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1、第九章 熱電式傳感器,熱電偶溫度傳感器 熱敏電阻溫度傳感器 IC溫度傳感器,通過本章的學(xué)習(xí)了解溫度傳感器的作用、地位、分類和發(fā)展趨勢；理解熱電效應(yīng)定義，掌握熱電偶三定律及相關(guān)計算，熱電偶冷端補償原因及補償方法；掌握熱敏電阻不同類型的特點、特性曲線及應(yīng)用場合；,學(xué)習(xí)要點,第一節(jié) 概 論,溫度傳感器是實現(xiàn)溫度檢測和控制的重要器件。在種類繁多的傳感器中，溫度傳感器是應(yīng)用最廣泛、發(fā)展最快的傳感器之一。,溫度是與人類生活息息相關(guān)的物理量。 在2000多年前，就開始為檢測溫度進行了各種努力， 并開始使用溫度傳感器檢測溫度。 人類社會中，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、科研、國防、醫(yī)學(xué)及環(huán)保等部門都與溫度有著密切的關(guān)系。

2、 工業(yè)生產(chǎn)自動化流程，溫度測量點要占全部測量點的一半左右。,溫度是反映物體冷熱狀態(tài)的物理參數(shù)。,因此，人類離不開溫度，當然也離不開溫度傳感器。,一、溫度的基本概念,熱平衡：溫度是描述熱平衡系統(tǒng)冷熱程度的物理量。 分子物理學(xué)：溫度反映了物體內(nèi)部分子無規(guī)則運動的劇烈程度。 能量：溫度是描述系統(tǒng)不同自由度間能量分配狀況的物理量。 溫標：表示溫度大小的尺度是溫度的標尺。,熱力學(xué)溫標thermodynamic temperature scale 國際實用溫標International practical temperature scale 攝氏溫標 Celsius temperature scale 華

3、氏溫標Fahrenheit temperature scale,如果在式中再規(guī)定一個條件,就可以通過卡諾循環(huán)中的傳熱量來完全地確定溫標。1954年，國際計量會議選定水的三相點為273.16，并以它的1/273.16定為一度，這樣熱力學(xué)溫標就完全確定了，即T=273.16(Q1/Q2)。,1848年威廉湯姆首先提出:以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)，建立溫度僅與熱量有關(guān)，而與物質(zhì)無關(guān)的熱力學(xué)溫標，又稱開爾文溫標(scale of Kelvin)，用符號K表示。它是國際基本單位制之一 。 根據(jù)熱力學(xué)中的卡諾定理，如果在溫度T1的熱源與溫度為T2的冷源之間實現(xiàn)了卡諾循環(huán)，則存在下列關(guān)系式,1．熱力學(xué)溫標the

4、rmodynamic temperature scale,Q1——熱源給予熱機的傳熱量 Q2——熱機傳給冷源的傳熱量,為解決國際上溫度標準的同意及實用問題，國際上協(xié)商決定，建立一種既能體現(xiàn)熱力學(xué)溫度（即能保證一定的準確度），又使用方便、容易實現(xiàn)的溫標，即國際實用溫標 (簡稱IPTS-68)，又稱國際溫標。,2．國際實用溫標,注意：攝氏溫度的分度值與開氏溫度分度值相同，即溫度間隔1K=1℃。T0是在標準大氣壓下冰的融化溫度， T0 = 273.15 K。水的三相點溫度比冰點高出0.01 K。,1968年國際實用溫標規(guī)定熱力學(xué)溫度是基本溫度，用t表示，其單位是開爾文，符號為K。1K定義為水三相點熱

5、力學(xué)溫度的1/273.16，水的三相點是指純水在固態(tài)、液態(tài)及氣態(tài)三項平衡時的溫度，熱力學(xué)溫標規(guī)定三相點溫度為273.16 K，這是建立溫標的惟一基準點。,International Practical Temperature Scale,四個溫度段：規(guī)定各溫度段所使用的標準儀器 ①低溫鉑電阻溫度計（13.81K—273.15K）； ②鉑電阻溫度計（273.15K—903.89K）； ③鉑銠-鉑熱電偶溫度計（903.89K—1337.58K）； ④光測溫度計（1337.58K以上）。 國際實用開爾文溫度與國際實用攝氏溫度分別用符號T68和t68來區(qū)別（一般簡寫為T與t）。,3．攝氏溫標Cels

6、ius temperature scale,是工程上最通用的溫度標尺。攝氏溫標是在標準大氣壓(即101325Pa)下將水的冰點與沸點中間劃分一百個等份，每一等份稱為攝氏一度(攝氏度，℃)，一般用小寫字母t表示。與熱力學(xué)溫標單位開爾文并用。 攝氏溫標與國際實用溫標溫度之間的關(guān)系：,4．華氏溫標Fahrenheit temperature scale,目前使用較少，規(guī)定在標準大氣壓下冰的融點為32華氏度，水的沸點為212華氏度，中間等分為180份，每一等份稱為華氏一度，符號℉，與攝氏溫度的關(guān)系：,T=t+273.15 K,t=T-273.15 ℃,m=1.8n+32 ℉,n= 5/9 (m-

7、32) ℃,二、溫度傳感器的特點與分類,隨物體的熱膨脹相對變化而引起的體積變化； 蒸氣壓的溫度變化； 電極的溫度變化 熱電偶產(chǎn)生的電動勢； 光電效應(yīng) 熱電效應(yīng) 介電常數(shù)、導(dǎo)磁率的溫度變化； 物質(zhì)的變色、融解； 強性振動溫度變化； 熱放射； 熱噪聲。,1 溫度傳感器的物理原理(11),特性與溫度之間的關(guān)系要適中，并容易檢 測和處理，且隨溫度呈線性變化； 除溫度以外，特性對其它物理量的靈敏度要低； 特性隨時間變化要??； 重復(fù)性好，沒有滯后和老化； 靈敏度高，堅固耐用，體積小，對檢測對象的影響要小； 機械性能好，耐化學(xué)腐蝕，耐熱性能好； 能大批量生產(chǎn)，價格便宜； 無危險性，無公害等。,2.溫度傳感器

8、應(yīng)滿足的條件,3. 溫度傳感器的種類及特點,接觸式溫度傳感器 非接觸式溫度傳感器,接觸式溫度傳感器的特點：傳感器直接與被測物體接觸進行溫度測量，由于被測物體的熱量傳遞給傳感器，降低了被測物體溫度，特別是被測物體熱容量較小時，測量精度較低。因此采用這種方式要測得物體的真實溫度的前提條件是被測物體的熱容量要足夠大。,非接觸式溫度傳感器主要是利用被測物體熱輻射而發(fā)出紅外線，從而測量物體的溫度，可進行遙測。其制造成本較高，測量精度卻較低。優(yōu)點是：不從被測物體上吸收熱量；不會干擾被測對象的溫度場；連續(xù)測量不會產(chǎn)生消耗；反應(yīng)快等。,物理現(xiàn)象,體積熱膨脹,,電阻變化,,溫差電現(xiàn)象,導(dǎo)磁率變化,電容變化,壓電

9、效應(yīng),超聲波傳播速度變化,物質(zhì) 顏色,P–N結(jié)電動勢,晶體管特性變化,可控硅動作特性變化,,熱、光輻射,種類,鉑測溫電阻、熱敏電阻,熱電偶,BaSrTiO3陶瓷,石英晶體振動器,超聲波溫度計,示溫涂料 液晶,半導(dǎo)體二極管,晶體管半導(dǎo)體集成電路溫度傳感器,可控硅,輻射溫度傳感器 光學(xué)高溫計,1.氣體溫度計 2. 玻璃制水銀溫度計 3.玻璃制有機液體溫度計 4.雙金屬溫度計 5.液體壓力溫度計 6. 氣體壓力溫度計,1． 熱鐵氧體 2． Fe-Ni-Cu合金,,,,,,,,,,,,,溫度傳感器分類(1),溫度傳感器分類(2),溫度傳感器分類(3),此外，還有微波測溫溫度傳感器、噪聲測溫

10、溫度傳感器、溫度圖測溫溫度傳感器、熱流計、射流測溫計、核磁共振測溫計、穆斯保爾效應(yīng)測溫計、約瑟夫遜效應(yīng)測溫計、低溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)換測溫計、光纖溫度傳感器等。這些溫度傳感器有的已獲得應(yīng)用，有的尚在研制中。,公元1600年，伽里略研制出氣體溫度計。一百年后，研制成酒精溫度計和水銀溫度計。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展的需要，相繼研制出金屬絲電阻、溫差電動式元件、雙金屬式溫度傳感器。1950年以后，相繼研制成半導(dǎo)體熱敏電阻器。最近，隨著原材料、加工技術(shù)的飛速發(fā)展、又陸續(xù)研制出各種類型的溫度傳感器。,三、溫度傳感器的發(fā)展概況,接觸式溫度傳感器 非接觸式溫度傳感器,1．常用熱電阻 范圍：-260～＋850℃；精度：0.0

11、01℃。改進后可連續(xù)工作2000h，失效率小于1％，使用期為10年。 2．管纜熱電阻 測溫范圍為-20～＋500℃，最高上限為1000℃，精度為0.5級。,（－）接觸式溫度傳感器,3．陶瓷熱電阻 測量范圍為–200～+500℃，精度為0.3、0.15級。 4．超低溫熱電阻 兩種碳電阻，可分別測量–268.8～253℃-272.9～272.99℃的溫度。 5．熱敏電阻器 適于在高靈敏度的微小溫度測量場合使用。經(jīng)濟性好、價格便宜。,l．輻射高溫計 用來測量 1000℃以上高溫。分四種：光學(xué)高溫計、比色高溫計、輻射高溫計和光電高溫計。 2．光譜高溫計 前蘇聯(lián)研制的YCI—I型自動測溫通用光譜高溫計,

12、其測量范圍為400～6000℃,是采用電子化自動跟蹤系統(tǒng),保證有足夠準確的精度進行自動測量。,（二）非接觸式溫度傳感器,3．超聲波溫度傳感器 特點是響應(yīng)快(約為10ms左右)，方向性強。目前國外有可測到5000℉的產(chǎn)品。 4．激光溫度傳感器 適用于遠程和特殊環(huán)境下的溫度測量。如NBS公司用氦氖激光源的激光做光反射計可測很高的溫度，精度為1％。美國麻省理工學(xué)院正在研制一種激光溫度計，最高溫度可達8000℃，專門用于核聚變研究。瑞士Browa Borer研究中心用激光溫度傳感器可測幾千開(K)的高溫。,1．超高溫與超低溫傳感器，如+3000℃以上和–250℃以下的溫度傳感器。 2．提高溫度傳感器的

13、精度和可靠性。 3．研制家用電器、汽車及農(nóng)畜業(yè)所需要的價廉的溫度傳感器。 4．發(fā)展新型產(chǎn)品，擴展和完善管纜熱電偶與熱敏電阻；發(fā)展薄膜熱電偶；研究節(jié)省鎳材和貴金屬以及厚膜鉑的熱電阻；研制系列晶體管測溫元件、快速高靈敏CA型熱電偶以及各類非接觸式溫度傳感器。 5．發(fā)展適應(yīng)特殊測溫要求的溫度傳感器。 6．發(fā)展數(shù)字化、集成化和自動化的溫度傳感器。,（三）溫度傳感器的主要發(fā)展方向,溫差熱電偶（簡稱熱電偶）是目前溫度測量中使用最普遍的傳感元件之一。它除具有結(jié)構(gòu)簡單，測量范圍寬、準確度高、熱慣性小，輸出信號為電信號便于遠傳或信號轉(zhuǎn)換等優(yōu)點外，還能用來測量流體的溫度、測量固體以及固體壁面的溫度。微型熱電偶還可

14、用于快速及動態(tài)溫度的測量。,第二節(jié) 熱電偶溫度傳感器,★熱電偶的工作原理 ★熱電偶回路的性質(zhì) ★熱電偶的常用材料與結(jié)構(gòu) ★冷端處理及補償 ★熱電偶的選擇、安裝使用和校驗,兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組合成閉合回路，若導(dǎo)體A和B的連接處溫度不同（設(shè)T＞T0），則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也就是說回路中有電動勢存在，這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)。這種現(xiàn)象早在1821年首先由西拜克（See－back）發(fā)現(xiàn),所以又稱西拜克效應(yīng)。,一、工作原理,回路中所產(chǎn)生的電動勢，叫熱電勢。熱電勢thermo-electric force由兩部分組成，即溫差電勢和接觸電勢。,熱端,冷端,1. 接觸電勢,,,,+,A,B,T

15、,eAB(T),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,-,eAB(T)——導(dǎo)體A、B結(jié)點在溫度T 時形成的接觸電動勢； e——單位電荷， e =1.610-19C； k——波爾茲曼常數(shù)， k =1.3810-23 J/K ； nA、nB ——導(dǎo)體A、B在溫度為T 時的電子密度。,接觸電勢的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。,接觸電勢原理圖,,,,,,A,eA(T,To),,To,T,eA(T，T0)——導(dǎo)體A兩端溫度為T、T0時形成的溫差電動勢； T，T0——高低端的絕對溫度； σA——湯姆遜系數(shù)，

16、表示導(dǎo)體A兩端的溫度差為1℃時所產(chǎn)生的溫差電動勢，例如在0℃時，銅的σ =2μV/℃。,,,,,2. 溫差電勢,溫差電勢原理圖,由導(dǎo)體材料A、B組成的閉合回路，其接點溫度分別為T、T0,如果T＞T0，則必存在著兩個接觸電勢和兩個溫差電勢，回路總電勢：,T0,T,eAB(T),eAB(T0),eA(T,T0),eB(T,T0),A,B,,,,,,,,,,,3. 回路總電勢,結(jié)論(4點)：,EAB(T,T0)=EAB(T )-EAB(T0 )=f(T )-C= (T ),由于nA、nB是溫度的單值函數(shù),在工程應(yīng)用中，常用實驗的方法得出溫度與熱電勢的關(guān)系并做成表格，以供備查。由公式可得：,EAB(T

17、, T0)= EAB(T)-EAB(T0) = EAB(T)-EAB(0)-[EAB(T0)-EAB(0)] = EAB(T，0)-EAB(T0，0),熱電偶的熱電勢，等于兩端溫度分別為T 和零度以及T0和零度的熱電勢之差。,導(dǎo)體材料確定后，熱電勢的大小只與熱電偶兩端的溫度有關(guān)。如果使EAB(T0)=常數(shù)，則回路熱電勢EAB(T，T0)就只與溫度T有關(guān)，而且是T的單值函數(shù)，這就是利用熱電偶測溫的原理。,只有當熱電偶兩端溫度不同,熱電偶的兩導(dǎo)體材料不同時才能有熱電勢產(chǎn)生。,熱電偶回路熱電勢只與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)；與熱電偶的長度、粗細無關(guān)。,只有用不同性質(zhì)的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)才能組合成熱

18、電偶；相同材料不會產(chǎn)生熱電勢，因為當A、B兩種導(dǎo)體是同一種材料時，ln(NA/NB)=0，也即EAB(T，T0)=0。,對于有幾種不同材料串聯(lián)組成的閉合回路，接點溫度分別為T1、T2 、 …、Tn ，冷端溫度為零度的熱電勢。其熱電勢為 E= EAB（T1）+ EBC（T2）+…+ENA（Tn）,由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論其導(dǎo)體是否存在溫度梯度，回路中沒有電流(即不產(chǎn)生電動勢)；反之，如果有電流流動，此材料則一定是非均質(zhì)的，即熱電偶必須采用兩種不同材料作為電極。,二、熱電偶回路的性質(zhì),1. 均質(zhì)導(dǎo)體定律,E總=EAB（T）+EBC（T）+ECA（T）= 0,三種不同導(dǎo)體組成的熱

19、電偶回路,2. 中間導(dǎo)體定律,一個由幾種不同導(dǎo)體材料連接成的閉合回路，只要它們彼此連接的接點溫度相同，則此回路各接點產(chǎn)生的熱電勢的代數(shù)和為零。,如圖，由A、B、C三種材料組成的閉合回路，則,兩點結(jié)論： l）將第三種材料C接入由A、B組成的熱電偶回路，如圖，則圖a中的A、C接點2與C、A的接點3，均處于相同溫度T0之中，此回路的總電勢不變，即 同理，圖b中C、A接點2與C、B的接點3，同處于溫度T0之中，此回路的電勢也為：,T2,T1,A a,B,C,2,3,EAB,A,T0,2,3,A,B,EAB,T1,T2,C,T0,EAB（T1, T2）=EAB（T1）-EAB（T2）,(a),(b),T

20、0,T0,EAB(T1,T2)=EAB(T1)-EAB（T2）,第三種材料接入熱電偶回路圖,E,,,,,,,,,,,,T0,T0,T,,,,,,,,,,,,,,,E,T0,T1,T1,T,電位計接入 熱電偶回路,根據(jù)上述原理，可以在熱電偶回路中接入電位計E，只要保證電位計與連接熱電偶處的接點溫度相等，就不會影響回路中原來的熱電勢，接入的方式見下圖所示。,,,,3. 中間溫度定律,如果不同的兩種導(dǎo)體材料組成熱電偶回路,其接點溫度分別為T1、T2(如圖所示)時,則其熱電勢為EAB(T1, T2)；當接點溫度為T2、T3時，其熱電勢為EAB(T2, T3)；當接點溫度為T1、T3時，其熱電勢為EAB

21、(T1, T3)，則,B,B,A,T2,T1,T3,A,A,B,EAB（T1, T3）=EAB（T1, T2）+EAB（T2, T3）,EAB（T1,T3）=EAB（T1, 0）+EA B（0, T3） =EAB（T1, 0）-EAB（T3, 0）=EAB（T1）-EAB（T3）,,A,B,T1,,,,,,,,,,,T2,T2,A’,B’,T0,T0,,,熱電偶補償導(dǎo)線接線圖,,E,對于冷端溫度不是零度時，熱電偶如何分度表的問題提供了依據(jù)。如當T2=0℃時，則：,只要T1、T0不變，接入AˊBˊ后不管接點溫度T2如何變化，都不影響總熱電勢。這便是引入補償導(dǎo)線原理。,EAB=EAB(T1)–EA

22、B(T0),說明：當在原來熱電偶回路中分別引入與導(dǎo)體材料A、B同樣熱電特性的材料A′、B′(如圖)即引入所謂補償導(dǎo)線時，當EAA?(T2)=EBB?(T2)時，則回路總電動勢為,,熱電偶材料應(yīng)滿足： 物理性能穩(wěn)定，熱電特性不隨時間改變； 化學(xué)性能穩(wěn)定，以保證在不同介質(zhì)中測量時不被腐蝕； 熱電勢高，導(dǎo)電率高，且電阻溫度系數(shù)?。?便于制造； 復(fù)現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)。,三、熱電偶的常用材料與結(jié)構(gòu),1．鉑—鉑銠熱電偶(S型) 分度號LB—3 測量溫度：長期：1300℃、短期：1600℃。,（一）熱電偶常用材料,2．鎳鉻—鎳硅(鎳鋁)熱電偶(K型) 分度號EU—2 測量溫度：長期1000℃，短期1300

23、℃。,3．鎳鉻—考銅熱電偶(E型) 分度號EA—2 測量溫度：長期600℃，短期800℃。,4．鉑銠30—鉑銠6熱電偶(B型) 分度號LL—2 測量溫度：長期可到1600℃，短期可達1800℃。,幾種持殊用途的熱電偶 （1）銥和銥合金熱電偶 如銥50銠—銥10釕熱電偶它能在氧化氣氛中測量高達2100℃的高溫。 （2）鎢錸熱電偶 可使用在真空惰性氣體介質(zhì)或氫氣介質(zhì)中，使用溫度范圍300～2000℃分度精度為1％。 （3）金鐵—鎳鉻熱電偶 主要用在低溫測量，可在2～273K范圍內(nèi)使用，靈敏度約為10μV／℃。 （4）鈀—鉑銥15熱電偶 輸出性能高，在1398℃時的熱電勢為47.255mV。,（6

24、）銅—康銅熱電偶，分度號MK 熱電勢略高于鎳鉻-鎳硅熱電偶，約為43μV/℃。復(fù)現(xiàn)性好，穩(wěn)定性好，精度高，廣泛用于20K～473K的低溫實驗室測量中。,（5）鐵—康銅熱電偶，分度號TK 靈敏度高，線性度好，可在800℃以下的還原介質(zhì)中使用。,（二）常用熱電偶的結(jié)構(gòu)類型 1．工業(yè)用熱電偶 2．鎧裝式熱電偶（又稱套管式熱電偶） 3．快速反應(yīng)薄膜熱電偶 4．快速消耗微型熱電偶,方法 冰點槽法 計算修正法 補正系數(shù)法 零點遷移法 冷端補償器法 軟件處理法,四、冷端處理及補償,原因 熱電偶熱電勢的大小是熱端溫度和冷端的函數(shù)差，為保證輸出熱電勢是被測溫度的單值函數(shù)，必須使冷端溫度保持恒定； 熱電偶分度表

25、給出的熱電勢是以冷端溫度0℃為依據(jù)，否則會產(chǎn)生誤差。,1. 冰點槽法 把熱電偶的參比端置于冰水混合物容器里，使T0=0℃。這種辦法僅限于科學(xué)實驗中使用。為了避免冰水導(dǎo)電引起兩個連接點短路，必須把連接點分別置于兩個玻璃試管里，浸入同一冰點槽，使相互絕緣。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,mV,,,,A,B,A’,B’,T,C,C’,儀表,銅導(dǎo)線,試管,補償導(dǎo)線,熱電偶,冰點槽,冰水溶液,,,,,,,四、冷端處理及補償,T0,,,2. 計算修正法 用普通室溫計算出參比端實際溫度TH，利用公式計算 例 用銅-康銅熱電偶測某一溫度T，參比端在室溫環(huán)境TH中，測得熱電動勢EAB(T，T

26、H)=1.979mV，又用室溫計測出TH=21℃,查此種熱電偶的分度表可知，EAB(21,0)=0.84mV，故得 EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，T0) =1.979+0.84 =2.819(mV) 再次查分度表，與2.819mV對應(yīng)的熱端溫度T=69℃。,注意:既不能只按1.979mV查表，認為T=49℃，也不能把49℃加上21℃，認為T=70℃。,EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0),3. 補正系數(shù)法 把參比端實際溫度TH乘上系數(shù)k，加到由EAB(T，TH)查分度表所得的溫度上，成為被測溫度T。用公式表達即

27、 式中：T——為未知的被測溫度； T′——為參比端在室溫下熱電偶電勢與分度表上對應(yīng)的某個溫度； TH——室溫； k——為補正系數(shù)，其它參數(shù)見下表。 例 用鉑銠10－鉑熱電偶測溫，已知冷端溫度TH=35℃，這時熱電動勢為11.348mV．查S型熱電偶的分度表，得出與此相應(yīng)的溫度T′=1150℃。再從下表中查出，對應(yīng)于1150℃的補正系數(shù)k=0.53。于是，被測溫度 T=1150+0.5335=1168.3（℃） 用這種辦法稍稍簡單一些，比計算修正法誤差可能大一點，但誤差不大于0.14％。,T＝ T′＋ k T H,例 用動圈儀表配合熱電偶測溫時，如果把儀表的機械零點調(diào)到室溫T

28、H的刻度上,在熱電動勢為零時，指針指示的溫度值并不是0℃而是TH。而熱電偶的冷端溫度已是TH,則只有當熱端溫度T=TH時，才能使EAB(T,TH)=0，這樣，指示值就和熱端的實際溫度一致了。這種辦法非常簡便，而且一勞永逸，只要冷端溫度總保持在TH不變，指示值就永遠正確。,4. 零點遷移法,應(yīng)用領(lǐng)域：如果冷端不是0℃，但十分穩(wěn)定（如恒溫車間或有空調(diào)的場所）。,實質(zhì)：在測量結(jié)果中人為地加一個恒定值，因為冷端溫度穩(wěn)定不變，電動勢EAB(TH,0)是常數(shù)，利用指示儀表上調(diào)整零點的辦法，加大某個適當?shù)闹刀鴮崿F(xiàn)補償。,5. 冷端補償器法 利用不平衡電橋產(chǎn)生熱電勢補償熱電偶因冷端溫度變化而引起熱電勢的變化值

29、。不平衡電橋由R1、R2、R3(錳銅絲繞制)、RCu(銅絲繞制)四個橋臂和橋路電源組成。 設(shè)計時，在0℃下使電橋平衡(R1=R2=R3=RCu),此時Uab=0 ,電橋?qū)x表讀數(shù)無影響。,冷端補償器的作用,注意：橋臂RCu必須和熱電偶的冷端靠近，使處于同一溫度之下。,,,,,,,,,,,,,,,mV,,,,,,,,,,,EAB(T,T0),T0,T0,T,A,B,+,+,-,a,b,,,,,U,,,,,Uab,RCu,R1,R2,R3,,,,,R,T0 RCu Ua Uab EAB(T,T0),,,,,供電4V直流，在0～40℃或-20～20℃的范圍起補償作用。 注意，不同材質(zhì)的熱電偶所配的冷

30、端補償器，其中的限流電阻R不一樣，互換時必須重新調(diào)整。,,,6. 軟件處理法 冷端溫度恒定T0 ：但T0不為0℃時，只需在采樣后 加一個與冷端溫度對應(yīng)的常數(shù)即可。 冷端溫度T0波動：可利用熱敏電阻或其它傳感器把T0信號輸入計算機，按照運算公式設(shè)計一些程序，便能自動修正。后一種情況必須考慮輸入的采樣通道中除了熱電動勢之外還應(yīng)該有冷端溫度信號，如果多個熱電偶的冷端溫度不相同，還要分別采樣，若占用的通道數(shù)太多，宜利用補償導(dǎo)線把所有的冷端接到同一溫度處，只用一個冷端溫度傳感器和一個修正T0的輸入通道就可以了。冷端集中，對于提高多點巡檢的速度也很有利。,1 極板間距式電容式傳感器，極板半徑r=4mm，間隙δ=0.5mm，極板介質(zhì)為空氣，試求其靜態(tài)靈敏度。若極板移動，求其電容變化。 2 應(yīng)變片的靈敏系數(shù)與電阻絲（敏感柵）的靈敏系數(shù)有何不同？為什么？ 3 為什么電容式傳感器易受干擾？如何減小干擾？ 4 用壓電式傳感器能測量靜態(tài)或變化很緩慢的信號嗎？為什么？ 5 什么是外光電效應(yīng)？內(nèi)光電效應(yīng)？光生伏特效應(yīng)？光電導(dǎo)效應(yīng)？ 6光電器件中的光照特性、光譜特性分別描述的是光電器件的什么性能？,