任务五-温度测量技术课件

任务五温度测量技术任务五温度测量技术任务要求

掌握温度的概念、温度的测量方法了解温度的测量原理、温度传感器的种类及应用任务要求掌握温度的概念、温度的测量方法任务五温度测量技术

情境一膨胀式温度计1

情境二电阻式温度传感器2

情境三热电偶温度传感器3

情境四集成温度传感器4任务五温度测量技术情境一膨胀式温度计1温度是表征物体冷热程度的物理量，是物体内部分子无规则剧烈运动程度的标志,分子运动越剧烈，温度就越高

温度是表征物体冷热程度的物理量，是物体内部分子无规则剧烈运动用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。华氏温标（℉）——在标准大气压下，冰的熔点为32度，水的沸点为212度，中间划分180等分，每等分为华氏1度，符号为F。摄氏温标(℃)——在标准大气压下，冰的熔点为0度，水的沸点为100度，中间划分100等分，每等分为摄氏1度℃，符号为t。热力学温标（K）——规定分子运动停止时的温度为绝对零度（0K），符号为T。热力学温标的零点—绝对零度，是宇宙低温的极限，宇宙间一切物体的温度可以无限地接近绝对零度但不能达到绝对零度（如宇宙空间的温度为0.2K）。温标3种温标的换算关系为用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零温度不能直接测量，需要借助于某种物体的物理参数随温度冷热不同而明显变化的特性进行间接测量。温度传感器就是通过测量某些物理量参数随温度的变化而间接测量温度的。温度传感器是由温度敏感元件（感温元件）和转换电路组成的，如图5-1所示。温度感温元件转换电路温度显示图5-1温度传感器的组成框图温度测量方法接触式——感温元件与被测对象接触，彼此进行热量交换，使感温元件与被测对象处于同一环境温度下，感温元件感受到的冷热变化即是被测对象的温度。常用的接触式测温的温度传感器主要有热膨胀式温度传感器、热电偶、热电阻、热敏电阻、半导体温度传感器等。非接触式——利用物体表面的热辐射强度与温度的关系来测量温度的。通过测量一定距离处被测物体发出的热辐射强度来确定被测物的温度。常见的非接触式测温传感器有：辐射高温计、光学高温计、比色高温计、热红外辐射温度传感器等。温度不能直接测量，需要借助于某种物体的物理参数随温度冷热不同接触测量接触测量非接触测量红外线测温非接触测量红外线测温情境一膨胀式温度计工作原理——利用物体受热体积膨胀的原理而制成的，多用于现场测量及显示。分类——按选用的物质不同，可分为液体膨胀式温度计、固体膨胀式温度计、气体膨胀式温度计3种类型。测温范围——膨胀式温度计可以测量-200～700℃范围的温度。在机械热处理测温中，常用于测量碱槽、油槽、法兰槽、淬火槽及低温干燥箱的温度，也广泛用于测量设备、管道和容器的温度。特点——这种温度计结构简单，制造和使用方便，价格低，但外壳薄脆、易损坏，大部分不适于远距离测温，必须接触测量。情境一膨胀式温度计工作原理——利用物体受热体积膨胀的原理一玻璃液体温度计将酒精、水银、煤油等液体充入到透明有刻度的玻璃吸管中，两端密封，就制成玻璃液体温度计。它是利用玻璃感温泡内的液体受热体积膨胀与玻璃体积膨胀之差来测量温度的。

酒精温度计——量度范围约为-114℃～78℃水银温度计——大多用于液体、气体及粉状固体温度的测量，测温范围为-30℃～+300℃玻璃液体温度计煤油温度计——量度范围约为-30℃～150℃。平常看到装有红色工作物质的温度计，温度计的刻度在100℃以下，一般都是煤油温度计，而不是酒精温度计。一玻璃液体温度计将酒精、水银、煤油等液体充入到透明有刻度的二固体膨胀式温度计工作原理——利用膨胀系数不同的两种金属材料牢固地粘贴在一起制成的。典型的固体膨胀式温度计是双金属温度传感器，如图5-3所示。图5-3

双金属片工作原理图5-4

双金属温度计

双金属温度计测温范围为-100℃～+600℃，探头长度可以达到1米长，可用于测量液体、蒸汽及气体介质温度。特点：现场显示温度，直观方便，抗震性能好，结构简单，牢固可靠，使用寿命长，但精度不高。

二固体膨胀式温度计工作原理——利用膨胀系数不同的两种金属结构图5-5双金属温度计的结构可以做成轴向型、径向型、135º型及万向型。连接方式有：可动外螺纹、可动内螺纹、固定螺纹、固定法兰、卡套螺纹、卡套法兰、无固定安装等连接结构图5-5双金属温度计的结构可以做成轴向型、径向型、1双金属温度传感器常用于恒温箱、加热炉、电饭锅（电饭煲）、电熨斗等温度控制.图5-6双金属温度传感器用于控制温度示意图图5-7双金属控制电饭锅温度双金属温度传感器常用于恒温箱、加热炉、电饭锅（电饭煲）、电熨三气体膨胀式温度计图5-8气体膨胀式温度计气体膨胀式温度计是基于密封在容器中的气体或液体受热后体积膨胀，压力随温度变化而变化的原理测温的，所以该温度计又称为压力式温度计。当温包受热后，其内部的工作介质温度升高，体积膨胀，压力增大，此压力经毛细管传到弹簧管内，使弹簧管产生变形，并由传动机构带动指针偏转，指示相应的温度值。三气体膨胀式温度计图5-8气体膨胀式温度计气体膨胀式气体膨胀式温度计根据填充物的不同氮气、氯甲烷、水银），可分为:

气体压力式温度计、蒸汽压力式温度计和液体压力式温度计。测温范围为-100℃～+700℃。主要用于远距离设备的气体、液体、蒸汽的温度测量，也能用于温度控制和有爆炸危险场所的温度测量。气体膨胀式温度计根据填充物的不同氮气、氯甲烷、水银），可分为体积热膨胀式温度传感器体积热膨胀式温度传感器情境二电阻式温度传感器电阻式温度传感器是利用导体或半导体材料的电阻值随温度变化而变化的原理来测量温度的，即材料的电阻率随温度的变化而变化，这种现象称为热电阻效应。当温度升高时，虽然自由电子数目基本不变（当温度变化范围不是很大时），但每个自由电子的动能将增加，因而在一定的电场作用下，要使这些杂乱无章的电子作定向运动就会遇到更大的阻力，导致金属电阻值随温度的升高而增加。把由金属导体铂、铜、镍等制成的测温元件称为热电阻，分类简称热电阻传感器；把由半导体材料制成的测温元件称为热敏电阻。情境二电阻式温度传感器电阻式温度传感器是利用导体或半导体材一热电阻工作原理——

利用金属导体的电阻值随温度的变化而变化的原理进行测温的。热电阻传感器测量示意图

主要材料——

铂和铜。测温范围——

-220850℃范围内的温度一热电阻工作原理——利用金属导体的电阻值随温度的变化而（1）.

铂热电阻

1.

铂热电阻的电阻-温度特性铂电阻的特点是测温精度高，稳定性好，所以在温度传感器中得到了广泛应用。铂电阻的测量范围为-200～850℃。-200～

0℃的温度范围内为：Rt=R0[1+At+Bt2+Ct3(t-100)]

0～

850℃的温度范围内为：Rt=R0(1+At+Bt2)

式中Rt和R0分别为t和0℃时的铂电阻值；A、B、和C为常数，其数值为

A=3.9684*10-3/℃B=-5.847*10-7/℃C=-4.22*10-12/℃分度号分别为Pt10、Pt50、Pt100，其中Pt100最常用。铂热电阻不同分度号对应有相应分度表，即Rt–t的关系

（1）.

铂热电阻1.

铂热电阻的电阻-温度特铂热电阻纯度用R100/R0=（1.385）表示铂丝的纯度，比值越大，纯度越高，测量越精确。我国工业用铂电阻R100/R0=1.391～1.389，国际上规定R100/R0≥1.392书中的A、B、C的值是分度号为Pt100铂热电阻纯度用R100/R0=（1.385）表示铂丝的纯度，任务五-温度测量技术课件（2）.

铜热电阻由于铂是贵金属，在测量精度要求不高，温度范围在-50150℃时普遍采用铜电阻。铜电阻与温度间的关系为：Rt=R0(1+a1t+a2t2+a3t3)

由于a2,a3比a1小得多，所以可以简化为：Rt≈R0(1+a1t)式中，Rt是温度为t时铜电阻值；R0是温度为0℃时铜电阻值；

a1是常数；a1=4.28*10-3℃-1铜电阻的R0常取100Ω、50Ω两种，分度号为Cu100、Cu50。特点：铜易于提纯，价格低廉，电阻--温度特性线性较好。但电阻率仅为铂的几分之一。因此，铜电阻所用阻丝细而且长，机械强度较差，热惯性较大，在温度高于100℃以上或腐蚀性介质中使用时，易氧化，稳定性较差。因此，只能用于低温及无腐蚀性的介质中。（2）.

铜热电阻由于铂是贵金属，在测量精度要求不高，温度2.热电阻传感器的结构图5-9热电阻传感器的结构电阻体由电阻丝和电阻支架组成。由于铂的电阻率大，而且相对机械强度较大，通常铂丝直径在0.03～（0.07mm±0.005）mm之间，可单层绕制，电阻体可做得很小。铜的机械强度较低，电阻丝的直径较大，一般为（0.1±0.005）mm

的漆包铜线或丝包线分层绕在骨架上，并涂上绝缘漆而成。由于铜电阻测量的温度低，一般多用双绕法，即先将铜丝对折，两根丝平行绕制，两个端头处于支架的同一端，这样工作电流从一根热电阻丝进入，从另一根丝反向出来，形成两个电流方向相反的线圈，其磁场方向相反，产生的电感就互相抵消，故又称无感绕法。这种双绕法也有利于引线的引出。图5-9热电阻传感器的结构2.热电阻传感器的结构图5-9热电阻传感器的结构由于3.热电阻传感器的测量电路热敏电阻传感器外接引线如果较长时，引线电阻的变化使测量结果有较大误差，为减小误差，可采用三线制电桥连接法测量电路。图5-10

两线制测量图5-11

三线制电桥测量电路3.热电阻传感器的测量电路热敏电阻传感器外接引线如果较长二热敏电阻

热敏电阻是一种新型的半导体测温元件，热敏电阻是利用某些金属氧化物或单晶锗、硅等材料，按特定工艺制成的感温元件。

热敏电阻分类正温度系数（PTC）热敏电阻;负温度系数（NTC）热敏电阻;临界温度电阻器（CTR）(在某一特定温度下电阻值会发生突变)图5-12各种热敏电阻的特性曲线1—突变型NTC2—负温度NTC3—线形型PTC4—突变型PTC温度的测量温控开关电路热敏电阻在电路中的符号：

二热敏电阻热敏电阻是一种新型的半导体测温元件，热敏电阻热敏电阻结构MF12型NTC热敏电阻聚酯塑料封装热敏电阻热敏电阻结构MF12型聚酯塑料封装玻璃封装NTC热敏电阻MF58型热敏电阻玻璃封装NTCMF58型热敏电阻任务五-温度测量技术课件2.热敏电阻的应用（1）热敏电阻测温

用于测量温度的热敏电阻结构简单，价格便宜。没有外保护层的热敏电阻只能用于干燥的环境中，在潮湿、腐蚀性等恶劣环境下只能用密封的热敏电阻。如图5-13为热敏电阻测量温度的电路图。测量时先对仪表进行标定。将绝缘的热敏电阻放入32℃（表头的零位）的温水中，待热量平衡后，图5-13热敏电阻体温表原理图调节RP1，使指针在32℃上，再加热水，用更高一级的温度计监测水温，使其上升到45℃。待热量平衡后，调节RP2，使指针指在45℃上。再加入冷水，逐渐降温，反复检查32～45℃范围内刻度的准确性。

图5-13

热敏电阻体温表原理图2.热敏电阻的应用（1）热敏电阻测温图5-13热（2）热敏电阻用于温度补偿

热敏电阻可在一定范围内对某些元件进行温度补偿。例如，由铜线绕制而成的动圈式仪表表头中的动圈，当温度升高时，电阻增大，引起测量误差。如果在动圈回路中串接负温度系数的热敏电阻，则可以抵消由于温度变化所产生的测量误差。

（2）热敏电阻用于温度补偿热敏电阻可在一图5-14

负温度系数热敏电阻在电冰箱温度控制中的应用开机检测关机检测基准电压tUi2＞Ui1、Ui2＞Ui3，UA1，UA2。UIC2，VT导通，继电器工作，压缩机开始制冷（3）热敏电阻用于温度控制图5-14负温度系数热敏电阻在电冰箱温度控制中的应用开机任务五-温度测量技术课件情境三热电偶温度传感器热电偶是工程上应用最广泛的温度传感器。其结构简单、使用方便、测温点小、准确度高、热惯性小、响应速度快、便于维修、复现性好；测温范围广，一般为-270℃～+2800℃；直接输出电信号，不需要转换电路。适于远距离测量、自动记录、集中控制等优点。在温度测量中占有很重要的地位。缺点是存在冷端温度补偿问题。情境三热电偶温度传感器热电偶是工程上应用最广泛的温度传感器1.热电效应两种不同材料的导体A和B组成一个闭合电路时，若两接点温度不同，则在该电路中会产生电动势，这种现象称为热电效应。该电动势称为热电动势。图5-15热电偶测温原理图一热电偶工作原理1.热电效应图5-15热电偶测温原理图一热电偶工作原理演示热端温度高于冷端温度时，回路中产生的热电势大于零热电偶工作原理演示热端温度高于冷端温度时，回路中产生的热电势冷热端温度相等时，回路中不产生热电势冷热端温度相等时，回路中不产生热电势热端温度低于冷端温度时，回路中产生的热电势小于零热端温度低于冷端温度时，回路中产生的热电势小于零热电动势的组成

图5-16

热电偶回路总热电势两种导体的接触电势

两种导体的接触电势

单一导体的温差电势温差电势很小单一导体的温差电动势

接触电动势的数值取决于两种导体的性质和接触点的温度，而与导体的形状及尺寸无关热电动势的组成图5-16热总热电动势表达式则总的热电动势就只与热端温度t成单值函数关系，即

温差电势很小，可忽略不计

总热电势表达式to

恒定eAB（to）=C热端接触电势

冷端接触电势

A导体的温差电势

B导体的温差电势

总热电动势表达式则总的热电动势就只与热端温度t成单值函数关附录K型热电偶分度表K型（镍铬—镍硅）热电偶温度范围（-90～1300℃）（参考端温度为0℃）热电势

mV

0102030405060708090-0-0.000-0.392-0.777-1.156-1.527-1.889-2.243-2.586-2.920-3.242+00.0000.3970.7981.2031.6112.0222.4362.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.387.7372008.1378.5368.9389.3419.74510.15110.56110.96911.38111.79330012.20712.62313.03913.45613.87414.29214.72115.13215.55215.97440016.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91922.34622.77223.19823.62424.05024.47660024.90225.32725.75126.17626.59927.02227.44527.86728.28828.70970029.12829.54729.96530.38330.79931.21431.62932.04232.45532.86680033.27733.68634.09534.50234.90935.31435.71836.12136.52436.92590037.32537.72438.12238.51938.81739.31039.70340.09640.48840.897100041.29641.65742.04542.43242.81743.20243.58543.96844.34944.729110045.10845.48645.86346.23846.61246.98547.35647.72648.09548.462120048.82849.19249.5549.91650.27650.63350.99051.34451.69752.049130052.398—————————附录K型热电偶分度表热电势010203042.热电偶的基本定律（1）

中间导体定律在热点偶回路中接入第三种导体，只要该导体两端温度相等，则对热电偶回路总的热电动势无影响。同样加入第四、第五种导体后，只要其两端温度相同，同样不影响电路中的总热电动势。EABC（t,to）=EAB（t，to）

中间导体定律

第三种导体2.热电偶的基本定律（1）

中间导体定律在热点偶回路中间导体定律的意义根据这个定律，我们可采取任何方式焊接导线，可以将热电动势通过导线接至测量仪表进行测量,且不影响测量精度。可采用开路热电偶对液态金属和金属壁面进行温度测量，只要保证两热电极插入地方的温度相同即可。图5-17

连接仪表的热电偶测量回路开路热电偶测温中间导体定律的意义根据这个定律，我们可采取任何方式焊接导线，（2）中间温度定律在热电偶测量电路中，测量端温度为t，自由端为to，中间温度为t′，则（t，to）的热电势等于（t，t′）与（t′，to）热电势代数和。即

中间温度定律两式相加得

证明（2）中间温度定律在热电偶测量电路中，测量端温度为t，自由端中间温度定律的意义利用该定律，可对参考端温度不为0℃的热电势进行修正。另外，可以选用廉价的热电偶A′、B′代替t′到to段的热电偶A、B，只要在t′、to温度范围内A′、B′与A、B热电偶具有相近的热电势特性，便可将热电偶冷端延长到温度恒定的地方再进行测量，使测量距离加长，还可以降低测量成本，而且不受原热电偶自由端温度t′的影响。这就是在实际测量中，对冷端温度进行修正，运用补偿导线延长测温距离，消除热电偶自由端温度变化影响的道理。热电势只取决于冷、热接点的温度，而与热电极上的温度分布无关。

中间温度定律的意义利用该定律，可对参考端温度不为0℃的热电势（3）参考电极定律

如图5-18所示，已知热电极A、B与参考电极C组成的热电偶在接点温度为（t，to）时的热电动势分别为EAC（t，to），EBC（t，to），则相同温度下，由A，B两种热电极配对后的热电动势EAB可按下面公式计算为

图5-18参考电极定律（3）参考电极定律如图5-18所示，已知热电极A、B与参参考电极定律举例例1已知铂铑30—铂热电偶的E（1084.5℃，0℃）=13.937mV，铂铑6—铂热电偶的

E（1084.5℃，0℃）=8.354mV，求：铂铑30—铂铑6热电偶在同样温度条件下的热电动势。解:设A为铂铑30电极，B为铂铑6电极，C为纯铂电极EAB（1084.5℃，0℃）=EAC（1084.5℃，0℃）-EBC（1084.5℃，0℃）=5.622mV参考电极定律举例例1已知铂铑30—铂热电偶的E（1084.3热电偶的材料与结构根据热电偶的测量原理，理论上任何两种不同材料的导体都可以作为热电极组成热电偶，但实际应用中，但为了准确可靠地进行温度测量，必须对热电偶组成材料严格选择。组成热电偶材料要满足以下条件：1）在测量温度范围内，热电性能稳定，不随时间和被测介质变化，物理化学性能稳定，能耐高温，在高温下不易氧化或腐蚀等。2）导电率要高，电阻温度系数小。3）热电势随温度的变化率要大，并希望该变化率最好是常数。4）组成热电偶的两电极材料应具有相近的熔点和特性稳定的温度范围。5）材料的机械强度高，来源充足，复制性好，复制工艺简单，价格便宜。目前工业上常用的4种标准化的热电偶材料为：铂铑30—铂铑6（分度号为B型），测温范围0～1800℃；铂铑10—铂（分度号为S型），测温范围0～1600℃；镍铬—镍硅（分度号为K型），测温范围-200～1300℃；镍铬—铜镍（分度号为E型），测温范围-200～900℃。组成热电偶的两种材料写在前面的为正极，后面为负极。查热电偶分度表时，一定要对应相应的材料。3热电偶的材料与结构根据热电偶的测量原理，理论上任何两种热电偶的结构根据安装连接形式可分为:固定螺纹连接，固定法兰连接，活动法兰连接，无固定装置等形式

铠装热电偶

薄膜热电偶也称缆式热电偶，它是将热电偶丝与电熔氧化镁绝缘物熔铸在一起，外套不锈钢管等.热电偶耐高压、反应时间短、坚固耐用用真空镀膜技术等方法，将热电偶材料沉积在绝缘片表面而构成的热电偶薄膜热电偶：测量范围为-200～500℃，热电极材料多采用铜—康铜、镍铬—铜、镍铬—镍硅等，用云母作绝缘基片，主要适用于各种表面温度的测量。当测量范围为500～1800℃时，热电极材料多用镍铬—镍硅、铂铑—铂等，用陶瓷做基片。热电偶的结构根据安装连接形式可分为:铠装热普通装配型热电偶的外形普通装配型热电偶的外形铠装热电偶外形铠装热电偶横截面铠装热电偶外形铠装热电偶横截面另外，根据热电偶的测温原理，热电偶回路的热电势只与冷端和热端的温度有关，当冷端温度保持不变时，热电势才与测量端温度成单值对应关系。但在实际测量时，冷端温度常随环境温度变化而变化，不能保持恒定，因而会产生测量误差。为了消除或补偿冷端温度的影响，常采用以下几种方法。4.热电偶冷端温度的补偿由于热电偶的分度表是在冷端温度为0℃时测得的，如果冷端温度不为零，测得的热电势就不能直接去查相应的分度表。另外，根据热电偶的测温原理，热电偶回路的热电势只与冷端和热端（1）．0℃恒温法（冰浴法）将热电偶的冷端置于0℃的恒温器内，保持为0℃。此时测得的热电势可以准确的反映热端温度变化的大小，直接查对应的热电偶分度表即可得知热端温度的大小。在冰瓶中，冰水混合物的温度能较长时间的保持在0℃不变（1）．0℃恒温法（冰浴法）将热电偶的冷端置于0℃的恒温器内冰浴法接线图被测流体管道热电偶接线盒补偿导线铜导线毫伏表冰瓶冰水混合物试管新的冷端冰浴法接线图被测流体管道热电偶接线盒补偿导线铜导线毫伏表冰瓶此方法在热电偶与动圈式仪表配套使用时特别实用。可以利用仪表的机械调零点将零位调到与冷端温度相同的刻度上，也就相当于先给仪表输入一个热电势，在仪表使用时所指示的值即为对应的温度值，也即实际测量的温度的大小（2）．冷端温度修正法当热电偶的冷端温度t0≠0℃时，测得的热电动势

EAB（t，t0

）

≠

EAB（t，0℃）。若冷端温度t0>0℃，则EAB（t，t0

）＜EAB（t，0℃）。

将冷端置于其他恒温器内，使之保持温度恒定，避免由于环境温度的波动而引入误差。

利用中间温度定律即可求出测量端相对于0℃的热电势。此方法在热电偶与动圈式仪表配套使用时特别实用。可以利用仪表的（3）.补偿导线法（延引电极法）实际测温时，由于热电偶的长度有限，冷端温度将直接受到被测介质温度和周围环境的影响.例如，热电偶安装在电炉壁上，电炉周围的空气温度的不稳定会影响到接线盒中的冷端的温度，造成测量误差。图5-20

补偿导线法为了使冷端不受测量端温度的影响，可将热电偶加长，但同时也增加了测量费用。所以一般采用在一定温度范围内（0～100℃）与热电偶热电特性相近且廉价的材料代替热电偶来延长热电极，这种导线称为补偿导线，这种方法称为补偿导线法。如图5-20所示。A′、B′为补偿导线，根据补偿导线的定义有:（3）.补偿导线法（延引电极法）实际测温时，由于热电偶的长热电偶补偿导线的作用如果参考端温度不稳定，会使温度测量误差加大。为使热电偶测量准确，在测温时，可采用配套的补偿导线将参考端延伸到温度稳定处再进行温度测量。所以，补偿导线只起延长热电偶的作用，不起任何温度补偿作用，但与热电偶有相同的功用。又因补偿导线比热电偶便宜，使用补偿导线可节约测量经费。

使用补偿导线必须注意两个问题：①两根补偿导线与热电偶相连的接点温度必须相同，接点温度不超过100℃

；②不同的热电偶要与其型号相应的补偿导线配套使用，且必须在规定的温度范围内使用，极性不能接反。在我国，补偿导线已有定型产品，如表5-1所示。

热电偶补偿导线的作用如果参考端温度不稳定，会使温度测量误差加表5-1常用热电偶补偿导线热电偶名称分度号材料极性补偿导线成分护套颜色金属颜色铂铑—铂S铜铜镍+-Cu0.57﹪～0.6﹪Ni，其余Cu红绿紫红褐镍铬—镍硅镍铬—镍铝K铜康铜+-Cu39﹪41﹪Ni，1.4%～1.8%Mn，其余Cu红棕紫红白镍铬—铜镍镍铬—康铜E镍铬考铜+-8.5﹪～10﹪Cu，其余Cu56%Cu，44%Ni紫黄黑白表5-1常用热电偶补偿导线热电偶名称分度号材料极性补偿5.热电偶测温线路（1）测量某一点温度（一个热电偶和一个仪表配用的基本电路）仪表的读数为：

补偿导线图5-21热电偶测量某一点温度5.热电偶测温线路（1）测量某一点温度（一个热电偶和一两支同型号的热电偶反向串联仪表的读数为：

注：用热电偶测量两点温度之差时，千万不能直接相减两温度点的温度图5-22测量两点温度之差（2）测量两点温度之差的电路两支同型号的热电偶反向串联仪表的读数为：注：用热电偶测量两（3）测量两点间温度和的电路两支同型号的热电偶正向串联仪表的读数为：

该电路的特点是：输出的热电势较大，提高了测试灵敏度，可以测量微小温度的变化。并且因为热电偶串联，只要有一支热电偶烧断，仪表即没有指示，可以立即发现故障。图5-23测量两点间温度和（3）测量两点间温度和的电路两支同型号的热电偶正向串联仪表的（4）测量两点间平均温度的电路两支同型号的热电偶并联图中每一支热电偶分别串接了均衡电阻R1、R2，其作用是在t1、t2不相等时，在每一支热电偶回路中流过的电流不受热电偶本身内阻不相等时的影响，所以R1、R2的阻值很大。仪表的读数为：

该电路的缺点：当某一热电偶烧断时，不能立即察觉出来，会造成测量误差

图5-24测量两点间平均温度（4）测量两点间平均温度的电路两支同型号的热电偶并联图中每一（5）多点温度测量线路该种连接方法要求每只热电偶型号相同，测量范围不能超过仪表指示量程，热电偶的冷端处于同一温度下。多点测量电路多用于自动巡回检测中，可以节约测量经费。图5-25一台仪表分别测量多点温度

通过波段开关，可以用一台显示仪表分别测量多点温度。（5）多点温度测量线路该种连接方法要求每只热电偶型号相同，6.热电偶的应用热电偶用于金属表面温度的测量

一般当被测金属表面温度在200～300℃左右或以下时，可采用粘接剂将热电偶的结点粘附于金属表面。

当被测表面温度较高，而且要求测量精度高和响应时间常数小的情况下，常采用焊接，将热电偶的头部焊于金属表面。

6.热电偶的应用热电偶用于金属表面温度的测量一般当被例1测控应用如图5-26所示为常用炉温测量控制系统。图中由毫伏定值器给出设定温度对应的毫伏数，当热电偶测量的热电势与定值器输出的数值有偏差时，说明炉温偏离设定值，此偏差经放大器放大后送到调节器，再经晶闸管触发器推动晶闸管执行器，从而调整炉丝加热功率，消除偏差，达到温控的目的。例1测控应用如图5-26所示为常用炉温测量控制系统。图中例2热电偶用于管道内温度的测量如图所示为管道内温度测量热电偶的安装方法。热电偶的安装应尽量做到使测温准确、安全可靠及维修方便。不管采用何种安装方式，均应使热电偶插入管道内有足够的深度。安装热电偶时，应将测量端迎着流体方向。例2热电偶用于管道内温度的测量如图所示为管道内温度测量热情境四集成温度传感器集成温度传感器是利用晶体管PN结的电流和电压特性与温度的关系，把感温元件（PN结）与有关的电子线路集成在很小的硅片上封装而成。其具有体积小、线性好、反应灵敏、价格低、抗干扰能力强等优点，所以应用十分广泛。由于PN结不能耐高温，所以集成温度传感器通常测量150℃以下的温度。集成温度传感器分类电流型——输出阻抗很高，可用于远距离精密温度遥感和遥测，而且不用考虑接线引入损耗和噪声电压型——输出阻抗低，易于同信号处理电路连接频率型——易与微型计算机连接三端式两端式输出端个数

情境四集成温度传感器集成温度传感器是利用晶体管PN结的一集成温度传感器的基本工作原理

图5-28为集成温度传感器原理示意图。其中VT1、VT2为差分对管，由恒流源提供的I1、I2分别为VT1、VT2的集电极电流，则△Ube为

k——玻尔兹曼常数；Q——电子电荷量；T——绝对温度；——VT1和VT2发射极面积之比。只要I1/I2为恒定值，则△Ube与温度T为单值线性函数关系。这就是集成温度传感器的基本工作原理。图5-28集成温度传感器原理图一集成温度传感器的基本工作原理图5-28为集成温度传感二电压输出型图5-29电路为电压输出型温度传感器VT1、VT2为差分对管，调节电阻R1，可使I1=I2，当对管VT1、VT2的β值大于等于1时，电路输出电压U0为

若R1=940Ω，R2=30Ω，Ƴ=37，则电路输出温度系数为10mV/K。注意：T（K）=t（℃）+273.15图5-29电压输出型温度传感器二电压输出型图5-29电路为电压输出型温度传感器若R1三电流输出型集成温度传感器电流输出型集成温度传感器原理如图5-30所示。对管VT1、VT2作为恒流源负载，VT3、VT4作为感温元件，VT3、VT4发射极面积之比为Ƴ，此时电流源总电流IT为：

由上式可得知，当R、Ƴ为恒定量时，IT与T成线性关系。若R=358Ω，Ƴ=8，则电路输出温度系数为1µA/K。图5-30电流输出原理电路图三电流输出型集成温度传感器电流输出型集成温度传感器原理如1.AD590的基本应用电路AD590是应用广泛的一种集成温度传感器，由于它内部有放大电路，再配上相应的外电路，可方便的构成各种应用电路。如图5-31所示为一简单测温电路。AD590在25℃（298.15K）时，理想输出电流为298.15µA。将AD590串联一个可调电阻，在已知温度下调整电阻值，使输出电压UR满足1mV/K的关系(如25℃时，UR应为298.15mV)。调整好以后，固定可调电阻，即可由输出电压UR读出AD590所测得热力学温度。图5-31

基本应用电路1.AD590的基本应用电路AD590是应用广泛的一种集成2．摄氏温度测量电路如图5-32所示，电位器R2用于调整零点，R4用于调整运放LF355的增益。要使图5-32中的输出为200mV/℃，可通过增大反馈电阻（图中反馈电阻由R3与电位器R4串联而成）来实现。另外，测量华氏温度（符号为℉）时，因华氏温度等于热力学温度减去255.4再乘以9/5，故若要求输出为1mV/℉，则调整反馈电阻约为180k，使得温度为0℃时，VO=17.8mV；温度为100℃时，VO=197.8mV。AD581是高精度集成稳压器，输入电压最大为40V，输出10V。图5-32用于测量摄氏温度的电路

2．摄氏温度测量电路如图5-32所示，电位器R2用于调整零点3．温差测量电路及其应用图5-33是利用两个AD590测量两点温度差的电路。在反馈电阻为100k的情况下，设1#和2#AD590处的温度分别为t1（℃）和t2（℃），则输出电压为(t1-t2)100mV/℃。图中电位器R2用于调零。电位器R4用于调整运放LF355的增益。

调节调零电位器R2使I4=0，可得：I=I1-I2若R4=90k，则有：图5-33测量两点温度差的电路VO=I(R3+R4)=(I1-I2)(R3+R4)=(t1-t2)100mV/℃

3．温差测量电路及其应用图5-33是利用两个AD590测量两4.热电偶的补偿集成温度传感器用于热电偶参考端的补偿电路如图5-34所示AD590应与热电偶参考端处于同一温度下。AD580是一个三端稳压器，其输出电压Uo=2.5V。电路工作时，调整电阻R2使得I1=t0x10-3mA，这样在电阻R1上产生一个随参考端温度t0变化的补偿电压

U1=I1*R1。图5-34热电偶参考端的补偿电路4.热电偶的补偿集成温度传感器用于热电偶参考端的补偿电路如5.温度控制图5-35为AD590简单的温度控制电路。AD311为比较器，其输出控制加热器电流，调节RT可改变比较电压，从而改变控制温度。AD581是稳压器，为AD590提供稳定电压。图5-35温度控制电路5.温度控制图5-35为AD590简单的温度控制电路。AD温标——量度物体温度数值的标尺

集成温度传感器——电压输出型、电流输出型非接触式测温

温度的测量方法接触式膨胀式温度计的工作原理——

物体受热体积膨胀

电阻式温度传感器的工作原理——

导体或半导体材料的电阻值随

温度变化而变化

热敏电阻的种类负温度系数（NTC）热敏电阻正温度系数（PTC）热敏电阻临界温度系数（CTR）热敏电阻要点回顾温标——量度物体温度数值的标尺集成温度传感器——电压输习题55-1温度的测量方法有几种？各有何特点？5-2膨胀式温度计有几种？其工作原理是什么？各有何实际应用？5-3电阻式温度传感器的工作原理是什么？有几种类型？各有何特点？5-4为什么用热电阻测温时经常采用三线制接法？若在导线连接至控制室后再分三线接入仪表，是否实现了三线制连接？5-5热敏电阻测温时是否需要采用三线制接法？为什么？5-6热电偶温度传感器的工作原理是什么？热电势的组成有几种？写出热电偶回路中总热电势的表达式。5-7热电偶的基本定律有哪些？其含义是什么？每种定律的意义何在？并证明每种定律。5-8为什么要对热电偶进行冷端温度补偿？常用的补偿方法有几种？补偿导线的作用是什么？连接补偿导线要注意什么？5-9热电偶测温线路有几种？试画出每种测温电路原理图，并写出热电势表达式。5-10试比较热电偶、热电阻、热敏电阻的异同？习题55-1温度的测量方法有几种？各有何特点？5-11已知分度号为K的热电偶热端温度为t=800℃，冷端温度为t0=30℃,试求回路中的实际总电势？5-12如图5-36所示，用K型（镍铬-镍硅）热电偶测量炼钢炉熔融金属某一点温度，A′、B′为补偿导线，Cu为铜导线。已知t1=40℃，t2=0℃，t3=20℃。（1）当仪表指示为39.314mV时，计算被测点温度t=?（2）如果将A′、B′换成铜导线，此时仪表指示为37.702mV，求被测点温度t=?（3）将热电偶直接插到熔融金属同一高度来测量此点的温度，是利用了热电偶的什么定律？如果被测液体不是金属，还能用此方法测量吗？为什么？图5-36热电偶测量熔融金属温度5-11已知分度号为K的热电偶热端温度为t=800℃，冷端5-13用两只K型热电偶测量两点温差，如图5-22所示。已知t1=980℃，t2=510℃，t0=20℃，试求两点的温差。5-14试用集成温度传感器AD590设计一款电子温度计。5-15试用集成温度传感器LM335设计一款超温报警电路。（设报警温度为60℃）5-13用两只K型热电偶测量两点温差，如图5-22所示。已任务五温度测量技术任务五温度测量技术任务要求

掌握温度的概念、温度的测量方法了解温度的测量原理、温度传感器的种类及应用任务要求掌握温度的概念、温度的测量方法任务五温度测量技术

情境一膨胀式温度计1

情境二电阻式温度传感器2

情境三热电偶温度传感器3

情境四集成温度传感器4任务五温度测量技术情境一膨胀式温度计1温度是表征物体冷热程度的物理量，是物体内部分子无规则剧烈运动程度的标志,分子运动越剧烈，温度就越高

温度是表征物体冷热程度的物理量，是物体内部分子无规则剧烈运动用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。华氏温标（℉）——在标准大气压下，冰的熔点为32度，水的沸点为212度，中间划分180等分，每等分为华氏1度，符号为F。摄氏温标(℃)——在标准大气压下，冰的熔点为0度，水的沸点为100度，中间划分100等分，每等分为摄氏1度℃，符号为t。热力学温标（K）——规定分子运动停止时的温度为绝对零度（0K），符号为T。热力学温标的零点—绝对零度，是宇宙低温的极限，宇宙间一切物体的温度可以无限地接近绝对零度但不能达到绝对零度（如宇宙空间的温度为0.2K）。温标3种温标的换算关系为用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零温度不能直接测量，需要借助于某种物体的物理参数随温度冷热不同而明显变化的特性进行间接测量。温度传感器就是通过测量某些物理量参数随温度的变化而间接测量温度的。温度传感器是由温度敏感元件（感温元件）和转换电路组成的，如图5-1所示。温度感温元件转换电路温度显示图5-1温度传感器的组成框图温度测量方法接触式——感温元件与被测对象接触，彼此进行热量交换，使感温元件与被测对象处于同一环境温度下，感温元件感受到的冷热变化即是被测对象的温度。常用的接触式测温的温度传感器主要有热膨胀式温度传感器、热电偶、热电阻、热敏电阻、半导体温度传感器等。非接触式——利用物体表面的热辐射强度与温度的关系来测量温度的。通过测量一定距离处被测物体发出的热辐射强度来确定被测物的温度。常见的非接触式测温传感器有：辐射高温计、光学高温计、比色高温计、热红外辐射温度传感器等。温度不能直接测量，需要借助于某种物体的物理参数随温度冷热不同接触测量接触测量非接触测量红外线测温非接触测量红外线测温情境一膨胀式温度计工作原理——利用物体受热体积膨胀的原理而制成的，多用于现场测量及显示。分类——按选用的物质不同，可分为液体膨胀式温度计、固体膨胀式温度计、气体膨胀式温度计3种类型。测温范围——膨胀式温度计可以测量-200～700℃范围的温度。在机械热处理测温中，常用于测量碱槽、油槽、法兰槽、淬火槽及低温干燥箱的温度，也广泛用于测量设备、管道和容器的温度。特点——这种温度计结构简单，制造和使用方便，价格低，但外壳薄脆、易损坏，大部分不适于远距离测温，必须接触测量。情境一膨胀式温度计工作原理——利用物体受热体积膨胀的原理一玻璃液体温度计将酒精、水银、煤油等液体充入到透明有刻度的玻璃吸管中，两端密封，就制成玻璃液体温度计。它是利用玻璃感温泡内的液体受热体积膨胀与玻璃体积膨胀之差来测量温度的。

酒精温度计——量度范围约为-114℃～78℃水银温度计——大多用于液体、气体及粉状固体温度的测量，测温范围为-30℃～+300℃玻璃液体温度计煤油温度计——量度范围约为-30℃～150℃。平常看到装有红色工作物质的温度计，温度计的刻度在100℃以下，一般都是煤油温度计，而不是酒精温度计。一玻璃液体温度计将酒精、水银、煤油等液体充入到透明有刻度的二固体膨胀式温度计工作原理——利用膨胀系数不同的两种金属材料牢固地粘贴在一起制成的。典型的固体膨胀式温度计是双金属温度传感器，如图5-3所示。图5-3

双金属片工作原理图5-4

双金属温度计

双金属温度计测温范围为-100℃～+600℃，探头长度可以达到1米长，可用于测量液体、蒸汽及气体介质温度。特点：现场显示温度，直观方便，抗震性能好，结构简单，牢固可靠，使用寿命长，但精度不高。

二固体膨胀式温度计工作原理——利用膨胀系数不同的两种金属结构图5-5双金属温度计的结构可以做成轴向型、径向型、135º型及万向型。连接方式有：可动外螺纹、可动内螺纹、固定螺纹、固定法兰、卡套螺纹、卡套法兰、无固定安装等连接结构图5-5双金属温度计的结构可以做成轴向型、径向型、1双金属温度传感器常用于恒温箱、加热炉、电饭锅（电饭煲）、电熨斗等温度控制.图5-6双金属温度传感器用于控制温度示意图图5-7双金属控制电饭锅温度双金属温度传感器常用于恒温箱、加热炉、电饭锅（电饭煲）、电熨三气体膨胀式温度计图5-8气体膨胀式温度计气体膨胀式温度计是基于密封在容器中的气体或液体受热后体积膨胀，压力随温度变化而变化的原理测温的，所以该温度计又称为压力式温度计。当温包受热后，其内部的工作介质温度升高，体积膨胀，压力增大，此压力经毛细管传到弹簧管内，使弹簧管产生变形，并由传动机构带动指针偏转，指示相应的温度值。三气体膨胀式温度计图5-8气体膨胀式温度计气体膨胀式气体膨胀式温度计根据填充物的不同氮气、氯甲烷、水银），可分为:

气体压力式温度计、蒸汽压力式温度计和液体压力式温度计。测温范围为-100℃～+700℃。主要用于远距离设备的气体、液体、蒸汽的温度测量，也能用于温度控制和有爆炸危险场所的温度测量。气体膨胀式温度计根据填充物的不同氮气、氯甲烷、水银），可分为体积热膨胀式温度传感器体积热膨胀式温度传感器情境二电阻式温度传感器电阻式温度传感器是利用导体或半导体材料的电阻值随温度变化而变化的原理来测量温度的，即材料的电阻率随温度的变化而变化，这种现象称为热电阻效应。当温度升高时，虽然自由电子数目基本不变（当温度变化范围不是很大时），但每个自由电子的动能将增加，因而在一定的电场作用下，要使这些杂乱无章的电子作定向运动就会遇到更大的阻力，导致金属电阻值随温度的升高而增加。把由金属导体铂、铜、镍等制成的测温元件称为热电阻，分类简称热电阻传感器；把由半导体材料制成的测温元件称为热敏电阻。情境二电阻式温度传感器电阻式温度传感器是利用导体或半导体材一热电阻工作原理——

利用金属导体的电阻值随温度的变化而变化的原理进行测温的。热电阻传感器测量示意图

主要材料——

铂和铜。测温范围——

-220850℃范围内的温度一热电阻工作原理——利用金属导体的电阻值随温度的变化而（1）.

铂热电阻

1.

铂热电阻的电阻-温度特性铂电阻的特点是测温精度高，稳定性好，所以在温度传感器中得到了广泛应用。铂电阻的测量范围为-200～850℃。-200～

0℃的温度范围内为：Rt=R0[1+At+Bt2+Ct3(t-100)]

0～

850℃的温度范围内为：Rt=R0(1+At+Bt2)

式中Rt和R0分别为t和0℃时的铂电阻值；A、B、和C为常数，其数值为

A=3.9684*10-3/℃B=-5.847*10-7/℃C=-4.22*10-12/℃分度号分别为Pt10、Pt50、Pt100，其中Pt100最常用。铂热电阻不同分度号对应有相应分度表，即Rt–t的关系

（1）.

铂热电阻1.

铂热电阻的电阻-温度特铂热电阻纯度用R100/R0=（1.385）表示铂丝的纯度，比值越大，纯度越高，测量越精确。我国工业用铂电阻R100/R0=1.391～1.389，国际上规定R100/R0≥1.392书中的A、B、C的值是分度号为Pt100铂热电阻纯度用R100/R0=（1.385）表示铂丝的纯度，任务五-温度测量技术课件（2）.

铜热电阻由于铂是贵金属，在测量精度要求不高，温度范围在-50150℃时普遍采用铜电阻。铜电阻与温度间的关系为：Rt=R0(1+a1t+a2t2+a3t3)

由于a2,a3比a1小得多，所以可以简化为：Rt≈R0(1+a1t)式中，Rt是温度为t时铜电阻值；R0是温度为0℃时铜电阻值；

a1是常数；a1=4.28*10-3℃-1铜电阻的R0常取100Ω、50Ω两种，分度号为Cu100、Cu50。特点：铜易于提纯，价格低廉，电阻--温度特性线性较好。但电阻率仅为铂的几分之一。因此，铜电阻所用阻丝细而且长，机械强度较差，热惯性较大，在温度高于100℃以上或腐蚀性介质中使用时，易氧化，稳定性较差。因此，只能用于低温及无腐蚀性的介质中。（2）.

铜热电阻由于铂是贵金属，在测量精度要求不高，温度2.热电阻传感器的结构图5-9热电阻传感器的结构电阻体由电阻丝和电阻支架组成。由于铂的电阻率大，而且相对机械强度较大，通常铂丝直径在0.03～（0.07mm±0.005）mm之间，可单层绕制，电阻体可做得很小。铜的机械强度较低，电阻丝的直径较大，一般为（0.1±0.005）mm

的漆包铜线或丝包线分层绕在骨架上，并涂上绝缘漆而成。由于铜电阻测量的温度低，一般多用双绕法，即先将铜丝对折，两根丝平行绕制，两个端头处于支架的同一端，这样工作电流从一根热电阻丝进入，从另一根丝反向出来，形成两个电流方向相反的线圈，其磁场方向相反，产生的电感就互相抵消，故又称无感绕法。这种双绕法也有利于引线的引出。图5-9热电阻传感器的结构2.热电阻传感器的结构图5-9热电阻传感器的结构由于3.热电阻传感器的测量电路热敏电阻传感器外接引线如果较长时，引线电阻的变化使测量结果有较大误差，为减小误差，可采用三线制电桥连接法测量电路。图5-10

两线制测量图5-11

三线制电桥测量电路3.热电阻传感器的测量电路热敏电阻传感器外接引线如果较长二热敏电阻

热敏电阻是一种新型的半导体测温元件，热敏电阻是利用某些金属氧化物或单晶锗、硅等材料，按特定工艺制成的感温元件。

热敏电阻分类正温度系数（PTC）热敏电阻;负温度系数（NTC）热敏电阻;临界温度电阻器（CTR）(在某一特定温度下电阻值会发生突变)图5-12各种热敏电阻的特性曲线1—突变型NTC2—负温度NTC3—线形型PTC4—突变型PTC温度的测量温控开关电路热敏电阻在电路中的符号：

二热敏电阻热敏电阻是一种新型的半导体测温元件，热敏电阻热敏电阻结构MF12型NTC热敏电阻聚酯塑料封装热敏电阻热敏电阻结构MF12型聚酯塑料封装玻璃封装NTC热敏电阻MF58型热敏电阻玻璃封装NTCMF58型热敏电阻任务五-温度测量技术课件2.热敏电阻的应用（1）热敏电阻测温

用于测量温度的热敏电阻结构简单，价格便宜。没有外保护层的热敏电阻只能用于干燥的环境中，在潮湿、腐蚀性等恶劣环境下只能用密封的热敏电阻。如图5-13为热敏电阻测量温度的电路图。测量时先对仪表进行标定。将绝缘的热敏电阻放入32℃（表头的零位）的温水中，待热量平衡后，图5-13热敏电阻体温表原理图调节RP1，使指针在32℃上，再加热水，用更高一级的温度计监测水温，使其上升到45℃。待热量平衡后，调节RP2，使指针指在45℃上。再加入冷水，逐渐降温，反复检查32～45℃范围内刻度的准确性。

图5-13

热敏电阻体温表原理图2.热敏电阻的应用（1）热敏电阻测温图5-13热（2）热敏电阻用于温度补偿

热敏电阻可在一定范围内对某些元件进行温度补偿。例如，由铜线绕制而成的动圈式仪表表头中的动圈，当温度升高时，电阻增大，引起测量误差。如果在动圈回路中串接负温度系数的热敏电阻，则可以抵消由于温度变化所产生的测量误差。

（2）热敏电阻用于温度补偿热敏电阻可在一图5-14

负温度系数热敏电阻在电冰箱温度控制中的应用开机检测关机检测基准电压tUi2＞Ui1、Ui2＞Ui3，UA1，UA2。UIC2，VT导通，继电器工作，压缩机开始制冷（3）热敏电阻用于温度控制图5-14负温度系数热敏电阻在电冰箱温度控制中的应用开机任务五-温度测量技术课件情境三热电偶温度传感器热电偶是工程上应用最广泛的温度传感器。其结构简单、使用方便、测温点小、准确度高、热惯性小、响应速度快、便于维修、复现性好；测温范围广，一般为-270℃～+2800℃；直接输出电信号，不需要转换电路。适于远距离测量、自动记录、集中控制等优点。在温度测量中占有很重要的地位。缺点是存在冷端温度补偿问题。情境三热电偶温度传感器热电偶是工程上应用最广泛的温度传感器1.热电效应两种不同材料的导体A和B组成一个闭合电路时，若两接点温度不同，则在该电路中会产生电动势，这种现象称为热电效应。该电动势称为热电动势。图5-15热电偶测温原理图一热电偶工作原理1.热电效应图5-15热电偶测温原理图一热电偶工作原理演示热端温度高于冷端温度时，回路中产生的热电势大于零热电偶工作原理演示热端温度高于冷端温度时，回路中产生的热电势冷热端温度相等时，回路中不产生热电势冷热端温度相等时，回路中不产生热电势热端温度低于冷端温度时，回路中产生的热电势小于零热端温度低于冷端温度时，回路中产生的热电势小于零热电动势的组成

图5-16

热电偶回路总热电势两种导体的接触电势

两种导体的接触电势

单一导体的温差电势温差电势很小单一导体的温差电动势

接触电动势的数值取决于两种导体的性质和接触点的温度，而与导体的形状及尺寸无关热电动势的组成图5-16热总热电动势表达式则总的热电动势就只与热端温度t成单值函数关系，即

温差电势很小，可忽略不计

总热电势表达式to

恒定eAB（to）=C热端接触电势

冷端接触电势

A导体的温差电势

B导体的温差电势

总热电动势表达式则总的热电动势就只与热端温度t成单值函数关附录K型热电偶分度表K型（镍铬—镍硅）热电偶温度范围（-90～1300℃）（参考端温度为0℃）热电势

mV

0102030405060708090-0-0.000-0.392-0.777-1.156-1.527-1.889-2.243-2.586-2.920-3.242+00.0000.3970.7981.2031.6112.0222.4362.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.387.7372008.1378.5368.9389.3419.74510.15110.56110.96911.38111.79330012.20712.62313.03913.45613.87414.29214.72115.13215.55215.97440016.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91922.34622.77223.19823.62424.05024.47660024.90225.32725.75126.17626.59927.02227.44527.86728.28828.70970029.12829.54729.96530.38330.79931.21431.62932.04232.45532.86680033.27733.68634.09534.50234.90935.31435.71836.12136.52436.92590037.32537.72438.12238.51938.81739.31039.70340.09640.48840.897100041.29641.65742.04542.43242.81743.20243.58543.96844.34944.729110045.10845.48645.86346.23846.61246.98547.35647.72648.09548.462120048.82849.19249.5549.91650.27650.63350.99051.34451.69752.049130052.398—————————附录K型热电偶分度表热电势010203042.热电偶的基本定律（1）

中间导体定律在热点偶回路中接入第三种导体，只要该导体两端温度相等，则对热电偶回路总的热电动势无影响。同样加入第四、第五种导体后，只要其两端温度相同，同样不影响电路中的总热电动势。EABC（t,to）=EAB（t，to）

中间导体定律

第三种导体2.热电偶的基本定律（1）

中间导体定律在热点偶回路中间导体定律的意义根据这个定律，我们可采取任何方式焊接导线，可以将热电动势通过导线接至测量仪表进行测量,且不影响测量精度。可采用开路热电偶对液态金属和金属壁面进行温度测量，只要保证两热电极插入地方的温度相同即可。图5-17

连接仪表的热电偶测量回路开路热电偶测温中间导体定律的意义根据这个定律，我们可采取任何方式焊接导线，（2）中间温度定律在热电偶测量电路中，测量端温度为t，自由端为to，中间温度为t′，则（t，to）的热电势等于（t，t′）与（t′，to）热电势代数和。即

中间温度定律两式相加得

证明（2）中间温度定律在热电偶测量电路中，测量端温度为t，自由端中间温度定律的意义利用该定律，可对参考端温度不为0℃的热电势进行修正。另外，可以选用廉价的热电偶A′、B′代替t′到to段的热电偶A、B，只要在t′、to温度范围内A′、B′与A、B热电偶具有相近的热电势特性，便可将热电偶冷端延长到温度恒定的地方再进行测量，使测量距离加长，还可以降低测量成本，而且不受原热电偶自由端温度t′的影响。这就是在实际测量中，对冷端温度进行修正，运用补偿导线延长测温距离，消除热电偶自由端温度变化影响的道理。热电势只取决于冷、热接点的温度，而与热电极上的温度分布无关。

中间温度定律的意义利用该定律，可对参考端温度不为0℃的热电势（3）参考电极定律

如图5-18所示，已知热电极A、B与参考电极C组成的热电偶在接点温度为（t，to）时的热电动势分别为EAC（t，to），EBC（t，to），则相同温度下，由A，B两种热电极配对后的热电动势EAB可按下面公式计算为

图5-18参考电极定律（3）参考电极定律如图5-18所示，已知热电极A、B与参参考电极定律举例例1已知铂铑30—铂热电偶的E（1084.5℃，0℃）=13.937mV，铂铑6—铂热电偶的

E（1084.5℃，0℃）=8.354mV，求：铂铑30—铂铑6热电偶在同样温度条件下的热电动势。解:设A为铂铑30电极，B为铂铑6电极，C为纯铂电极EAB（1084.5℃，0℃）=EAC（1084.5℃，0℃）-EBC（1084.5℃，0℃）=5.622mV参考电极定律举例例1已知铂铑30—铂热电偶的E（1084.3