热敏传感器课件.ppt

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1、第1页，此课件共49页哦第一节第一节 双金属温度计双金属温度计 把两种膨胀系数不同的金属薄片焊接在一起制把两种膨胀系数不同的金属薄片焊接在一起制成的。它是一种固体膨胀温度计，可将温度变化转成的。它是一种固体膨胀温度计，可将温度变化转换成机械量变化。换成机械量变化。优点：优点：结构简单结构简单牢固牢固可靠可靠防爆防爆 第2页，此课件共49页哦 第3页，此课件共49页哦荧光灯启辉器荧光灯启辉器荧光灯荧光灯 零线零线火线火线 当电路接通，启辉器两端极片得电，击穿当电路接通，启辉器两端极片得电，击穿惰性气体而导电（辉光放电），双金属片发热惰性气体而导电（辉光放电），双金属片发热弯曲而与静触板接通形成闭

2、合电路。电路中电弯曲而与静触板接通形成闭合电路。电路中电流突然中断，使镇流器两端产生一个比电源电流突然中断，使镇流器两端产生一个比电源电压高得多的感应电动势，压高得多的感应电动势，在强电场的作用下，引在强电场的作用下，引起管内汞蒸气电离而形成弧光放电起管内汞蒸气电离而形成弧光放电.第4页，此课件共49页哦荧光灯启辉器荧光灯启辉器 启辉器由玻璃管制成的辉光放电管与小电容器并联而成辉光放电管内有一启辉器由玻璃管制成的辉光放电管与小电容器并联而成辉光放电管内有一个个U形双金属片，一个固定静止触极电板，称为静触板或静触极，玻璃管内充有形双金属片，一个固定静止触极电板，称为静触板或静触极，玻璃管内充有氖

3、气或氩气，或氖氩混合的惰性气体。当电路接通，启辉器两端极片得电，击氖气或氩气，或氖氩混合的惰性气体。当电路接通，启辉器两端极片得电，击穿惰性气体而导电（辉光放电过程），双金属片发热弯曲而与静触板接通形成穿惰性气体而导电（辉光放电过程），双金属片发热弯曲而与静触板接通形成闭合电路。此时电流直接经过双金属片与静触板流通，惰性气体失去作用而不闭合电路。此时电流直接经过双金属片与静触板流通，惰性气体失去作用而不放电，双金属片开始冷却，经过放电，双金属片开始冷却，经过18秒的时间，双金属片收缩回原来状态，启辉器停秒的时间，双金属片收缩回原来状态，启辉器停止工作。止工作。第5页，此课件共49页哦 在工业生

4、产过程中，温度是需要测量和控制的重要在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一。在温度测量中，热电偶的应用极为广泛，它参数之一。在温度测量中，热电偶的应用极为广泛，它具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点。另外，由于热电偶小和输出信号便于远传等许多优点。另外，由于热电偶是一种有源传感器，测量时不需外加电源，使用十分方是一种有源传感器，测量时不需外加电源，使用十分方便，所以常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温便，所以常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。度及固体的表面温度。

5、第二节第二节 热电温度计热电温度计(热电偶热电偶)第6页，此课件共49页哦热电效应热电效应 将两种不同材料的导体将两种不同材料的导体A A和和B B串接成一个闭合回路串接成一个闭合回路，当两个接点温度不同时，在回路中就会产生热电势，当两个接点温度不同时，在回路中就会产生热电势，形成电流，此现象称为热电效应。，形成电流，此现象称为热电效应。第7页，此课件共49页哦 由上图可知：当闭合回路的两个接点分别置于不同的温度场中时，回路中将产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。由这两种导体组成的回路称为“热电偶”，这两种导体称为“热电极”，产生的电动势则称为“热电动势”。热电

6、偶的两个接点，一个称为工作端或热端，另一个称为自由端或冷端。热电动势由两部分电动势组成，一部分是两种导体的接触电动势，另一部分是单一导体的温差电动势。1接触电动势 当A和B两种不同材料的导体接触时，由于两者内部单位体积的自由电子数目不同(即电子密度不同)，因此，电子在两个方向上扩散的速率就不一样。第8页，此课件共49页哦 现假设导体A的自由电子密度大于导体B的自由电子密度，则导体A扩散到导体B的电子数要比导体B扩散到导体A的电子数大。所以导体A失去电子带正电荷，导体B得到电子带负电荷，于是，在A、B两导体的接触界面上便形成了一个由A到了B的电场。该电场的方向与扩散进行的方向相反，它将引起反方向

7、的电子转移，阻碍扩散作用的继续进行。当扩散作用与阻碍扩散作用相等时，即自导体A扩散到导体B的自由电子数与在电场作用下自导体B到导体A的自由电子数相等时，便处于一种动态平衡状态。在这种状态下，A与B两导体的接触处就产生了电位差，称为接触电动势。(7-1)第9页，此课件共49页哦 接触电动势的大小与导体的材料、接点的温度有关，与导体的直径、长度及几何形状无关。对于温度分别为t和t0的两接点，可得下列接触电动势公式(7-1)第10页，此课件共49页哦BAABNNekTTEln)(ABTT0kk玻耳兹曼常数，玻耳兹曼常数，ee电子电荷量，电子电荷量，TT接触处的温度接触处的温度N NA A，N NB

8、B分别为导体分别为导体A A和和B B的自由电子密度。的自由电子密度。BAABNNekTTEln)(00第11页，此课件共49页哦 2温差电动势 对于导体A或B，将其两端分别置于不同的温度场t、t0中(tt0)。在导体内部，热端的自由电子具有较大的动能，向冷端移动，从而使热端失去电子带正电荷，冷端得到电子带负电荷。这样，导体两端便产生了一个由热端指向冷端的静电场。该电场阻止电子从热端继续跑到冷端并使电子反方向移动，最后也达到了动态平衡状态。这样，导体两端便产生了电位差，我们将该电位差称为温差电动势。温差电动势的大小取决于导体的材料及两端的温度，如下式所示 式中eA(t,t0)、eB(t,t0)

9、为导体A和B在两端温度分别为t和t0时形成的电动势。第12页，此课件共49页哦3 3热电偶回路的总电动势热电偶回路的总电动势 将导体将导体A A和和B B头尾相接组成回路。如果导体头尾相接组成回路。如果导体A A的电子密度大于导体月的电子密度大于导体月的电子密度，且两接点的温度不相等，则在热电偶回路中存在着四的电子密度，且两接点的温度不相等，则在热电偶回路中存在着四个电势，即两个接触电动势和两个温差电动势。热电偶回路的总电个电势，即两个接触电动势和两个温差电动势。热电偶回路的总电动势为动势为 经实践证明，在热电偶回路中起主要作用的是接触电动势，温差电动势经实践证明，在热电偶回路中起主要作用的是

10、接触电动势，温差电动势只占极小部分，可以忽略不计，故上式可以写成只占极小部分，可以忽略不计，故上式可以写成 上式中，由于导体上式中，由于导体A A的电子密度大于导体的电子密度大于导体B B的电子密度，所以的电子密度，所以A A为正极为正极，B B为负极。脚注为负极。脚注ABAB的顺序表示电动势的方向。不难理解：当改变脚注的顺序表示电动势的方向。不难理解：当改变脚注的顺序时，电动势的顺序时，电动势前面的符号前面的符号(指正、负号指正、负号)也应随之改变。因此，上式也应随之改变。因此，上式也可以写成也可以写成 第13页，此课件共49页哦 综上所述，我们可以得出如下结论：综上所述，我们可以得出如下结

11、论：热电偶回路中热电动势的大小，只与组成热电偶的导体材料和两接点热电偶回路中热电动势的大小，只与组成热电偶的导体材料和两接点的温度有关，而与热电偶的形状尺寸无关。当热电偶两电极材料固定后，的温度有关，而与热电偶的形状尺寸无关。当热电偶两电极材料固定后，热电动势便是两接点温度热电动势便是两接点温度t t和和t t0 0。的函数差。即。的函数差。即 如果使冷端温度如果使冷端温度 t t0 0保持不变，则热电动势便成为热端温度保持不变，则热电动势便成为热端温度t t的单一函数的单一函数。即，。即，这一关系式在实际测温中得到了广泛应用。因为冷端这一关系式在实际测温中得到了广泛应用。因为冷端 t t0

12、0 恒定，热电恒定，热电偶产生的热电动势只随热端偶产生的热电动势只随热端(测量端测量端)温度的变化而变化，即一定的热温度的变化而变化，即一定的热电动势对应着一定的温度。我们只要用测量热电动势的方法就可达到测电动势对应着一定的温度。我们只要用测量热电动势的方法就可达到测温的目的。温的目的。第14页，此课件共49页哦热电偶测温基本定律热电偶测温基本定律1)1)均质导体定律均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的横截面积、长度以及温度分布如何均不产生热的横截面积、长度以及温度分布如何均不产生热电动势。电动势。根据这个定律，可以检验两个热电极材料成分

13、是否相同(称为同名极检验法)，也可以检查热电极材料的均匀性。TT02)中间导体定律中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要其在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响热电偶回两端的温度相等，该导体的接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。路的总热电动势。TT0V第15页，此课件共49页哦如果回路中三接点的温度相同，即tt0，则回路总电动势 必为零，即 或者代入可得 可以用同样的方法证明，断开热电偶的任何一个极，用第三种导体引入测量仪表，其总电动势也是不变的。热电偶的这种性质在实用上有着重要的意义，它使我们可以方便地在回路中直接接人各种类型的显示

14、仪表或调节器，也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。第16页，此课件共49页哦3)3)参考电极定律参考电极定律 两种导体两种导体A,BA,B分别与参考电极分别与参考电极C C组成热电偶，如果组成热电偶，如果他们所产生的热电动势为已知，他们所产生的热电动势为已知，A A和和B B两极配对后的热两极配对后的热电动势可用下式求得：电动势可用下式求得：),(),(),(000TTETTETTECBACABABTT0=ACTT0CBTT0由于铂的物理化学性质稳定、人们多采用铂作为参考电极由于铂的物理化学性质稳定、人们多采用铂作为参考电极。第17页，此课件共49页哦

15、 如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。参考电极定律是一个极为实用的定律。热电动势也就已知。参考电极定律是一个极为实用的定律。可以想象，纯金属的种类很多，而合金类型更多。因此，可以想象，纯金属的种类很多，而合金类型更多。因此，要得出这些金属之间组合而成热电偶的热电动势，其工作要得出这些金属之间组合而成热电偶的热电动势，其工作量是极大的。由于铂的物理、化学性质稳定，熔点高，易量是极大的。由于铂的物理、化学性质稳定，熔点高，易提

16、纯，所以，我们通常选用高纯铂丝作为标准电极，只要提纯，所以，我们通常选用高纯铂丝作为标准电极，只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势，则各种金测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势，则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可根据上述式直属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可根据上述式直接计算出来。接计算出来。第18页，此课件共49页哦 例如；热端为例如；热端为100100o oC C，冷端为，冷端为0 0o oC C时，镍铬合金与纯铂组时，镍铬合金与纯铂组成的热电偶的热电动势为成的热电偶的热电动势为2.95mV2.95mV，而考铜与纯铂组成的热电，而考铜与纯铂组成的热电偶的热电动势

17、为偶的热电动势为-4.0mV-4.0mV，则镍铬和考铜组合而成的热电偶，则镍铬和考铜组合而成的热电偶所产生的热电动势应为所产生的热电动势应为 2.95mV-(-4.0mV)=6.95mV 4)4)中间温度定律中间温度定律 热电偶在两接点温度热电偶在两接点温度t t、t t0 0 时的热电动势等于该热电时的热电动势等于该热电偶在接点温度为偶在接点温度为t t、t tn n 和和 t tn n 、t t0 0 时的相应热电动势的时的相应热电动势的代数和。代数和。中间温度定律可以用下式表示中间温度定律可以用下式表示第19页，此课件共49页哦中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据。它表明：若热电偶

18、的两热电极被两根导体延长，只要接人的两根导体组成热电偶的热电特性与被延长的热电偶的热电特性相同，且它们之间连接的两点温度相同，则总回路的热电动势与连接点温度无关，只与延长以后的热电偶两端的温度有关。),(),(),(00TTETTETTEnABnABAB第20页，此课件共49页哦第21页，此课件共49页哦第22页，此课件共49页哦热电偶材料热电偶材料 根据金属的热电效应原理，任意两种不同材料的导体都可以作为热电极组成热电偶，但在实际应用中，用作热电极的材料应具备如下几方面的条件：（1）温度测量范围广 要求在规定的温度测量范围内有较高的测量精确度，有较大的热电动势。温度与热电动势的关系是单值函数

19、，最好是呈线性关系。（2）性能稳定 要求在规定的温度测量范围内使用时热电性能稳定，均匀性和复现性好。（3）物理化学性能好 要求在规定的温度测量范围内使用时不产生蒸发现象。有良好的化学稳定性、抗氧化性和抗还原性能。满足上述条件的热电偶材料并不很多。目前我国大量生产和使用、性能符合专业标准或国家标准并具有统一分度表的热电偶材料称为定型热电偶材料，共有六个品种。它们分别是：铜-康铜、镍铬-考铜、镍铬-镍硅、镍铬-镍铝、铂铑10-铂及铂第23页，此课件共49页哦铑30-铂铑6。其中镍铬-考铜热电偶材料将逐渐地被淘汰。根据国际电工委员会(IEC)标准的规定，我国将发展镍铬康铜、铁康铜热电偶材料。此外，我

20、国还生产一些未定型热电偶材料，如铂铑13-铂、铱、铑40-铱、钨铼5-钨铼26、等等。热电偶结构热电偶结构 1普通工业热电偶的结构 热电偶通常由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒等几个主要部分组成，其外形结构见下图所示。现将各部分构造作些简单的介绍。（1）热电极 又称偶丝，它是热电偶的基本组成部分。其材料前面已作了介绍，不再重复。普通金属做成的偶丝，其直径一般为0.53.2mm，贵重金属做成的偶丝，直径一般为0.30.6mm。偶丝的长度则由使用情况、安装条件，特别是工作端在被测介质中插人的深度来决定，通常为3002000mm，常用的长度为350mm。第24页，此课件共49页哦图：普通工业热电偶的

21、外形结构 第25页，此课件共49页哦（2）绝缘管 又称绝缘子，是用于热电极之间及热电极与保护套管之间进行绝缘保护的零件。形状一般为圆形或椭圆形，中间开有二个、四个或六个孔。偶丝穿孔而过。材料为粘土质、高铝质、刚玉质等，材料选用视热电偶的使用要求而定。在室温下，绝缘管的绝缘电阻应在5以上。（3）保护套管 是用来保护热电偶感温元件免受被测介质化学腐蚀和机械损伤的装置。保护套管应具有耐高温、耐腐蚀的性能，要求导热性能好，气密性好。其材料有金属、非金属以及金属陶瓷三大类。金属材料有铝、黄铜、碳钢、不锈钢等，其中lCrl8Ni9Ti不锈钢是目前热电偶保护套管使用的典型材料。非金属材料有高铝质(8590A

22、120；)、刚玉质(99Al2O3)，使用温度都在1300oC以上。金属陶瓷材料如氧化镁加金属钼，这种材料使用温度在1700oC，且在高温下有很好的抗氧化能力，适用于钢水温度的连续测量。形状一般为圆柱形。第26页，此课件共49页哦（4）接线盒 是用来固定接线座和作为连接补偿导线的装置。根据被测量温度的对象及现场环境条件，设计有普通式、防溅式、防水式和接插座式等四种结构形式。普通式接线盒无盖，仅由盒体构成，其接线座用螺钉固定在盒体上，适用于环境条件良好、无腐蚀性气体的现场。防溅式、防水式接线盒有盖。且盖与盒体是由密封圈压紧密封，适用于雨水能溅到的现场或露天设备现场。插座式接线盒结构简单、安装所占

23、空间小，接线方便，适用于需要快速拆卸的环境。第27页，此课件共49页哦2铠装热电偶的结构 铠装热电偶是将热电极、绝缘材料和保护套管一起拉制后加上而成的坚实缆状组合体。绝缘材料为氧化镁，保护套管通常是不锈钢管。根据被测介质的温度高低、化学性质以及所需时间常数的大小，其测量端有五种结构形式，分别为：（1）露端型 热电偶的测量端外露。适用于测量温度不高、无腐蚀性的介质。特点是时间常数小，反应速度快。第28页，此课件共49页哦 （2）接壳型 热电偶的测量端与金属套管接触并焊接在一起。适用于测量温度高、压力高、腐蚀性较强的介质。时间常数较露端型大，使用寿命较露端型长。（3）绝缘型 热电偶的测量端焊接后填

24、以绝缘材料再与金属套管焊接。适用范围同接壳型，特点是偶丝与保护金属套管不接触，具有电气绝缘性能。（4）圆变截面型 金属套管端头部分的直径为原直径的一半，故时间常数更小。（5）扁变截面型 分为接壳型和绝缘型两种，其时间常数最小，反应速度更快。第29页，此课件共49页哦 铠装热电偶冷端连接补偿导线的接线盒的结构，根据不同的使用条件，有不同的式。如简易式、带补偿导线式、插座式等，这里不作详细介绍了，选用时可参考有关资料。由于铠装热电偶具有寿命长、机械性能好、耐高压、可挠性等许多优点，因而深受欢迎。热电偶种类热电偶种类 1标准型热电偶 国际电工委员会在1975年向世界各国推荐七种标准型热电偶。我国生产

25、的符合1EC标准的热电偶有六种，分别是：第30页，此课件共49页哦 （1）铂铑30-铂铑。热电偶 这种热电偶分度号为“B”。它的正极是铂铑丝(铂70，铑30)，负极也是铂铑丝(铂94，铑6)，故俗称双铂铑。测温范围为01700oC。其特点是测温上限高，性能稳定。在冶金反应、钢水测量等高温领域中得到了广泛的应用。（2）铂铑10-铂热电偶 这种热电偶分度号为“S”。它的正极是铂铑丝(铂90，铑l0)，负极是纯铂丝。测温范围为01600oC。其特点是热电性能稳定，抗氧化性强，宜在氧化性、惰性气氛中工作。由于精度高，故国际温标中规定它为630.741064.43oC温度范围内复现温标的标准仪器。常用作

26、标准热电偶或用于高温测量。第31页，此课件共49页哦 （3）镍铬-镍硅热电偶 这种热电偶分度号为“K”。它的正极是镍铬合金(镍90.5，铬9.5)，负极为镍硅(镍97.5，硅2.5)。测温范围为-200+1200oC。其特点是测温范围很宽、热电动势与温度关系近似线性、热电动势大及价格低。缺点是热电动势的稳定性较B型或S型热电偶差，且负极有明显的导磁性。（4）镍铬-康铜热电偶 这种热电偶分度号为“E”。它的正极是镍铬合金，负极是铜镍合金(铜55，镍45)。测温范围为-200+900oC。其特点是热电动势较其他常用热电偶大。适宜在氧化性或惰性气氛中工作。第32页，此课件共49页哦（5）铁-康铜热电

27、偶 这种热电偶分度号为“J”。它的正极是铁，负极是铜镍合金。测温范围为-200+750oC。其特点是价格便宜，热电动势较大，仅次于E型热电偶。缺点是铁极易氧化。（6）铜康铜热电偶 这种热电偶分度号为“T”。它的正极是铜，负极是铜镍合金。测温范围为-200+350oC。特点是精度高，在0-200oC范围内，可制成标准热电偶，准确度可达土0.1oC。缺点是铜极易氧化，故在氧化性气氛中使用时，一般不能超过300oC。最后要说明的是，IEC公布的标准型热电偶中，还有铂铑13-铂，分度号为“R”。因在国际上只有少数国家采用，且其温度范围与铂铑10铂重合，所以我国不准备发展这个品种。第33页，此课件共49

28、页哦2非标准型热电偶 非标准型热电偶包括铂铑系、铱铑系及钨铼系热电偶等。铂铑系热电偶有铂铑20-铂铑5、铂铑40-铂铑20等一些种类，其共同的特点是性能稳定，适用于各种高温测量。铱铑系热电偶有铱铑40-铱、铱铑60-铱。这类热电偶长期使用的测温范围在2000oC以下，且热电动势与温度关系线性好。钨铼系热电偶有钨铼3-钨铼25 、钨铼5-钨铼20等种类。它的最高使用温度受绝缘材料的限制，目前可使用到2500 左右。主要用于钢水连续测温、反应堆测温等场合。第34页，此课件共49页哦热电偶的冷端补偿热电偶的冷端补偿 从热电效应的原理可知，热电偶产生的热电动势与两端温度有关。只有将冷端的温度恒定，热电

29、动势才是热端温度的单值函数。由于热电偶分度表是以冷端温度为0oC时作出的，因此在使用时要正确反映热端温度(被测温度)，最好设法使冷端温度恒为0oC。但在实际应用中，热电偶的冷端通常靠近被测对象，且受到周围环境温度的影响，其温度不是恒定不变的。为此，必须采取一些相应的措施进行补偿或修正，常用的方法有以下几种：第35页，此课件共49页哦冷端恒温法冷端恒温法10 恒温器 将热电偶的冷端置于温度为0的恒温器内(如冰水混合物)，使冷端温度处于0。这种装置通常用于实验室或精密的温度测量。2其他恒温器 将热电偶的冷端置于各种恒温器内，使之保持温度恒定，避免由于环境温度的波动而引入误差。这类恒温器可以是盛有变

30、压器油的容器，利用变压器油的热惰性恒温；也可以是电加热的恒温器。这类恒温器的温度不为0 ，故最后还需对热电偶进行冷端温度修正。第36页，此课件共49页哦补偿导线法补偿导线法 热电偶由于受到材料价格的限制不可能做得很长，而要使其冷端不受测温对象的温度影响，必须使冷端远离温度对象，采用补偿导线就可以做到这一点。所谓补偿导线，实际上是一对材料化学成分不同的导线，在015温度范围内与配接的热电偶有一致的热电特性，但价格相对要便宜。若我们利用补偿导线，将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所(如仪表室)，其实质是相当于将热电极延长。根据中间温度定律，只要热电偶和补偿导线的二个接点温度一致，是不会影响热电动势输

31、出的。下面举例说明补偿导线的作用。采用镍铬镍硅热电偶测量炉温。热端温度为800，冷端温度为50。为了进行炉温的调节及显示，必须将热电偶产生的热电动势信号送到仪表室，仪表室的环境温度恒为20。首先由镍铬镍硅热电偶分度表查出它在冷端温度为0，热端温度为800时的热电动势为E(800，0)33.277mV；热端温度为50时的热电动势为E(50，0)2.022mV；热端温度为 20时的热电动势为E(20，0)=0.798mV。如果热电偶与仪表之间直接用铜导线连接，根据中间导体定律，输入仪表的热电动势为 第37页，此课件共49页哦E(800，50)=E(800，0)-E(50，0)=(33.277-2.

32、022)mV=31.255mV（相当于751）如果热电偶与仪表之间用补偿导线连接，相当于将热电偶延伸到仪表室，输入仪表的热电动势为E(800，20)=E(800，0)-E(20，0)=(33.277-0.798)mV=32.479mV(相当于781)与炉内的真实温度相差分别为751-800=-49 781-800=-19 可见，补偿导线的作用是很明显的。第38页，此课件共49页哦 三、计算修正法三、计算修正法 上述两种方法解决了一个问题，即设法使热电偶的冷端温度恒定。但是，冷端温度并非一定为0，所以测出的热电动势还是不能正确反映热端的实际温度。为此，必须对温度进行修正。修正公式如下式中，EAB

33、(t,t0)为热电偶热端温度为t，冷端温度为0时的热电动势；EAB(t,t1)为热电偶热端温度为t，冷端温度为 时的热电动势；EAB(t,t0)为热电偶热端温度为t1，冷端温度为0时的热电动势。例如，用镍铬镍硅热电偶测炉温，当冷端温度为30(且为恒定时)，测出热端温度为t时的热电动势为39.17mV，求炉子的真实温度。由镍铬-镍硅热电偶分度表查出E(30，0)=1.20mV根据上式计算出 第39页，此课件共49页哦再通过分度表查出其对应的实际温度为t=977 四、电桥补偿法四、电桥补偿法 计算修正法虽然很精确，但不适合连续测温。为此，有些仪表的测温线路中带有补偿电桥，利用不平衡电桥产生的电动势

34、补偿热电偶因冷端波动引起的热电动势的变化。下面以DBW型温度变送器的输入回路为例加以说明。DBW型温度变送器，能与各种常用热电偶配合使用，将温度参数转换成010mA直流电流统一图：信号。其热电偶输入回路的简化图见图7-5。第40页，此课件共49页哦图中，e为热电偶产生的热电动势，U为回路的输出电压。回路中串接了一个补偿电桥。R1R5及RCM均为桥臂电阻。RCM是用漆包铜丝绕制成的，它和热电偶的冷端感受同一温度。R1R5均由铜丝绕成，阻值稳定。在桥路设计时，使R1=R2，并且R1、R2的阻值要比桥路中其他电阻大得多。这样，即使电桥中其他电阻的阻值发生变化，左右两桥臂中的电流却差不多保持不变，从而

35、认为其具有恒流特性。线路设计使得I1=I2=I/2=0.5mA。回路输出电压U为热电偶的热电动势e、桥臂电阻RCM的压降URCM及另一桥臂电阻R5的压降UR5三者的代数和。当热电偶的热端温度一定，冷端温度升高时，热电动势将会减小。与此同时，铜电阻UCM的阻值将增大，从而使URCM增大，由此达到了补偿的目的。自动补偿的条件应为 第41页，此课件共49页哦 e=I1RCMt 式中，e为热电偶冷端温度变化引起的热电动势的变化，它随所用的热电偶材料不同而异；I1为流过RCM的电流，即0.5mA；为铜电阻RCM的温度系数，一般取0.00391 ；t为热电偶冷端温度的变化范围。现假设热电偶的冷端温度变化范

36、围为0+50 ，材料采用铂铑10-铂。查分度表得出e为0.299mV，因此补偿电阻RCM的阻值可以根据上式求出 用同样的方法可以求出采用镍铬镍硅热电偶时RCM约为20。第42页，此课件共49页哦需要说明的是，热电偶所产生的热电动势与温度之间的关系是非线性的，每变化1 所产，生的毫伏数并非都相同，但补偿电阻RCM的阻值变化却与温度变化成线性关系。因此，这种补偿方法是近似的。但在实际使用时，由于热电偶冷端温度变化范围不会太大，这种补偿方法常被采用。五、显示仪表零位调整法五、显示仪表零位调整法 当热电偶通过补偿导线连接显示仪表时，如果热电偶冷端温度已知且恒定时，可预先将有零位调整器的显示仪表的指针从

37、刻度的初始值调至已知的冷端温度值上，这时显示仪表的示值即为被测量的实际温度值。第43页，此课件共49页哦第三节第三节 热敏电阻传感器热敏电阻传感器 （金属热电阻和半导体热敏电阻在第二章讲过）金属热电阻和半导体热敏电阻在第二章讲过）半导体热敏电阻的材料是一种由锰、镍、铜、钻、铁等金半导体热敏电阻的材料是一种由锰、镍、铜、钻、铁等金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半导体，它具有负的属氧化物按一定比例混合烧结而成的半导体，它具有负的电阻温度系数，随温度上升而阻值下降。电阻温度系数，随温度上升而阻值下降。)11(00TTeRRRT第44页，此课件共49页哦第45页，此课件共49页哦第46页，此课件共49页哦产品产品第47页，此课件共49页哦温控器温控器应用应用汽车发动机传感器汽车发动机传感器水温感应塞水温感应塞还广泛应用于空调、暖气、电子体温计等还广泛应用于空调、暖气、电子体温计等第48页，此课件共49页哦感谢大家观看感谢大家观看第49页，此课件共49页哦