第三章(5) 温度测量

化工仪表及自动化第三章检测仪表与传感器第五节温度检测及仪表2温度检测仪表是实现温度检测和控制的重要器件。在种类繁多的检测仪表中，温度检测仪表是应用最广泛、发展最快的检测仪表之一。温度是与人类生活息息相关的物理量。在2000多年前，就开始为检测温度进行了各种努力，并开始使用温度计检测温度。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。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。温度是反映物体冷热状态的物理量。因此，人类离不开温度，当然也离不开温度检测仪表。第五节温度检测及仪表3

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。1、热力学温标2、国际实用温标3、摄氏温标4、华氏温标4第五节温度检测及仪表一、温度检测方法

温度不能直接测量，只能借助于冷热不同物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不同而变化的特性来加以间接测量。

分类按测量范围

按用途

高温计、温度计标准仪表、实用仪表

按工作原理

膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计和辐射高温计

按测量方式

接触式与非接触式

5二.温度计的分类及特点接触式温度计的特点：传感器直接与被测物体接触进行温度测量，由于被测物体的热量传递给传感器，降低了被测物体温度，特别是被测物体热容量较小时，测量精度较低。因此采用这种方式要测得物体的真实温度的前提条件是被测物体的热容量要足够大。非接触式温度计的特点：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。其制造成本较高，测量精度却较低。优点：不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测对象的温度场；连续测量不会产生消耗；反应快等。6物理现象

体积热膨胀

电阻变化温差电现象导磁率变化电容变化压电效应超声波传播速度变化物质颜色P–N结电动势晶体管特性变化可控硅动作特性变化热、光辐射种类铂测温电阻、热敏电阻热电偶BaSrTiO3陶瓷石英晶体振动器超声波温度计示温涂料液晶半导体二极管晶体管半导体集成电路温度传感器可控硅辐射温度传感器光学高温计1.气体温度计2.玻璃制水银温度计3.玻璃制有机液体温度计4.双金属温度计5.液体压力温度计6.气体压力温度计1．

热铁氧体2．

Fe-Ni-Cu合金7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、可控硅分类特征传感器名称超高温用传感器1500℃以上光学高温计、辐射传感器高温用传感器1000～1500℃光学高温计、辐射传感器、热电偶中高温用传感器500～1000℃光学高温计、辐射传感器、热电偶中温用传感器0～500℃低温用传感器-250～0℃极低温用传感器-270～-250℃BaSrTiO3陶瓷晶体管、热敏电阻、压力式玻璃温度计见表下内容

测温范围温度检测及仪表分类(1)8分类特征传感器名称测温范围宽、输出小测温电阻器、晶体管、热电偶半导体集成电路传感器、可控硅、石英晶体振动器、压力式温度计、玻璃制温度计线性型测温范围窄、输出大热敏电阻指数型函数开关型特性特定温度、输出大感温铁氧体、双金属温度计

测温特性温度检测及仪表分类(2)9分类特征传感器名称测定精度±0.1～±0.5℃铂测温电阻、石英晶体振动器、玻璃制温度计、气体温度计、光学高温计温度标准用测定精度±0.5～±5℃热电偶、测温电阻器、热敏电阻、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、可控硅绝对值测定用管理温度测定用相对值±1～±5℃

测定精度温度检测及仪表分类(3)10测温方式温度计种类测温范围／℃优点缺点接触式测温仪表膨胀式玻璃液体-50～600结构简单，使用方便，测量准确，价格低廉测量上限和精度受玻璃质量的限制，易碎，不能记录远传双金属-80～600结构紧凑，牢固可靠精度低，量程和使用范围有限压力式液体气体蒸汽-30～600-20～3500～250结构简单，耐震，防爆能记录、报警，价格低廉精度低，测温距离短，滞后大热电偶铂铑-铂镍铬-镍硅镍铬-考铜0～1600-50～1000-50～600测温范围广，精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制需冷端温度补偿，在低温段测量精度较低热电阻铂铜-200～600-50～150测量精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制不能测高温，需注意环境温度的影响非接触式测温仪表辐射式辐射式光学式比色式400～2000700～3200900～1700测温时，不破坏被测温度场低温段测量不准，环境条件会影响测温准确度红外线光电探测热电探测0～3500200～2000测温范围大，适于测温度分布，不破坏被测温度场，响应快易受外界干扰，标定困难表3-7常用温度计的种类及优缺点p77111.膨胀式温度计图3-52双金属片

图3-53

双金属温度信号器1—双金属片；2—调节螺钉；3—绝缘子；4—信号灯膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀的性质而制成的。玻璃管温度计双金属温度计液体膨胀固体膨胀122.压力式温度计p78

它是根据在封闭系统中的液体、气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化这一原理而制成的，并用压力表来测量这种变化，从而测得温度。图3-54压力式温度计结构原理图

1—传动机构；2—刻度盘；3—指针；4—弹簧管；5—连杆；6—接头；7—毛细管；8—温包；9—工作物质

应用压力随温度的变化来测温的仪表叫压力式温度计。

133.辐射式温度计辐射式高温计是基于物体热辐射作用来测量温度的仪表。目前，被广泛地用来测量高于800℃的温度。压力式温度计的构造由以下三部分组成

温包毛细管弹簧管（或盘簧管）

14二、热电偶温度计p79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。优点：（1）具有结构简单，测量范围宽、准确度高、热惯性小，输出信号为电信号便于远传或信号转换等，（2）还能用来测量流体的温度、测量固体以及固体壁面的温度。（3）微型热电偶还可用于快速及动态温度的测量。热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表。15第五节温度检测及仪表二、热电偶温度计图3-55热电偶温度计测温系统示意图1—热电偶；2—导线；3—测量仪表热电偶温度计由三部分组成：热电偶（感温元件）；测量仪表（毫伏计或电位差计）；连接热电偶和测量仪表的导线（补偿导线或铜导线）。1.热电偶图3-56热电偶示意图是以热电效应为基础的测温仪表。16（1）热电现象及测温原理

图3-57热电现象图3-59热电偶原理及电路图左图闭合回路中总的热电势或1端：热端（工作端）2端：冷端（自由端）直流毫伏计17两种不同的导体或半导体A和B组合成如图所示闭合回路，若导体A和B的连接处温度不同（设T＞T0），则在此闭合回路中就有电流产生，也就是说回路中有电动势存在，这种现象叫做热电效应。这种现象早在1821年首先由西拜克（See－back）发现,所以又称西拜克效应。热电偶原理图TT0AB

一、热电偶的工作原理回路中所产生的电动势，叫热电势。热电势由两部分组成，即温差电势和接触电势。热端自由端为什么会产生热电势？Why?181.接触电势接触电势原理图+ABTeAB(T)-eAB(T)——导体A、B结点在温度T时形成的接触电动势；e——单位电荷，e=1.6×10-19C；

k——波尔兹曼常数，k=1.38×10-23J/K

；NA、NB

——导体A、B在温度为T时的电子密度。接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。为什么会产生热电势？Why?19图3-58接触电势形成的过程存在自由电子密度差产生扩散产生静电场扩散速率下降，反扩散速率增加扩散速率=反扩散速率动态平衡热电势eAB(t)小结++--扩散作用金属A金属B电场作用20AeA(T,To)ToTeA(T，T0)——导体A两端温度为T、T0时形成的温差电动势；T，T0——高低端的绝对温度；σA——汤姆逊系数，表示导体A两端的温度差为1℃时所产生的温差电动势，例如在0℃时，铜的σ=2μV/℃。2.温差电势温差电势原理图21由导体材料A、B组成的闭合回路，其接点温度分别为T、T0,如果T＞T0，则必存在着两个接触电势和两个温差电势，回路总电势：T0TeAB(T)eAB(T0)eA(T,T0)eB(T,T0)AB3.回路总电势NAT、NAT0——导体A在结点温度为T和T0时的电子密度；NBT、NBT0——导体B在结点温度为T和T0时的电子密度；σA

、σB——导体A和B的汤姆逊系数。22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EAB(T0)=常数，则回路热电势EAB(T，T0)就只与温度T有关，而且是T的单值函数，这就是利用热电偶测温的原理。Note: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。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；但是与热电偶的长度、粗细无关。只有用不同性质的导体(或半导体)才能组合成热电偶；相同材料不会产生热电势，因为当A、B两种导体是同一种材料时，ln(NA/NB)=0，也即EAB(T，T0)=0。23第五节温度检测及仪表利用热电偶测量温度时，必须要用某些仪表来测量热电势的数值，见下图。

图3-60热电偶测温系统连接图图（a）总的热电势（3-65）由于（3-68）（3-67）将式（3-66）、式（3-67）代入式（3-64）（3-66）（2）插入第三种导线的问题p8124第五节温度检测及仪表说明：在热电偶回路中接入第三种金属导线对原热电偶所产生的热电势数值并无影响。不过必须保证引入线两端的温度相同。

故得（3-69）图（b）总的热电势（3-71）25ET0T0TET0T1T1T电位计接入热电偶回路根据上述原理，可以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。

26工业上对热电极材料的要求温度每增加１℃时所能产生的热电势要大，而且热电势与温度应尽可能成线性关系；物理稳定性要高；化学稳定性要高；材料组织要均匀，要有韧性，便于加工成丝；复现性好，便于成批生产，而且在应用上也可保证良好的互换性。（3）常用热电偶的种类p8127（1）．铂铑30—铂铑6热电偶(B型)

分度号为LL—2正极：铂铑合金（用70％铂，30％铑冶炼而成）。负极：铂铑合金（用94％铂，6％铑冶炼而成）。测量温度：长期可到1600℃，短期可达1800℃。特点：材料性能稳定，测量精度高。

适用于在氧化性和中性介质中使用，还原性气体中易被侵蚀。低温热电势极小，冷端温度在50℃以下可不加补偿。价格贵，成本高。几种热电偶介绍Page8228

（2）．铂—铂铑热电偶(S型)

分度号LB—3工业用热电偶丝：Φ0.5mm，实验室用可更细些。正极：铂铑合金丝,用90％铂和10％铑(重量比)冶炼而成。负极：铂丝。测量温度：长期：1300℃、短期：1600℃。特点：材料性能稳定，测量准确度较高；可做成标准热电偶或基准热电偶。用途：实验室或校验其它热电偶。测量温度较高，一般用来测量1000℃以上高温。在高温还原性气体中（如气体中含Co、H2等）易被侵蚀，需要用保护套管。材料属贵金属，成本较高。热电势较弱。几种热电偶介绍29

（3）．镍铬—镍硅(镍铬-镍铝)热电偶(K型)

分度号EU—2工业用热电偶丝：Φ1.2~2.5mm，实验室用可细些。正极：镍铬合金(用88.4～89.7％镍、9～10％铬，0.6％硅，0.3％锰，0.4～0.7％钴冶炼而成)。负极：镍硅合金(用95.7～97％镍,2～3％硅,0.4～0.7％钴冶炼而成)。测量温度：长期1000℃，短期1300℃。特点：价格比较便宜，在工业上广泛应用。高温下抗氧化能力强，在还原性气体和含有SO2，

H2S等气体中易被侵蚀。复现性好，热电势大。已用镍铬-镍硅取代了镍铬-镍铝热电偶。几种热电偶介绍30（4）．镍铬—考铜热电偶(XK型)工业用热电偶丝:Ф1.2～2mm，实验室用可更细些。正极：镍铬合金负极：考铜合金（用56％铜，44％镍冶炼而成）。测量温度：长期600℃，短期800℃。特点：价格比较便宜，工业上广泛应用。在常用热电偶中它产生的热电势最大。气体硫化物对热电偶有腐蚀作用。考铜易氧化变质，适于在还原性或中性介质中使用。几种热电偶介绍31（1）铱和铱合金热电偶如铱50铑—铱10钌热电偶它能在氧化气氛中测量高达2100℃的高温。（2）钨铼热电偶是60年代发展起来的，是目前一种较好的高温热电偶，可使用在真空惰性气体介质或氢气介质中，但高温抗氧能力差。国产钨铼-钨铼20热电偶使用温度范围300～2000℃分度精度为1％。（3）金铁—镍铬热电偶主要用在低温测量，可在2～273K范围内使用，灵敏度约为10μV／℃。（4）钯—铂铱15热电偶是一种高输出性能的热电偶，在1398℃时的热电势为47.255mV，比铂—铂铑10热电偶在同样温度下的热电势高出3倍，因而可配用灵敏度较低的指示仪表，常应用于航空工业。几种持殊用途的热电偶Page8232第五节温度检测及仪表热电偶名称代号分度号热电极材料测温范围/℃新旧正热电极负热电极长期使用短期使用铂铑30-铂铑6铂铑10-铂镍铬-镍硅镍铬-铜镍铁-铜镍铜-铜镍WRRWRPWRNWREWRFWRCBSKEJTLL-2LB-3EU-2--CK铂铑30合金铂铑10合金镍铬合金镍铬合金铁铜铂铑6合金纯铂镍硅合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金300～1600-20～1300-50～1000-40～800-40～700-400～300180016001200900750350表3-4工业用热电偶33第五节温度检测及仪表（4）热电偶的结构

①普通型热电偶图3-61热电偶的结构热电极绝缘管保护套管接线盒Page8234

（二）常用热电偶的结构类型

1．工业用热电偶下图为典型工业用热电偶结构示意图。它由热电偶丝、绝缘套管、保护套管以及接线盒等部分组成。实验室用时，也可不装保护套管，以减小热惯性。

工业热电偶结构示意图1－接线盒；2－保险套管3―绝缘套管4―热电偶丝123435（1）普通装配式热电偶的结构

热电极可以从保护管中取出的可拆卸的工业热电偶，它与显示仪表、记录仪表或计算机等配套使用，可以测量各种生产过程中气体、液体、熔体及固体表面的温度。

（4）热电偶的结构

36第五节温度检测及仪表材料工作温度/℃橡皮、绝缘漆珐琅玻璃管石英管瓷管纯氧化铝管80150500120014001700表3-8常用绝缘子材料表3-9常用保护套管材料工作温度/℃无缝钢管不锈钢管石英管瓷管Al2O3陶瓷管6001000120014001900以上37(a)(b)(c)(d)

132(2)．铠装式热电偶（又称套管式热电偶）优点是小型化（直径从12mm到0.25mm）、寿命、热惯性小，使用方便。测温范围在1100℃以下的有：镍铬—镍硅、镍铬—考铜铠装式热电偶。

断面如图所示。它是由热电偶丝、绝缘材料，金属套管三者拉细组合而成一体。又由于它的热端形状不同，可分为四种型式如图。图3.2-12铠装式热电偶断面结构示意图

1—

金属套管;2—绝缘材料;3—热电极

(a)—碰底型;(b)—不碰底型;(c)—露头型;(d)—帽型38（2）铠装热电偶的结构

与装配式热电偶相比，铠装热电偶具有可弯曲、耐高压、热响应时间短和坚固耐用等优点。

常见铠装热电偶的外形结构39(3)．表面（薄膜）型热电偶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装热电偶。如图，其热接点极薄(0.01～0.lμm)4123表面薄膜热电偶1—热电极;2—热接点;3—绝缘基板;4—引出线因此，特别适用于对物体表面温度的快速测量。安装时，用粘结剂将它粘结在被测物体壁面上。目前我国试制的有铁—镍、铁—康铜和铜—康铜三种，尺寸为60×6×0.2mm；绝缘基板用云母、陶瓷片、玻璃及酚醛塑料纸等；测温范围在300℃以下；反应时间仅为几ms。40（4）．快速（消耗）微型热电偶

是测量高温熔融物体的一种专用热电偶。下图为一种测量钢水温度的热电偶。它是用直径为Φ0.05～0.lmm的铂铑10一铂铑30热电偶装在U型石英管中，再铸以高温绝缘水泥，外面再用保护钢帽所组成。这种热电偶使用一次就焚化，但它的优点是热惯性小，只要注意它的动态标定，测量精度可达土5～7℃。1423567891110快速消耗微型热电偶1—刚帽；2—石英；3—纸环；4—绝热泥；5—冷端；6—棉花；7—绝缘纸管；8—补偿导线；9—套管；10—塑料插座；11—簧片与引出线41第五节温度检测及仪表２.补偿导线的选用图3-62补偿导线接线图

采用一种专用导线，将热电偶的冷端延伸出来，这既能保证热电偶冷端温度保持不变，又经济。

它也是由两种不同性质的金属材料制成，在一定温度范围内（0～100℃）与所连接的热电偶具有相同的热电特性，其材料又是廉价金属。见左图。42Note在使用热电偶补偿导线时，要注意型号相配。热电偶名称补偿导线工作端为100℃，冷端为0℃时的标准热电势/mV正极负极材料颜色材料颜色铂铑10-铂镍铬-镍硅（镍铝）镍铬-铜镍铜-铜镍铜铜镍铬铜红红红红铜镍铜镍铜镍铜镍绿蓝棕白0.645±0.0374.095±0.1056.317±0.1704.277±0.047表3-10常用热电偶的补偿导线43３.冷端温度的补偿

在应用热电偶测温时，只有将冷端温度保持为０℃，或者是进行一定的修正才能得出准确的测量结果。这样做，就称为热电偶的冷端温度补偿。一般采用下述几种方法。（1）冷端温度保持为０℃的方法图3-63热电偶冷端温度保持０℃的方法44把热电偶的参比端置于冰水混合物容器里，使T0=0℃。这种办法仅限于科学实验中使用。为了避免冰水导电引起两个连接点短路，必须把连接点分别置于两个玻璃试管里，浸入同一冰点槽，使相互绝缘。mVABA’B’TCC’仪表铜导线试管补偿导线热电偶冰点槽冰水溶液T0（1）冷端温度保持为０℃的方法45举例某一设备的实际温度为t，其冷端温度为t1，这时测得的热电势为E（t，t1）。为求得实际t

的温度，可利用下式进行修正，即由此可知，冷端温度的修正方法是把测得的热电势E（t，t1），加上热端为室温t１，冷端为0℃时的热电偶的热电势E（t1，0），才能得到实际温度下的热电势E（t，0）。因为（2）冷端温度修正方法在实际生产中，冷端温度往往不是0℃，而是某一温度t1，这就引起测量误差。因此，必须对冷端温度进行修正。p8446第五节温度检测及仪表举例例6用镍铬-铜镍热电偶测量某加热炉的温度。测得的热电势E（t，t1）＝66982μV，而自由端的温度t1＝30℃，求被测的实际温度。解

由附录三可以查得

则再查附录三可以查得68783μV对应的温度为900℃。p8447用普通室温计算出参比端实际温度TH，利用公式计算例用铜-康铜热电偶测某一温度T，参比端在室温环境TH中，测得热电动势EAB(T，TH)=1.999mV，又用室温计测出TH=21℃,查此种热电偶的分度表可知，EAB(21,0)=0.832mV，故得EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，T0)=1.999+0.832=2.831(mV)再次查分度表，与2.831mV对应的热端温度T=68℃。注意:既不能只按1.999mV查表，认为T=49℃，也不能把49℃加上21℃，认为T=70℃。EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0)举例48第五节温度检测及仪表

用计算的方法来修正冷端温度，是指冷端温度内恒定值时对测温的影响。该方法只适用于实验室或临时测温，在连续测量中显然是不实用的。

注意49第五节温度检测及仪表

由于热电偶所产生的热电势与温度之间的关系都是非线性的（当然各种热电偶的非线性程度不同），因此在自由端的温度不为零时，将所测得热电势对应的温度值加上自由端的温度，并不等于实际的被测温度。譬如在上例中，测得的热电势为66982μV，由附录三可查得对应温度为876.6℃，如果再加上自由端温度30℃，则为906.6℃，这与实际被测温度有一定误差。其实际热电势与温度之间的非线性程度越严重，则误差就越大。50第五节温度检测及仪表（3）校正仪表零点法

若采用测温元件为热电偶时，要使测温时指示值不偏低，可预先将仪表指针调整到相当于室温的数值上。

注意：只能在测温要求不太高的场合下应用。（4）补偿电桥法

利用不平衡电桥产生的电势，来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值。

51（4）.补偿电桥法利用不平衡电桥产生热电势补偿热电偶因冷端温度变化而引起热电势的变化值。不平衡电桥由R1、R2、R3(锰铜丝绕制)、RCu(铜丝绕制)四个桥臂和桥路电源组成。设计时，在0℃下使电桥平衡(R1=R2=R3=RCu)，此时Uab=0，电桥对仪表读数无影响。冷端补偿器的作用注意：桥臂RCu必须和热电偶的冷端靠近，使处于同一温度之下。

mVEAB(T,T0)T0T0TAB++-abUUabRCuR1R2R3RT0UaUabEAB(T,T0)供电4V直流，在0～40℃或-20～20℃的范围起补偿作用。注意，不同材质的热电偶所配的冷端补偿器，其中的限流电阻R不一样，互换时必须重新调整。52第五节温度检测及仪表

由于电桥是在20℃时平衡的，所以采用这种补偿电桥时须把仪表的机械零位预先调到20℃处。如果补偿电桥是在0℃时平衡设计的（DDZ-Ⅱ型温度变送器中的补偿电桥），则仪表零位应调在0℃处。注意！图3-64具有补偿电桥的热电偶测温线路53第五节温度检测及仪表（5）补偿热电偶法

图3-65补偿热电偶连接线路

在实际生产中，为了节省补偿导线和投资费用，常用多支热电偶而配用一台测温仪表，如图3-65。

54采用的方法

冷端温度保持为0oC的方法冷端温度修正法校正仪表零点法补偿电桥法补偿热电偶法小结：冷端温度的补偿原因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，必须使冷端温度保持恒定；热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0℃为依据，否则会产生误差。Summary551.热电偶的选择、安装使用

热电偶的选用应该根据被测介质的温度、压力、介质性质、测温时间长短来选择热电偶和保护套管。其安装地点要有代表性，安装方法要正确，图3.2-17是安装在管道上常用的两种方法。在工业生产中，热电偶常与毫伏计连用（XCZ型动圈式仪表）或与电子电位差计联用，后者精度较高，且能自动记录。另外也可通过与温度变送器经放大后再接指示仪表，或作为控制用的信号。图3.2-17热电偶安装图五、热电偶的选择、安装使用和校验56热电偶分度号校验温度/℃热电偶允许偏差/℃温度偏差温度偏差LB–3600，800，1000，12000～600±2.4>600占所测热电势的±0.4%EU–2400，600，800，1000～400±4>400占所测热电势的±0.75%EA–2300，400，6000～300±4>300占所测热电势的±1%2.热电偶的定期校验

校验的方法是用标准热电偶与被校验热电偶装在同一校验炉中进行对比，误差超过规定允许值为不合格。图为热电偶校验装置示意图，最佳校验方法可由查阅有关标准获得。工业热电偶的允许偏差，见下表。工业热电偶允许偏差5778564321稳压电源220V热电偶校验图

1-调压变压器；2-管式电炉；3标准热电偶；4-被校热电偶；5-冰瓶；6-切换开关；7-测试仪表；8-试管58

热电偶温度计是一种较为理想的高温测量仪表，主要用于测量500oC以上的较高温度。但在测量较低温度时，由于产生的热电势较小，测量精度相应降低。另外，在低温区域，冷端温度的变化和环境温度的变化所引起的相对误差较大，难以得到全补偿。通常在-200~500oC温度范围内，一般使用热电阻温度计测量效果较好。第五节温度检测及仪表怎么办？

三、热电阻温度计59

热敏电阻是利用某种半导体材料的电阻率随温度变化而变化的性质制成的。在温度传感器中应用最多的有热电偶、热电阻（如铂、铜电阻温度计等）和热敏电阻。热敏电阻发展最为迅速，由于其性能得到不断改进，稳定性已大为提高，在许多场合下（-40～＋350℃）热敏电阻已逐渐取代传统的温度传感器。主要讲述热敏电阻的特点、分类，基本参数，主要特性和应用等。

三、热电阻温度计第五节温度检测及仪表60第五节温度检测及仪表三、热电阻温度计

在中、低温区，一般是使用热电阻温度计来进行温度的测量较为适宜。

热电阻温度计是由热电阻（感温元件），显示仪表（不平衡电桥或平衡电桥）以及连接导线所组成。

图3-66热电阻温度计61第五节温度检测及仪表

对于呈线性特性的电阻来说，其电阻值与温度关系如下式

热电阻温度计适用于测量-200～+500℃范围内液体、气体、蒸汽及固体表面的温度。1.测温原理

利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性（电阻温度效应）来进行温度测量的。注意！62第五节温度检测及仪表2.工业常用热电阻作为热电阻的材料一般要求是：

电阻温度系数、电阻率要大；热容量要小；在整个测温范围内，应具有稳定的物理、化学性质和良好的复制性；电阻值随温度的变化关系，最好呈线性。63五、热电阻温度计测量原理利用金属电阻随温度变化的规律进行测量；测量金属在不同温度下电阻值的变化。工业热电阻温度计主要有两种材质：铂电阻：0—650ºC，Pt10，Pt100铜电阻：-50—+150ºC，Cu50，Cu100结构：普通型，铠装型，薄膜型注意！64第五节温度检测及仪表（1）铂电阻

在0～650℃的温度范围内，铂电阻与温度的关系为由实验求得

工业上常用的铂电阻有两种，一种是R0＝10Ω，对应分度号为Pt10。另一种是R0＝100Ω，对应分度号为Pt100。

65第五节温度检测及仪表（2）铜电阻

金属铜易加工提纯，价格便宜；它的电阻温度系数很大，且电阻与温度呈线性关系；在测温范围为-50～+150℃内，具有很好的稳定性。

在-50～+150℃的范围内，铜电阻与温度的关系是线性的。即

工业上常用的铂电阻有两种，一种是R0＝50Ω，对应的分度号为Cu10。另一种是R0＝100Ω，对应的分度号为Cu100。66第五节温度检测及仪表３.热电阻的结构（1）普通型热电阻

主要由电阻体、保护套管和接线盒等主要部件所组成。图3-65热电阻的支架形状(已绕电阻丝)（2）铠装热电阻

将电阻体预先拉制成型并与绝缘材料和保护套管连成一体。

（3）薄膜热电阻

将热电阻材料通过真空镀膜法，直接蒸镀到绝缘基底上。671、装配式热电阻的结构热电阻结构图感温元件结构图68第五节温度检测及仪表四、光纤温度传感器（自学）五、电动温度变送器

DBW型温度（温差）变送器是DDZ-Ⅲ系列电动单元组合式检测调节仪表中的一个主要单元。它既可与各种类型的热电偶、热电阻配套使用，又可与具有毫伏输出的各种变送器配合，然后，它和显示单元、控制单元配合，实现对温度或温差及其他各种参数进行显示、控制。69第五节温度检测及仪表DDZ-Ⅲ型的温度变送器与DDZ-Ⅱ型的温度变送器进行比较，它有以下主要特点。线路上采用了安全火花型防爆措施，

因而可以实现对危险场合中的温度或毫伏信号测量。在热电偶和热电阻的温度变送器中采用了线性化机构，

从而使变送器的输出信号和被测温度间呈线性关系。在线路中，由于使用了集成电路，这样使该变送器具有良好的可靠性、稳定性等各种技术性能。70第五节温度检测及仪表温度变送器有三种类型：

热电偶温度变送器；热电阻温度变送器；直流毫伏变送器。1.热电偶温度变送器结构分为：输入桥路、放大电路及反馈电路。

图3-69

热电偶温度变送器的结构方框图使用最多的71第五节温度检测及仪表（1）输入电桥

主要作用：（1）冷端温度补偿、（2）调整零点。

图3-70

输入电桥72第五节温度检测及仪表（2）反馈电路

在DDZ-Ⅲ型的温度变送器中，在温度变送器中的反馈回路加入线性化电路，对热电偶的非线性予以修正。图3-71热电偶温度变送器的线性化方法方框图原因：热电偶产生的热电势太小，因而在反馈电路中采取非线性反馈电路进行修正。73（3）放大电路由于热电偶产生的热电势数值较小，需要经过多级放大后才能转变为高电平输出。74第五节温度检测及仪表2.热电阻温度变送器结构分为：输入电桥、放大电路及反馈电路。

图3-72热电阻温度变送器的结构方框图75注意区别为了使温度变送器的输出信号与输入信号保持线性关系，采用两种方法。一种方法是在变送器的放大环节之前加一线性化电路；另一种方法是在反馈回路中另引一路正反馈的方法。前一种方法需要增加一个线性集成电路和一些元件，线路较为复杂。后一种方法线路简单，在调节线性方面也易于调整。76第五节温度检测及仪表六、一体化温