第九章 热电偶传感器.ppt

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1、第九章第九章 热电偶传感器热电偶传感器 本章介绍本章介绍温度和温标的基本概念、温度和温标的基本概念、温度测量的基本方法、热电偶的基本温度测量的基本方法、热电偶的基本工作原理、热电偶的分类、特点及使工作原理、热电偶的分类、特点及使用、冷端延长的方法、冷端温度补偿用、冷端延长的方法、冷端温度补偿的方法和技术、控温仪表的使用等。的方法和技术、控温仪表的使用等。热电式传感器是一种将热电式传感器是一种将温度变化温度变化转换为转换为电量变化电量变化的装置。的装置。在在各各种种热热电电式式传传感感器器中中，以以把把温温度度变变化化转转换换为为电电阻阻值值和和电电势势变变化化的的方方法法最最为为普普遍遍。将将

2、温温度度转转换换为为电电阻阻值值大大小小的的热热电电式式传传感感器器叫叫做做热热电电阻阻。将将温温度度转转换换为为电电势势大大小小的的热热电电式式传传感感器器叫叫做做热电偶热电偶。此外，基于半导体此外，基于半导体 PN 结与温度的关系研制的结与温度的关系研制的 PN 结型温结型温度传感器度传感器在窄温场中，也得到迅速发展和广泛应用。在窄温场中，也得到迅速发展和广泛应用。另外还有热释电型温度传感器、谐振型温度计、热噪声温另外还有热释电型温度传感器、谐振型温度计、热噪声温度计、热辐射传感器、光纤温度传感器等。度计、热辐射传感器、光纤温度传感器等。热 电 偶 热电偶是将温度量转换为电势大小的热电式传

3、感器。是目前热电偶是将温度量转换为电势大小的热电式传感器。是目前接触式接触式测温测温中应用最广的热电式传感器之一，在工业用温度传感器中占有极其重要的地中应用最广的热电式传感器之一，在工业用温度传感器中占有极其重要的地位。位。一一、热电偶的工作原理热电偶的工作原理二、热电偶的基本定律二、热电偶的基本定律 三、热电偶结构和种类三、热电偶结构和种类 四、热电偶的冷端处理和补偿四、热电偶的冷端处理和补偿 测温范围宽，能测量较高的温度（测温范围宽，能测量较高的温度（180 2800）；）；输出电压信号，测量方便，便于远距离传输、集中检测和控制；输出电压信号，测量方便，便于远距离传输、集中检测和控制；结构

4、简单、性能稳定、维护方便、准确度高；结构简单、性能稳定、维护方便、准确度高；热惯性和热容量小，便于快速测量；热惯性和热容量小，便于快速测量；自身能产生电压，不需要外加驱动电源，是自身能产生电压，不需要外加驱动电源，是典型的有源传感器典型的有源传感器。优点：优点：看一个实验看一个实验热电偶工作原理演示热电偶工作原理演示 结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。热热电极电极A A右端称为：右端称为：自由端自由端（参考（参考端、端、冷冷端）端）左端称为：左端称为：测量端测量端（工作（工作端、端、热热端）端）热热电极电极B B热电势热电势AB

5、第一节第一节 热电偶的工作原理热电偶的工作原理 从实验到理论：从实验到理论：热电效应热电效应 1821年，德国物理学家年，德国物理学家赛贝克赛贝克用两种不用两种不同金属组成同金属组成闭合回路闭合回路，并用酒精灯加热其中，并用酒精灯加热其中一个接触点（称为结点），发现放在回路中一个接触点（称为结点），发现放在回路中的的指南针发生偏转指南针发生偏转（说明什么？）（说明什么？），如果用如果用两盏酒精灯对两个结点两盏酒精灯对两个结点同时加热，指南针的同时加热，指南针的偏转角反而减小偏转角反而减小（又说明什么？）（又说明什么？）。显然，指南针的偏转说明回路中有电显然，指南针的偏转说明回路中有电动势产生并

6、有电流在回路中流动，电流的强动势产生并有电流在回路中流动，电流的强弱与两个结点的温差有关。弱与两个结点的温差有关。两种不同材料的导体两种不同材料的导体A和和B组成组成闭合回路闭合回路，当两个结点温度不，当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。这种物理现象称为相同时，回路中将产生电动势。这种物理现象称为热电效应热电效应。两种不同材料的导体所组成的回路称为两种不同材料的导体所组成的回路称为热电偶热电偶。组成热电偶。组成热电偶的导体称为的导体称为热电极热电极。热电偶所产生的电动势称为。热电偶所产生的电动势称为热电势热电势。热。热电偶的两个结点中，置于温度为电偶的两个结点中，置于温度为T的被测对象

7、中的结点称为的被测对象中的结点称为测量端测量端，又称为工作端或热端；而置于参考温度为，又称为工作端或热端；而置于参考温度为T0的另一的另一个节点称为个节点称为参考端参考端，又称为自由端或冷端。，又称为自由端或冷端。热电效应产生的热电势用热电效应产生的热电势用EAB（T，T0）表示。是由）表示。是由接触电势接触电势（珀尔帖（珀尔帖Peltier效应）和效应）和温差电势温差电势（汤姆森（汤姆森Thomson效应）效应）两部分组成。两部分组成。结点产生热电势的结点产生热电势的微观微观解释及解释及图形符号图形符号 两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自由电子的两种不同的金属互相接触时，由于不同金属

8、内自由电子的密度不同，在两金属密度不同，在两金属A和和B的接触点处会发生自由电子的的接触点处会发生自由电子的扩散扩散现象现象。自由电子将从密度大的金属。自由电子将从密度大的金属A扩散到密度小的金属扩散到密度小的金属B，使使A失去电子带正电失去电子带正电，B得到电子带负电得到电子带负电，从而产生，从而产生热电势热电势在在这种动态平衡状态下，这种动态平衡状态下，A和和B两金属之间在接触处产生的电势两金属之间在接触处产生的电势称为称为接触电势接触电势（又称为珀尔帖电势）（又称为珀尔帖电势）。eAB（T T）自由自由电子电子ABT T该电势为该电势为 k 波尔兹曼常数波尔兹曼常数（k01.3810-2

9、3 J/K）T 接触点的绝对温度；接触点的绝对温度；nA，nB 材料材料 A，B 的自由电子密度；的自由电子密度；e 电子电荷电量电子电荷电量（e=1.610-19 C）。）。接接触触电电势势的的数数值值取取决决于于两两种种金金属属的的性性质质和和接接触触点点的的温温度度，而与金属的形状及尺寸无关。而与金属的形状及尺寸无关。如果如果 A、B 为同一种材料，接触电势为零。（为同一种材料，接触电势为零。（nA=nB）2.汤姆森效应温差电势汤姆森效应温差电势 对于任何一个金属，当其对于任何一个金属，当其两端温度不同时两端温度不同时，两端的自由电子浓度也不同。温度高的一端浓度两端的自由电子浓度也不同。

10、温度高的一端浓度大，具有较大的动能；温度低的一端浓度小，大，具有较大的动能；温度低的一端浓度小，动动能也小。因此，高温端的自由能也小。因此，高温端的自由电子要向低温端扩散，电子要向低温端扩散，高温高温端失去电子而带正端失去电子而带正电，而低温端得到电子而带负电，形成了电场，这个电场电，而低温端得到电子而带负电，形成了电场，这个电场要阻碍电子要阻碍电子的扩散，的扩散，最后同样要达到最后同样要达到动态平衡动态平衡，从而在两端形成的电势称为温差电势，（又称为，从而在两端形成的电势称为温差电势，（又称为汤姆森电势）。汤姆森电势）。设导体为均质导体，两端的温度为设导体为均质导体，两端的温度为T、T0，A

11、、B导体的温差电势导体的温差电势 汤姆森系数汤姆森系数（与材料和两端平均温度有关）（与材料和两端平均温度有关）。温差电势的数值取决于金属的性质和两端的温度，而与金属的形状、温差电势的数值取决于金属的性质和两端的温度，而与金属的形状、尺寸和温度分布无关。尺寸和温度分布无关。如果导体两端的温度相同，则温差电势为零。（如果导体两端的温度相同，则温差电势为零。（T=T0）3.闭合回路中总热电势 在由两种不同金属（在由两种不同金属（nA nB）组成组成的闭合回路中，当两端点的温度不同的闭合回路中，当两端点的温度不同（T T0）时，整个闭合回路内总的热时，整个闭合回路内总的热电势电势EAB（T，T0）为为

12、 由上式可以得出下列结论：由上式可以得出下列结论：1）如果热电偶两结点温度相同，则回路总的热电势）如果热电偶两结点温度相同，则回路总的热电势必然等于必然等于零零。两结点。两结点温差温差越大，热电动势越大，热电动势越大越大。2）如果热电偶两电极材料相同，即使两端温度不同）如果热电偶两电极材料相同，即使两端温度不同（TT0），但总输出电动势仍为零。因此必需由），但总输出电动势仍为零。因此必需由两两种不同材料种不同材料才能构成热电偶。才能构成热电偶。3）式中没有包含热与热电偶的尺寸形状有关的参数，）式中没有包含热与热电偶的尺寸形状有关的参数，所以热电动势的大小只与所以热电动势的大小只与材料和结点温度

13、材料和结点温度有关，而有关，而热电偶的热电偶的内阻内阻与其长短、粗细、形状有关。热电偶与其长短、粗细、形状有关。热电偶越越细细，内阻越，内阻越大大。2、热电偶的基本定律、热电偶的基本定律1）中间导体定律中间导体定律：将由将由A、B两种导体组成的热两种导体组成的热电偶的冷端断开而接入第三种导体电偶的冷端断开而接入第三种导体C后，只要后，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路的总热第三种导体的两接点温度相同，则回路的总热电势不变。电势不变。总的热电动势与总的热电动势与C无关。热电偶回路中插入多种导体（无关。热电偶回路中插入多种导体（D、E、F)只要保证插入的每种导体的两端温度相同，则对热电只要保证

14、插入的每种导体的两端温度相同，则对热电偶的热电动势也无影响。偶的热电动势也无影响。利用热电偶实际测温时，连接导线、显示仪表和接插件等均利用热电偶实际测温时，连接导线、显示仪表和接插件等均可看成可看成中间导体中间导体，只要保证这些，只要保证这些中间导体两端的温度各自相中间导体两端的温度各自相同同，则对热电偶的，则对热电偶的热电动势没有影响热电动势没有影响。热热电电偶偶回回路路总总的的热热电电势势，绝绝不不会会因因为为在在其其电电路路中中的的任任意意部部分分接接入入第第三三种种两两端端温温度度相相同同的的材材料料而而有有所所改改变变。热热电电偶偶的的这这一一特特性性，不不但但可可以以允允许许在在其

15、其回回路路中中接接入入电电气气测测量量仪仪表表，而而且且也也允允许许采采用用任任意意的的焊焊接接方方法法来来焊焊接接热热电电偶偶。这这就就是是中中间间导导体体定定律律的的实际意义实际意义。2）参考电极定律参考电极定律（标准电极定律）（标准电极定律）已知热电极已知热电极A、B分别与参考电极分别与参考电极C所组成的热电偶在结所组成的热电偶在结点温度点温度(T,T0）时，热电势分别为）时，热电势分别为EAC(T,T0)，EBC(T,T0)，则在相同的温度下，由，则在相同的温度下，由A、B 两种热电极两种热电极配对后的热电势配对后的热电势EAB（T,T0)可以按下面公式计算：可以按下面公式计算：EAB

16、（T,T0)=EAC(T,T0)-EBC(T,T0)由此可知，由此可知，当任一电极当任一电极B，C，D，与一标准电极与一标准电极A组成热电偶产生组成热电偶产生热电势为已知时，就可以利用上式求出这些热电极彼此任意组成热电偶时热电势为已知时，就可以利用上式求出这些热电极彼此任意组成热电偶时的热电势。的热电势。通常采用铂作为标准电极。通常采用铂作为标准电极。3 3）连接导体定律与中间温度定律：连接导体定律与中间温度定律：若导体若导体A、B分别与连线导线分别与连线导线A、B 相接，其结点温度分别为相接，其结点温度分别为T、Tn、T0，回路回路的总电势为的总电势为 此式是连接导线（导体）定律的数学模型，

17、即此式是连接导线（导体）定律的数学模型，即回路的总电势等于热电偶回路的总电势等于热电偶热电势热电势EAB（T,Tn）与与连接导线热电势连接导线热电势EA B （Tn,T0）的代数和的代数和。此定律是工业运用补偿导线进行温度测量的理论基础。此定律是工业运用补偿导线进行温度测量的理论基础。当导体当导体A与与A 及及B与与B 材料分别相同时，上式可写为材料分别相同时，上式可写为 此式是中间温度定律的数学模型，即此式是中间温度定律的数学模型，即回路的总电势等于回路的总电势等于EAB（T,Tn）,EAB（Tn,T0）的代数和的代数和。Tn 称为中间温度称为中间温度。此定律为制定分度表奠定了理论基础，此定

18、律为制定分度表奠定了理论基础，只要求得参考端温度为只要求得参考端温度为0时的时的“热电势温度关系热电势温度关系”，就可以根据此式求出参考温度不等于，就可以根据此式求出参考温度不等于0时的电势。时的电势。第二节第二节 热电偶的种类及结构热电偶的种类及结构 八种八种国际通用热电偶：国际通用热电偶：B:B:铂铑铂铑3030铂铑铂铑6 6 R:R:铂铑铂铑1313铂铂 、S:S:铂铑铂铑1010铂铂 K:K:镍铬镍铬镍硅镍硅 、E:E:镍铬镍铬铜镍铜镍N:N:镍铬硅镍铬硅镍硅镍硅 、J:J:铁铁铜镍铜镍 、T:T:铜铜铜镍铜镍 用于制造用于制造铂铂热电偶热电偶的各种的各种铂铂热电偶丝热电偶丝几种常用热

19、电偶的测温范围及热电势几种常用热电偶的测温范围及热电势 分度号分度号 名称名称 测量温度范围测量温度范围 1000 C热电势热电势/mVB铂铑铂铑3030铂铑铂铑6 6501820 C C4.8344.834R铂铑铂铑1313铂铂-501768 C C10.50610.506S铂铑铂铑1010铂铂-501768 C C9.5879.587K镍铬镍硅镍铬镍硅(铝铝)-2701370 C C41.27641.276E镍铬铜镍镍铬铜镍(康康 铜铜)270800 C C?热电偶的分度表热电偶的分度表 热电偶的线性较差，多数情况下采用查表法热电偶的线性较差，多数情况下采用查表法 我国从我国从1991年开

20、始采用国际计量委员会规年开始采用国际计量委员会规定的定的“1990年国际温标年国际温标”（简称（简称ITS-90）的新的新标准。按此标准，制定了相应的分度表，并且标准。按此标准，制定了相应的分度表，并且有相应的线性化集成电路与之对应。有相应的线性化集成电路与之对应。直接从热电偶的分度表查温度与热电势的直接从热电偶的分度表查温度与热电势的关系时的约束条件是：关系时的约束条件是：自由端（冷端）温度必自由端（冷端）温度必须为须为0 0 C C。本教材本教材p368p368的的附录附录列出了列出了工业中常用的工业中常用的镍镍铬铬-镍硅（镍硅（K）热电偶热电偶的分度表。的分度表。如何利用热电偶的分度表如

21、何利用热电偶的分度表 假设热电偶的冷端温度为假设热电偶的冷端温度为0 0 C C，请根据请根据本教材本教材p345p345的附录的附录工业中常用的工业中常用的镍铬镍铬-镍镍硅（硅（K）热电偶的分度表热电偶的分度表，查出查出5050 C 、0 0 C、5050 C 时的热电势。时的热电势。K热电偶的热电偶的分度表分度表 比较比较查出的查出的3 3个个热电势，热电势，可以看出可以看出热电势是热电势是否否线性？线性？如何由热电偶的热电势查热端温度值如何由热电偶的热电势查热端温度值 设设冷端为冷端为0 0，根据以下电路中的毫伏表的根据以下电路中的毫伏表的示示值值及及K热电偶的热电偶的分度表，分度表，查

22、出查出热端的温度热端的温度tx 。普通装配型普通装配型热电偶的热电偶的外形外形安装安装螺纹螺纹铠装型热电偶外形铠装型热电偶外形法兰法兰铠装型热电偶可铠装型热电偶可 长达上百米长达上百米薄壁金属薄壁金属 保护套管保护套管（铠体）（铠体）BA绝缘绝缘 材料材料铠装型热电偶铠装型热电偶横截面横截面隔爆隔爆型热电偶外形型热电偶外形厚壁厚壁保护管保护管压铸的接线盒压铸的接线盒电缆线电缆线3.薄膜热电偶薄膜热电偶 它是真空蒸镀的方法，把热电极材料蒸镀在绝缘基板上而制它是真空蒸镀的方法，把热电极材料蒸镀在绝缘基板上而制成。测量端既小又薄，厚度约为几个微米左右，热容量小，成。测量端既小又薄，厚度约为几个微米左

23、右，热容量小，响应速度快，便于敷贴。适用于测量微小面积上的瞬变温响应速度快，便于敷贴。适用于测量微小面积上的瞬变温度。其特点是：热容量小、动态响应快，度。其特点是：热容量小、动态响应快，适用于动态测量适用于动态测量小面积时的瞬时变化的温度小面积时的瞬时变化的温度。4.表面热电偶表面热电偶 分为永久性安装和非永久性安装两种，分为永久性安装和非永久性安装两种，主要用来测量金属块、炉主要用来测量金属块、炉壁、橡胶筒，涡轮叶片、轧辊等固体的表面温度壁、橡胶筒，涡轮叶片、轧辊等固体的表面温度。5.浸入式热电偶浸入式热电偶 浸入式热电偶主要用来测量钢水、铜水、铝水以及熔融合金的温浸入式热电偶主要用来测量钢

24、水、铜水、铝水以及熔融合金的温度。其主要特点是：度。其主要特点是：可以直接插入液态金属中进行温度测量可以直接插入液态金属中进行温度测量。第四节第四节 热电偶冷端的延长热电偶冷端的延长 在实际测温时，由于热电偶长度有限，自由端温度将在实际测温时，由于热电偶长度有限，自由端温度将直接受到被测物温度及周围环境温度的影响，造成误直接受到被测物温度及周围环境温度的影响，造成误差。差。采用相对采用相对廉价廉价的补偿导线，可的补偿导线，可延长热电偶的冷端延长热电偶的冷端，使，使之远离高温区；可节约大量贵金属；易弯曲，便于敷之远离高温区；可节约大量贵金属；易弯曲，便于敷设。设。补偿导线在补偿导线在0100 C

25、范围内的热电势与配套的热电范围内的热电势与配套的热电偶的热电势偶的热电势相等相等，所以，所以不影响不影响测量精度。测量精度。当补偿导线当补偿导线A、B与与A、B连接后，测温回路的总连接后，测温回路的总的热电动势仅取决于的热电动势仅取决于A、B、T及及T0（T0为新的自为新的自由端、它是稳定的）而与由端、它是稳定的）而与A、A及及B、B连接处的连接处的温度温度Tn（中间温度，它是不稳定的）无关，在（中间温度，它是不稳定的）无关，在T0处测得的总的热电动势与直接将热电偶延伸到处测得的总的热电动势与直接将热电偶延伸到T0 无异无异。必须指出的是：使用补偿导线仅能延长热电偶的必须指出的是：使用补偿导线

26、仅能延长热电偶的冷端，虽然总的冷端，虽然总的热电势热电势在多数情况下会比不用补在多数情况下会比不用补偿导线时偿导线时有所提高有所提高，但从本质上看，并不是因为，但从本质上看，并不是因为温度补偿引起的而是因为温度补偿引起的而是因为使冷端远离高温区、两使冷端远离高温区、两端温差较大端温差较大的缘故。的缘故。在使用补偿导线时，必须根据热电偶型号选配补偿在使用补偿导线时，必须根据热电偶型号选配补偿导线，补偿导线与热电偶两接点处的温度必须相导线，补偿导线与热电偶两接点处的温度必须相同，极性不能接反，不能超出规定使用的温度范同，极性不能接反，不能超出规定使用的温度范围。围。常用热电偶补偿导线常用热电偶补偿

27、导线补偿导线外形补偿导线外形 AB屏蔽层屏蔽层保护层保护层第五节第五节 热电偶的冷端温度补偿热电偶的冷端温度补偿 必要性必要性：1、用热电偶的分度表查毫伏数、用热电偶的分度表查毫伏数-温度时，温度时，必须满足必须满足t0=0 C的条件的条件。在实际测温中，冷端。在实际测温中，冷端温度常随环境温度而变化，这样温度常随环境温度而变化，这样t0不但不但不是不是0 C，而且也不恒定，而且也不恒定，因此因此将产生误差将产生误差。2、一般情况下，冷端温度均高于一般情况下，冷端温度均高于0 C，热电势总是偏小热电势总是偏小。应想办法。应想办法消除或补偿消除或补偿热电偶热电偶的的冷端损失冷端损失。冷端温度补偿

28、的方法冷端温度补偿的方法一、一、冷端恒温法冷端恒温法：1 1）将热电偶的冷端置于装有冰水混合物）将热电偶的冷端置于装有冰水混合物的恒温容器中，使冷端的温度保持在的恒温容器中，使冷端的温度保持在0 C不不变。此法也称变。此法也称冰浴法冰浴法，它消除了，它消除了t0不等于不等于0 C而引入的误差，由于冰融化较快，所以而引入的误差，由于冰融化较快，所以一般只适用于一般只适用于实验室实验室中。中。冰浴法冰浴法在冰瓶中，冰水混合物的温度能在冰瓶中，冰水混合物的温度能较长时间地保持在较长时间地保持在0 0 C C不变。不变。冰浴法接线图冰浴法接线图 1被被测测流体管道流体管道 2热电热电偶偶 3接接线线盒

29、盒 4补偿导线补偿导线 5铜质导线铜质导线 6毫伏表毫伏表 7冰瓶冰瓶 8冰水混合物冰水混合物 9试试管管 10新的冷端新的冷端 2）将热电偶的冷端置于电热恒温器中，恒温器）将热电偶的冷端置于电热恒温器中，恒温器的温度略高于环境温度的上限（例如的温度略高于环境温度的上限（例如40）3）将热电偶的冷端置于恒温空调房间中，使冷）将热电偶的冷端置于恒温空调房间中，使冷端温度恒定。端温度恒定。注意：注意：除了冰浴法是使冷端温度保持在除了冰浴法是使冷端温度保持在0 外，外，后两种方法必须采用下述的方法予以修正。后两种方法必须采用下述的方法予以修正。二、计算修正法二、计算修正法 当当热热电电偶偶的的冷冷端

30、端温温度度t0 0 C时时，测测得得的的热热电电势势EAB（t，t0）与与冷冷端端为为0 C时时所所测测得得的的热热电电势势EAB（t，0 C）不不等等。若若冷冷端端温温度度高高于于0 C，则则EAB（t，t0）EAB（t，0 C）。根根据据中中间温度定律间温度定律可以利用下式计算并修正测量误差：可以利用下式计算并修正测量误差：EAB（t，0 C）=EAB（t，t0）+EAB（t0，0 C）上式中，上式中，EAB（t，t0）是用毫伏表直接测得的热电动势毫伏数）是用毫伏表直接测得的热电动势毫伏数。修正时，先测出冷端温度。修正时，先测出冷端温度t0，然后从该热电偶分度表中查出，然后从该热电偶分度表

31、中查出EAB（t0，0 C）（此值相当于损耗掉的热电势），并把它加到）（此值相当于损耗掉的热电势），并把它加到所测得所测得EAB（t，t0）上）上(此值是已得到补偿的热电动势），根据此值是已得到补偿的热电动势），根据此值在分度表中查出相应的此值在分度表中查出相应的温度值温度值。计算修正法需。计算修正法需查表两次查表两次。如果冷端温度低于如果冷端温度低于0 0 C，查出，查出EAB（t0，0 C）是负值，仍用）是负值，仍用该式。该式。（1）热电势修正法）热电势修正法例例 用镍铬用镍铬-镍硅（镍硅（K型）热电偶测炉温时，型）热电偶测炉温时，冷端温度冷端温度t0=30，在直流毫伏表上测得的热，在直流

32、毫伏表上测得的热电势电势EAB（t，30）=38.505mV，试求炉温，试求炉温为多少？为多少？查镍铬查镍铬-镍硅热电偶分度表，得到镍硅热电偶分度表，得到EAB（30，0）=1.203mV。根据式有。根据式有EAB（t，0）=EAB（t，30）+EAB（30，0）=（38.505+1.203）mV=39.708mV反查反查K型热电的偶分度表，得到型热电的偶分度表，得到t=960。三、仪表机械零点调整法三、仪表机械零点调整法 用螺用螺丝刀调节丝刀调节仪表面板仪表面板上的上的“机机械零点械零点”，使指针，使指针指到气温指到气温t0（图中为图中为40 40 C）的的刻度上。刻度上。机械零点机械零点指

33、针被预调到室温（指针被预调到室温（40 C）可补偿冷端损失可补偿冷端损失5.当工作端温度当工作端温度t=100时，镍铬合金与标准电极纯时，镍铬合金与标准电极纯铂组成热电偶的热电势铂组成热电偶的热电势EAC（t，0）=2.95mv，而考铜与纯铂组成热电偶的热电势，而考铜与纯铂组成热电偶的热电势EBC（t，0）=-4.0mv，求：，求：1）镍铬与考铜组成热电偶的热电势）镍铬与考铜组成热电偶的热电势EAB（t，0）为多少毫伏？为多少毫伏？2）上述计算应用了热电偶的哪个定律？）上述计算应用了热电偶的哪个定律？3）在这个例子中，哪种合金为正极）在这个例子中，哪种合金为正极6.右图所示为镍右图所示为镍铬铬

34、-镍硅（镍硅（K）热电热电偶测温电路，热电偶测温电路，热电极极 A、B直接焊接直接焊接在钢板上（在钢板上（V 型焊型焊接）接），A 、B 为为补偿导线，补偿导线，Cu为铜为铜导线，已知接线盒导线，已知接线盒1 的温度的温度t1=40 C，冰瓶中为冰水混冰瓶中为冰水混合物，接线盒合物，接线盒 3 的的温度温度t3=20.0 C。求求：1）冰瓶的温度）冰瓶的温度t 2；2）将）将热电极直接热电极直接焊在钢板上是应用了热电偶的什么定律焊在钢板上是应用了热电偶的什么定律？3）当）当Ux=29.97mV时，估算被测点温时，估算被测点温度度t x ；4）如果冰瓶中的冰完全融化，温如果冰瓶中的冰完全融化，温

35、度上升，与接线盒度上升，与接线盒1的温度相同，此时的温度相同，此时Ux=28.36mV，再求再求t x。解：解：1）接线盒）接线盒1 是热是热电极与补偿导线电极与补偿导线（延长导线）的接（延长导线）的接线位置，不影响测线位置，不影响测量结果，不必考虑量结果，不必考虑t 1温度的大小和波动。温度的大小和波动。冰瓶的温度为冰瓶的温度为:0,是补偿导线是补偿导线（冷端）与铜导线（冷端）与铜导线的接线位置的接线位置,所以可所以可以直接查分度表。以直接查分度表。2）将）将热电极直接焊在钢板上是热电极直接焊在钢板上是应用了热电偶的中间导体定律。应用了热电偶的中间导体定律。3）当）当Ux=29.97mV时，

36、直接查分时，直接查分度表得到被测点温度度表得到被测点温度t x=720 。注注:接线盒接线盒 3 的温度的温度t3不是冷端温不是冷端温度度,属于中间温度属于中间温度,与测量结果无关与测量结果无关.解（续）解（续）4）如果冰瓶中的冰完全融化，温度上升到与接）如果冰瓶中的冰完全融化，温度上升到与接线盒线盒1的温度相同，即：冷端温度不再是的温度相同，即：冷端温度不再是0，而而为为40。此时的。此时的Ux=28.36mV，再求，再求t x。EAB(t,0)=EAB(t,40)+EAB(40,0)=(28.36+1.61)mV=29.97mV反查反查K型热电的偶分度表，型热电的偶分度表，仍然得到仍然得到t x=720。