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1、第七章第七章 熱電式傳感器熱電式傳感器 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：7.1 7.1 熱電式傳感器分類(lèi)熱電式傳感器分類(lèi)7.2 7.2 熱電阻傳感器熱電阻傳感器7.3 7.3 熱敏電阻熱敏電阻7.4 7.4 熱電偶傳感器熱電偶傳感器7.5 7.5 熱電式傳感器的應(yīng)用熱電式傳感器的應(yīng)用熱電式傳感器是利用轉(zhuǎn)換元件電磁參量隨溫度變化熱電式傳感器是利用轉(zhuǎn)換元件電磁參量隨溫度變化的特性，對(duì)溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測(cè)的裝置。的特性，對(duì)溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測(cè)的裝置?？煞譃椋嚎煞譃椋?.1 7.1 熱電式傳感器分類(lèi)熱電式傳感器分類(lèi)熱電偶傳感器熱敏電阻熱電阻熱電阻傳感器熱電式傳感器溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化溫度變化

2、轉(zhuǎn)換為電阻變化溫度變化轉(zhuǎn)換為熱電動(dòng)勢(shì)變化溫度變化轉(zhuǎn)換為熱電動(dòng)勢(shì)變化金屬金屬半導(dǎo)體半導(dǎo)體一一.熱電阻傳感器概述熱電阻傳感器概述利用電阻隨溫度變化的特性制成的傳感器叫熱電阻利用電阻隨溫度變化的特性制成的傳感器叫熱電阻傳感器，它主要用于對(duì)溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行傳感器，它主要用于對(duì)溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測(cè)。由電阻體、絕緣套管和接線(xiàn)盒等主要部件組成檢測(cè)。由電阻體、絕緣套管和接線(xiàn)盒等主要部件組成二二.熱電阻材料的特點(diǎn)及性能熱電阻材料的特點(diǎn)及性能1.1.特點(diǎn)：特點(diǎn)：1 1）大電阻溫度系數(shù)，以便提高熱電阻靈敏度；）大電阻溫度系數(shù)，以便提高熱電阻靈敏度；2 2）大電阻率，以便在相同靈敏度下減少電阻尺寸

3、；）大電阻率，以便在相同靈敏度下減少電阻尺寸；3 3）小熱容量，以提高熱電阻的響應(yīng)速度；）小熱容量，以提高熱電阻的響應(yīng)速度；4 4）在整個(gè)測(cè)溫范圍內(nèi)，具有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性能，）在整個(gè)測(cè)溫范圍內(nèi)，具有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性能，以保證測(cè)量準(zhǔn)確性；以保證測(cè)量準(zhǔn)確性；7.2 7.2 熱電阻傳感器熱電阻傳感器5 5）電阻與溫度的關(guān)系必須有線(xiàn)性或接近線(xiàn)性，以）電阻與溫度的關(guān)系必須有線(xiàn)性或接近線(xiàn)性，以便于實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量；便于實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量；6 6）良好的工藝性，以便于降低成本、批量生產(chǎn)。）良好的工藝性，以便于降低成本、批量生產(chǎn)。2.2.材料：材料：銅、鉑、銦、錳、碳銅、鉑、銦、錳、碳三三.熱電阻的結(jié)構(gòu)、種類(lèi)及

4、接線(xiàn)方式、主要參數(shù)熱電阻的結(jié)構(gòu)、種類(lèi)及接線(xiàn)方式、主要參數(shù)1.1.鉑電阻的主要參數(shù)有鉑電阻的主要參數(shù)有：00時(shí)的電阻值及精度等時(shí)的電阻值及精度等級(jí)（或誤差）、溫度系數(shù)、測(cè)溫范圍、熱響應(yīng)時(shí)級(jí)（或誤差）、溫度系數(shù)、測(cè)溫范圍、熱響應(yīng)時(shí)間及工作電流、外形尺寸等。間及工作電流、外形尺寸等。2.2.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖（見(jiàn)圖7.17.1）：感溫元件、連接用的內(nèi)引線(xiàn)、）：感溫元件、連接用的內(nèi)引線(xiàn)、保護(hù)管、絕緣管和接線(xiàn)盒等。保護(hù)管、絕緣管和接線(xiàn)盒等。1.1.出線(xiàn)孔密封圈出線(xiàn)孔密封圈 2.2.出線(xiàn)孔螺母出線(xiàn)孔螺母 3.3.鏈條鏈條 4.4.蓋蓋 5.5.接線(xiàn)接線(xiàn) 6.6.蓋的密封圈蓋的密封圈 7.7.接線(xiàn)盒接線(xiàn)盒 8.

5、8.接線(xiàn)座接線(xiàn)座 9.9.保護(hù)管保護(hù)管 10.10.絕緣管絕緣管 11.11.內(nèi)引線(xiàn)內(nèi)引線(xiàn) 12.12.感溫元件感溫元件圖圖7.1 7.1 工業(yè)用厚膜鉑電阻傳感器的基本結(jié)構(gòu)工業(yè)用厚膜鉑電阻傳感器的基本結(jié)構(gòu)圖圖7.2 7.2 熱電阻引線(xiàn)形式熱電阻引線(xiàn)形式3.3.熱電阻與儀表式放大器的接線(xiàn)方式熱電阻與儀表式放大器的接線(xiàn)方式（見(jiàn)圖（見(jiàn)圖7.27.2）：）：兩線(xiàn)制：接線(xiàn)簡(jiǎn)單，但對(duì)引線(xiàn)電阻有一定要求，兩線(xiàn)制：接線(xiàn)簡(jiǎn)單，但對(duì)引線(xiàn)電阻有一定要求，否則會(huì)引起測(cè)量誤差，常用于不需較高精度且測(cè)量否則會(huì)引起測(cè)量誤差，常用于不需較高精度且測(cè)量溫度的熱電阻與儀表較近的場(chǎng)合。溫度的熱電阻與儀表較近的場(chǎng)合。三線(xiàn)制：可減少熱

6、電阻與測(cè)量?jī)x表間連接導(dǎo)線(xiàn)因三線(xiàn)制：可減少熱電阻與測(cè)量?jī)x表間連接導(dǎo)線(xiàn)因環(huán)境溫度變化所引起的測(cè)量誤差。環(huán)境溫度變化所引起的測(cè)量誤差。四線(xiàn)制：不僅可消除熱電阻與測(cè)量?jī)x表之間連接四線(xiàn)制：不僅可消除熱電阻與測(cè)量?jī)x表之間連接導(dǎo)線(xiàn)電阻的影響，且可消除測(cè)量線(xiàn)路中寄生電勢(shì)引導(dǎo)線(xiàn)電阻的影響，且可消除測(cè)量線(xiàn)路中寄生電勢(shì)引起的測(cè)量誤差，多用于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量和實(shí)驗(yàn)室。起的測(cè)量誤差，多用于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量和實(shí)驗(yàn)室。圖圖7.3 7.3 三線(xiàn)制接線(xiàn)方法三線(xiàn)制接線(xiàn)方法圖圖7.4 7.4 四線(xiàn)制接線(xiàn)方法四線(xiàn)制接線(xiàn)方法r r1 1，r r2 2，r r3 3為延長(zhǎng)線(xiàn)電阻，電容用來(lái)清除噪聲。三為延長(zhǎng)線(xiàn)電阻，電容用來(lái)清除噪聲。三線(xiàn)制接線(xiàn)法在滿(mǎn)度范圍

7、內(nèi)誤差也不會(huì)為零。需要更線(xiàn)制接線(xiàn)法在滿(mǎn)度范圍內(nèi)誤差也不會(huì)為零。需要更高精度時(shí)，采用四線(xiàn)制方式，雖增加接線(xiàn)數(shù)，但導(dǎo)高精度時(shí)，采用四線(xiàn)制方式，雖增加接線(xiàn)數(shù)，但導(dǎo)線(xiàn)電阻影響大為減小。線(xiàn)電阻影響大為減小。7.3 7.3 熱敏電阻熱敏電阻熱敏電阻一般由金屬氧化物陶瓷半導(dǎo)體材料經(jīng)成形、熱敏電阻一般由金屬氧化物陶瓷半導(dǎo)體材料經(jīng)成形、燒結(jié)等工藝制成。一般說(shuō)，半導(dǎo)體比金屬具有更大的燒結(jié)等工藝制成。一般說(shuō)，半導(dǎo)體比金屬具有更大的電阻溫度系數(shù)。電阻溫度系數(shù)。一一.熱敏電阻分類(lèi)及結(jié)構(gòu)熱敏電阻分類(lèi)及結(jié)構(gòu)1.1.分類(lèi)分類(lèi)：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)(NTC)。它的阻值隨溫。它的阻值隨溫度上升而減小，

8、使用范圍為度上升而減小，使用范圍為-50-50+300+300，主要用于，主要用于測(cè)溫。測(cè)溫。正溫度系數(shù)熱敏電阻正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)(PTC)。它的阻值隨溫度上升而。它的阻值隨溫度上升而增大，具有開(kāi)關(guān)特性，使用范圍為增大，具有開(kāi)關(guān)特性，使用范圍為-50-50+150+150，主，主要用于彩電消磁、電路設(shè)備的過(guò)熱保護(hù)及用作溫度開(kāi)要用于彩電消磁、電路設(shè)備的過(guò)熱保護(hù)及用作溫度開(kāi)關(guān)。關(guān)。臨界溫度熱敏電阻臨界溫度熱敏電阻(CTR)(CTR)。也具有開(kāi)關(guān)特性，使用。也具有開(kāi)關(guān)特性，使用范圍為范圍為0 0+150+150，主要用于溫度報(bào)警。，主要用于溫度報(bào)警。2.2.結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：熱敏電阻有珠粒狀、圓

9、柱狀、圓片狀。一般珠粒熱敏電阻有珠粒狀、圓柱狀、圓片狀。一般珠粒狀由玻璃封裝，圓柱狀由樹(shù)脂或玻璃封裝，而圓片狀由玻璃封裝，圓柱狀由樹(shù)脂或玻璃封裝，而圓片狀一般由樹(shù)脂封裝。狀一般由樹(shù)脂封裝。圓柱狀熱敏電阻，其外形與一般玻璃封裝二極管圓柱狀熱敏電阻，其外形與一般玻璃封裝二極管一樣，珠粒狀熱敏電阻因體積小、時(shí)間常數(shù)小，適一樣，珠粒狀熱敏電阻因體積小、時(shí)間常數(shù)小，適合于制造點(diǎn)溫度計(jì)、表面溫度計(jì)。合于制造點(diǎn)溫度計(jì)、表面溫度計(jì)。二二.新材料熱敏電阻新材料熱敏電阻1.1.典型的典型的NTCNTC、PTCPTC、CTRCTR熱敏電阻靈敏度較高，但只熱敏電阻靈敏度較高，但只能在低于能在低于300300時(shí)工作。近

10、期新研制出的硼熱敏電阻，時(shí)工作。近期新研制出的硼熱敏電阻，在在700700高溫時(shí)仍可滿(mǎn)足靈敏度、互換性、穩(wěn)定性的高溫時(shí)仍可滿(mǎn)足靈敏度、互換性、穩(wěn)定性的要求。可用于測(cè)流體流速、壓力、成分等。近期研要求。可用于測(cè)流體流速、壓力、成分等。近期研制的制的CdO-Sb2O3-WO3CdO-Sb2O3-WO3和和CdOCdO-Sn2O3-WO3-Sn2O3-WO3兩種熱敏電阻兩種熱敏電阻在在-100-100+300+300范圍內(nèi)，特性呈線(xiàn)性關(guān)系，解決了范圍內(nèi)，特性呈線(xiàn)性關(guān)系，解決了NTCNTC熱敏電阻的非線(xiàn)性問(wèn)題。熱敏電阻的非線(xiàn)性問(wèn)題。2.2.今年來(lái)發(fā)現(xiàn)四氰醌二甲烷新型有機(jī)半導(dǎo)體材料，今年來(lái)發(fā)現(xiàn)四氰醌二甲

11、烷新型有機(jī)半導(dǎo)體材料，具有電阻率隨溫度迅速變化的特性，這種有機(jī)熱敏具有電阻率隨溫度迅速變化的特性，這種有機(jī)熱敏電阻可制成厚膜。用它可制成電子定時(shí)元件。電阻可制成厚膜。用它可制成電子定時(shí)元件。三三.熱敏電阻的主要參數(shù)：熱敏電阻的主要參數(shù)：1.1.標(biāo)稱(chēng)電阻標(biāo)稱(chēng)電阻R R2525(),(),它是熱敏電阻它是熱敏電阻2525的阻值。其的阻值。其大小由電阻材料和幾何尺寸決定。大小由電阻材料和幾何尺寸決定。2.2.電阻溫度系數(shù)電阻溫度系數(shù)t(%/)t(%/)，它是指電阻值隨溫度的，它是指電阻值隨溫度的變化率。其表達(dá)式為：變化率。其表達(dá)式為：t t=(1/R=(1/RT T)(dR)(dRT T/dT/dT

12、)。3.3.時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)(s)(s)。它表示熱敏電阻加熱或冷卻的響。它表示熱敏電阻加熱或冷卻的響應(yīng)速度。其表達(dá)式為：應(yīng)速度。其表達(dá)式為：C/HC/H。（式中：（式中：C C熱容熱容量；量；H H耗散系數(shù)；耗散系數(shù)；熱敏電阻在零功率測(cè)量狀態(tài)熱敏電阻在零功率測(cè)量狀態(tài)下）下）4.4.最高工作溫度最高工作溫度t t()()。在規(guī)定技術(shù)條件下長(zhǎng)期連續(xù)。在規(guī)定技術(shù)條件下長(zhǎng)期連續(xù)工作所允許的溫度為熱敏電阻最高工作溫度。表達(dá)工作所允許的溫度為熱敏電阻最高工作溫度。表達(dá)式為：式為：T TM M=T=T0 0+P+PE E/H /H （式中：（式中：T T0 0環(huán)境溫度；環(huán)境溫度；P PE E 環(huán)境溫度時(shí)的額

13、定功率環(huán)境溫度時(shí)的額定功率W W0 0）5.5.額定功率額定功率PE(W)PE(W)。指在規(guī)定技術(shù)條件下，熱敏電阻。指在規(guī)定技術(shù)條件下，熱敏電阻長(zhǎng)期連續(xù)工作所允許的耗散功率。在此條件下，熱長(zhǎng)期連續(xù)工作所允許的耗散功率。在此條件下，熱敏電阻器自身溫度不應(yīng)超過(guò)敏電阻器自身溫度不應(yīng)超過(guò)T TM M。6.6.耗散系數(shù)耗散系數(shù)H(mWH(mW/)/)，指溫度變化，指溫度變化11，熱敏電阻器，熱敏電阻器耗散的功率。其大小與熱敏電阻的結(jié)構(gòu)、形狀及其耗散的功率。其大小與熱敏電阻的結(jié)構(gòu)、形狀及其所處介質(zhì)種類(lèi)、狀態(tài)有關(guān)。所處介質(zhì)種類(lèi)、狀態(tài)有關(guān)。四四.熱敏電阻與熱電阻比較：熱敏電阻與熱電阻比較：1.1.優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：

14、電阻溫度系數(shù)大、因而靈敏度高、約為熱電阻的電阻溫度系數(shù)大、因而靈敏度高、約為熱電阻的1010倍，測(cè)量線(xiàn)路簡(jiǎn)單；倍，測(cè)量線(xiàn)路簡(jiǎn)單；體積小、質(zhì)量小、慣性小；體積小、質(zhì)量小、慣性?。槐旧碜柚敌?，適于遠(yuǎn)距離測(cè)量；本身阻值小，適于遠(yuǎn)距離測(cè)量；產(chǎn)品系列化，便于選用；產(chǎn)品系列化，便于選用；壽命長(zhǎng)，價(jià)廉。壽命長(zhǎng)，價(jià)廉。2.2.缺點(diǎn)缺點(diǎn)：非線(xiàn)性嚴(yán)重、穩(wěn)定性稍差、并有老化現(xiàn)象、：非線(xiàn)性嚴(yán)重、穩(wěn)定性稍差、并有老化現(xiàn)象、互換性相對(duì)較差?；Q性相對(duì)較差。圖圖7.9 7.9 熱敏電阻線(xiàn)性化熱敏電阻線(xiàn)性化五五.熱敏電阻的線(xiàn)性化：熱敏電阻的線(xiàn)性化：1.1.串聯(lián)電阻法串聯(lián)電阻法對(duì)對(duì)NTCNTC熱敏電阻熱敏電阻R Rt t串聯(lián)一

15、個(gè)選配合適的溫度系數(shù)很串聯(lián)一個(gè)選配合適的溫度系數(shù)很小的金屬電阻小的金屬電阻R RX X，在一定范圍內(nèi)可使溫度與組合電阻，在一定范圍內(nèi)可使溫度與組合電阻R RS S的倒數(shù)成線(xiàn)性關(guān)系，從而使溫度與電流成線(xiàn)性關(guān)系，的倒數(shù)成線(xiàn)性關(guān)系，從而使溫度與電流成線(xiàn)性關(guān)系，如圖如圖7.97.9所示。所示。MHLHLHLMRRRRRRRRR22)(2.2.橋路法橋路法如圖如圖7.107.10所示為一種橋路法線(xiàn)性化電路，在測(cè)量范所示為一種橋路法線(xiàn)性化電路，在測(cè)量范圍不大時(shí)，可得較滿(mǎn)意的結(jié)果。設(shè)圍不大時(shí)，可得較滿(mǎn)意的結(jié)果。設(shè)T TH H、T TL L、T TM M分別為測(cè)分別為測(cè)溫上、下限和中點(diǎn)，其相應(yīng)電阻值為溫上、下

16、限和中點(diǎn)，其相應(yīng)電阻值為R RH H、R RL L、R RM M 可由可由特性曲線(xiàn)中獲得。串聯(lián)在熱敏電阻中的特性曲線(xiàn)中獲得。串聯(lián)在熱敏電阻中的R R的最佳值為的最佳值為此方法要求采用穩(wěn)壓電源。在確定此方法要求采用穩(wěn)壓電源。在確定T TH H、T TL L后后R RH H、R RL L、R RM M要實(shí)測(cè)才較為精確。要實(shí)測(cè)才較為精確。7.10 7.10 線(xiàn)性電路及曲線(xiàn)圖線(xiàn)性電路及曲線(xiàn)圖)/(0ATACRRRUu六六.熱敏電阻在電路中連接方式熱敏電阻在電路中連接方式1.1.串聯(lián)方式串聯(lián)方式如圖如圖7.117.11所示為熱敏電阻串聯(lián)方式溫度檢測(cè)基本電所示為熱敏電阻串聯(lián)方式溫度檢測(cè)基本電路。溫度傳感器

17、采用熱敏電阻路。溫度傳感器采用熱敏電阻RTRT與普通與普通RARA串連。此方串連。此方式能發(fā)揮熱敏電阻自身特性，電路輸出為式能發(fā)揮熱敏電阻自身特性，電路輸出為 這種電路雖簡(jiǎn)單，但特性不穩(wěn)定，不實(shí)用。這種電路雖簡(jiǎn)單，但特性不穩(wěn)定，不實(shí)用。圖圖7.11 7.11 串聯(lián)連接方式串聯(lián)連接方式 CCBCTAAURRRRRRu0圖圖7.12 7.12 典型橋接方式典型橋接方式2.2.橋接方式橋接方式如圖如圖7.127.12為典型橋接方式，熱敏電阻作為橋路一臂。為典型橋接方式，熱敏電阻作為橋路一臂。輸出為輸出為a a與與b b之間的差動(dòng)電壓之間的差動(dòng)電壓當(dāng)當(dāng)R RT T/R/RC C=R=RA A/R/RB

18、 B時(shí)，電橋平衡，時(shí)，電橋平衡，u u0 0=0=0。CCBCPTAAURRRRRRRu/0當(dāng)被測(cè)溫度降低時(shí)，熱敏電阻值顯著增加，橋當(dāng)被測(cè)溫度降低時(shí)，熱敏電阻值顯著增加，橋臂臂R RT T和和R RA A側(cè)阻抗增大，對(duì)輸出電路影響很大，為側(cè)阻抗增大，對(duì)輸出電路影響很大，為此在此在R RT T兩端并聯(lián)普通電阻兩端并聯(lián)普通電阻R RP P，抑制熱敏電阻的增，抑制熱敏電阻的增加，同時(shí)改善熱敏電阻的溫度線(xiàn)性特性。于是加，同時(shí)改善熱敏電阻的溫度線(xiàn)性特性。于是圖圖7.13 7.13 有源橋接方式有源橋接方式圖圖7.137.13為有源接橋方式，為使為有源接橋方式，為使u u0 0大，要減小大，要減小R R3

19、 3，增加流向增加流向R RT T中的恒流值。圖中中的恒流值。圖中a a、b b點(diǎn)間電位，恒定點(diǎn)間電位，恒定電流通過(guò)電流通過(guò)R R3 3流經(jīng)流經(jīng)R RT T。若。若R R1 1=R=R2 2=kR=kR0 0，(k(k為常數(shù)，為常數(shù)，R R0 0為為00熱敏電阻阻值熱敏電阻阻值)，則輸出，則輸出u u0 0與與R RT T變化量成比例。變化量成比例。7.4 7.4 熱電偶傳感器熱電偶傳感器熱電偶傳感器是目前接觸式測(cè)溫中應(yīng)用最廣的熱熱電偶傳感器是目前接觸式測(cè)溫中應(yīng)用最廣的熱電式傳感器，在工業(yè)用溫度傳感器中占有及其重要電式傳感器，在工業(yè)用溫度傳感器中占有及其重要的地位。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、測(cè)溫范

20、圍寬、熱的地位。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、測(cè)溫范圍寬、熱慣性小、準(zhǔn)確度高、輸出信號(hào)便于遠(yuǎn)傳。慣性小、準(zhǔn)確度高、輸出信號(hào)便于遠(yuǎn)傳。一一.熱電效應(yīng)及其工作定律熱電效應(yīng)及其工作定律1.1.熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)將兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體將兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體A A、B B組成閉合回路，如圖組成閉合回路，如圖7.167.16所示。所示。圖圖7.16 7.16 熱電效應(yīng)示意圖熱電效應(yīng)示意圖若結(jié)點(diǎn)若結(jié)點(diǎn)1 1、2 2處于不同的溫度（處于不同的溫度（TTTT0 0）時(shí)，兩）時(shí)，兩者之間將產(chǎn)生一熱電勢(shì)，在回路中形成一定大小者之間將產(chǎn)生一熱電勢(shì)，在回路中形成一定大小的電流，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)（或稱(chēng)塞貝克效的電流，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱

21、電效應(yīng)（或稱(chēng)塞貝克效應(yīng)）。分析表明，熱電效應(yīng)產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)由接應(yīng)）。分析表明，熱電效應(yīng)產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)由接觸電動(dòng)勢(shì)和溫度電動(dòng)勢(shì)兩部分組成。觸電動(dòng)勢(shì)和溫度電動(dòng)勢(shì)兩部分組成。結(jié)點(diǎn)處的絕對(duì)溫度。的自由電子密度；、分別為金屬、電子電荷；玻爾慈曼常數(shù)；時(shí)的接觸電動(dòng)勢(shì)；兩種金屬在溫度、式中，TBANNekTBATENNekTTEBAABBAAB)()/ln()/()(當(dāng)兩種金屬接觸在一起時(shí)，由于不同導(dǎo)體的自由電當(dāng)兩種金屬接觸在一起時(shí)，由于不同導(dǎo)體的自由電子密度不同，在結(jié)點(diǎn)處就會(huì)發(fā)生電子遷移擴(kuò)散。失去子密度不同，在結(jié)點(diǎn)處就會(huì)發(fā)生電子遷移擴(kuò)散。失去電子的金屬呈正電位，得電子的金屬呈負(fù)電位。當(dāng)擴(kuò)電子的金屬呈正電位

22、，得電子的金屬呈負(fù)電位。當(dāng)擴(kuò)散達(dá)到平衡時(shí)，在兩種金屬的接觸處形成電動(dòng)勢(shì)，稱(chēng)散達(dá)到平衡時(shí)，在兩種金屬的接觸處形成電動(dòng)勢(shì)，稱(chēng)為接觸電動(dòng)勢(shì)。其大小除與兩種金屬的性質(zhì)有關(guān)外，為接觸電動(dòng)勢(shì)。其大小除與兩種金屬的性質(zhì)有關(guān)外，還與結(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)，可表示為還與結(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)，可表示為dTTETTEdTTTETTEBATTTTATTEdTTTETTBAABABTTBAAAAATTAA）于是回路總電動(dòng)勢(shì)為）路，總的溫差電動(dòng)勢(shì)為兩種導(dǎo)體構(gòu)成的閉合回、所示對(duì)圖。高、低溫端的絕對(duì)溫度，溫差電系數(shù)；時(shí)的溫度電動(dòng)勢(shì)；與兩端溫度分別為金屬式中，000()(),(),(),(16.7),(),(00000000對(duì)單一金屬，如果兩端

23、的溫度不同，則溫度高端的對(duì)單一金屬，如果兩端的溫度不同，則溫度高端的自由電子向低端遷移，使單一金屬兩端產(chǎn)生不同的電自由電子向低端遷移，使單一金屬兩端產(chǎn)生不同的電位，形成電動(dòng)勢(shì)，稱(chēng)為溫度電動(dòng)勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）。位，形成電動(dòng)勢(shì)，稱(chēng)為溫度電動(dòng)勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）。其大小與金屬材料性質(zhì)和兩端溫度有關(guān)，可表示為其大小與金屬材料性質(zhì)和兩端溫度有關(guān)，可表示為由此可知：由此可知：a a）若熱電偶兩電極材料相同，即）若熱電偶兩電極材料相同，即N NA A=N=NB B,A A=B B 。雖然兩端溫度不同，但閉合回路的總。雖然兩端溫度不同，但閉合回路的總熱電動(dòng)勢(shì)仍為零。因此，熱電偶必須用兩種不同材料熱電動(dòng)勢(shì)仍為零。因此

24、，熱電偶必須用兩種不同材料作熱電極；作熱電極；b b）若熱電偶兩電極材料不同，而熱電偶兩）若熱電偶兩電極材料不同，而熱電偶兩端溫度相同，即端溫度相同，即T=TT=T0 0，閉合回路中也不產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。，閉合回路中也不產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。因此需觸點(diǎn)溫度不同。因此需觸點(diǎn)溫度不同。2.2.工作定律工作定律a.a.中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律設(shè)在圖設(shè)在圖7.167.16中的中的T T0 0處斷開(kāi)，接入第三導(dǎo)體處斷開(kāi)，接入第三導(dǎo)體C C，如圖，如圖7.177.17所示。若三個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度均為所示。若三個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度均為T(mén) T0 0，則回路中總熱電，則回路中總熱電動(dòng)勢(shì)為：動(dòng)勢(shì)為：0)()()()(0000TETETETEC

25、ABCABABC)()()(),(000TETETETTECABCABABC),()()(),(000TTETETETTEABABABABC若若A A、B B結(jié)點(diǎn)溫度為結(jié)點(diǎn)溫度為T(mén) T，其余結(jié)點(diǎn)溫度為，其余結(jié)點(diǎn)溫度為T(mén) T0 0，且，且TTTT0 0，則有則有可得可得T TT T0 0T T0 0A AB B圖圖7.17 7.17 三導(dǎo)體熱電回路三導(dǎo)體熱電回路由此得出結(jié)論：導(dǎo)體由此得出結(jié)論：導(dǎo)體A A、B B組成組成的熱電偶，當(dāng)引入第三導(dǎo)體時(shí)，的熱電偶，當(dāng)引入第三導(dǎo)體時(shí)，只要保持其兩端溫度相同，則對(duì)只要保持其兩端溫度相同，則對(duì)回路總電動(dòng)勢(shì)無(wú)影響。這就是中回路總電動(dòng)勢(shì)無(wú)影響。這就是中間導(dǎo)體定律。

26、利用這個(gè)定律可將間導(dǎo)體定律。利用這個(gè)定律可將第三導(dǎo)體換成毫伏表，只要保證第三導(dǎo)體換成毫伏表，只要保證兩個(gè)接點(diǎn)溫度一致，就可完成熱兩個(gè)接點(diǎn)溫度一致，就可完成熱電動(dòng)勢(shì)測(cè)量而不影響熱電偶輸出。電動(dòng)勢(shì)測(cè)量而不影響熱電偶輸出。AAA AB BBBT T0 0T Tn nT TT T0 0圖圖7.18 7.18 熱電偶連接導(dǎo)線(xiàn)示意圖熱電偶連接導(dǎo)線(xiàn)示意圖),(),(),(00TTETTETTTEnBAnABnAABBb.b.連接導(dǎo)體定律與中間連接導(dǎo)體定律與中間溫度定律溫度定律在熱電偶回路中，若在熱電偶回路中，若導(dǎo)體導(dǎo)體A A、B B分別與連接導(dǎo)分別與連接導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)AA、BB相連接，結(jié)相連接，結(jié)點(diǎn)溫度分別為點(diǎn)溫度

27、分別為T(mén) T、T Tn n、T T0 0，如圖，如圖7.187.18所示。則所示。則回路總熱電動(dòng)勢(shì)等于熱回路總熱電動(dòng)勢(shì)等于熱電偶電動(dòng)勢(shì)與連接導(dǎo)線(xiàn)電偶電動(dòng)勢(shì)與連接導(dǎo)線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和。電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和。圖圖7.19 7.19 參考電極定律示意圖參考電極定律示意圖 c.c.參考電極定律參考電極定律如圖如圖7.197.19所示為參考電極定律示意圖，圖中所示為參考電極定律示意圖，圖中C C為參為參考電極，接在熱電偶考電極，接在熱電偶A A、B B之間，形成三個(gè)熱電偶組之間，形成三個(gè)熱電偶組成的回路。成的回路。),()()()(),(),(00000TTEdTTETETTETTEABDTTAABABBCAC

28、下式為參考電極定律數(shù)學(xué)表達(dá)式。表明參考電壓下式為參考電極定律數(shù)學(xué)表達(dá)式。表明參考電壓C C與各種電極配對(duì)時(shí)總熱電動(dòng)勢(shì)為兩電極與各種電極配對(duì)時(shí)總熱電動(dòng)勢(shì)為兩電極A A、B B配對(duì)后配對(duì)后電動(dòng)勢(shì)之差。利用該定律可大大簡(jiǎn)化熱電偶選配工電動(dòng)勢(shì)之差。利用該定律可大大簡(jiǎn)化熱電偶選配工作；只有已知有關(guān)電極與標(biāo)準(zhǔn)電極配對(duì)的熱電動(dòng)勢(shì)，作；只有已知有關(guān)電極與標(biāo)準(zhǔn)電極配對(duì)的熱電動(dòng)勢(shì)，即可求出任何兩種熱電極配對(duì)的熱電動(dòng)勢(shì)而不需測(cè)即可求出任何兩種熱電極配對(duì)的熱電動(dòng)勢(shì)而不需測(cè)定。與標(biāo)準(zhǔn)配對(duì)的熱電動(dòng)勢(shì)可通過(guò)查熱電偶的分度定。與標(biāo)準(zhǔn)配對(duì)的熱電動(dòng)勢(shì)可通過(guò)查熱電偶的分度表（工作端溫度處于不同溫度值下的熱電偶熱電動(dòng)表（工作端溫度處

29、于不同溫度值下的熱電偶熱電動(dòng)勢(shì)值）來(lái)得到。勢(shì)值）來(lái)得到。二二.熱電偶材料、分類(lèi)及結(jié)構(gòu)熱電偶材料、分類(lèi)及結(jié)構(gòu)1.1.熱電極材料與常用熱電偶熱電極材料與常用熱電偶熱電極熱電極組成熱電偶的兩根熱偶絲。依熱電效組成熱電偶的兩根熱偶絲。依熱電效應(yīng)原理，任意兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體和半導(dǎo)體都可作應(yīng)原理，任意兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體和半導(dǎo)體都可作為熱電極組成熱電偶。但實(shí)際情況并非如此，對(duì)它為熱電極組成熱電偶。但實(shí)際情況并非如此，對(duì)它們還須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格選擇。熱電極材料應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：們還須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格選擇。熱電極材料應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：制成熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)應(yīng)較大，熱電動(dòng)勢(shì)和被測(cè)制成熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)應(yīng)較大，熱電動(dòng)勢(shì)和被測(cè)溫度之間應(yīng)盡量

30、地成線(xiàn)性關(guān)系；溫度之間應(yīng)盡量地成線(xiàn)性關(guān)系；化學(xué)穩(wěn)定性好，不易氧化和腐蝕；化學(xué)穩(wěn)定性好，不易氧化和腐蝕；復(fù)現(xiàn)性好，響應(yīng)速度快。復(fù)現(xiàn)性好，響應(yīng)速度快。一般來(lái)說(shuō)，純金屬熱電極易復(fù)制，但其熱電動(dòng)勢(shì)一般來(lái)說(shuō)，純金屬熱電極易復(fù)制，但其熱電動(dòng)勢(shì)??；非金屬熱電極的熱電動(dòng)勢(shì)大，熔點(diǎn)高，但復(fù)制??；非金屬熱電極的熱電動(dòng)勢(shì)大，熔點(diǎn)高，但復(fù)制性和穩(wěn)定性都較差；合金熱電極性能和工藝介于前性和穩(wěn)定性都較差；合金熱電極性能和工藝介于前兩種之間，故合金熱電極較多。兩種之間，故合金熱電極較多。2.2.標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶8 8種種：T T、E E、J J、K K、N N、B B、R R、S S銅銅康銅熱電偶（康銅熱電偶（T

31、T型）。屬低溫?zé)犭娕?，正極型）。屬低溫?zé)犭娕?，正極為純銅；負(fù)極為為純銅；負(fù)極為6060銅，銅，4040鎳的康銅合金。熱電鎳的康銅合金。熱電極在極在00以下時(shí)極性相反。特點(diǎn)：穩(wěn)定性好、均勻以下時(shí)極性相反。特點(diǎn)：穩(wěn)定性好、均勻性好，易老化。測(cè)溫區(qū)：性好，易老化。測(cè)溫區(qū)：200200300300。鎳鉻鎳鉻康銅熱電偶（康銅熱電偶（E E型）。正極為型）。正極為90%90%鎳、鎳、1010鎳鉻合金；負(fù)極為鎳鉻合金；負(fù)極為4444鎳，鎳，5656銅的合金。特點(diǎn)：銅的合金。特點(diǎn)：熱電動(dòng)勢(shì)大、靈敏度高、抗氧化好、低價(jià)。適用于熱電動(dòng)勢(shì)大、靈敏度高、抗氧化好、低價(jià)。適用于石化行業(yè)、石化行業(yè)、800800以下測(cè)溫。

32、以下測(cè)溫。鎳鉻鎳鉻鎳硅熱電偶（鎳硅熱電偶（K K型）。正極為型）。正極為90%90%鎳、鎳、9 91010鉻、鉻、0.40.4硅的合金；負(fù)極為硅的合金；負(fù)極為9090鎳，鎳，2.52.53 3硅、硅、0.60.6鈷的合金。特點(diǎn)：高溫下抗氧化、鈷的合金。特點(diǎn)：高溫下抗氧化、抗腐蝕能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好，廣泛用于抗腐蝕能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好，廣泛用于0 013001300測(cè)測(cè)溫。溫。鉑銠鉑銠1010鉑熱電偶（鉑熱電偶（S S型）。屬貴金屬熱電偶，正型）。屬貴金屬熱電偶，正極為極為9090鉑、鉑、1010銠的鉑銠合金；負(fù)極為純鉑。特銠的鉑銠合金；負(fù)極為純鉑。特點(diǎn)：測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好、抗氧化性能好。適用點(diǎn)：測(cè)量

33、精度高、穩(wěn)定性好、抗氧化性能好。適用于各種高溫加熱爐、熱處理及鋼水的測(cè)溫，最高應(yīng)于各種高溫加熱爐、熱處理及鋼水的測(cè)溫，最高應(yīng)用溫度為用溫度為11001100。鉑銠鉑銠3030鉑銠熱電偶（鉑銠熱電偶（B B型）。屬貴金屬熱電偶，型）。屬貴金屬熱電偶，正極為正極為7070鉑、鉑、3030銠的合金；負(fù)極為銠的合金；負(fù)極為9494鉑、鉑、6 6銠的合金。特點(diǎn)：測(cè)量精度高，穩(wěn)定性好、抗氧銠的合金。特點(diǎn)：測(cè)量精度高，穩(wěn)定性好、抗氧化性更強(qiáng)，可長(zhǎng)期在化性更強(qiáng)，可長(zhǎng)期在16001600下使用，適用于各種高下使用，適用于各種高溫測(cè)量。溫測(cè)量。3.3.分類(lèi)及結(jié)構(gòu)分類(lèi)及結(jié)構(gòu)1 1）根據(jù)測(cè)溫范圍不同，熱電偶分為）根據(jù)

34、測(cè)溫范圍不同，熱電偶分為7 7種規(guī)格：種規(guī)格：用于高溫測(cè)量的用于高溫測(cè)量的K K型；型；用于中溫測(cè)量的用于中溫測(cè)量的E E型（型（200200+800+800）和）和J J型（型（200200+750+750）；）；用于低溫測(cè)量的用于低溫測(cè)量的T T型（型（200200+350+350）；）；用于超高溫測(cè)量的用于超高溫測(cè)量的B B型（型（+500+500+1700+1700），），R R型型（0 0+1600+1600），），S S型（型（0 0+1600+1600）。）。熱電偶使用時(shí)有兩種溫度：在空氣中連續(xù)使用時(shí)熱電偶使用時(shí)有兩種溫度：在空氣中連續(xù)使用時(shí)的常用使用溫度，短時(shí)間使用的過(guò)熱使用溫

35、度。的常用使用溫度，短時(shí)間使用的過(guò)熱使用溫度。熱電偶使用溫度與線(xiàn)徑有關(guān)，線(xiàn)徑越粗，使用溫度熱電偶使用溫度與線(xiàn)徑有關(guān)，線(xiàn)徑越粗，使用溫度越高。越高。圖圖7.20 7.20 普通熱電偶結(jié)構(gòu)圖普通熱電偶結(jié)構(gòu)圖2 2）按熱電偶本身結(jié)構(gòu)劃分）按熱電偶本身結(jié)構(gòu)劃分普通熱電偶（見(jiàn)圖普通熱電偶（見(jiàn)圖7.207.20所所示）：主要用于氣體、蒸汽、示）：主要用于氣體、蒸汽、液體等介質(zhì)的測(cè)量。這類(lèi)傳液體等介質(zhì)的測(cè)量。這類(lèi)傳感器已制成標(biāo)準(zhǔn)形式，可根感器已制成標(biāo)準(zhǔn)形式，可根據(jù)測(cè)溫范圍和環(huán)境條件來(lái)選據(jù)測(cè)溫范圍和環(huán)境條件來(lái)選擇合適的熱電極材料及保護(hù)擇合適的熱電極材料及保護(hù)管套。管套。熱電極熱電極1 1 絕緣套管絕緣套管2

36、2 保護(hù)套管保護(hù)套管3 3 接線(xiàn)盒接線(xiàn)盒4 4 接線(xiàn)盒蓋接線(xiàn)盒蓋5 5圖圖7.21 7.21 片狀薄膜熱電偶結(jié)構(gòu)圖片狀薄膜熱電偶結(jié)構(gòu)圖薄膜熱電偶（見(jiàn)圖薄膜熱電偶（見(jiàn)圖7.217.21）：其結(jié)構(gòu)可為片狀、針：其結(jié)構(gòu)可為片狀、針狀等。特點(diǎn)：熱容量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，適宜測(cè)微小狀等。特點(diǎn)：熱容量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，適宜測(cè)微小面積和瞬時(shí)溫度。測(cè)溫范圍為面積和瞬時(shí)溫度。測(cè)溫范圍為200200+300+300。鎧裝熱電偶：由熱電偶絲、絕緣材料（氧化鐵）鎧裝熱電偶：由熱電偶絲、絕緣材料（氧化鐵）及不繡鋼保護(hù)管經(jīng)拉制工藝制成。其主要優(yōu)點(diǎn)是：及不繡鋼保護(hù)管經(jīng)拉制工藝制成。其主要優(yōu)點(diǎn)是：外徑細(xì)、響應(yīng)快；柔性強(qiáng)，可進(jìn)行一定

37、程度彎曲；外徑細(xì)、響應(yīng)快；柔性強(qiáng)，可進(jìn)行一定程度彎曲；耐熱、耐壓、耐沖擊性強(qiáng)；種類(lèi)多。耐熱、耐壓、耐沖擊性強(qiáng)；種類(lèi)多。表面熱電偶：它有永久性安裝和非永久性安裝兩表面熱電偶：它有永久性安裝和非永久性安裝兩種。主要用來(lái)測(cè)量金屬塊、爐壁、渦輪葉片、軋種。主要用來(lái)測(cè)量金屬塊、爐壁、渦輪葉片、軋輥等固體的表面溫度。輥等固體的表面溫度。浸入式熱電偶：主要用來(lái)測(cè)銅水、鋼水、鋁水及浸入式熱電偶：主要用來(lái)測(cè)銅水、鋼水、鋁水及熔融合金的溫度。主要特點(diǎn)：可直接插入液態(tài)金熔融合金的溫度。主要特點(diǎn)：可直接插入液態(tài)金屬中進(jìn)行測(cè)量。屬中進(jìn)行測(cè)量。三三.補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與冷端補(bǔ)償補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與冷端補(bǔ)償由熱電偶測(cè)溫原理知，只有當(dāng)熱電偶冷端

38、溫度保由熱電偶測(cè)溫原理知，只有當(dāng)熱電偶冷端溫度保持不變，熱電動(dòng)勢(shì)才是被測(cè)溫度的單值函數(shù)。而且持不變，熱電動(dòng)勢(shì)才是被測(cè)溫度的單值函數(shù)。而且工程上使用的熱電偶分度表和根據(jù)分度表刻劃的測(cè)工程上使用的熱電偶分度表和根據(jù)分度表刻劃的測(cè)溫顯示儀表的刻度都是根據(jù)冷端溫度為溫顯示儀表的刻度都是根據(jù)冷端溫度為00而制作而制作的。另外實(shí)際使用時(shí)，由于熱電偶熱端（測(cè)量端）的。另外實(shí)際使用時(shí)，由于熱電偶熱端（測(cè)量端）與冷端相距很近，冷端又暴露于空氣中，易受環(huán)境與冷端相距很近，冷端又暴露于空氣中，易受環(huán)境溫度的影響，因而冷端溫度很難保持恒定。為此需溫度的影響，因而冷端溫度很難保持恒定。為此需要把冷端延伸并進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

39、要把冷端延伸并進(jìn)行溫度補(bǔ)償。1.1.補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)為使熱電偶的冷端溫度保持恒定（最好為為使熱電偶的冷端溫度保持恒定（最好為00），），一般常用導(dǎo)線(xiàn)將熱電偶的冷端延伸出來(lái)，使其置于一般常用導(dǎo)線(xiàn)將熱電偶的冷端延伸出來(lái)，使其置于恒溫環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量。延伸用的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)在一定溫恒溫環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量。延伸用的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)在一定溫度范圍內(nèi)又具有和所連熱電偶相同的熱電性能。使度范圍內(nèi)又具有和所連熱電偶相同的熱電性能。使用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)要注意以下幾點(diǎn)：用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)要注意以下幾點(diǎn)：熱電偶的長(zhǎng)度由補(bǔ)償結(jié)點(diǎn)的溫度決定。測(cè)溫節(jié)點(diǎn)熱電偶的長(zhǎng)度由補(bǔ)償結(jié)點(diǎn)的溫度決定。測(cè)溫節(jié)點(diǎn)溫度高，熱電偶可長(zhǎng)；測(cè)溫結(jié)點(diǎn)溫度低，熱電偶可溫度高，熱電偶可長(zhǎng)；

40、測(cè)溫結(jié)點(diǎn)溫度低，熱電偶可短。補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)使用溫度為短。補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)使用溫度為0 0100100，因此，熱電偶，因此，熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)結(jié)點(diǎn)的溫度不能超過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的使用溫與補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)結(jié)點(diǎn)的溫度不能超過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的使用溫度。度。補(bǔ)償結(jié)點(diǎn)要靠緊，作到兩補(bǔ)償結(jié)點(diǎn)沒(méi)溫差。補(bǔ)償結(jié)點(diǎn)要靠緊，作到兩補(bǔ)償結(jié)點(diǎn)沒(méi)溫差。在一定溫度范圍內(nèi)，補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的熱電動(dòng)勢(shì)必須與熱在一定溫度范圍內(nèi)，補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的熱電動(dòng)勢(shì)必須與熱電偶所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)相同。補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)采用多股廉價(jià)電偶所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)相同。補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)采用多股廉價(jià)金屬制造，不同熱電偶用不同的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)（已標(biāo)準(zhǔn)金屬制造，不同熱電偶用不同的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)（已標(biāo)準(zhǔn)化）?；?。圖圖5.22 5.22 補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)連接方

41、式補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)連接方式2.2.熱電偶冷端溫度恒溫法熱電偶冷端溫度恒溫法3.3.計(jì)算修正法計(jì)算修正法4.4.冷端補(bǔ)償電橋法冷端補(bǔ)償電橋法a)a)冷端溫度補(bǔ)償器。冷端溫度補(bǔ)償器。工業(yè)上常采用的冷端溫度補(bǔ)償器（補(bǔ)償電橋）如工業(yè)上常采用的冷端溫度補(bǔ)償器（補(bǔ)償電橋）如圖圖7.237.23所示。補(bǔ)償電橋橋臂所示。補(bǔ)償電橋橋臂R R1 1、R R2 2、R R3 3及及R Rcucu與熱電與熱電偶冷端處于相同環(huán)境溫度中。其中：偶冷端處于相同環(huán)境溫度中。其中：R R1 1R R2 2R R3 311，且都是錳銅線(xiàn)繞成，而，且都是錳銅線(xiàn)繞成，而R Rcucu是銅線(xiàn)的補(bǔ)償電阻。是銅線(xiàn)的補(bǔ)償電阻。E E為電橋電源，為限

42、流電阻，其阻值隨熱電偶不同為電橋電源，為限流電阻，其阻值隨熱電偶不同而有差異。而有差異。圖圖7.23 7.23 熱點(diǎn)偶冷端補(bǔ)償電橋熱點(diǎn)偶冷端補(bǔ)償電橋b b）采用）采用PNPN結(jié)溫度傳感器作冷端補(bǔ)償結(jié)溫度傳感器作冷端補(bǔ)償如圖如圖7.247.24所示。其原理是熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)所示。其原理是熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)經(jīng)經(jīng)A1A1放大后有一定靈敏度。采用放大后有一定靈敏度。采用PNPN結(jié)傳感器組成的結(jié)傳感器組成的測(cè)量電橋（置于熱電偶冷端處）的輸出經(jīng)測(cè)量電橋（置于熱電偶冷端處）的輸出經(jīng)A2A2放大后放大后也有相同靈敏度，將這兩個(gè)放大后的信號(hào)再通過(guò)增也有相同靈敏度，將這兩個(gè)放大后的信號(hào)再通過(guò)增益為益為1 1

43、的電壓跟隨器的電壓跟隨器A3A3相加，則可自動(dòng)補(bǔ)償冷端溫相加，則可自動(dòng)補(bǔ)償冷端溫度變化引起的誤差。一般在度變化引起的誤差。一般在0 05050內(nèi)，其精度優(yōu)內(nèi)，其精度優(yōu)于于0.50.5。圖圖7.24 PN7.24 PN結(jié)溫度傳感器作熱電偶冷端補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟斫Y(jié)溫度傳感器作熱電偶冷端補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟韴D圖7.25 K7.25 K型熱電偶的放大電路型熱電偶的放大電路四四.熱電偶的放大電路熱電偶的放大電路熱電偶的輸出電壓極小，因此要用低失調(diào)電壓運(yùn)熱電偶的輸出電壓極小，因此要用低失調(diào)電壓運(yùn)放進(jìn)行放大。圖放進(jìn)行放大。圖7.257.25為為K K型熱電偶的放大電路。型熱電偶的放大電路。R R3 3、C C1 1組

44、成組成RCRC濾波，要求濾波，要求C C1 1為漏電小的電容，為漏電小的電容，因熱電偶的電動(dòng)勢(shì)很小，若電容漏電就會(huì)產(chǎn)生漂因熱電偶的電動(dòng)勢(shì)很小，若電容漏電就會(huì)產(chǎn)生漂移電壓。例如，移電壓。例如，C C1 1漏電流為漏電流為0.10.1A A，在，在R R3 3上產(chǎn)生上產(chǎn)生的漂移電壓為的漂移電壓為0.10.11 1K=100(K=100(V)V)。查表可知。查表可知K K型熱型熱電偶在電偶在00時(shí)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)時(shí)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)0mV0mV，600600時(shí)產(chǎn)生熱時(shí)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)24.902mV24.902mV。如果。如果RP1RP1設(shè)置運(yùn)放增益為設(shè)置運(yùn)放增益為240.9445240.9445，則，則0

45、0時(shí)運(yùn)放輸出電壓為電壓為時(shí)運(yùn)放輸出電壓為電壓為0V0V，600600時(shí)運(yùn)放輸出電壓為時(shí)運(yùn)放輸出電壓為6.0006.000V V。7.5 7.5 熱電式傳感器的應(yīng)用熱電式傳感器的應(yīng)用1.1.溫度檢測(cè)及指示溫度檢測(cè)及指示運(yùn)用實(shí)例：汽車(chē)水溫測(cè)量、自動(dòng)熱水器、電冰箱等運(yùn)用實(shí)例：汽車(chē)水溫測(cè)量、自動(dòng)熱水器、電冰箱等家用電器的溫度控制等家用電器的溫度控制等。優(yōu)點(diǎn)：精度高，適于測(cè)低溫，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)：精度高，適于測(cè)低溫，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制。集中測(cè)量和自動(dòng)控制。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，測(cè)點(diǎn)溫度困難。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，測(cè)點(diǎn)溫度困難。2.2.溫度補(bǔ)償電路溫度補(bǔ)償電路3.3.過(guò)熱保

46、護(hù)過(guò)熱保護(hù)作為防災(zāi)和過(guò)熱保護(hù)的連接方式有直接保護(hù)和間接作為防災(zāi)和過(guò)熱保護(hù)的連接方式有直接保護(hù)和間接保護(hù)兩種形式。在小電流場(chǎng)合，可把保護(hù)兩種形式。在小電流場(chǎng)合，可把PTCPTC直接與被保直接與被保護(hù)器件串聯(lián)，在大電流場(chǎng)合，可通過(guò)繼電器、晶體護(hù)器件串聯(lián)，在大電流場(chǎng)合，可通過(guò)繼電器、晶體管開(kāi)關(guān)對(duì)被保護(hù)裝置進(jìn)行保護(hù)。這兩種形式都必須管開(kāi)關(guān)對(duì)被保護(hù)裝置進(jìn)行保護(hù)。這兩種形式都必須將將PTCPTC電阻與保護(hù)對(duì)象緊密安裝在一起，以保證能充電阻與保護(hù)對(duì)象緊密安裝在一起，以保證能充分進(jìn)行熱交換，使得過(guò)熱保護(hù)及時(shí)。分進(jìn)行熱交換，使得過(guò)熱保護(hù)及時(shí)。圖為圖為PTCPTC電阻對(duì)馬達(dá)的電阻對(duì)馬達(dá)的過(guò)熱保護(hù)電路。圖中按過(guò)熱保

47、護(hù)電路。圖中按下開(kāi)關(guān)時(shí)下開(kāi)關(guān)時(shí)R RT T較小，其上較小，其上電流大，繼電器電流大，繼電器J J吸合，吸合，馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，K K又自動(dòng)打開(kāi)，又自動(dòng)打開(kāi)，電源通過(guò)電源通過(guò)J J給馬達(dá)、給馬達(dá)、PTCPTC電阻提供電流，馬達(dá)轉(zhuǎn)電阻提供電流，馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)溫度升高，動(dòng)溫度升高，R RT T值增大值增大使其上分流下降，當(dāng)馬使其上分流下降，當(dāng)馬達(dá)溫度過(guò)高達(dá)溫度過(guò)高,I IRTRT小于一小于一定值時(shí)，定值時(shí)，J J斷開(kāi)，保護(hù)了斷開(kāi)，保護(hù)了馬達(dá)過(guò)熱狀態(tài)。馬達(dá)過(guò)熱狀態(tài)。圖中接上電源，起圖中接上電源，起動(dòng)時(shí)動(dòng)時(shí)R RT T較小，變壓較小，變壓器上電流大，功耗器上電流大，功耗也大，使溫度上升，也大，使溫度上升，R

48、 RT T隨之增加，電流隨之增加，電流又減小，變壓器功又減小，變壓器功耗減小，防止了變耗減小，防止了變壓器過(guò)熱。壓器過(guò)熱。4.4.自動(dòng)延時(shí)電路自動(dòng)延時(shí)電路由于由于PTCPTC熱敏電阻從兩端加上電壓開(kāi)始，到電阻增熱敏電阻從兩端加上電壓開(kāi)始，到電阻增加到確定值需要一定的時(shí)間，所以可用作延遲。加到確定值需要一定的時(shí)間，所以可用作延遲。圖中當(dāng)其中電源接通時(shí)，圖中當(dāng)其中電源接通時(shí)，R RT T較小，此支路的分流大，較小，此支路的分流大，繼電器因電流小而不動(dòng)作，繼電器因電流小而不動(dòng)作，燈沒(méi)有亮，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間燈沒(méi)有亮，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，后，R RT T因功耗而增大，分因功耗而增大，分流減小，當(dāng)繼電器上電流流減

49、小，當(dāng)繼電器上電流增大到可動(dòng)值時(shí)才動(dòng)作，增大到可動(dòng)值時(shí)才動(dòng)作，即繼電器動(dòng)作延遲，燈也即繼電器動(dòng)作延遲，燈也就延遲打開(kāi)，其延遲時(shí)間就延遲打開(kāi)，其延遲時(shí)間可由可由R R0 0調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。圖為空調(diào)機(jī)、電冰箱和電風(fēng)扇微圖為空調(diào)機(jī)、電冰箱和電風(fēng)扇微風(fēng)檔等設(shè)備的馬達(dá)啟動(dòng)原理電路。風(fēng)檔等設(shè)備的馬達(dá)啟動(dòng)原理電路。一般馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)，需要較大的啟一般馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)，需要較大的啟動(dòng)功率，而當(dāng)其正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所動(dòng)功率，而當(dāng)其正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所需功率大幅度減小。為此，常給需功率大幅度減小。為此，常給這類(lèi)單相電機(jī)裝上附加啟動(dòng)繞阻這類(lèi)單相電機(jī)裝上附加啟動(dòng)繞阻L L2 2，該繞阻只在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)工作，該繞阻只在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)工作，而當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)

50、正常后自動(dòng)斷開(kāi)。而當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后自動(dòng)斷開(kāi)。PTCPTC熱敏電阻器在此充當(dāng)自動(dòng)通斷熱敏電阻器在此充當(dāng)自動(dòng)通斷的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。原理原理:把把PTCPTC元件與元件與L L2 2串聯(lián)，由于熱敏電阻的冷態(tài)電阻串聯(lián)，由于熱敏電阻的冷態(tài)電阻遠(yuǎn)小于啟動(dòng)線(xiàn)圈阻抗遠(yuǎn)小于啟動(dòng)線(xiàn)圈阻抗R RL2L2,因此對(duì)啟動(dòng)電流幾乎沒(méi)有影因此對(duì)啟動(dòng)電流幾乎沒(méi)有影響。隨著熱敏電阻被加熱，電阻值升高，當(dāng)電阻值升響。隨著熱敏電阻被加熱，電阻值升高，當(dāng)電阻值升高到遠(yuǎn)大于高到遠(yuǎn)大于R RL2L2時(shí)，啟動(dòng)繞阻視同切斷。時(shí)，啟動(dòng)繞阻視同切斷。5.5.溫控電路溫控電路圖為圖為NTCNTC熱敏電阻與繼電器組成的控溫電路。熱敏電阻與繼

51、電器組成的控溫電路。起初被控溫度較低，起初被控溫度較低，R RT T較較大，調(diào)整電橋平衡，加熱大，調(diào)整電橋平衡，加熱器加熱，當(dāng)溫度升高，繼器加熱，當(dāng)溫度升高，繼電器上開(kāi)始有電流，當(dāng)溫電器上開(kāi)始有電流，當(dāng)溫度高于度高于T T0 0時(shí)，電橋輸出使時(shí)，電橋輸出使線(xiàn)圈電流達(dá)到足以使繼電線(xiàn)圈電流達(dá)到足以使繼電器動(dòng)作時(shí)，繼電器觸點(diǎn)斷器動(dòng)作時(shí)，繼電器觸點(diǎn)斷開(kāi)，停止加熱。開(kāi)，停止加熱。當(dāng)溫度降到低于當(dāng)溫度降到低于T T0 0的某一值時(shí)，電橋輸出電流不能維的某一值時(shí)，電橋輸出電流不能維持繼電器吸合時(shí)，觸點(diǎn)閉合，又開(kāi)始加熱。這樣將溫持繼電器吸合時(shí)，觸點(diǎn)閉合，又開(kāi)始加熱。這樣將溫度控制在度控制在T T0 0附近。附近。溫度控制電路實(shí)例溫度控制電路實(shí)例THANK YOU VERY MUCH THANK YOU VERY MUCH！本章到此結(jié)束，本章到此結(jié)束，謝謝您的光臨！謝謝您的光臨！返回本章首頁(yè)結(jié)束放映