1、會計學1溫測量溫測量(cling)簡介簡介第一頁，共118頁。第1頁/共117頁第二頁，共118頁。第2頁/共117頁第三頁，共118頁。威廉威廉湯姆遜湯姆遜開爾文勛爵開爾文勛爵(xnju)像像第3頁/共117頁第四頁，共118頁。（0.01C）。）。第4頁/共117頁第五頁，共118頁。攝氏溫標(sh sh wn bio)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(hu fn)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系如下：華氏溫標(hu sh w

2、n bio)目前已用得較少，它規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，符號用 ，它和攝氏溫度的關系如下：T=t+273.15 Kt=T-273.15 m=1.8n+32 n= 5/9 (m-32) 第5頁/共117頁第六頁，共118頁。溫度溫度(wnd)是表征物體冷熱程度的物理量。是工業生產是表征物體冷熱程度的物理量。是工業生產中最普遍而重要的操作參數。中最普遍而重要的操作參數。三、溫度檢測三、溫度檢測(jin c)及及儀表儀表第6頁/共117頁第七頁，共118頁。第7頁/共117頁第八頁，共118頁。接觸式測溫儀表有：接觸式測

3、溫儀表有：1、膨脹式溫度計、膨脹式溫度計膨脹式溫度計是基于物體膨脹式溫度計是基于物體(wt)受熱時體積膨脹的性質而制成受熱時體積膨脹的性質而制成的。主要有：的。主要有： 液體膨脹式溫度計：利用液體液體膨脹式溫度計：利用液體（水銀、酒精）受熱時體積膨（水銀、酒精）受熱時體積膨脹的特性測溫。脹的特性測溫。玻璃管溫度計玻璃管溫度計電接點電接點(ji din)式式玻璃管溫度計玻璃管溫度計第8頁/共117頁第九頁，共118頁。氣體氣體(qt)的體積的體積與熱力學溫度成正與熱力學溫度成正比比第9頁/共117頁第十頁，共118頁。雙金屬片雙金屬片:兩片線脹系數不同的金屬片疊焊接在一起。兩片線脹系數不同的金屬

4、片疊焊接在一起。受熱后，由于兩金屬片的膨脹長度不同而產生彎曲。受熱后，由于兩金屬片的膨脹長度不同而產生彎曲。若將雙金屬片制成螺旋形，當溫度若將雙金屬片制成螺旋形，當溫度(wnd)變化時，螺旋的自變化時，螺旋的自由端便圍繞著中心軸偏轉，帶動指針在刻度盤上指示出相應由端便圍繞著中心軸偏轉，帶動指針在刻度盤上指示出相應溫度溫度(wnd)值。值。u 固體固體(gt)膨脹式溫度膨脹式溫度計計第10頁/共117頁第十一頁，共118頁。雙金屬片雙金屬片調節螺釘調節螺釘絕緣柱絕緣柱 雙金屬片常用來做溫度報警雙金屬片常用來做溫度報警(bo jng)或控或控制制隨著溫度上升，雙金屬片逐漸隨著溫度上升，雙金屬片逐漸

5、(zhjin)彎曲，當其觸點接觸到彎曲，當其觸點接觸到固定觸點時，報警燈和繼電器回固定觸點時，報警燈和繼電器回路被接通。路被接通。調節螺釘用來調整固定觸點的位調節螺釘用來調整固定觸點的位置，以調整報警溫度。置，以調整報警溫度。雙金屬溫控器雙金屬溫控器繼電器繼電器第11頁/共117頁第十二頁，共118頁。原理：封閉容器中的液體、氣體或低沸原理：封閉容器中的液體、氣體或低沸點液體的飽和蒸汽，受熱后體積膨脹點液體的飽和蒸汽，受熱后體積膨脹(png zhng)，壓力增大。，壓力增大。利用封閉容器中的介質壓力隨溫度利用封閉容器中的介質壓力隨溫度(wnd)變化的現象來測溫。變化的現象來測溫。壓力表指示壓力

6、表指示(zhsh)溫溫度度2、壓力式溫度計、壓力式溫度計第12頁/共117頁第十三頁，共118頁。第13頁/共117頁第十四頁，共118頁。紅外線測溫計紅外線測溫計光光學學高高溫溫計計1、輻射式溫度計：通過測量物體、輻射式溫度計：通過測量物體(wt)熱輻射功率來測量溫度。熱輻射功率來測量溫度。2、紅外式溫度計：通過測量物體、紅外式溫度計：通過測量物體(wt)紅外波段熱輻射功率來測量溫紅外波段熱輻射功率來測量溫度。度。非接觸式測溫的具體方法有非接觸式測溫的具體方法有第14頁/共117頁第十五頁，共118頁。第15頁/共117頁第十六頁，共118頁。集成集成(j chn)溫度傳感器將溫敏晶體管和外

7、圍電路集成溫度傳感器將溫敏晶體管和外圍電路集成(j chn)在一個芯片上構成，相當于一個測溫器件。在一個芯片上構成，相當于一個測溫器件。特點：體積小、反應快、線性較好、價格便宜，測溫范圍為特點：體積小、反應快、線性較好、價格便宜，測溫范圍為-50150。 集成溫度傳感器分為集成溫度傳感器分為(fn wi)電壓型電壓型電流型電流型數字型數字型 3、集成、集成(j chn)溫度傳感器溫度傳感器第16頁/共117頁第十七頁，共118頁。第17頁/共117頁第十八頁，共118頁。熱電偶、熱電阻的測溫信號熱電偶、熱電阻的測溫信號(xnho)，須經后級儀表處理，須經后級儀表處理將溫度顯示出來或記錄保存。將

8、溫度顯示出來或記錄保存。1001. 動圈式指示儀表動圈式指示儀表可直接與熱電偶、熱電阻配套可直接與熱電偶、熱電阻配套(pi to)顯示溫度顯示溫度，是最簡單的模擬指示儀表。，是最簡單的模擬指示儀表。（二）（二） 溫度顯示溫度顯示(xinsh)儀儀表表第18頁/共117頁第十九頁，共118頁。動圈式儀表實質上是測量電流的儀表動圈式儀表實質上是測量電流的儀表核心部件是一個磁電式毫安表核心部件是一個磁電式毫安表通電線圈在磁場中受力矩通電線圈在磁場中受力矩(l j)的作用而偏轉，指針移動的作用而偏轉，指針移動第19頁/共117頁第二十頁，共118頁。當測量當測量(cling)信號通過張絲加在動圈上，電

9、流流過動圈，信號通過張絲加在動圈上，電流流過動圈，動圈受磁場力作用而偏轉。動圈受磁場力作用而偏轉。動圈轉動使張絲扭轉并產生反抗動圈轉動的力矩，兩力矩平衡動圈轉動使張絲扭轉并產生反抗動圈轉動的力矩，兩力矩平衡(pnghng)時，動圈就停留在某一位置上，指示被測參數值。時，動圈就停留在某一位置上，指示被測參數值。100動圈測量動圈測量(cling)機構機構原理原理第20頁/共117頁第二十一頁，共118頁。RDRMR串串RTRL熱電偶熱電偶由于熱敏電阻由于熱敏電阻(r mn din z)溫度系數太大溫度系數太大，用一個錳銅電阻，用一個錳銅電阻RM（50）和熱敏電阻）和熱敏電阻(r mn din z

10、)RT（6820）并聯。）并聯。R串串按量程大小調整。按量程大小調整。 熱電偶直接輸出熱電偶直接輸出(shch)毫伏信號，可以驅動動圈儀表毫伏信號，可以驅動動圈儀表。但要解決動圈電阻溫度補償和量程匹配問題。但要解決動圈電阻溫度補償和量程匹配問題。 用熱敏電阻補償動圈電阻的溫度誤差用熱敏電阻補償動圈電阻的溫度誤差1) 配熱電偶的動圈儀表配熱電偶的動圈儀表(ybio)第21頁/共117頁第二十二頁，共118頁。 外接電阻外接電阻(dinz)和外接調整電阻和外接調整電阻(dinz)熱電偶和動圈儀表相接后，流過動圈的電流為：熱電偶和動圈儀表相接后，流過動圈的電流為：R外外 = R熱熱+ R補補+ R連

11、連+ R調調R內內 = 表內電阻之和表內電阻之和測量時要求回路測量時要求回路(hul)：R總總=15通過調整通過調整R調實現。調實現。第22頁/共117頁第二十三頁，共118頁。2) 配熱電阻的動圈儀表配熱電阻的動圈儀表(ybio)第23頁/共117頁第二十四頁，共118頁。則則 R1R3 =R2（R0+RT0）且且 R1= R2 ， R3 = RT0 + R0有：有：I1 = I2 = I 當當T 時，電橋時，電橋(din qio)輸出輸出Uab =R3 I （RT+R0）I =R3 I （RT0+RT+R0）I = RT I 電橋電橋(din qio)工作原理工作原理RwRmRdR0R2R

12、1RtR3abRTI2I1r r r 設設T0時，電橋時，電橋(din qio)平衡平衡。第24頁/共117頁第二十五頁，共118頁。可見三線制接法可以可見三線制接法可以(ky)消除接線電阻的消除接線電阻的影響。一般規定每根影響。一般規定每根連接導線的電阻值為連接導線的電阻值為5。 三線三線(sn xin)制與外接調整電阻制與外接調整電阻 在考慮接線電阻后，電橋輸出：在考慮接線電阻后，電橋輸出：Uab =（R3+r) I （RT0 +RT +R0+r）I = RT IRwRmRdR0R2R1RtR3abRTI2I1r r r 第25頁/共117頁第二十六頁，共118頁。數字式指示儀表是以數字電

13、壓數字式指示儀表是以數字電壓表為主體而構成的測量表為主體而構成的測量(cling)儀表。其原理框圖如儀表。其原理框圖如下：下： 檢測變送檢測變送寄存器寄存器模模/數轉換數轉換脈沖計數脈沖計數脈沖信號脈沖信號數字譯碼器數字譯碼器顯示器顯示器2. 數字式指示數字式指示(zhsh)儀表儀表第26頁/共117頁第二十七頁，共118頁。例：配熱電偶的數字式測例：配熱電偶的數字式測 溫溫儀表原理儀表原理(yunl)框圖框圖標準標準(biozhn)熱電熱電勢勢濾波濾波(lb)放大放大線性化線性化標度變換標度變換第27頁/共117頁第二十八頁，共118頁。檢測信號要進入控制系統，必須符合控制系統的信檢測信號要

14、進入控制系統，必須符合控制系統的信號標準。變送器的任務就是將不標準的檢測信號，號標準。變送器的任務就是將不標準的檢測信號，如熱電偶、熱電阻的輸出如熱電偶、熱電阻的輸出(shch)信號轉換成標準信號轉換成標準信號輸出信號輸出(shch)，并使能夠遠傳。，并使能夠遠傳。 數字數字(shz)控制系統的信號標準有控制系統的信號標準有：FF協議、協議、 HART協議等協議等模擬控制系統模擬控制系統(kn zh x tn)的信的信號標準是：號標準是： 型：型：010mA、010VIII型：型：420mA、15V（三）溫度變送器（三）溫度變送器第28頁/共117頁第二十九頁，共118頁。1. 模擬式溫度模擬

15、式溫度(wnd)變送變送器器模擬式溫度變送器有多個模擬式溫度變送器有多個(du )品種、規格，以配合不同的傳品種、規格，以配合不同的傳感元件和量程，但結構相同感元件和量程，但結構相同-+電量電量傳感元件傳感元件被測溫度被測溫度輸入電路輸入電路放大電路放大電路反饋電路反饋電路輸出電流輸出電流溫度變送器原理框圖溫度變送器原理框圖E1第29頁/共117頁第三十頁，共118頁。以以DDZ-III型熱電偶溫度型熱電偶溫度(wnd)變送器變送器為例為例:Et反饋反饋反饋反饋放大電路放大電路 電源電源輸入電路輸入電路輸出電路輸出電路第30頁/共117頁第三十一頁，共118頁。第31頁/共117頁第三十二頁，

16、共118頁。軌裝式溫度軌裝式溫度(wnd)變送器變送器第32頁/共117頁第三十三頁，共118頁。傳感元件傳感元件(yunjin)與測量電路一體化高度集成，與測量電路一體化高度集成，自帶冷端補償功能，自帶冷端補償功能， 24VDC供電。供電。第33頁/共117頁第三十四頁，共118頁。第34頁/共117頁第三十五頁，共118頁。智能變送器是采用微處理器技術的現場型儀表。智能變送器是采用微處理器技術的現場型儀表。可輸出模擬、數字混合信號或全數字信號，而且可輸出模擬、數字混合信號或全數字信號，而且可以通過現場總線與上位計算機連接可以通過現場總線與上位計算機連接(linji)，構，構成集散控制系統和

17、現場總線控制系統。成集散控制系統和現場總線控制系統。2. 智能智能(zh nn)溫度變溫度變送器送器第35頁/共117頁第三十六頁，共118頁。西儀西儀444系列溫度變送器系列溫度變送器上海橫河上海橫河YT200溫度變送器溫度變送器第36頁/共117頁第三十七頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器3.1.2 測溫熱電阻傳感器測溫熱電阻傳感器第37頁/共117頁第三十八頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器溫度升高，金屬內部原子晶格的振動加劇，從而使金屬內部的自由電子通過金屬導體時的阻礙增大，宏觀上表現出電阻率變

18、大，電阻值增加，我們稱其為正溫度系數(xsh)，即電阻值與溫度的變化趨勢相同。 分為分為(fn wi)：金屬熱電阻，半導體熱敏電阻：金屬熱電阻，半導體熱敏電阻一、金屬熱電阻（熱電阻）一、金屬熱電阻（熱電阻）1、材料：要求有大的、穩定的溫度系數，大，線性好， 性能穩定，便于生產（銅、鉑、鎳）。2、特點：測溫精度較高，范圍廣（-2006000 C），穩定 性、重復性好。但熱慣性大，靈敏度低。3、結構：熱電阻是由電阻體、絕緣套管和接線盒等主要部 件組成的，電阻絲是熱電阻的 最主要部分。第38頁/共117頁第三十九頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器1）鉑電

19、阻）鉑電阻 阻值阻值(z zh)與溫度的函數關系為與溫度的函數關系為:其中(qzhng)：A, B, C 為常數4、分別描述鉑電阻，銅電阻，其它金屬熱電阻的特點。、分別描述鉑電阻，銅電阻，其它金屬熱電阻的特點。第39頁/共117頁第四十頁，共118頁。特點：精度高、穩定性好、性能可靠，測溫范圍廣。特點：精度高、穩定性好、性能可靠，測溫范圍廣。分度號：分度號： Pt50 R0 = 50 Pt100 R0 =100 百度電阻比百度電阻比1.385 結構：用很細的鉑絲繞在云母片制成的平板性支架上，鉑結構：用很細的鉑絲繞在云母片制成的平板性支架上，鉑 絲繞組絲繞組(roz)的出線端與銀絲引出線相焊，并

20、穿上瓷套管加以絕緣和保的出線端與銀絲引出線相焊，并穿上瓷套管加以絕緣和保護。熱電阻的結構主要由不同材料的電阻絲繞制而成，為避免通護。熱電阻的結構主要由不同材料的電阻絲繞制而成，為避免通過交流電時產生感抗，或有交變磁場時產生感應電動勢，在繞制過交流電時產生感抗，或有交變磁場時產生感應電動勢，在繞制時采用雙線無感繞制，通過兩股導線的電流方向相反，從而使其時采用雙線無感繞制，通過兩股導線的電流方向相反，從而使其產生的磁通相互抵消產生的磁通相互抵消微型鉑電阻微型鉑電阻: 特點是體積小，熱慣性小，氣密性好特點是體積小，熱慣性小，氣密性好2）銅電阻）銅電阻適用范圍：適用范圍：-501500C ,精度要求不

21、高的場合精度要求不高的場合優點：銅的電阻與溫度呈線性關系；電阻溫度系數優點：銅的電阻與溫度呈線性關系；電阻溫度系數(xsh)高高； 易提純，價格便宜易提純，價格便宜缺點：機械強度不高、易氧化等缺點：機械強度不高、易氧化等, 溫度范圍小。百度電阻比溫度范圍小。百度電阻比1.428第40頁/共117頁第四十一頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器銅電阻阻值與溫度(wnd)的函數關系為: .25.2810-3 /0C 分度號: Cu50 R0 =50 WZC型 Cu100 R0 =1003）其它金屬熱電阻： 銦電阻，錳電阻，碳電阻第41頁/共117頁第四十二

22、頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器易提純、復現易提純、復現(f xin)性好的金屬材料才可用于制作熱電性好的金屬材料才可用于制作熱電阻阻第42頁/共117頁第四十三頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器表表2-2 熱電阻的主要熱電阻的主要(zhyo)技術性能技術性能 第43頁/共117頁第四十四頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器 5. 使用時的注意事項工業上廣泛應用金屬感溫電阻器作為-200+600 范圍的溫度測量。它的特點是精度高, 適于測低溫。但使用中需要注

23、意以下兩點。1） 自熱誤差在用感溫電阻器測量時,電阻總要消耗一定的電功率,它同樣會造成電阻值的變化,但這種變化是不希望的。使用中應盡量減小由于電阻器通電產生(chnshng)的自熱而引起的誤差。一般是限制電流, 規定其值應不超過6mA。 第44頁/共117頁第四十五頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器 2） 引線電阻的影響 用于測量的感溫電阻器,總得有連接導線(doxin),但由于金屬電阻器本身的電阻值很小, 所以引線的電阻值及其變化就不能忽略。比如對于50的測溫電阻,1的導線(doxin)電阻將產生約5的誤差, 這是不能允許的。為此,測量電阻的引線

24、通常采用三線式或四線式接法。第45頁/共117頁第四十六頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器 圖圖2.12 二線二線(r xin)式接法式接法 圖2.12的二線式接法中,兩根引線完全加到一個橋臂上,引線電阻值及其變化將引起電橋(din qio)輸出變化, 造成測溫誤差。 第46頁/共117頁第四十七頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器圖圖2.13 三線三線(sn xin)式接法式接法 圖2.13中,Rt為熱電阻,r1、r2、r3為引線電阻。在三線式連接(linji)法中,一根引線接到電源對角線上,另兩根分別

25、接到電橋相鄰的兩個臂。這樣，引線電阻值及其變化對儀表讀數的影響可以互相抵消。第47頁/共117頁第四十八頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器四線制測溫四線制測溫運放(yn fn)采用斬波放大器ICL7650差動放大器。恒流源供電。第48頁/共117頁第四十九頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器薄膜型及普通型鉑熱電阻薄膜型及普通型鉑熱電阻第49頁/共117頁第五十頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器小型小型(xioxng)鉑熱電阻鉑熱電阻第50頁/共117頁第五十一

26、頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器防爆型鉑熱電阻防爆型鉑熱電阻第51頁/共117頁第五十二頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器汽車汽車(qch)用水溫傳感器及水溫表用水溫傳感器及水溫表銅熱電阻銅熱電阻第52頁/共117頁第五十三頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器附錄附錄(fl) 鉑熱電阻分度表鉑熱電阻分度表 第53頁/共117頁第五十四頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器鉑電阻溫度(wnd)顯示、變送器第54頁/共1

27、17頁第五十五頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器可設定可設定(sh dn)溫度的溫度控制箱溫度的溫度控制箱 旋轉式機械設定(sh dn)開關 撥碼式設定開關第55頁/共117頁第五十六頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器二、半導體熱敏電阻器 1. 分類及特性半導體熱敏電阻按半導體電阻隨溫度變化的典型特性分為(fn wi)三種類型, 即負電阻溫度系數熱敏電阻(NTC)、正電阻溫度系數熱敏電阻(PTC)和在某一特性溫度下電阻值會發生突變的臨界溫度電阻(CTR)。它們的特性曲線如圖2.14所示。04812162

28、0t10 /101102103104105106CTRPTCNTC / (cm)圖2.14 三種類型熱敏電阻的典型特性 第56頁/共117頁第五十七頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器 由圖2.14可見,使用CTR組成熱控制開關是十分理想的。但在溫度測量中,則主要采用NTC,其溫度特性(txng)如下式所示：式中：Rt、R0 ：分別為TK和T0K時的 熱敏電阻值；B：熱敏電阻的材料(cilio)常數,其值 主要取決于熱敏電阻的材 料。一般情況下, B=20006000K,在高溫下 使用時,B值將增大；T：被測溫度（K）。（2.14）048121620

29、t10 /101102103104105106CTRPTCNTC / (cm)圖2.14 三種類型熱敏電阻的典型特性 第57頁/共117頁第五十八頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器若定義 為熱敏電阻(r mn din z)的溫度系數,則由式（2.14）有(2.15) 可見,隨溫度降低(jingd)而迅速增大。如B值為4000K,當T=293.15K(20)時,用上式可求得=4.7%/,約為鉑電阻的12倍,因此,這種測溫電阻靈敏度高。R0的常用范圍是幾百歐到一百千歐,所以,該測溫電阻的引線電阻影響小,可忽略。 半導體熱敏電阻的又一特點是體積小。這使它

30、非常適合于測量微弱的溫度變化、溫差以及溫度場的分布。第58頁/共117頁第五十九頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器2. 使用時的注意事項在使用熱敏電阻時,也要注意到自熱效應問題,但是,必須特別(tbi)注意的有如下兩點。1） 熱敏電阻(r mn din z)溫度特性的非線性熱敏電阻(r mn din z)隨溫度變化呈指數規律, 其非線性是十分嚴重的。當需要進行線性轉換時, 就應考慮其線性化處理。常用的線性化方法如下。（1） 線性化網絡。利用包含有熱敏電阻的電阻網絡（常稱線性化網絡）來代替單個的熱敏電阻,其一般形式如圖2.15所示。圖圖2.15 熱敏

31、電阻的線性化網絡熱敏電阻的線性化網絡第59頁/共117頁第六十頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器 根據Rt的實際特性和要求的網絡特性RT(t), 通過計算或圖解方法(fngf)確定網絡中的電阻RB 、RS、RP。目前這種方法(fngf)用得較多。為了提高設計的準確度,可利用計算機進行。例：要求熱敏電阻的阻值(z zh)當溫度分別為： T1 時為R1, Rt1 T2 時為R2, 現有熱敏電阻 Rt2 不滿足要求。 T3 時為R3, Rt3 圖圖2.15 熱敏電阻的線性化網絡熱敏電阻的線性化網絡第60頁/共117頁第六十一頁，共118頁。3.1 3.1

32、 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器串并電阻(dinz)調整后， RT在T1 ，T2， T3 ，三個點上滿足(mnz)對特性的要求。 第61頁/共117頁第六十二頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器（2） 利用電子裝置中其它部件(bjin)的特性進行綜合修正。圖2.16是一個溫度-頻率轉換電路。它實際是一個三角波-方波變換器,電容C的充電特性是非線性特性。適當地選取線路中的電阻 r 和 R,加上 Rt,可以在一定的溫度范圍內,得到近似于線性的溫度 - 頻率轉換特性。 該電路ArRR1RtCUoT圖圖2.16 溫度溫度-頻率轉換電路頻率轉

33、換電路 第62頁/共117頁第六十三頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器（3） 計算修正法。在帶有微處理機（或微型計算機）的測量系統中,當已知熱敏電阻的實際特性和要求的理想特性時,可采用線性插值法將特性分段,并把各分段點的值存放在計算機的存儲器內。計算機將根據熱敏電阻器的實際輸出值進行校正計算后,給出要求的輸出值。2） 熱敏電阻器特性的穩定性和老化問題早期熱敏電阻器的應用曾因其特性的不穩定、分散性、缺乏互換性和老化問題而受到限制。近十幾年來,隨著半導體工藝水平的提高,產品性能已得到很大的改善。現在已研制出精度優于熱電偶,并具有互換性的熱敏電阻,而且還

34、能制造(zhzo)出300 以下可忽略老化影響的產品。但不同廠家產品質量差異還比較大,使用時仍應認真選擇。第63頁/共117頁第六十四頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器一般地說,正溫度系數熱敏電阻器和臨界溫度熱敏電阻器特性(txng)的均勻性要差于負溫度系數熱敏電阻器。 在輻射熱檢測器中,人們采用薄膜式金屬電阻和熱敏電阻薄膜,構成熱量型檢測器,將輻射熱轉換成電阻的變化。 3. 應用舉例 電動機過熱 保護裝置組 成電路原理 220 V7812KV1R1RwSRt1Rt2Rt3V2第64頁/共117頁第六十五頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(d

35、inz)(dinz)式傳感器式傳感器把三只特性相同的NTC熱敏電阻(如RRC6型, 20時為10 k；100 時為1 k; 110 時為0.6 k)放置在電動機內繞組旁, 每相各放置一只,用萬能膠固定(gdng)。當電動機正常運轉時,溫度較低,熱敏電阻阻值較高,三極管V1截止,繼電器K不動作。當電動機過負荷、或斷相、或一相通地時,電動機溫度急劇上升,熱敏電阻阻值急劇減小,小到一定值,使三極管V完全導通, 繼電器K動作,使S閉合,紅燈亮,起到報警保護作用。 表2.3列出幾種常用NTC型號。 220 V7812KV1R1RwSRt1Rt2Rt3V2第65頁/共117頁第六十六頁，共118頁。3.1

36、 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器表表2.3常用常用(chn yn)熱敏電阻熱敏電阻第66頁/共117頁第六十七頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器片式負溫度系數片式負溫度系數(xsh)熱敏電阻熱敏電阻BN系列(xli)珠狀NTC熱敏電阻器GN系列玻殼型玻殼型NTC熱敏電阻器PN系列功率型功率型NTC熱敏電阻器SN系列溫度傳感器第67頁/共117頁第六十八頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器熱敏電阻熱敏電阻(r mn din z)外形外形 MF12型NTC熱敏電阻(r mn din

37、z)聚脂塑料封裝熱敏電阻第68頁/共117頁第六十九頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器其他其他(qt)形式的熱敏電阻形式的熱敏電阻 玻璃封裝 NTC熱敏電阻(r mn din z)MF58 型熱敏電阻第69頁/共117頁第七十頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器帶安裝帶安裝(nzhung)孔的熱孔的熱敏電阻敏電阻大功率大功率PTC熱敏電阻熱敏電阻(r mn din z)第70頁/共117頁第七十一頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器 貼片式貼片式NTC熱敏電阻熱

38、敏電阻(r mn din z)第71頁/共117頁第七十二頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器MF58型（珠形）高精度負溫度系數(xsh)熱敏電阻MF5A-3型熱敏電阻(r mn din z)（深圳科蓬達電子有限公司資料）第72頁/共117頁第七十三頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器非標熱敏電阻(r mn din z)第73頁/共117頁第七十四頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器非標熱敏電阻(r mn din z)（續） 第74頁/共117頁第七十五頁，共11

39、8頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器熱敏電阻溫度熱敏電阻溫度(wnd)面板表面板表 熱敏電阻(r mn din z) LCD第75頁/共117頁第七十六頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器熱敏電阻熱敏電阻(r mn din z)體溫表體溫表 第76頁/共117頁第七十七頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳感器式傳感器熱敏電阻熱敏電阻(r mn din z)用于用于CPU的溫度測量的溫度測量 第77頁/共117頁第七十八頁，共118頁。3.1 3.1 電阻電阻(dinz)(dinz)式傳

40、感器式傳感器熱敏電阻熱敏電阻(r mn din z)用于電熱水器的溫度控制用于電熱水器的溫度控制 第78頁/共117頁第七十九頁，共118頁。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。它除具有結構簡單，測量范圍寬、準確度高、熱慣性小，輸出信號為電信號便于(biny)遠傳或信號轉換等優點外，還能用來測量流體的溫度、測量固體以及固體壁面的溫度。微型熱電偶還可用于快速及動態溫度的測量。熱電偶溫度傳感器熱電偶溫度傳感器熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理熱電偶回路的性質熱電偶回路的性質熱電偶的常用材料與結構熱電偶的常用材料與結構冷端處理及補償冷端處理及補償(bchng)熱電偶的選擇

41、、安裝使用和校驗熱電偶的選擇、安裝使用和校驗第79頁/共117頁第八十頁，共118頁。兩種不同的導體或半導體A和B組合成如圖所示閉合回路，若導體A和B的連接處溫度不同（設TT 0 ） ， 則 在 此 閉 合 回 路 中 就 有 電 流 產 生(chnshng)，也就是說回路中有電動勢存在，這種現象叫做熱電效應。這種現象早在1821年首先由西拜克（Seeback）發現,所以又稱西拜克效應。熱電偶原理圖TT0AB 一、熱電偶的工作(gngzu)原理回 路 中 所 產 生(chnshng)的電動勢，叫熱電勢。熱電勢由兩部分組成，即溫差電勢和接觸電勢。熱端冷端第80頁/共117頁第八十一頁，共118頁

42、。1. 接觸電勢接觸電勢原理圖+ABTeAB(T)-eAB(T)導體A、B結點在溫度(wnd)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， k =1.3810-23 J/K ；NA、NB 導體A、B在溫度(wnd)為T 時的電子密度。接觸電勢的大小接觸電勢的大小(dxio)與溫度高低及導體中的電子密與溫度高低及導體中的電子密度有關。度有關。第81頁/共117頁第八十二頁，共118頁。AeA(T,To)ToTeA(T，T0)導體(dot)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； A湯姆遜系數，表示導體(dot)A兩端的溫度差為1時所

43、產生的溫差電動勢，例如在0時，銅的 =2V/。2. 溫差(wnch)電勢溫差(wnch)電勢原理圖第82頁/共117頁第八十三頁，共118頁。由導體(dot)材料A、B組成的閉合回路，其接點溫度分別為T、T0,如果TT0，則必存在著兩個接觸電勢和兩個溫差電勢，回路總電勢：T0TeAB(T)eAB(T0)eA(T,T0)eB(T,T0)AB3. 回路(hul)總電勢NAT、NAT0導體(dot)A在結點溫度為T和T0時的電子密度； NBT、NBT0導體(dot)B在結點溫度為T和T0時的電子密度；A 、 B導體(dot)A和B的湯姆遜系數。第83頁/共117頁第八十四頁，共118頁。根據(gnj

44、)電磁場理論得結論(jiln)(4點)：EAB(T,T0)=EAB(T )-EAB(T0 )=f(T )-C=g(T )由于NA、NB是溫度(wnd)的單值函數在工程應用中，常用實驗的方法得出溫度與熱電勢的關系并做成分度表分度表，以供備查。由公式可得：EAB(T, T0)= EAB(T)-EAB(T0) = EAB(T)-EAB(0)-EAB(T)-EAB(T0) = EAB(T，0)-EAB(T0，0) 熱電偶的熱電勢，等于兩端溫度分別為熱電偶的熱電勢，等于兩端溫度分別為T 和和零度以及零度以及T0和零度的熱電勢之差。和零度的熱電勢之差。第84頁/共117頁第八十五頁，共118頁。導體材料確

45、定后，熱電勢的大小只與熱電偶兩導體材料確定后，熱電勢的大小只與熱電偶兩端端(lin dun)(lin dun)的溫度有關。如果使的溫度有關。如果使EAB(T0)=EAB(T0)=常數，則回路熱電勢常數，則回路熱電勢EAB(TEAB(T，T0)T0)就只與溫度就只與溫度T T有有關，而且是關，而且是T T的單值函數，這就是利用熱電偶測的單值函數，這就是利用熱電偶測溫的原理。溫的原理。只有當熱電偶兩端溫度不同只有當熱電偶兩端溫度不同(b tn),熱電偶的兩熱電偶的兩導體材料不同導體材料不同(b tn)時才能有熱電勢產生。時才能有熱電勢產生。熱電偶回路熱電勢只與組成熱電偶的材料及兩端溫度(wnd)有

46、關；與熱電偶的長度、粗細無關。只有用不同性質的導體(或半導體)才能組合成熱電偶；相同材料不會產生熱電勢，因為當A、B兩種導體是同一種材料時，ln(NA/NB)=0，也即EAB(T，T0)=0。第85頁/共117頁第八十六頁，共118頁。對于有幾種不同材料串聯組成的閉合回路，接點(ji din)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） 由一種均質導體組成的閉合回路，不論(bln)其導體是否存在溫度梯度，回路中沒有電流(即不產生電動勢)；反之，如果有電流流動，此材料則一定是非均質的，即熱電偶必須采用兩種不同材料作

47、為電極。 二、熱電偶回路(hul)的性質1. 均質導體定律第86頁/共117頁第八十七頁，共118頁。 E總=EAB（T）+EBC（T）+ECA（T）= 0三種不同導體(dot)組成的熱電偶回路TABCTT2. 中間導體(dot)定律一個由幾種不同導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(xin tn)，則此回路各接點產生的熱電勢的代數和為零。如圖，由A、B、C三種材料組成的閉合回路，則第87頁/共117頁第八十八頁，共118頁。兩點結論： 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(wnd)T0之中，此回路的總

48、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(wnd)T0之中，此回路的電勢也為：T2T1AaBC23EABaAT023ABEABT1T2 CT0EAB（T1, T2）=EAB（T1）-EAB（T2）(a)(b)T0T0EAB(T1,T2)=EAB(T1)-EAB（T2）第三種材料(cilio)接入熱電偶回路圖第88頁/共117頁第八十九頁，共118頁。ET0T0TET0T1T1T第89頁/共117頁第九十頁，共118頁。ET0T0TET0T1T1T電位(din wi)計接入 熱電偶回路根據上述原理，可以在熱電偶回路中接入電位(din wi)計E，只要保證電位(din wi

49、)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。 第90頁/共117頁第九十一頁，共118頁。 EAB（T, T0）= EAC（T, T0）+ ECB（T, T0）T0TEBA(T,T0)BAT0TEAC(T,T0)ACT0TECB(T,T0)CB2）如果任意兩種導體材料的熱電勢是已知的，它們(t men)的冷端和熱端的溫度又分別相等，如圖所示，它們(t men)相互間熱電勢的關系為：第91頁/共117頁第九十二頁，共118頁。3. 中間(zhngjin)溫度定律 如果(rgu)不同的兩種導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

50、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(T1, T3)，則BBA T2 T1 T3 AAB EAB（T1, T3）=EAB（T1, T2）+EAB（T2, T3）第92頁/共117頁第九十三頁，共118頁。EAB（T1,T3）=EAB（T1, 0）+EA B（0, T3） =EAB（T1, 0）-EAB（T3, 0）=EAB（T1）-EAB（T3） ABT1T2T2ABT0T0熱電偶補償(bchng)導線接線圖E對于冷端溫度(wnd)不是零度時，熱電偶如何分度表的問題提供了依據。如當T2=0時，則

51、：只要T1、T0不變，接入AB后不管接點溫度T2如何(rh)變化，都不影響總熱電勢。這便是引入補償導線原理。EAB=EAB(T1)EAB(T0)說明：當在原來熱電偶回路中分別引入與導體材料A、B同樣熱電特性的材料A、B(如圖)即引入所謂補償導線時，當EAA(T2)=EBB(T2)，則回路總電動勢為第93頁/共117頁第九十四頁，共118頁。第94頁/共117頁第九十五頁，共118頁。熱電偶材料應滿足： 物理性能穩定，熱電特性不隨時間改變； 化學性能穩定，以保證在不同介質中測量時不被腐蝕； 熱電勢高，導電率高，且電阻(dinz)溫度系數小； 便于制造； 復現性好，便于成批生產。三、熱電偶的常用(

52、chn yn)材料與結構第95頁/共117頁第九十六頁，共118頁。 1鉑鉑銠熱電偶(S型) 分度號LB3工業用熱電偶絲：0.5mm，實驗室用可更細些。正極：鉑銠合金絲,用90鉑和10銠(重量比)冶煉而成。負極：鉑絲。測量溫度：長期：1300、短期：1600。特點： 材料性能穩定，測量準確度較高；可做成標準熱電偶 或基準熱電偶。用途：實驗室或校驗其它熱電偶。 測量溫度較高，一般用來測量1000以上高溫。 在高溫還原性氣體中（如氣體中含Co、H2等）易被侵 蝕，需要用保護套管。 材料屬貴金屬，成本(chngbn)較高。 熱電勢較弱。 （一）熱電偶常用（一）熱電偶常用(chn yn)材料材料第96

53、頁/共117頁第九十七頁，共118頁。 2鎳鉻鎳硅(鎳鋁)熱電偶(K型) 分度號EU2工業用熱電偶絲： 1.22.5mm，實驗室用可細些。正極：鎳鉻合金(用88.489.7鎳、910鉻，0.6硅，0.3錳，0.40.7鈷冶煉而成)。負極：鎳硅合金(用95.797鎳,23硅,0.40.7鈷冶煉而成)。測量溫度：長期1000，短期1300。特點： 價格比較便宜，在工業上廣泛應用。 高溫下抗氧化能力強，在還原性氣體和含有SO2， H2S等氣體中易被侵蝕。 復現性好，熱電勢(dinsh)大，但精度不如WRLB。 第97頁/共117頁第九十八頁，共118頁。3鎳鉻考銅熱電偶(E型) 分度號為EA2工業用

54、熱電偶絲:1.22mm，實驗室用可更細些。正極：鎳鉻合金負極：考銅合金（用56銅，44鎳冶煉而成）。測量溫度：長期600，短期800。特點： 價格比較便宜，工業上廣泛應用。 在常用熱電偶中它產生的熱電勢最大。 氣體硫化物對熱電偶有腐蝕作用。考銅易氧化變 質，適于在還原性或中性介質(jizh)中使用。 第98頁/共117頁第九十九頁，共118頁。4鉑銠30鉑銠6熱電偶(B型) 分度號為LL2正極：鉑銠合金（用70鉑，30銠冶煉而成）。負極：鉑銠合金（用94鉑，6銠冶煉而成）。測量溫度：長期可到1600，短期可達1800。特點： 材料性能穩定，測量精度高。 還原性氣體中易被侵蝕。 低溫熱電勢(di

55、nsh)極小，冷端溫度在50以下可不加補償。 成本高。 第99頁/共117頁第一百頁，共118頁。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 是60年代發展起來的，是目前一種較好的高溫熱電偶，可使用在真空惰性氣體介質或氫氣介質中，但高溫抗氧能力差。國產鎢錸-鎢錸20熱電偶使用溫度范圍3002000分度精度為1。（3）金鐵鎳鉻熱電偶 主要用在低溫測量，可在2273K范圍內使用，靈敏度約為10V。（4）鈀鉑銥15熱電偶 是一種高輸出性能的熱電偶，在1398時的熱電勢為47.255mV，比鉑鉑銠10熱電偶在同樣(tng

56、yng)溫度下的熱電勢高出3倍，因而可配用靈敏度較低的指示儀表，常應用于航空工業。 第100頁/共117頁第一百零一頁，共118頁。（6 6）銅）銅康銅康銅(kn tn)(kn tn)熱電偶，分度號熱電偶，分度號MKMK 熱電偶的熱電勢略高于鎳鉻熱電偶的熱電勢略高于鎳鉻- -鎳硅熱電鎳硅熱電偶，約為偶，約為43V/43V/。復現性好，穩定性好，。復現性好，穩定性好，精度高，價格便宜。缺點是銅易氧化，廣泛精度高，價格便宜。缺點是銅易氧化，廣泛用于用于20K20K473K473K的低溫實驗室測量中。的低溫實驗室測量中。 （5 5）鐵）鐵康銅熱電偶，分度號康銅熱電偶，分度號TK TK 靈敏度高，約為

57、靈敏度高，約為53V/53V/，線性度好，價，線性度好，價格便宜，可在格便宜，可在800800以下的還原介質中使用以下的還原介質中使用(shyng)(shyng)。主要缺點是鐵極易氧化，采用發藍。主要缺點是鐵極易氧化，采用發藍處理后可提高抗銹蝕能力。處理后可提高抗銹蝕能力。 第101頁/共117頁第一百零二頁，共118頁。 （二）常用熱電偶的結構類型(lixng) 1工業用熱電偶 下圖為典型工業用熱電偶結構示意圖。它由熱電偶絲、絕緣套管、保護套管以及接線盒等部分組成。實驗室用時，也可不裝保護套管，以減小熱慣性。 工業熱電偶結構示意圖1接線盒；2保險套管3絕緣套管4熱電偶絲1234第102頁/共

58、117頁第一百零三頁，共118頁。(a)(b)(c)(d) 132 2鎧裝(ki zhun)式熱電偶（又稱套管式熱電偶）優 點 是 小 型 化 （ 直 徑(zhjng)從12mm到0.25mm）、壽命、熱慣性小，使用 方 便 。 測 溫 范 圍 在1100以下的有：鎳鉻鎳硅、鎳鉻考銅鎧裝式熱電偶。 斷面如圖所示。它是由熱電偶絲、絕緣材料，金屬套管三者拉細組合而成一體(yt)。又由于它的熱端形狀不同，可分為四種型式如圖。圖3.2-12 鎧裝式熱電偶斷面結構示意圖 1 金屬套管; 2絕緣材料; 3熱電極 (a)碰底型; (b)不碰底型; (c)露頭型; (d)帽型第103頁/共117頁第一百零四頁

59、，共118頁。3快速反應薄膜熱電偶用真空(zhnkng)蒸鍍等方法使兩種熱電極材料蒸鍍到絕緣板上而形成薄膜裝熱電偶。如圖，其熱接點極薄(0.010.lm) 4123快速反應薄膜熱電偶1熱電極(dinj); 2熱接點;3絕緣基板; 4引出線因此，特別適用于對壁面溫度的快速測量。安裝(nzhung)時,用粘結劑將它粘結在被測物體壁面上。目前我國試制的有鐵鎳、鐵康銅和銅康銅三種,尺寸為 6060.2mm;絕緣基板用云母、陶瓷片、玻璃及酚醛塑料紙等；測溫范圍在300以下；反應時間僅為幾ms。 第104頁/共117頁第一百零五頁，共118頁。 4快速(kui s)消耗微型熱電偶 下圖為一種測量鋼水溫度的

60、熱電偶。它是用直徑為0.050.lmm的鉑銠10一鉑銠30熱電偶裝在U型石英管中，再鑄以高溫絕緣水泥，外面再用保護鋼帽所組成。這種熱電偶使用一次就焚化，但它的優點是熱慣性小，只要注意它的動態標定，測量精度可達土57。1423567891110快速消耗微型 1剛帽； 2石英； 3紙環； 4絕熱泥；5冷端； 6棉花； 7絕緣紙管； 8補償導線；9套管(to un)； 10塑料插座； 11簧片與引出線第105頁/共117頁第一百零六頁，共118頁。方法 冰點槽法 計算修正法 補正(bzhng)系數法 零點遷移法 冷端補償器法 軟件處理法四、冷端處理(chl)及補償原因熱電偶熱電勢的大小是熱端溫度和冷