【正文】 （３）三線(xiàn)制接法的優(yōu)點(diǎn) 6. 熱敏電阻傳感器 熱敏電阻是一種利用半導(dǎo)體制成的敏感元件，其特點(diǎn)是 電阻率隨溫度而顯著變化 。測(cè)量電阻通?？衫?歐姆表 或電橋 。銅電阻具有較大的電阻溫度系數(shù)，材料容易提純，銅電阻的 阻值與溫度之間接近線(xiàn)性關(guān)系 ，銅的價(jià)格比較便宜，所以銅電阻在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。 （ 3）測(cè)量平均溫度的測(cè)量線(xiàn)路 ),( 011 TTEE AB?輸出電勢(shì)：),( 022 ?? TTEE AB),( 033 ?? TTEE AB3321 EEEET???回路中的平均熱電勢(shì)（ 4）測(cè)量幾點(diǎn)溫度之和的測(cè)量線(xiàn)路 ),(),(),TE 230201AB TTETTETE ABABT ??? （熱電勢(shì)經(jīng)推導(dǎo)可得回路中的總（ 5）若干支熱電偶共用一臺(tái)儀表的測(cè)量線(xiàn)路 （二） . 熱電阻傳感器 測(cè)溫原理 導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性來(lái)測(cè)量溫度，溫度每增加 1℃ ,熱電阻值要增加 %－ %。 使用場(chǎng)合： 工業(yè)用的隔爆型熱電偶多用于 化學(xué)工業(yè) 自控系統(tǒng)中（由于在化工生產(chǎn)廠(chǎng)、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)常伴有各種易燃、易爆等化學(xué)氣體或蒸汽，如果用普通熱電偶則非常不安全、很容易引起環(huán)境氣體爆炸）。 常用熱電偶 普通裝配型 熱電偶的外形 安裝螺紋 安裝法蘭 普通 裝配型 熱電偶的 結(jié)構(gòu) 放大圖 接線(xiàn)盒 引出線(xiàn)套管 固定螺紋 （出廠(chǎng)時(shí)用塑料包裹） 熱電偶工作端（熱端） 不銹鋼 保護(hù)管 鎧裝型熱電偶外形 法蘭 鎧裝型熱電偶可 長(zhǎng)達(dá)上百米 薄壁金屬 保護(hù)套管（鎧體） B A 絕緣 材料 鎧裝型熱電偶橫截面 鎧裝型熱電偶 鎧裝熱電偶的制造工藝： 把熱電極材料與高溫絕緣材料預(yù)置在金屬保護(hù)管中、運(yùn)用同比例壓縮延伸工藝、將這三者合為一體，制成各種直徑、規(guī)格的鎧裝偶體，再截取適當(dāng)長(zhǎng)度、將工作端焊接密封、配置接線(xiàn)盒即成為柔軟、細(xì)長(zhǎng)的鎧裝熱電偶。如果電橋的輸出 Δu滿(mǎn)足： 回路總電勢(shì)為： ? ?, 20A B uu E T??? ? ? ?, , 20A B u A BE T T u E T? ? ?（ 5） .補(bǔ)償電橋法 熱電偶輸出的熱電勢(shì)在 mV范圍，通常用動(dòng)圈式儀表、 電位差計(jì) 、示波器和數(shù)字式測(cè)溫儀表等測(cè)量。試問(wèn)：（ 1）實(shí)際的溫度應(yīng)為多少？ （ 2）如果熱端溫度不變，設(shè)法使冷端溫度保持在 20 ℃ ，此時(shí)顯示儀表的指示值應(yīng)為多少？ ? 解 : （ 1）顯示儀表指示值為 500 ℃ 時(shí)，查表可得此時(shí)顯示儀表的實(shí)際輸入電勢(shì)為 ，由于這個(gè)電勢(shì)是由熱電偶產(chǎn)生的，即： E(t,t0)= 同樣，查表可得， E(t0,0)=，則 E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)=+= 由 ： t=557 ℃ 為實(shí)際溫度。 ? 在實(shí)際測(cè)量中，熱電偶的兩端距離很近，冷端溫度易受測(cè)量對(duì)象和環(huán)境溫度波動(dòng)的影響，而難以保持恒定，從而引入測(cè)量誤差。 標(biāo)準(zhǔn)電極定律的應(yīng)用 熱電偶的分度表 —— 熱電偶的線(xiàn)性較差，多數(shù)情況下采用查表法 我國(guó)從 1991年開(kāi)始采用國(guó)際計(jì)量委員會(huì)規(guī)定的 “ 1990年國(guó)際溫標(biāo) ” （簡(jiǎn)稱(chēng) ITS90）的新標(biāo)準(zhǔn)。 例題： 溫度 /℃ 20 30 40 50 80 90 100 110 120 130 140 熱電勢(shì)/mV T x2 0 ℃ 2 0 ℃補(bǔ) 償 導(dǎo) 線(xiàn)電壓表下表為某熱電偶的分度表，測(cè)量電路如圖所示，設(shè)冷端溫度為 20 ℃ ， 數(shù)字電壓表的讀數(shù)為 ，熱電偶與電壓表用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)連接，求被測(cè)溫度 Tx。 圖 熱電偶中接入第三種導(dǎo)體 中間導(dǎo)體定律的應(yīng)用 1 TxT0測(cè)量導(dǎo)線(xiàn)電壓表T0中間導(dǎo)體定律的應(yīng)用 2 對(duì)于同種熱電偶，兩端溫度為 T T3時(shí)產(chǎn)生的熱電勢(shì)為 該熱電偶兩接點(diǎn)溫度為 T1 、 T2和 T2 、 T3時(shí)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)的代數(shù)和 ， T2為 T1和 T3之間的任一溫度。 如果使 EAB(T0)=常數(shù) ， 則回路熱電勢(shì) EAB(T， T0)就只與溫度 T有關(guān) ， 而且是 T的單值函數(shù) . 結(jié)論（續(xù)） 通常 被測(cè)溫度與熱電勢(shì)的關(guān)系由 分度表 給出，參考端溫度為 0℃ 。 ② 溫差電動(dòng)勢(shì)（續(xù)） dTTTETT AA ??0),( 0 ?由導(dǎo)體 A、 B組成的熱電偶回路總的熱電勢(shì)為： 總電勢(shì) 實(shí)踐證明，在熱電偶回路中起主要作用的是接觸電動(dòng)勢(shì)，溫差電動(dòng)勢(shì)只占極小部分，可以忽略不計(jì)，故上式可以寫(xiě)成 A B 0 A B A B 0E ( T ,T ) E ( T ) E ( T )?(2) 當(dāng)參考端溫度 恒定時(shí) ， 0T A B 0E ( T ) =CA B 0 A BE ( T ,T ) E ( T ) C?(3) ),(),()()(),( 0000 TTETTETETETTE ABABABAB ????結(jié)論 （ 1）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(zhǎng)度、粗細(xì)無(wú)關(guān)。 熱電動(dòng)勢(shì)由兩部分電動(dòng)勢(shì)組成，一部分是兩種導(dǎo)體的 接觸電動(dòng)勢(shì) ，另一部分是單一導(dǎo)體的 溫差電動(dòng)勢(shì) 。 （一） .熱電偶 溫度傳感器 先看一個(gè)實(shí)驗(yàn) —— 熱電偶工作原理演示 結(jié)論：當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。 ?如水銀溫度計(jì)、熱敏電阻、熱電偶等。 它規(guī)定了溫度的讀數(shù)的起點(diǎn)（即零點(diǎn)）以及溫度的單位。 溫度的測(cè)量都是借助于冷熱不同的物體之間的熱交換，以及通過(guò)溫度傳遞到敏感元件后，其 物理性質(zhì)隨溫度變化而進(jìn)行 的。 溫度是工業(yè)過(guò)程中最普遍而重要的操作參數(shù) . ?溫度不能直接測(cè)量。 二、溫標(biāo) 溫度的數(shù)值表示方法稱(chēng)為溫標(biāo)。 幾種溫標(biāo)的對(duì)比 正常體溫為 37 ?C ，相當(dāng)于華氏溫度多少度？ 攝氏溫度與華氏溫度的關(guān)系： ℉ ＝ 9/5℃ +32，或 ℃ ＝ 5／ 9（ ℉ － 32 熱力學(xué)溫度 T與人們慣用的攝氏溫度 t的關(guān)系是T＝ t＋ ??? 接觸式測(cè)溫 :基于 熱平衡 原理 ?即測(cè)溫敏感元件必須與被測(cè)介質(zhì)接觸，是兩者處于平衡狀態(tài)，具有同一溫度。 三 . 溫度傳感器的分類(lèi) 測(cè)溫方法比較 常用溫度傳感器 測(cè)溫方式 傳感器類(lèi)型 測(cè)溫范圍 (℃) 精度(%) 特點(diǎn) 常用熱電式傳感器 熱電偶測(cè)溫的主要優(yōu)點(diǎn) 它屬于自發(fā)電型傳感器：測(cè)量時(shí)可以不需外加電源 ， 可直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)圈式儀表； 測(cè)溫范圍廣：下限可達(dá) 270?C ， 上限可達(dá) 1800?C以上； 各溫區(qū)中的熱電勢(shì)均符合國(guó)際計(jì)量委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn) 。產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)則稱(chēng)為“熱電動(dòng)勢(shì)”。 ② 溫差電動(dòng)勢(shì) 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； σA—— 湯姆遜系數(shù)，表示導(dǎo)體 A兩端的溫度差為 1℃ 時(shí)所產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)，例如在 0℃ 時(shí)，銅的 σ =2μV/℃ 。 （ 4） 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) 。 （ 2）中間導(dǎo)體定律 在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體， 只要第三種導(dǎo)體的兩接點(diǎn)溫度相同 ，則回路中總的熱電動(dòng)勢(shì)不變。 ?一般工程測(cè)量中冷端都不為零（任一恒定值），因此，只要測(cè)出熱端、冷端的熱電勢(shì)，便可利用利用熱電偶分度表求出工作端的被測(cè)溫度值。 標(biāo)準(zhǔn)電極定律使得熱電偶電極的選配提供了方便。 K熱電偶的分度表 比較查出的 3個(gè)熱電勢(shì)，可以看出熱電勢(shì)是否 線(xiàn)性？ ? 熱電偶回路的熱電勢(shì)是兩個(gè)接點(diǎn)溫度的函數(shù)，為此，必須使冷端溫度保持不變，其輸出熱電勢(shì)才是熱端溫度的單值函數(shù)。 解：由鎳鉻 鎳硅熱電偶分度表查出 E(30， 0)= 根據(jù)上式計(jì)算出 E(t， 0)= += 再通過(guò)分度表查出其對(duì)應(yīng)的實(shí)際溫度為： t=977℃ ?思考題：用分度號(hào)為 K的鎳鉻 鎳硅熱電偶測(cè)量溫度，