传感器与检测技术课件第六章-温度传感器

1、第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 温度是一个和人们生活环境有密切关系的物理量，也是温度是一个和人们生活环境有密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要的物理量。一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要的物理量。第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 温度是表征物体冷热程度的物理量温度是表征物体冷热程度的物理量。温度概念是以热平衡。温度概念是以热平衡为基础的。如果两个相接触的物体温度不同，他们之间就会产、为基础的。如果两个相接触的物体温度不同，他们之间就会产、生热交换，热量将从温度高的物

2、体向温度低的物体传递，直到生热交换，热量将从温度高的物体向温度低的物体传递，直到两个物体的温度相等。两个物体的温度相等。 温度的微观概念是温度的微观概念是：温度标志着物质内部大量分子的无规：温度标志着物质内部大量分子的无规则运动的剧烈程度。温度越高，表示物体内部分子热运动越激则运动的剧烈程度。温度越高，表示物体内部分子热运动越激烈。烈。稳定的概念稳定的概念第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 摄氏温标（摄氏温标（ ）：）： 标准大气压下冰的熔点定为零度（标准大气压下冰的熔点定为零度（0），把水的沸点定），把水的沸点定为为100度（度（100 ）。在这两个

3、固定点间划分一百等分，每一）。在这两个固定点间划分一百等分，每一等分为摄氏一度，符号为等分为摄氏一度，符号为t。稳标稳标华氏温标（华氏温标（F）：）： 标准大气压下，冰的熔点为标准大气压下，冰的熔点为32F，水的沸点为，水的沸点为212F，两个，两个固定点间划分固定点间划分180个等分，每一等分为华氏一度，符号为个等分，每一等分为华氏一度，符号为。它与摄氏温标的关系：它与摄氏温标的关系：)328 . 1 (CtF第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 热力学温标是建立在热力学第二定律基础上热力学温标是建立在热力学第二定律基础上的最科学的温标，是由由爱尔兰第

4、一代开尔的最科学的温标，是由由爱尔兰第一代开尔文男爵（文男爵（Lord Kelvin）威廉）威廉汤姆森发明汤姆森发明根据热力学定律提出来的，因此又称开氏温根据热力学定律提出来的，因此又称开氏温标。符号是标。符号是T，单位为开尔文（，单位为开尔文（K）。）。 热力学温标规定分子运动停止时的温度为绝热力学温标规定分子运动停止时的温度为绝对零度，水的三相点（气、液、固三态同时对零度，水的三相点（气、液、固三态同时存在且进入平衡状态时的温度）为存在且进入平衡状态时的温度）为273.16度。度。把从绝对零度到水的三相点之间的温度均分把从绝对零度到水的三相点之间的温度均分为为273.16格，每格为格，每格

5、为1K。 由于水的三相点在摄氏温标上为由于水的三相点在摄氏温标上为0.01，所，所0=273.15K 温标温标热力学温标和摄氏温标相邻单位的温度差数值上是相等的热力学温标和摄氏温标相邻单位的温度差数值上是相等的 热力学温标（热力学温标（K K ）：）：第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 19271927年，第七届国际计量大会将热力学温年，第七届国际计量大会将热力学温标作为最基本的温标。标作为最基本的温标。 稳标稳标热力学温标和摄氏温标相邻单位的温度差数值上是相等的热力学温标和摄氏温标相邻单位的温度差数值上是相等的 热力学温标（热力学温标（K K ）：）

6、：第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 测温传感器品种繁多，可按以下方式分类。测温传感器品种繁多，可按以下方式分类。按照用途可分为：按照用途可分为： 基准温度计和工业温度计；基准温度计和工业温度计；按照测量方法可分为：按照测量方法可分为： 接触式和非接触式；接触式和非接触式；按工作原理又可分为：按工作原理又可分为： 膨胀式、电阻式、热电式、辐射式等等；膨胀式、电阻式、热电式、辐射式等等；按输出方式分：按输出方式分： 有自发电型、非电测型等。有自发电型、非电测型等。测温传感器测温传感器第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传

7、感器 介绍几种温度测量方法介绍几种温度测量方法 示温涂料（变色涂料）示温涂料（变色涂料）装满热水后图案变得装满热水后图案变得清晰可辨清晰可辨第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 变色涂料在电脑内部温度中的示温作用变色涂料在电脑内部温度中的示温作用CPU散散热风扇热风扇低温时显示蓝低温时显示蓝色色温度升高后变为红色温度升高后变为红色第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 体积热膨胀式体积热膨胀式 不需要电源，耐用；但感温部件不需要电源，耐用；但感温部件体积较大。体积较大。 气体的体积与热力学气体的体积与热力学温度成正比

8、温度成正比第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 红外温度计红外温度计激光瞄准激光瞄准第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 热电偶传感器热电偶传感器测温传感器品种繁多，所依据的原理也各不相同。热电偶传感器测温传感器品种繁多，所依据的原理也各不相同。热电偶传感器（Thermocouple Temperature Transducer）是众多测温传感器中，规格已形成系列化、标准化的一种，它能是众多测温传感器中，规格已形成系列化、标准化的一种，它能将温度信号转化成电动势。目前在工业生产和科学研究中已得到将温度信号转化成电动

9、势。目前在工业生产和科学研究中已得到广泛的应用，并且可以选用标准的显示仪表和记录仪来进行显示广泛的应用，并且可以选用标准的显示仪表和记录仪来进行显示和记录。和记录。第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 热电偶传感器的优点热电偶传感器的优点1.1.它属于自发电型传感器，因此测量时可以不要外加电源，它属于自发电型传感器，因此测量时可以不要外加电源，可直接驱动动圈式仪表。可直接驱动动圈式仪表。2.2.结构简单，使用方便，热电偶的电极不受大小和形状的限结构简单，使用方便，热电偶的电极不受大小和形状的限制，可按需要选择。制，可按需要选择。3.3.测温范围广，高温热

10、电偶可达测温范围广，高温热电偶可达18001800以上，低温热电偶可以上，低温热电偶可达达-260-2604.4.测温精度高，各温区中的误差均符合国际计量委员会的标测温精度高，各温区中的误差均符合国际计量委员会的标准。准。第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 18211821年，德国物理学家赛贝克用两种不同金属组成闭合回路，并年，德国物理学家赛贝克用两种不同金属组成闭合回路，并用酒精灯加热其中一个接触点（称为结点），发现放在回路中的用酒精灯加热其中一个接触点（称为结点），发现放在回路中的指南针发生偏转（说明什么？），如果用两盏酒精灯对两个结点指南针发生偏

11、转（说明什么？），如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热，指南针的偏转角反而减小（又说明什么？）。同时加热，指南针的偏转角反而减小（又说明什么？）。一、基本原理一、基本原理第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 据此，赛贝克发现和证明了热电效应：据此，赛贝克发现和证明了热电效应：两种不同金属两端相互紧密地连接在一起组成一个闭合回路时，由两种不同金属两端相互紧密地连接在一起组成一个闭合回路时，由于基础点温度于基础点温度T T和和T T0 0不同，回路中产生热电动势，并有电流通过。不同，回路中产生热电动势，并有电流通过。热电极热电极A A右端称为：右端称为：自由端

12、自由端（参考端、（参考端、冷端）冷端） 左端称为：左端称为：测量端（工测量端（工作端、热端）作端、热端） 热电极热电极B B热电势热电势a ab b第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 一、基本原理一、基本原理物理学表明，热电动势由接触电动势和温差电动势组成物理学表明，热电动势由接触电动势和温差电动势组成第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 一、基本原理一、基本原理接触电动势接触电动势接触电动势是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触接触电动势是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势。处形成的

13、电动势。两种不同的金属互相接触时，两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自由电子的密由于不同金属内自由电子的密度不同，在两金属度不同，在两金属A A和和B B的接的接触点处会发生自由电子的扩散触点处会发生自由电子的扩散现象。自由电子将从密度大的现象。自由电子将从密度大的金属金属A A扩散到密度小的金属扩散到密度小的金属B B，使使A A失去电子带正电，失去电子带正电，B B得到得到电子带负电，从而产生热电势。电子带负电，从而产生热电势。 第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 一、基本原理一、基本原理接触电动势接触电动势接触电动势接触电动势E Eabab

14、不仅与材料性质有关，而且还与温度有关不仅与材料性质有关，而且还与温度有关)()(ln)(TNTNeKTTEbaabK波尔兹曼常数，波尔兹曼常数， K =1.3810-23 J/K ；e单位电荷，单位电荷， e =1.610-19C；Na（T）、Nb（T） 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。第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 一、基本原理一、基本原理接触电动势接触电动势当两端温度不相等时，如当两端温度不相等时，如TTTT0 0, ,则导体两端将产生电动势则导体两端将产生电动势E Eabab（T T，T T0 0）)()(ln)

15、()(ln)()(),(00000TNTNTTNTNTeKTETETTEbabaababab第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 一、基本原理一、基本原理温差电动势温差电动势温差电动势是在同一根导体中由于两端温度不同而产生的电温差电动势是在同一根导体中由于两端温度不同而产生的电动势。动势。aEa(T,To)ToT温差电势原理图同一根导体中，高温端电子能量比低温同一根导体中，高温端电子能量比低温端大，则高温端容易失去电子带正电，端大，则高温端容易失去电子带正电，低温端得到电子带负电，因此会在导体低温端得到电子带负电，因此会在导体薄层的界面上形成电位差，其值

16、为薄层的界面上形成电位差，其值为dTa第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 一、基本原理一、基本原理温差电动势温差电动势aEa(T,To)ToT温差电势原理图故均质导体故均质导体a从温度为从温度为T的节点到温度为的节点到温度为T0的节点沿线的的节点沿线的温差电动势为：温差电动势为：TTaadTTTE0),(0均质导体均质导体b从温度为从温度为T节点到节点到T0的节点沿线的的节点沿线的温差电动势为：温差电动势为：TTbdTTTE0),(0b总温差电动势为总温差电动势为TTbabadTTTETTE0)(),(),(00第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节

17、第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 )()(ln)()(ln)()(),(00000TNTNTTNTNTeKTETETTEbabaabababTTbabadTTTETTE0)(),(),(00一、基本原理一、基本原理总电动势为接触电动势与温差电动势之和总电动势为接触电动势与温差电动势之和接触电动势接触电动势温差电动势温差电动势TTbababaabdTTNTNTTNTNTeKE0)()()(ln)()(ln000由此可知，热电动势的大小与两种金属材料及热端与冷端的由此可知，热电动势的大小与两种金属材料及热端与冷端的温度差有关。温度差有关。TT0bEab(T)aEab(T0)第六章第六章 温度传

18、感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 4.4.导体材料确定后，热电势的大小只与热电偶两端的温度有关导体材料确定后，热电势的大小只与热电偶两端的温度有关。如果使。如果使E EABAB( (T T0 0)=)=常数，则回路热电势常数，则回路热电势E EABAB( (T T，T T0 0) )就只与温度就只与温度T T有关，而且是有关，而且是T T的单值函数，这就是利用热电偶测温的原理的单值函数，这就是利用热电偶测温的原理。3.3.只有当热电偶两端温度不同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热电偶的两导体材料不同时才能有热电势产生。有热电势产生。1.1.热电

19、偶回路热电势只与组成热电偶的材料及两端温度有关；与热电偶回路热电势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。热电偶的长度、粗细无关。2.2.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) )才能组合成热电偶；相同材才能组合成热电偶；相同材料不会产生热电势，因为当料不会产生热电势，因为当A A、B B两种导体是同一种材料时，两种导体是同一种材料时，ln(Nln(NA A/N/NB B)=0)=0，也即，也即E EABAB( (T T，T T0 0)=0)=0。结论结论(4(4点点) )：第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传

20、感器 中间导体定律中间导体定律若热电偶回路中插入中间导体，只要中间导体两端温度相同，若热电偶回路中插入中间导体，只要中间导体两端温度相同，则对热电偶回路的总电动势无影响。则对热电偶回路的总电动势无影响。将第三种材料将第三种材料c c接入由接入由a a、b b组成的热电偶回路，如图，则图组成的热电偶回路，如图，则图a a中的中的a a、c c接点接点2 2与与c c、a a的接点的接点3 3，均处于相同温度，均处于相同温度T T0 0之中，此之中，此回路的总电势不变，即回路的总电势不变，即Eabc=EabTabcEABT0T0第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式

21、传感器 ET0T0TET0T1T1T电位计接入电位计接入 热电偶回路热电偶回路用途用途 根据上述原理，可以在热电偶回路中接入电位计根据上述原理，可以在热电偶回路中接入电位计E E，只要，只要保证电位计与连接热电偶处的接点温度相等，就不会影响回路保证电位计与连接热电偶处的接点温度相等，就不会影响回路中原来的热电势，接入的方式见下图所示。中原来的热电势，接入的方式见下图所示。 第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 Eab（T, T0）= Eac（T, T0）+ Ecb（T, T0）T0TEba(T,T0)baT0TEac(T,T0)acT0TEcb(T,T0

22、)cb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，如图所示，它们相互间热电势的关系为：的温度又分别相等，如图所示，它们相互间热电势的关系为：参考电极定律参考电极定律第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 用途：用途：参考电极定律大大地简化了热电偶的选配工作。在成参考电极定律大大地简化了热电偶的选配工作。在成千上万种合金热电极中，只要我们获得有关热电极与参考电千上万种合金热电极中，只要我们获得有关热电极与参考电极配对的热电动势，那么任何两种热电极配对时的热电势均极配对的热电动势

23、，那么任何两种热电极配对时的热电势均可按上式求得，就能较快地筛选出适合工业和科研各方面需可按上式求得，就能较快地筛选出适合工业和科研各方面需要的、性能良好的热电偶。要的、性能良好的热电偶。由于纯铂丝的物体化学性能稳定，熔点较高，易提纯，所以由于纯铂丝的物体化学性能稳定，熔点较高，易提纯，所以目前常用纯铂丝做标准电极。目前常用纯铂丝做标准电极。参考电极定律参考电极定律 Eab（T, T0）= Eac（T, T0）+ Ecb（T, T0）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，如图所示，它们相互间热电势的关系为：

24、的温度又分别相等，如图所示，它们相互间热电势的关系为：第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 中间温度定律中间温度定律 如果不同的两种导体材料组成热电偶回路如果不同的两种导体材料组成热电偶回路,其接点温度分别为其接点温度分别为T1、T2(如图所示如图所示)时时,则其热电势为则其热电势为Eab(T1, T2)；当接点温度为；当接点温度为T2、T3时，其热电势为时，其热电势为Eab(T2, T3)；当接点温度为；当接点温度为T1、T3时，其热电势时，其热电势为为Eab(T1, T3)，则，则BBA T2 T1 T3 AAB Eab（T1, T3）=Eab（T1

25、, T2）+Eab（T2, T3）用途：用途：制定热电式分度表奠定理论基础。所谓分度表就是热制定热电式分度表奠定理论基础。所谓分度表就是热电偶自由端（冷端）温度为电偶自由端（冷端）温度为00时，热电偶工作端温度与时，热电偶工作端温度与输出热电动势之间的对应关系的表格。输出热电动势之间的对应关系的表格。第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 二、热电偶组成、分类及其特点二、热电偶组成、分类及其特点1.1.普通热电偶普通热电偶这种热电偶由热电极、绝缘套管、保护套管、接线盒及接线盒盖这种热电偶由热电极、绝缘套管、保护套管、接线盒及接线盒盖组成。普通热电偶主要用于

26、测量液体和气体的温度。绝缘体一般组成。普通热电偶主要用于测量液体和气体的温度。绝缘体一般使用陶瓷套管，其保护套有金属和陶瓷两种。使用陶瓷套管，其保护套有金属和陶瓷两种。普通热电偶结构示意图1接线盒；2保险套管3绝缘套管4热电偶丝1234第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 普通装配型热电偶的结构放大图普通装配型热电偶的结构放大图 接线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）热电偶工作端（热端） 不锈钢保护管不锈钢保护管 第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感

27、器 铠装型热电偶可铠装型热电偶可 长达上百米长达上百米二、热电偶组成、分类及其特点二、热电偶组成、分类及其特点2.2.铠装热电偶铠装热电偶 铠装热电偶的制造工艺：把热电极材料与高温绝缘材料铠装热电偶的制造工艺：把热电极材料与高温绝缘材料预置在金属保护管中、运用同比例压缩延伸工艺、将这三者预置在金属保护管中、运用同比例压缩延伸工艺、将这三者合为一体，制成各种直径、规格的铠装偶体，再截取适当长合为一体，制成各种直径、规格的铠装偶体，再截取适当长度、将工作端焊接密封、配置接线盒即成为柔软、细长的铠度、将工作端焊接密封、配置接线盒即成为柔软、细长的铠装热电偶。装热电偶。第六章第六章 温度传感器温度传感

28、器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 二、热电偶组成、分类及其特点二、热电偶组成、分类及其特点2.2.铠装热电偶铠装热电偶 根据测量端的不同型式，有碰底型、不碰底型、露头型、根据测量端的不同型式，有碰底型、不碰底型、露头型、帽型等。帽型等。 图图3.2-12 铠装式热电偶断面结构示意图铠装式热电偶断面结构示意图 1 金属套管金属套管; 2绝缘材料绝缘材料; 3热电极热电极 (a)碰底型碰底型; (b)不碰底型不碰底型; (c)露头型露头型; (d)帽型帽型(a)(b)(c)(d)132第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 第六章第六章 温度传感器

29、温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 二、热电偶组成、分类及其特点二、热电偶组成、分类及其特点2.2.铠装热电偶铠装热电偶 铠装热电偶特点：铠装热电偶特点：测量结热容量小、热惯性小、动态响应快、挠性好（可测量结热容量小、热惯性小、动态响应快、挠性好（可弯曲）、强度高、抗震性好。弯曲）、强度高、抗震性好。铠装热电偶可以制作得很细，能解决微小、狭窄场合的铠装热电偶可以制作得很细，能解决微小、狭窄场合的测温问题。测温问题。第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 二、热电偶组成、分类及其特点二、热电偶组成、分类及其特点3.3.薄膜热电偶薄膜热电偶

30、用真空蒸镀等方法使两种热电用真空蒸镀等方法使两种热电极材料蒸镀到绝缘板上而形成薄膜极材料蒸镀到绝缘板上而形成薄膜状热电偶。如图，其热接点极薄状热电偶。如图，其热接点极薄(0.01(0.010.lm) 0.lm) 因此，特别适用于对壁面温度因此，特别适用于对壁面温度的快速测量。安装时的快速测量。安装时, ,用粘结剂将用粘结剂将它粘结在被测物体壁面上。它粘结在被测物体壁面上。4123快速反应薄膜热电偶快速反应薄膜热电偶11热电极热电极; 2; 2热接点热接点; ;33绝缘基板绝缘基板; 4; 4引出线引出线第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 二、热电偶组成

31、、分类及其特点二、热电偶组成、分类及其特点3.3.薄膜热电偶薄膜热电偶 特点：特点： 热容量小，时间常数小，反应热容量小，时间常数小，反应速度快！速度快！4123快速反应薄膜热电偶快速反应薄膜热电偶11热电极热电极; 2; 2热接点热接点; ;33绝缘基板绝缘基板; 4; 4引出线引出线第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 二、热电偶组成、分类及其特点二、热电偶组成、分类及其特点3.3.薄膜热电偶薄膜热电偶第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 二、热电偶组成、分类及其特点二、热电偶组成、分类及其特点4.4.并联热电

32、偶并联热电偶 它是把几个同一型号的热电偶的同性电极参考端并联一它是把几个同一型号的热电偶的同性电极参考端并联一起，而各个热电偶的测量结处于不同温度下，其输出电动势起，而各个热电偶的测量结处于不同温度下，其输出电动势为各热电偶的平均值，所以这种热电偶可用于测量平均值为各热电偶的平均值，所以这种热电偶可用于测量平均值mVT1T2T0T0T0T0图图6-6 6-6 并联热电偶并联热电偶第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 二、热电偶组成、分类及其特点二、热电偶组成、分类及其特点5.5.串联热电偶串联热电偶 这种热电偶又称热电堆，它把同一型号的热电偶串联在这种热

33、电偶又称热电堆，它把同一型号的热电偶串联在一起，所有测量端处于同一温度一起，所有测量端处于同一温度T T之下，所有连接点处于另之下，所有连接点处于另一温度一温度T T0 0之下，如下图，则输出电动势是每个热电动势之和。之下，如下图，则输出电动势是每个热电动势之和。mVTTT0T0T0图图6-7 6-7 并联热电偶并联热电偶第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 热电偶的冷端温度补偿热电偶的冷端温度补偿热电偶的输出电动势仅反映出两个结点之间的温度差，为了使热电偶的输出电动势仅反映出两个结点之间的温度差，为了使输出电动势能正确反映被测温度的真实值，要求测量端温

34、度输出电动势能正确反映被测温度的真实值，要求测量端温度T T0 0恒为恒为00，但实际热电偶使用的环境不能保证，但实际热电偶使用的环境不能保证T0T0恒为恒为0 0 ，因，因此，必须对参考端温度采用一定方法进行处理。此，必须对参考端温度采用一定方法进行处理。常用的方法有：常用的方法有：恒温法、温度修正法、电桥补偿法、冷端补偿法、点位补偿法。恒温法、温度修正法、电桥补偿法、冷端补偿法、点位补偿法。第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 热电偶的冷端温度补偿热电偶的冷端温度补偿冰浴法（冰浴法（恒温法恒温法）把热电偶的参考端置于冰水混合物容把热电偶的参考端置于冰

35、水混合物容器里，使器里，使T T0 0=0=0。这种办法仅限于科。这种办法仅限于科学实验中使用。为了避免冰水导电引学实验中使用。为了避免冰水导电引起两个连接点短路，必须把连接点分起两个连接点短路，必须把连接点分别置于两个玻璃试管里，浸入同一冰别置于两个玻璃试管里，浸入同一冰点槽，使相互绝缘。点槽，使相互绝缘。第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 热电偶的冷端温度补偿热电偶的冷端温度补偿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T THH，利用公式计算，利用公式计算例例 用铜用铜- -康铜热电偶测某一温度康铜热电偶测某

36、一温度T T，参比端在室温环境，参比端在室温环境T TH H中，测中，测得热电动势得热电动势E EABAB( (T T，T THH) )= =1.999mV1.999mV，又用室温计测出，又用室温计测出T TH H=21,=21,查此种热电偶的分度表可知，查此种热电偶的分度表可知，E EABAB(21,0)=0.832mV(21,0)=0.832mV，故得，故得E EABAB( (T T，0)0)=E=EABAB( (T T，21)21)+E+EABAB(21(21，T T0 0) )= =1.999+0.8321.999+0.832= =2.831(mV)2.831(mV)再次查分度表，与再

37、次查分度表，与2.831mV2.831mV对应的热端温度对应的热端温度T T=68=68。EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0)第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 热电偶的冷端温度补偿热电偶的冷端温度补偿计算修正法计算修正法注意注意: :既不能只按既不能只按1.999mV1.999mV查表，认为查表，认为T T=49=49，也不能把，也不能把4949加上加上2121，认为，认为T T=70=70。第六章第六章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电偶式传感器热电偶式传感器 热电偶的冷端温度补偿热电偶的冷端温度补偿电位补偿法电位补偿法图图6-8 6-8 电位补偿法电位补偿法在热电偶回路中接入一个自动补偿在热电偶回路中接入一个自动补偿的电动势，如右图。的电动势，如右图。工作端温度为工作端温度为T T，参考端在补偿，参考端在补偿器器C C中，温度为中，温度为TcTc，补偿器中还，补偿器中还接有接有R R3 3和具有正温度系数的电和具有正温度系数的电阻阻RtRt，外加电源，外加电源U U提供一定的电提供一定的电压，为了获得可调的电压，电路压，为了获得可调的电压，电路中串联了中串联了R R1 1和和R