本章學習的主要內容有:1、了解溫度測量的基本概念和方法；2、了解熱電偶、熱電阻和熱敏電阻的工作原理，以及它們的分類及特點；3、了解一些新型非接觸測溫傳感器的原理第四章溫度檢測當前1頁，總共41頁。第一節測溫方法及溫標一、溫度測量的基本概念

溫度標志著物質內部大量分子無規則運動的劇烈程度。溫度越高，表示物體內部分子熱運動越劇烈。模擬圖：在一個密閉的空間里，氣體分子在高溫時的運動速度比低溫時快！低溫高溫當前2頁，總共41頁。二、溫標

溫標——衡量溫度的統一標準尺度。溫度的數值表示方法稱為溫標。它規定了溫度的讀數的起點（即零點）以及溫度的單位。各類溫度計的刻度均由溫標確定。

當前3頁，總共41頁。幾種溫標的對比正常體溫為37C，相當于華氏溫度多少度？當前4頁，總共41頁。熱力學溫標（K）

熱力學溫標是建立在熱力學第二定律基礎上的最科學的溫標，是由開爾文（Kelvin）根據熱力學定律提出來的，因此又稱開氏溫標。它的符號是T，單位是開爾文（K）。威廉·湯姆遜·開爾文勛爵像當前5頁，總共41頁。三、溫度測量及傳感器分類

溫度傳感器按照測量方法可分為接觸式和非接觸式；按工作原理又可分為膨脹式、電阻式、熱電式、輻射式等等；按輸出方式分，有自發電型、非電測型等。

當前6頁，總共41頁。幾種溫度測量方法

示溫涂料（變色涂料）裝滿熱水后圖案變得清晰可辨當前7頁，總共41頁。變色涂料在電腦內部溫度中的示溫作用CPU散熱風扇低溫時顯示藍色溫度升高后變為紅色當前8頁，總共41頁。紅外溫度計當前9頁，總共41頁。第二節接觸式測溫接觸式傳感器熱電阻:溫度變化—電阻變化金屬材料:熱電阻半導體材料:熱敏電阻中溫低溫熱電偶:溫度變化—熱電動勢變化常用于高溫領域當前10頁，總共41頁。1主要優點

1、它屬于自發電型傳感器：測量時可以不需外加電源，可直接驅動動圈式儀表；2、測溫范圍廣：下限可達-270C，上限可達1800C以上；是目前接觸式測溫中應用最廣泛的熱電式傳感器。3、各溫區中的熱電勢均符合國際計量委員會的標準。一、熱電偶測溫（接觸式、熱電式）當前11頁，總共41頁。熱電偶工作原理演示

結論：當兩個結點溫度不相同時，回路中將產生電動勢!!熱電極A2工作原理

熱電極B熱電勢AB當前12頁，總共41頁。從實驗到理論：熱電效應

1821年，德國物理學家賽貝克用兩種不同金屬組成閉合回路，并用酒精燈加熱其中一個接觸點（稱為結點），發現放在回路中的指南針發生偏轉（說明什么？），如果用兩盞酒精燈對兩個結點同時加熱，指南針的偏轉角反而減小（又說明什么？）。顯然，指南針的偏轉說明回路中有電動勢產生并有電流在回路中流動，電流的強弱與兩個結點的溫差有關。

當前13頁，總共41頁。結論----若熱電偶兩電極材料相同,那么即使兩端溫度不同，閉合回路的總熱電勢仍為零。若熱電偶兩電極材料不同,而兩端溫度相同,閉合回路中也不會產生總熱電勢。所以,熱電偶的工作條件是:電極由不同材料組成,且兩接觸端溫度不一樣。4熱電勢的大小僅與熱電極材料和兩端溫度有關。當前14頁，總共41頁。普通裝配型熱電偶的外形安裝螺紋安裝法蘭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當前15頁，總共41頁。熱電偶的分度表

熱電偶的線性較差，多數情況下采用查表法。直接從熱電偶的分度表查溫度與熱電勢的關系時的約束條件是：自由端（冷端）溫度必須為0C。

當前16頁，總共41頁。K熱電偶的分度表比較查出的3個熱電勢，可以看出熱電勢是否線性？當前17頁，總共41頁。3熱電偶的種類及結構

八種國際通用熱電偶：B:鉑銠30—鉑銠6R:鉑銠13—鉑S:鉑銠10—鉑K:鎳鉻—鎳硅N:鎳鉻硅—鎳硅E:鎳鉻—銅鎳J:鐵—銅鎳T:銅—銅鎳

用于制造鉑熱電偶的各種鉑熱電偶絲當前18頁，總共41頁。幾種常用熱電偶的測溫范圍及熱電勢

分度號

名稱

測量溫度范圍

1000C熱電勢/mVB鉑銠30－鉑銠650～1820C4.834R鉑銠13—鉑-50～1768C10.506S鉑銠10—鉑-50～1768C9.587K鎳鉻－鎳鉻(鋁)-270～1370C41.276E鎳鉻－銅鎳(康銅)－270～800C——?當前19頁，總共41頁。幾種常用熱電偶的熱電勢與溫度的關系曲線分析

哪幾種熱電偶的測溫上限較高？結論：哪幾種熱電偶的線性較差？哪一種熱電偶的靈敏度較高？哪一種熱電偶的靈敏度較低？為什么所有的曲線均過原點（零度點）？當前20頁，總共41頁。4熱電偶基本定律1、均質導體定則均質導體構成的閉合回路,不可能產生熱電效應，構不成熱電偶。

熱電偶的電極均勻性越好，則其質量越好。當前21頁，總共41頁。2、中間導體定律導體A、B組成的熱電偶中插入第三種導體C，只要導體C兩端溫度相同，則對熱點偶總熱電勢無影響。

意義：可用測量儀表直接測量熱電勢當前22頁，總共41頁。意義：為制定分度表奠定了理論基礎3、中間溫度定律ABABTToTnTn熱電偶AB在接點溫度為T和To的熱電勢EAB(T,To)應當等于它在接點溫度T、Tn和Tn、To的熱電勢的代數和,即

EAB(T,To)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,To)當前23頁，總共41頁。5熱電偶的冷端處理

必要性：1、用熱電偶的分度表查毫伏數-溫度時，必須滿足t0=0C的條件。在實際測溫中，冷端溫度常隨環境溫度而變化，這樣t0不但不是0C，而且也不恒定，因此將產生誤差。2、一般情況下，冷端溫度均高于0C，熱電勢總是偏小。應想辦法消除或補償熱電偶的冷端損失。當前24頁，總共41頁。采用相對廉價的補償導線，可延長熱電偶的冷端，使之遠離高溫區；可節約大量貴金屬；易彎曲，便于敷設。

型號配用熱電偶正-負導線外皮顏色正-負SC鉑銠10-鉑紅-綠KC鎳鉻-鎳硅紅-藍WC5/26鎢錸5-鎢錸26

紅-橙

補償導線在0～100C范圍內的熱電勢與配套的熱電偶的熱電勢相等，所以不影響測量精度。A補償導線法當前25頁，總共41頁。補償導線外形A’B’屏蔽層保護層當前26頁，總共41頁。B冷端溫度測量計算法計算修正

當熱電偶的冷端溫度t00C時，由于熱端與冷端的溫差隨冷端的變化而變化，所以測得的熱電勢EAB（t，t0）與冷端為0C時所測得的熱電勢EAB（t，0C）不等。可以利用下式計算并修正測量誤差：

EAB（t，0C）=EAB（t，t0）+EAB（t0，0C）當前27頁，總共41頁。C冷端恒溫法將熱電偶的冷端置于裝有冰水混合物的恒溫容器中，使冷端的溫度保持在0C不變。此法也稱冰浴法，它消除了t0不等于0C而引入的誤差，由于冰融化較快，所以一般只適用于實驗室中。工業應用中，一般把冷端放在電加熱的恒溫器中，使其維持在某一恒定的溫度。當前28頁，總共41頁。冰浴法

在冰瓶中，冰水混合物的溫度能較長時間地保持在0C不變。當前29頁，總共41頁。

XT-WBC熱電偶冷端補償器電橋補償法是利用不平衡電橋產生的不平衡電壓來自動補償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值，可購買與被補償熱電偶對應型號的補償電橋。

D電橋補償法當前30頁，總共41頁。二、熱電阻測溫（接觸式、電阻式）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大，電阻值增加，我們稱其為正溫度系數，即電阻值與溫度的變化趨勢相同。當前31頁，總共41頁。

取一只100W/220V燈泡，用萬用表測量其電阻值，可以發現其冷態阻值只有幾十歐姆，而計算得到的額定熱態電阻值應為484。

當前32頁，總共41頁。★熱電阻材料特點（1）高溫度系數、高電阻率（2）較寬測量范圍內具有穩定的物理和化學性質（3）良好的輸出特性（4）良好工藝性易提純、復現性好的金屬材料才可用于制作熱電阻當前33頁，總共41頁。小型鉑熱電阻

當前34頁，總共41頁。汽車用水溫傳感器及水溫表

銅熱電阻當前35頁，總共41頁。三線制測量電橋四線制接法當前36頁，總共41頁。三、熱敏電阻熱敏電阻的溫度特性04080120160200106104102100溫度℃電阻CTRNTCPTC負溫度系數熱敏電阻：NTC正溫度系數熱敏電阻：PTC

臨界溫度系數熱敏電阻：CRT

半導體