【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 4—引出線 因此，特別適用于對(duì)壁面溫度的快速測(cè)量。安裝時(shí) ,用粘結(jié)劑將它粘結(jié)在被測(cè)物體壁面上。目前我國(guó)試制的有鐵 —鎳、鐵 —康銅和銅 —康銅三種 ,尺寸為 60 6 。絕緣基板用云母、陶瓷片、玻璃及酚醛塑料紙等；測(cè)溫范圍在 300℃ 以下；反應(yīng)時(shí)間僅為幾 ms。 4． 快速消耗微型熱電偶 下圖為一種測(cè)量鋼水溫度的熱電偶。它是用直徑為～ 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(hù)鋼帽所組成。這種熱電偶使用一次就焚化，但它的優(yōu)點(diǎn)是熱慣性小，只要注意它的動(dòng)態(tài)標(biāo)定，測(cè)量精度可達(dá)土 5～ 7℃ 。 1 4 2 3 5 6 7 8 9 11 10 快速消耗微型 1—?jiǎng)偯保? 2—石英； 3—紙環(huán)； 4—絕熱泥； 5—冷端； 6—棉花； 7—絕緣紙管； 8—補(bǔ)償導(dǎo)線； 9—套管； 10—塑料插座； 11—簧片與引出線 方法 ? 冰點(diǎn)槽法 ? 計(jì)算修正法 ? 補(bǔ)正系數(shù)法 ? 零點(diǎn)遷移法 ? 冷端補(bǔ)償器法 ? 軟件處理法 四 、 冷端處理及補(bǔ)償 原因 ?熱電偶熱電勢(shì)的大小是熱端溫度和冷端的函數(shù)差，為保證輸出熱電勢(shì)是被測(cè)溫度的單值函數(shù)，必須使冷端溫度保持恒定； ?熱電偶分度表給出的熱電勢(shì)是以冷端溫度 0℃ 為依據(jù)，否則會(huì)產(chǎn)生誤差。 1. 冰點(diǎn)槽法 把熱電偶的參比端置于冰水混合物容器里 ， 使 T0=0℃ 。這種辦法僅限于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用 。 為了避免冰水導(dǎo)電引起兩個(gè)連接點(diǎn)短路 ， 必須把連接點(diǎn) 分 別置于兩個(gè)玻璃試管里 ， 浸入同一冰點(diǎn)槽 ， 使相互絕緣 。 mV A B A’ B’ T C C’ 儀表 銅導(dǎo)線 試管 補(bǔ)償導(dǎo)線 熱電偶 冰點(diǎn)槽 冰水溶液 四 、 冷端處理及補(bǔ)償 T0 2. 計(jì)算修正法 用普通室溫計(jì)算出參比端實(shí)際溫度 TH， 利用公式計(jì)算 例 用銅 康銅熱電偶測(cè)某一溫度 T， 參比端在室溫環(huán)境TH中 ， 測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì) EAB(T， TH)=， 又用室溫計(jì)測(cè)出 TH=21℃ , 查此 種熱電 偶的分度 表可知 ，EAB(21,0)=， 故得 EAB(T， 0)=EAB(T， 21)+EAB(21， T0) =+ =(mV) 再次查分度表 ， 與 T=68℃ 。 注意 :既不能只按 ，認(rèn)為 T=49℃ ，也不能把 49℃ 加上 21℃ ，認(rèn)為 T=70℃ 。 EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0) 3. 補(bǔ)正系數(shù)法 把參比端實(shí)際溫度 TH乘上系數(shù) k， 加到由 EAB(T， TH)查分度表所得的溫度上 ， 成為被測(cè)溫度 T。 用公式表達(dá)即 式中： T——為未知的被測(cè)溫度； T′——為參比端在室溫下熱電偶電勢(shì)與分度表上對(duì)應(yīng)的某個(gè)溫度； TH——室溫； k——為補(bǔ)正系數(shù) ， 其它參數(shù)見(jiàn)下表 。 例 用鉑銠 10－鉑熱電偶測(cè)溫 ， 已知冷端溫度 TH=35℃ ，這時(shí)熱電動(dòng)勢(shì)為 ． 查 S型熱電偶的分度表 ， 得出與此相應(yīng)的溫度 T′=1150℃ 。 再?gòu)南卤碇胁槌?， 對(duì)應(yīng)于 1150℃ 的補(bǔ)正系數(shù) k=。 于是 ， 被測(cè)溫度 T=1150+ 35=（ ℃ ） 用這種辦法稍稍簡(jiǎn)單一些，比計(jì)算修正法誤差可能大一點(diǎn)，但誤差不大于 ％。 T＝ T′＋ k T H 溫度 T180。/℃ 補(bǔ)正系數(shù) k 鉑銠 10鉑 (S) 鎳鉻 鎳硅（ K） 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 — 1300 — 1400 — 1500 — 1600 — 熱電偶補(bǔ)正系數(shù) 例 用動(dòng)圈儀表配合熱電偶測(cè)溫時(shí) ， 如果把儀表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)到室溫 TH的刻度上 ,在熱電動(dòng)勢(shì)為零時(shí) ， 指針指示的溫度值并不是 0℃ 而是 TH。 而熱電偶的冷端溫度已是TH,則只有當(dāng)熱端溫度 T=TH時(shí) ， 才能使 EAB(T,TH)=0， 這樣 ， 指示值就和熱端的實(shí)際溫度一致了 。 這種辦法非常簡(jiǎn)便 ， 而且一勞永逸 ， 只要冷端溫度總保持在 TH不變 ，指示值就永遠(yuǎn)正確 。 4. 零點(diǎn)遷移法 應(yīng)用領(lǐng)域：如果冷端不是 0℃ ，但十分穩(wěn)定（如恒溫車間或有空調(diào)的場(chǎng)所）。 實(shí)質(zhì)： 在測(cè)量結(jié)果中人為地加一個(gè)恒定值 ，因?yàn)槔涠藴囟确€(wěn)定不變，電動(dòng)勢(shì) EAB(TH,0)是常數(shù)，利用指示儀表上調(diào)整零點(diǎn) 的辦法，加大某個(gè)適當(dāng)?shù)闹刀鴮?shí)現(xiàn)補(bǔ)償。 5. 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 。 不平衡電橋由 R R R3(錳銅絲繞制 )、 RCu(銅絲繞制 )四個(gè)橋臂和橋路電源組成 。 設(shè)計(jì)時(shí)，在 0℃ 下使電橋平衡 (R1=R2=R3=RCu)，此時(shí) Uab=0 ，電橋?qū)x表讀數(shù)無(wú)影響。 冷端補(bǔ)償器的作用 注意：橋臂 RCu必須和熱電偶的冷端靠近 ， 使處于同一溫度之下 。 mV EAB(T,T0) T0 T0 T A B + + a b U Uab RCu R1 R2 R3 R T0 Ua Uab EAB(T,T0) 供電 4V直流 ， 在 0～ 40℃ 或 20～ 20℃ 的范圍起補(bǔ)償作用 。 注意 ， 不同材質(zhì)的熱電偶所配的冷端補(bǔ)償器 ， 其中的限流電阻 R不一樣 ， 互換時(shí)必須重新調(diào)整 。 6. 軟件處理法 對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不必全靠硬件進(jìn)行熱電偶冷端處理。例如冷端溫度恒定但不為 0℃ 的情況，只需在采樣后加一個(gè)與冷端溫度對(duì)應(yīng)的常數(shù)即可。 對(duì)于 T0經(jīng)常波動(dòng)的情況，可利用熱敏電阻或其它傳感器把 T0信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，按照運(yùn)算公式設(shè)計(jì)一些程序，便能自動(dòng)修正。后一種情況必須考慮輸入的采樣通道中除了熱電動(dòng)勢(shì)之外還應(yīng)該有冷端溫度信號(hào)，如果多個(gè)熱電偶的冷端溫度不相同，還要分別采樣，若占用的通道數(shù)太多，宜利用補(bǔ)償導(dǎo)線把所有的冷端接到同一溫度處，只用一個(gè)冷端溫度傳感器和一個(gè)修正T0的輸入通道就可以了。冷端集中，對(duì)于提高多點(diǎn)巡檢的速度也很有利。 1. 熱電偶的選擇 、 安裝使用 熱電偶的選用應(yīng)該根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的溫度 、 壓力 、 介質(zhì)性質(zhì) 、 測(cè)溫時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)選擇 熱電偶和保護(hù)套管 。 其安裝地點(diǎn)要有代表性 ， 安裝方法要正確 ， 圖 裝在管道上常用的兩種方法 。 在工業(yè)生產(chǎn)中 ， 熱電偶常與毫伏計(jì)連用 （ XCZ型動(dòng)圈式儀表 ） 或與電子電位差計(jì)聯(lián)用 ， 后者精度較高 ， 且能自動(dòng)記錄 。 另外也可 圖 熱電偶安裝圖 通過(guò)與溫度變送器經(jīng)放大后再接指示儀表 ， 或作為控制用的信號(hào) 。 五、熱電偶的選擇、安裝使用和校驗(yàn) 熱電偶 分度號(hào) 校驗(yàn)溫度 /℃ 熱電偶允許偏差 /℃ 溫度 偏差 溫度 偏 差 LB–3 600， 800， 1000， 1200 0～ 600 177。 600 占所測(cè)熱電勢(shì) 的 177。 % EU–2 400， 600， 800， 100 0～ 400 177。 4 400 占所測(cè)熱電勢(shì) 的 177。 % EA–2 300， 400， 600 0～ 300 177。 4 300 占所測(cè)熱電勢(shì) 的 177。 1% 2. 熱電偶的定期校驗(yàn) 校驗(yàn)的方法是用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶與被校驗(yàn)熱電偶裝在同一校驗(yàn)爐中進(jìn)行對(duì)比 ， 誤差超過(guò)規(guī)定允許值為不合格 。圖為熱電偶校驗(yàn)裝置示意圖 ， 最佳校驗(yàn)方法可由查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)獲得 。 工業(yè)熱電偶的允許偏差 ， 見(jiàn)下表 。 工業(yè)熱電偶允許偏差 7 8 5 6 4 3 2 1 穩(wěn)壓電源 220V 熱電偶校驗(yàn)圖 1調(diào)壓變壓器； 2管式電爐； 3標(biāo)準(zhǔn)熱電偶； 4被校熱電偶； 5冰瓶； 6切換開(kāi)關(guān)； 7測(cè)試儀表； 8試管 熱敏電阻是利用某種半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的 。 在溫度傳感器中應(yīng)用最多的有 熱電偶 、 熱電阻 （ 如鉑 、 銅電阻溫度計(jì)等 ） 和 熱敏電阻 。熱敏電阻發(fā)展最為迅速 ， 由于其性能得到不斷改進(jìn) ， 穩(wěn)定性已大為提高 ， 在許多場(chǎng)合下 （ 40～＋ 350℃ ） 熱敏電阻已逐漸取代傳統(tǒng)的溫度傳感器 。 主要講述熱敏電阻的特點(diǎn) 、 分類 ， 基本參數(shù) ， 主要特性和應(yīng)用等 。 第三節(jié) 熱敏電阻溫度傳感器 （ 一 ） 熱敏電阻的特點(diǎn) 1． 電阻溫度系數(shù)的范圍甚寬 有正 、 負(fù)溫度系數(shù)和在某一特定溫度區(qū)域內(nèi)阻值突變的三種熱敏電阻元件 。 電阻溫度系數(shù)的絕對(duì)值比金屬大10～ 100倍左右 。 2． 材料加工容易 、 性能好 可根據(jù)使用要求加工成各種形狀 ， 特別是能夠作到小型化 。 目前 ， 最小的珠狀熱敏電阻其直徑僅為 。 3． 阻值在 1～ 10M之間可供自由選擇 使用時(shí) ， 一般可不必考慮線路引線電阻的影響；由于其功耗小 、 故不需采取冷端溫度補(bǔ)償 ， 所以適合于遠(yuǎn)距離測(cè)溫和控溫使用 。 一、熱敏電阻的特點(diǎn)與分類 4．穩(wěn)定性好 商品化產(chǎn)品已有 30多年歷史，加之近年在材料與工藝上不斷得到改進(jìn)。據(jù)報(bào)道，在 ℃ 的小溫度范圍內(nèi)，其穩(wěn)定性可達(dá) ℃ 的精度。相比之下，優(yōu)于其它各種溫度傳感器。 5．原料資源豐富，價(jià)格低廉 燒結(jié)表面均已經(jīng)玻璃封裝。故可用于較惡劣環(huán)境條件；另外由于熱敏電阻材料的遷移率很小，故其性能受磁場(chǎng)影響很小，這是十分可貴的特點(diǎn)。 熱敏電阻的種類很多 ， 分類方法也不相同 。 按熱敏電阻的阻值與溫度關(guān)系這一重要特性可分為： 1． 正溫度系數(shù)熱敏電阻器 （ PTC） 電阻值隨溫度升高而增大的電阻器 ， 簡(jiǎn)稱 PTC熱敏阻器 。 它的主要材料是摻雜的 BaTiO3半導(dǎo)體陶瓷 。 2． 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器 （ NTC） 電阻值隨溫度升高而下降的熱敏電阻器簡(jiǎn)稱 NTC熱敏電阻器 。 它的材料主要是一些過(guò)渡金屬氧化物半導(dǎo)體陶瓷 。 3． 突變型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器 （ CTR 該類電阻器的電阻值在某特定溫度范圍內(nèi)隨溫度升高而降低 3～ 4個(gè)數(shù)量級(jí) ， 即具有很大 負(fù)溫度系數(shù) 。 其主要材料是 VO2并添加一些金屬氧化物 。 （二）熱敏電阻的分類 熱敏電阻材料的分類 （ 1） 大分類 小分類 代表例子 NTC 單晶 金剛石、 Ge、 Si 金剛石熱敏電阻 多晶 遷移金屬氧化物復(fù)合燒結(jié)體 、無(wú)缺陷形金屬氧化燒結(jié)體多結(jié)晶單體 、固溶體形多結(jié)晶氧化物SiC系 Mn、 Co、 Ni、 Cu、 Al氧化物燒結(jié)體 、 ZrY氧化物燒結(jié)體 、 還原性 TiO Ge、 Si Ba、 Co、 Ni氧化物 濺射 SiC薄膜 玻璃 Ge 、 Fe、 V等氧化物 硫硒碲化合物 玻璃 V、 P、 Ba氧化物 、 Fe、 Ba、Cu氧化物 、 Ge、 Na、 K氧化物 、 （ As2Se3 ） 、（ Sb2SeI） 有機(jī)物 芳香族化合物 聚酰亞釉 表面活性添加劑 液體 電解質(zhì)溶液 熔融硫硒碲化合物 水玻璃 As、 Se、 Ge系 熱敏電阻材料的分類（ 2） PTC 無(wú)機(jī)物 BaTiO3系 Zn、 Ti、 Ni氧化物系 Si系、硫硒碲化合物 （ Ba、 Sr、 Pb） TiO3燒結(jié)體 有機(jī)物 石墨系 有機(jī)物 石墨 、 塑料 石臘 、 聚乙烯 、 石墨 液體 三乙烯醇混合物 三乙烯醇 、 水 、 NaCl CTR V、 Ti氧化物系、 Ag2S、（ AgCu）、（ ZnCdHg）BaTiO3單晶 V、 P、 （ BaSr） 氧化物 Ag2S–CuS 大分類 小分類 代表例子 1. 標(biāo)稱電阻 R25（ 冷阻 ） 標(biāo)稱電阻值是熱敏電阻在 25177。 ℃ 時(shí)的阻值 。 二、熱敏電阻的基本參數(shù) 2. 材料常數(shù) BN 是