【正文】 ETETE由表 對(duì)應(yīng)的溫度為 ，則被測介質(zhì)的實(shí)際溫度為 。 冷端補(bǔ)償器 mV EAB(T,T0) T0 T0 T A B + + a b U Uab RCu R1 R2 R3 R 當(dāng) T0上升時(shí)， RCu增大， Uab上升，當(dāng) T0=Tn時(shí)電勢(shì) U為： ( ) ( 20) ( 20)ab A B A B A B nU U E T E E T? ? ? ? ?而補(bǔ)償器選擇的 RCu產(chǎn)生的 Uab為： ( 20)ab A B nU E T??所以輸出電壓 U保持不變 B’ 補(bǔ)償導(dǎo)線法 熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖 A B T1 T2 T2 A’ T0 T0 E B’ ? 當(dāng)熱電偶冷端的溫度由于受熱端溫度的影響在很大范圍內(nèi)變化時(shí) ,直接采用冷端溫度補(bǔ)償法將很困難。 冷端補(bǔ)償器法 利用不平衡電橋產(chǎn)生 熱電勢(shì)補(bǔ)償 熱電偶因冷端溫度變化而引起熱電勢(shì)的變化值 。 但有一定局限性 ， 僅限于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用 。 ? 但在實(shí)際測量中 ,熱電偶的冷端溫度將受環(huán)境溫度或熱源溫度的影響 ,并不為 0℃ 。 E T0 T0 T E T0 T1 T1 T EAB(T, T0)= EAC(T, T0)－ EBC (T, T0) () 標(biāo)準(zhǔn)熱電極定律 如果兩種導(dǎo)體 (A,B)分別與第三種導(dǎo)體 (C)組成熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)已知，則由這兩個(gè)導(dǎo)體組成的熱電偶在相同的冷熱端溫度下產(chǎn)生的熱電勢(shì)可表示為： 證明： EAC(T,T0)=EAC(T） EAC(T0） EBC(T,T0)=EBC(T） EBC(T0） 將上二式相減得： 00000000( , ) ( , )( ) ( ) ( ) ( )[ ( ) ( ) ] [ ( ) ( ) ]( ) ( )( , )AC BCAC AC BC BCAC BC AC BCAB ABABE T T E T TE T E T E T E TE T E T E T E TE T E TE T T= += ==注：通常用純鉑 (Pt)作為標(biāo)準(zhǔn)熱電極。 （ 2）由一種材料組成的閉合回路存在溫差時(shí)，回路如產(chǎn)生熱電勢(shì)，便說明該材料是不均勻的。 導(dǎo)體材料確定后 ， 熱電勢(shì)的大小只與熱電偶兩端的溫度有關(guān) 。 五點(diǎn)結(jié)論： 熱電偶回路熱電勢(shì)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(xì)無關(guān)。 0 0 0 0( , ) ( ) ( ) ( , ) ( , )A B A B A B A BE T T E T E T E T T E T T? ? ? ???BTATNNekT ln ?00ln0BTATNNekT ? ?A01NkeT ATd N t dTdt??? ?B01NkeT BTd N t dTdt???NAT、 NAT0—— 導(dǎo)體 A在結(jié)點(diǎn)溫度為 T和 T0時(shí)的電子密度； NBT、 NBT0—— 導(dǎo)體 B在結(jié)點(diǎn)溫度為 T和 T0時(shí)的電子密度； σ A 、 σ B—— 導(dǎo)體 A和 B的湯姆遜系數(shù)。 產(chǎn)生接觸電勢(shì)： 溫差電勢(shì)： 因?qū)w兩端溫度不同而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。 + A B T eAB(T ) ? 設(shè)導(dǎo)體 A和 B的自由電子密度為 NA和 NB，且 NA＞ NB，電子擴(kuò)散的結(jié)果使 導(dǎo)體 A失去電子而 帶正電 ，導(dǎo)體B則獲得電子而帶負(fù)電，在接觸面形成 電場 。 ? 接點(diǎn) T0要求溫度恒定，稱為 參考端（或冷端） 。 ? 回路中所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，叫 熱電動(dòng)勢(shì) . ? 熱電動(dòng)勢(shì)是由兩種導(dǎo)體的 接觸電勢(shì) 和單一導(dǎo)體的 溫差電勢(shì) 所組成。 ? 特點(diǎn) ：結(jié)構(gòu)簡單，測量范圍寬、準(zhǔn)確度高、熱慣性小， 輸出信號(hào)為電信號(hào)， 便于遠(yuǎn)傳或信號(hào)轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)，還能用來測量流體的溫度、測量固體以及固體壁面的溫度。非線性。 熱電阻：測溫范圍，一般 200～ 850176。C 熱敏電阻的電阻 溫度特性曲線 1NTC； 2CTR； 34 PTC 0011e x pTRR TT?????????溫度測量中主要采用 NTC，溫度特性如下： RT、 R0—— 溫度為 T、 T0時(shí)熱敏電阻器的電阻值； —— NTC熱敏電阻的材料常數(shù)。 多用于溫度測量和補(bǔ)償。 ? 熱敏電阻用鈷 Co、錳 Mn、鎳 Ni等半導(dǎo)體材料的氧化物采用不同比例配方、高溫?zé)Y(jié)而成，燒結(jié)表面玻璃封裝。 ?響應(yīng)速度慢； ?自熱問題：熱電阻測量需外加電源，電流流過熱電阻使其發(fā)熱從而改變阻值。 ? 目前由純金屬制造的熱電阻的主要材料是鉑、銅和鎳，它們已得到廣泛的應(yīng)用。 非接觸式測溫方法的優(yōu)缺點(diǎn)： 按照溫度測量范圍，可分為超低溫、低溫、中溫、高溫和超高溫溫度測量。 感溫元件影響被測溫度場的分布，且接觸不良等因素都會(huì)帶來測量誤差。 1K = 水的三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的 1/ 熱力學(xué)溫度是以水的三相點(diǎn)來定義的，規(guī)定水的三相點(diǎn)的溫度為 攝氏溫度 t 和 熱力學(xué)溫度 T 的關(guān)系： t＝ T－ ?國際溫標(biāo)（熱力學(xué)溫標(biāo)） ：根據(jù)卡諾循環(huán)原理建立，實(shí)際難以實(shí)現(xiàn)。 F，中間 180等分，每份為華氏 1度，符號(hào)為 oF。 C，水的沸點(diǎn) 100 176。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量，而用來量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫 溫標(biāo) 。 溫度 是表征物體冷熱程度的物理量。 ?是物體分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能大小的標(biāo)致（微觀） ?溫標(biāo)：溫度標(biāo)尺（定量） ?起點(diǎn)、基本單位 溫標(biāo) ?經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)： 根據(jù)物體熱脹冷縮現(xiàn)象制定 ?攝氏溫標(biāo)： 在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰點(diǎn) 0176。 F，水的沸點(diǎn) 212 176。 C)x9/5+32 ?國際實(shí)用溫標(biāo)： 是一種協(xié)議溫標(biāo)， 熱力學(xué)溫度符號(hào)： T（ T90） 單位：開爾文，符號(hào)為 K。溫度太高或腐蝕性介質(zhì)對(duì)感溫元件的性能和壽命會(huì)產(chǎn)生不利影響。 ? 缺點(diǎn)： 受到物體的發(fā)射率、測量距離、煙塵和水氣等外界因素的影響，其測量精度較低。但半導(dǎo)體電阻一般隨溫度升高而減小，其靈敏度比金屬高，每升高 1 ?C ，電阻約減小 2％～ 6％。 熱電阻測溫 — 如何測量熱電阻？ 312R T DRRRR?直流電橋的平衡條件 ? 三 、熱電阻傳感器的測量電路 三線制 四線制 2 4 11()tR R r R rRR????1 2 4( ) ( )tR R r R R r? ? ?平衡： 三線制 : uA 1R 2R4RtRrrrEE：電橋電源； 2r：相鄰臂 12RR?若 241tRRRR?則導(dǎo)線電阻 r 對(duì)測量無影響 熱電阻測溫 — 缺點(diǎn)及實(shí)際問題 ?引線電阻的影響：引線也有阻值，且隨環(huán)境溫度變化，影響可達(dá) 10％甚至 50％ 措施：采用 三線式或四線式 接法。 ? 熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的 。 C 玻璃殼 熱敏電阻 引線 （ a）珠狀 （ b）片狀 （ c）桿狀 （ d）墊圈狀 貼片式 薄膜式 大功率 （ 二 ） 分類： 按熱敏電阻的阻值隨溫度變化的典型特性分為三類： (1) 正溫度系數(shù)熱敏電阻器 （ PTC） (Positive Temperature Coefficient) 電阻值隨溫度升高而增大的電阻器 ， 用于恒溫 、 加熱控制或溫度開關(guān) (2) 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器 （ NTC） (Negative Temperature Coefficient) 電阻值隨溫度升高而下降的熱敏電阻器 。 1 2 3 4 鉑絲 40 60 120 160 0 100 101 102 103 104 105 106 RT/Ω 溫度 T/186。 ?計(jì)算修正法 ：線性插值法分段計(jì)算 ? 穩(wěn)定性和老化問題：工藝、選擇 圖 熱敏電阻的線性化網(wǎng)絡(luò) RR2＋ RtR1RTR3Rt / ℃R＝ R3 / / ( R2＋ Rt)oR R R3的 溫 度 系 數(shù)近 似 為 零Rt 具 有 負(fù) 溫度 系 數(shù)R1R3R2RtRT利用包含熱敏電阻的 線性化網(wǎng)絡(luò) 代替單個(gè)熱敏電阻 : (四 )、熱敏電阻的應(yīng)用 :(P31) ? 溫度測量 ? 溫度補(bǔ)償 ? 溫度控制 ? 過熱保護(hù) 電阻式溫度傳感器：利用物體的電阻隨溫度的變化的特性來測溫的。熱敏電阻比熱電阻靈敏度高。 2022/6/1 傳感器原理及應(yīng)用 熱敏電阻的應(yīng)用 2022/6/1 傳感器原理及應(yīng)用 降溫報(bào)警器 熱電勢(shì)式測溫傳感器（熱電偶） ? 熱電偶（ thermocouple） 是目前溫度測量中使用最普遍的傳感元件之一。 熱端 冷端 B 一、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)。 ? 接點(diǎn) T通常是焊接在一起的，測量時(shí)將它置于測溫場所感受被測溫度，故稱為 測量端（或工作端，熱端） 。 ? 電子擴(kuò)散的 速率 與兩導(dǎo)體的電子 密度 有關(guān)并和接觸區(qū)的 溫度 成正比。 接觸電勢(shì)的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。 EA(T， T0)—— 導(dǎo)體 A兩端溫度為 T、 T0時(shí)形成的 溫差電動(dòng)勢(shì)； T， T0 —— 高低端的絕對(duì)溫度； —— 導(dǎo)體 A在溫度為 T時(shí)的自由電子數(shù) ? ?0 A010 A T A T NkE ( , ) U U =eT AA Td N tT T d Tdt?? ?溫差電勢(shì)： AN? ?A01NkeT ATd N t dTdt??回路總電勢(shì)： 由導(dǎo)體材料 A、 B組成的閉合回路 ， 其接點(diǎn)溫度分別為 T、 T0,如果 T＞ T0， 則必存在著兩個(gè)接觸電勢(shì)和兩個(gè)溫差電勢(shì) 。 ? 忽略溫差電勢(shì)，則總電勢(shì)為： EAB(T,T0)=EAB(T )EAB(T0 ) 0000( , ) l n l n ( ) ( )ATATABB T B TNkTNkTE T T f T C g Te N e N? ? ? ? ?0TEAB(T,T0)=EAB(T)EAB(T0) =EAB(T)EAB(0)[EAB(T0)EAB(0)] =EAB(T， 0)EAB(T0， 0) 推論：熱電偶的熱電勢(shì)可認(rèn)為等于兩端溫度分別為 T 和零度 以及 T0和零度 的熱電勢(shì)之差。 只有當(dāng)熱電偶兩端 溫度不同 ,熱電偶的兩導(dǎo)體材料不同時(shí)才能有 熱電勢(shì)產(chǎn)生 。該定律已在理論分析中得到證明，并可得出如下結(jié)論： （ 1）熱電偶必須由兩種不同性質(zhì)的材料構(gòu)成。 圖 熱電偶回路中引入第三導(dǎo)體 TT0AC2134T1T1C( b )TA1T0T0CB( a