【文章內容簡介】 因此，特別適用于對壁面溫度的快速測量。安裝時 ,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 60 6 。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。 4． 快速消耗微型熱電偶 下圖為一種測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，外面再用保護鋼帽所組成。這種熱電偶使用一次就焚化，但它的優(yōu)點是熱慣性小，只要注意它的動態(tài)標定，測量精度可達土 5～ 7℃ 。 1 4 2 3 5 6 7 8 9 11 10 快速消耗微型 1—剛帽； 2—石英； 3—紙環(huán)； 4—絕熱泥； 5—冷端； 6—棉花； 7—絕緣紙管； 8—補償導線； 9—套管； 10—塑料插座； 11—簧片與引出線 方法 ? 冰點槽法 ? 計算修正法 ? 補正系數法 ? 零點遷移法 ? 冷端補償器法 ? 軟件處理法 四 、 冷端處理及補償 原因 ?熱電偶熱電勢的大小是熱端溫度和冷端的函數差，為保證輸出熱電勢是被測溫度的單值函數，必須使冷端溫度保持恒定； ?熱電偶分度表給出的熱電勢是以冷端溫度 0℃ 為依據，否則會產生誤差。 1. 冰點槽法 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實驗中使用 。 為了避免冰水導電引起兩個連接點短路 ， 必須把連接點 分 別置于兩個玻璃試管里 ， 浸入同一冰點槽 ， 使相互絕緣 。 mV A B A’ B’ T C C’ 儀表 銅導線 試管 補償導線 熱電偶 冰點槽 冰水溶液 四 、 冷端處理及補償 T0 2. 計算修正法 用普通室溫計算出參比端實際溫度 TH， 利用公式計算 例 用銅 康銅熱電偶測某一溫度 T， 參比端在室溫環(huán)境TH中 ， 測得熱電動勢 EAB(T， TH)=， 又用室溫計測出 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 ，認為 T=49℃ ，也不能把 49℃ 加上 21℃ ，認為 T=70℃ 。 EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0) 3. 補正系數法 把參比端實際溫度 TH乘上系數 k， 加到由 EAB(T， TH)查分度表所得的溫度上 ， 成為被測溫度 T。 用公式表達即 式中： T——為未知的被測溫度； T′——為參比端在室溫下熱電偶電勢與分度表上對應的某個溫度； TH——室溫； k——為補正系數 ， 其它參數見下表 。 例 用鉑銠 10－鉑熱電偶測溫 ， 已知冷端溫度 TH=35℃ ，這時熱電動勢為 ． 查 S型熱電偶的分度表 ， 得出與此相應的溫度 T′=1150℃ 。 再從下表中查出 ， 對應于 1150℃ 的補正系數 k=。 于是 ， 被測溫度 T=1150+ 35=（ ℃ ） 用這種辦法稍稍簡單一些，比計算修正法誤差可能大一點，但誤差不大于 ％。 T＝ T′＋ k T H 溫度 T180。/℃ 補正系數 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 — 熱電偶補正系數 例 用動圈儀表配合熱電偶測溫時 ， 如果把儀表的機械零點調到室溫 TH的刻度上 ,在熱電動勢為零時 ， 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,則只有當熱端溫度 T=TH時 ， 才能使 EAB(T,TH)=0， 這樣 ， 指示值就和熱端的實際溫度一致了 。 這種辦法非常簡便 ， 而且一勞永逸 ， 只要冷端溫度總保持在 TH不變 ，指示值就永遠正確 。 4. 零點遷移法 應用領域：如果冷端不是 0℃ ，但十分穩(wěn)定（如恒溫車間或有空調的場所）。 實質： 在測量結果中人為地加一個恒定值 ，因為冷端溫度穩(wěn)定不變，電動勢 EAB(TH,0)是常數，利用指示儀表上調整零點 的辦法，加大某個適當的值而實現補償。 5. 冷端補償器法 利用不平衡電橋產生熱電勢補償熱電偶因冷端溫度變化而引起熱電勢的變化值 。 不平衡電橋由 R R R3(錳銅絲繞制 )、 RCu(銅絲繞制 )四個橋臂和橋路電源組成 。 設計時，在 0℃ 下使電橋平衡 (R1=R2=R3=RCu)，此時 Uab=0 ，電橋對儀表讀數無影響。 冷端補償器的作用 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℃ 的范圍起補償作用 。 注意 ， 不同材質的熱電偶所配的冷端補償器 ， 其中的限流電阻 R不一樣 ， 互換時必須重新調整 。 6. 軟件處理法 對于計算機系統，不必全靠硬件進行熱電偶冷端處理。例如冷端溫度恒定但不為 0℃ 的情況，只需在采樣后加一個與冷端溫度對應的常數即可。 對于 T0經常波動的情況，可利用熱敏電阻或其它傳感器把 T0信號輸入計算機，按照運算公式設計一些程序，便能自動修正。后一種情況必須考慮輸入的采樣通道中除了熱電動勢之外還應該有冷端溫度信號，如果多個熱電偶的冷端溫度不相同，還要分別采樣，若占用的通道數太多，宜利用補償導線把所有的冷端接到同一溫度處，只用一個冷端溫度傳感器和一個修正T0的輸入通道就可以了。冷端集中，對于提高多點巡檢的速度也很有利。 1. 熱電偶的選擇 、 安裝使用 熱電偶的選用應該根據被測介質的溫度 、 壓力 、 介質性質 、 測溫時間長短來選擇 熱電偶和保護套管 。 其安裝地點要有代表性 ， 安裝方法要正確 ， 圖 裝在管道上常用的兩種方法 。 在工業(yè)生產中 ， 熱電偶常與毫伏計連用 （ XCZ型動圈式儀表 ） 或與電子電位差計聯用 ， 后者精度較高 ， 且能自動記錄 。 另外也可 圖 熱電偶安裝圖 通過與溫度變送器經放大后再接指示儀表 ， 或作為控制用的信號 。 五、熱電偶的選擇、安裝使用和校驗 熱電偶 分度號 校驗溫度 /℃ 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 占所測熱電勢 的 177。 % EU–2 400， 600， 800， 100 0～ 400 177。 4 400 占所測熱電勢 的 177。 % EA–2 300， 400， 600 0～ 300 177。 4 300 占所測熱電勢 的 177。 1% 2. 熱電偶的定期校驗 校驗的方法是用標準熱電偶與被校驗熱電偶裝在同一校驗爐中進行對比 ， 誤差超過規(guī)定允許值為不合格 。圖為熱電偶校驗裝置示意圖 ， 最佳校驗方法可由查閱有關標準獲得 。 工業(yè)熱電偶的允許偏差 ， 見下表 。 工業(yè)熱電偶允許偏差 7 8 5 6 4 3 2 1 穩(wěn)壓電源 220V 熱電偶校驗圖 1調壓變壓器； 2管式電爐； 3標準熱電偶； 4被校熱電偶； 5冰瓶； 6切換開關； 7測試儀表； 8試管 熱敏電阻是利用某種半導體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質制成的 。 在溫度傳感器中應用最多的有 熱電偶 、 熱電阻 （ 如鉑 、 銅電阻溫度計等 ） 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 ， 穩(wěn)定性已大為提高 ， 在許多場合下 （ 40～＋ 350℃ ） 熱敏電阻已逐漸取代傳統的溫度傳感器 。 主要講述熱敏電阻的特點 、 分類 ， 基本參數 ， 主要特性和應用等 。 第三節(jié) 熱敏電阻溫度傳感器 （ 一 ） 熱敏電阻的特點 1． 電阻溫度系數的范圍甚寬 有正 、 負溫度系數和在某一特定溫度區(qū)域內阻值突變的三種熱敏電阻元件 。 電阻溫度系數的絕對值比金屬大10～ 100倍左右 。 2． 材料加工容易 、 性能好 可根據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 ， 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償 ， 所以適合于遠距離測溫和控溫使用 。 一、熱敏電阻的特點與分類 4．穩(wěn)定性好 商品化產品已有 30多年歷史，加之近年在材料與工藝上不斷得到改進。據報道，在 ℃ 的小溫度范圍內，其穩(wěn)定性可達 ℃ 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，價格低廉 燒結表面均已經玻璃封裝。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，故其性能受磁場影響很小，這是十分可貴的特點。 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系這一重要特性可分為： 1． 正溫度系數熱敏電阻器 （ PTC） 電阻值隨溫度升高而增大的電阻器 ， 簡稱 PTC熱敏阻器 。 它的主要材料是摻雜的 BaTiO3半導體陶瓷 。 2． 負溫度系數熱敏電阻器 （ NTC） 電阻值隨溫度升高而下降的熱敏電阻器簡稱 NTC熱敏電阻器 。 它的材料主要是一些過渡金屬氧化物半導體陶瓷 。 3． 突變型負溫度系數熱敏電阻器 （ CTR 該類電阻器的電阻值在某特定溫度范圍內隨溫度升高而降低 3～ 4個數量級 ， 即具有很大 負溫度系數 。 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 遷移金屬氧化物復合燒結體 、無缺陷形金屬氧化燒結體多結晶單體 、固溶體形多結晶氧化物SiC系 Mn、 Co、 Ni、 Cu、 Al氧化物燒結體 、 ZrY氧化物燒結體 、 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） 有機物 芳香族化合物 聚酰亞釉 表面活性添加劑 液體 電解質溶液 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 無機物 BaTiO3系 Zn、 Ti、 Ni氧化物系 Si系、硫硒碲化合物 （ Ba、 Sr、 Pb） TiO3燒結體 有機物 石墨系 有機物 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. 標稱電阻 R25（ 冷阻 ） 標稱電阻值是熱敏電阻在 25177。 ℃ 時的阻值 。 二、熱敏電阻的基本參數 2. 材料常數 BN 是表征負溫度系數 (NT