只需在采样时，只需在采样后加一个与冷端温度对应的常数即可。后加一个与冷端温度对应
40、的常数即可。u冷端温度冷端温度T0波动：可利用热敏电阻或其它传感器波动：可利用热敏电阻或其它传感器把把T0信号输入计算机，按照运算公式设计一些程序，信号输入计算机，按照运算公式设计一些程序，便能自动修正。便能自动修正。后一种情况必须考虑输入的采样通后一种情况必须考虑输入的采样通道中除了热电动势之外还应该有冷端温度信号，如道中除了热电动势之外还应该有冷端温度信号，如果多个热电偶的冷端温度不相同，还要分别采样，果多个热电偶的冷端温度不相同，还要分别采样，若占用的通道数太多，宜利用补偿导线把所有的冷若占用的通道数太多，宜利用补偿导线把所有的冷端接到同一温度处，只用一个冷端温度传感器和一端接到同一温度处，只用一个冷端温度传感器和一个修正个修正T0的输入通道就可以了的输入通道就可以了。冷端集中，对于提。冷端集中，对于提高多点巡检的速度也很有利。高多点巡检的速度也很有利。