热电式传感器7

1、补充知识 温度传感器是实现温度检测和控制的重要器件。在种类繁多的传感器中，温度传感器是应用最广泛最广泛、发展最快最快的传感器之一。l温度是与人类生活息息相关的物理量。温度是与人类生活息息相关的物理量。l在在2000多年前，就开始为检测温度进行了各种努力，多年前，就开始为检测温度进行了各种努力，并开始使用温度传感器检测温度。并开始使用温度传感器检测温度。l人类社会中，工业、农业、商业、科研、国防、医学人类社会中，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。及环保等部门都与温度有着密切的关系。l工业生产自动化流程工业生产自动化流程,温度测量点要占全部测量点的一温度测量点要

2、占全部测量点的一半左右。半左右。温度是反映物体冷热状态的物理参数。温度是反映物体冷热状态的物理参数。因此，人类离不开温度，当然也离不开温度传感器。因此，人类离不开温度，当然也离不开温度传感器。 一、温度的基本概念一、温度的基本概念热平衡：温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量。分子物理学：温度反映了物体内部分子无规则运动的剧烈程度。能量：温度是描述系统不同自由度间能量分配状况的物理量。表示温度大小的尺度是温度的标尺，简称温标。u热力学温标热力学温标u国际实用温标国际实用温标u摄氏温标摄氏温标u华氏温标华氏温标如果在式中再规定一个条件,就可以通过卡诺循环中的传热量来完全地确定温标。1954年，国际

3、计量会议选定水的三相点为273.16，并以它的1/273.16定为一度，这样热力学温标就完全确定了，即T=273.16(Q1/Q2)。1848年威廉年威廉汤姆首先提出以热力学第二定律为基础，汤姆首先提出以热力学第二定律为基础，建立温度仅与热量有关，而与物质无关的热力学温标。建立温度仅与热量有关，而与物质无关的热力学温标。因是开尔文总结出来的，故又称开尔文温标，用符号因是开尔文总结出来的，故又称开尔文温标，用符号K表示。它是国际基本单位制之一表示。它是国际基本单位制之一 。根据热力学中的卡诺定理，如果在温度根据热力学中的卡诺定理，如果在温度T1的热源与温度的热源与温度为为T2的冷源之间实现了卡诺

4、循环，则存在下列关系式的冷源之间实现了卡诺循环，则存在下列关系式1 1热力学温标热力学温标Q1热源给予热机的传热量热源给予热机的传热量 Q2热机传给冷源的传热量热机传给冷源的传热量2121QQTT为解决国际上温度标准的统一及实用问题，国际上协商为解决国际上温度标准的统一及实用问题，国际上协商决定，建立一种既能体现热力学温度（即能保证一定的决定，建立一种既能体现热力学温度（即能保证一定的准确度），又使用方便、容易实现的温标，即国际实用准确度），又使用方便、容易实现的温标，即国际实用温标温标International Practical Temperature Scale of 1968(简称简称

5、IPTS-68)，又称国际温标。，又称国际温标。2 2国际实用温标国际实用温标注意：摄氏温度的分度值与开氏温度分度值相同，即温度间隔1K=1。T0是在标准大气压下冰的融化温度， T0 = 273.15 K。水的三相点温度比冰点高出0.01 K。1968年国际实用温标规定热力学温度是基本温度，用t表示，其单位是开尔文，符号为K。1K定义为水三相点热力学温度的1/273.16，水的三相点是指纯水在固态、液态及气态三项平衡时的温度，热力学温标规定三相点温度为273.16 K，这是建立温标的惟一基准点。氢氧三相点沸点54.36190.188-218.798-182.962水三相点沸点273.16373

6、.150.01100.0锌凝固点692.73419.58银凝固点1235.08961.93金凝固点1337.581064.43物质三相点平衡状态温 度T68/KT68/13.817.04220.827.102-259.31-256.108-252.87-246.048沸点25/76atm沸点沸点国际实用温标（IPTS-68）的固定点四个温度段：规定各温度段所使用的标准仪器四个温度段：规定各温度段所使用的标准仪器低温铂电阻温度计（低温铂电阻温度计（13.81K273.15K）；）；铂电阻温度计（铂电阻温度计（273.15K903.89K）；）；铂铑铂铑-铂热电偶温度计（铂热电偶温度计（903.8

7、9K1337.58K）；）；光测温度计（光测温度计（1337.58K以上）。以上）。 国际实用开尔文温度与国际实用摄氏温度分别用符国际实用开尔文温度与国际实用摄氏温度分别用符号号T68和和t68来区别（一般简写为来区别（一般简写为T与与t）。）。 3摄氏温标是工程上最通用的温度标尺。摄氏温标是在标准大气是工程上最通用的温度标尺。摄氏温标是在标准大气压压(即即101325Pa)下将水的冰点与沸点中间划分一百个等下将水的冰点与沸点中间划分一百个等份，每一等份称为摄氏一度份，每一等份称为摄氏一度(摄氏度，摄氏度，)，一般用小写，一般用小写字母字母t表示。与热力学温标单位开尔文并用。表示。与热力学温标

8、单位开尔文并用。 摄氏温标与国际实用温标温度之间的关系如下：摄氏温标与国际实用温标温度之间的关系如下：4华氏温标目前已用得较少，它规定在标准大气压下冰的融点为目前已用得较少，它规定在标准大气压下冰的融点为32华氏度，水的沸点为华氏度，水的沸点为212华氏度，中间等分为华氏度，中间等分为180份，份，每一等份称为华氏一度，符号用每一等份称为华氏一度，符号用 ，它和摄氏温度的，它和摄氏温度的关系如下：关系如下：T=t+273.15 Kt=T-273.15 m=1.8n+32 n= 5/9 (m-32) BAABNNlnekTTe),(0TTeA),(0TTeBdTTTeT T AA00，dTTTe

9、T T BB00， dTNNlnekTNNlnekTT,TeT,TeTeTeT,TET T BTATBTATABABABAB00000000()( )( )()BAABABABNNlnTTekTeTeT,TE000= CTfTeTeT ,TEABABAB00 NNABC1ABNABTeTeTeE 2 0CA0BCAB0ABCTeTeTeTTE，T0T0BTAC( )( )( )0=+0CA0BC0ABTeTeTe0AB0CA0BCTeTeTe 0TTETeTeTTEAB0ABAB0ABC，T1CT0T1TAB ABC0ABBA01CB1TTeTeTTeTBCEe， 1CB1TeTBCe 0TT

10、ETeTeTeTeTTEAB0ABAB0BAAB0ABC，()( )( )0ACAC0ACTeTeTTE，=()( )( )0BCBC0BCTeTeTTE，= TeTeTeTeTeTeTeTeTTETTEBC0ACBCACBCBC0ACACBC0AC000，( )( )( )( )( )( )0 TeTeTeTeTeTe0BACB0ACBACBAC=+0=+0 AC00AB0T (7-14)eTeT (7-15)ACBCABBCeeTeTeT 0000TTETeTe TeTeTeTeTTETTEABABABBC0ACBCACBC0AC，)()()()(00TeTeTeTeEBAABABAB 0

11、000TTETeTeTeTeTeTeTTETTEABABABABnABnABABnABnAB，()()()00+=TTETTETTEnABnABAB，()()()()()00=0+0=000，TETETETETTEABABABABAB 0000TTETeTeTeTeTeTeTeTeEABBAABDCABnCADCnBDAB，1423567891110 ()()()0110+=TTETTETTEABABAB，TRIUETT1 073=50500039102990=1.tIERt5. 补正系数法把参比端实际温度TH乘上系数k，加到由EAB(T，TH)查分度表所得的温度上，成为被测温度T。用公式表达

12、即 式中：T为未知的被测温度； T为参比端在室温下热电偶电势与分度表上对应的某个温度； TH室温； k为补正系数，其它参数见下表。例 用铂铑10铂热电偶测温，已知冷端温度TH=35，这时热电动势为11.348mV查S型热电偶的分度表，得出与此相应的温度T=1150。再从下表中查出，对应于1150的补正系数k=0.53。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一点，但误差不大于0.14。 T T k T H温度T/补正系数k铂铑10-铂(S)镍铬-镍硅（K）1000.821.002000.721.003000.690.984000

13、.660.985000.631.006000.620.967000.601.008000.591.009000.561.0010000.551.0711000.531.1112000.5313000.5214000.5215000.5316000.53热电偶补正系数 ()()()0110+=TTETTETTEABABAB，0ABLCMETTIRRR， 002001TeTeTeTeTeTeECAACBADBBDABT00000000TeTeTeTeCAACDBBD 2121TeTeTeTeEABABBAABT TTEETTEETTEEABABAB033022011，nEEEEnT+=21( )( )( )( )( )( )030201+=TeTeTeTeTeTeEDCABDCABDCABT000-TeTeTeABBADC 03020103