【文章內(nèi)容簡介】 全相等，那么敏感元件所接收到的是一個通量恒定不變的輻射，交流選頻放大器輸出為零。 若進入樣品室的氣體中含有 氣體，對 m的輻射就有吸收，那么兩種輻射的通量不等，則敏感元件所接收到的就是交變輻射，這時選頻放大器輸出不為零。經(jīng)過標(biāo)定后，就可從輸出信號的大小來推測 的含量。 熱電式傳感器 熱電偶傳感器 熱電偶傳感器簡稱熱電偶，是目前接觸式測溫中應(yīng)用最廣的熱電式傳感器。其測溫范圍較寬，一般為 50～ 1600℃ ，最高的可達(dá)到 3000℃ ，并有較高的測量精度。另外，它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、熱慣性小、輸出信號便于遠(yuǎn)傳等優(yōu)點。其產(chǎn)品已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，運用十分方便。 1. 基本原理 如圖 ，兩種不同導(dǎo)體 (或半導(dǎo)體 )組成的閉合回路稱為熱電偶，導(dǎo)體 A和 B叫做熱電極。熱電偶的兩個結(jié)點中，置于溫度為 T的被測對象中的結(jié)點稱為測量端。溫度為參考溫度 的另一結(jié)點稱為參比端。圖 熱電效應(yīng)原理圖 熱電效應(yīng) ： 將兩種不同的導(dǎo)體 (或半導(dǎo)體)A、 B組合成閉合回路，如圖 。若兩結(jié)點處溫度不同，則回路中將有電流流動，即回路中有熱電動勢存在。此電動勢的大小除了與材料本身的性質(zhì)有關(guān)以外，還決定于結(jié)點處的溫差，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)或塞貝克效應(yīng)。熱電偶就是根據(jù)此原理設(shè)計制作的，將溫差轉(zhuǎn)換為電勢量的熱電式傳感器。熱電效應(yīng)產(chǎn)生的熱電勢是由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成的。圖 熱電勢 熱電偶傳感器2. 熱電偶冷端補償方法 由熱電偶的工作原理可知，當(dāng)使用熱電偶測溫時，冷端溫度必須恒定。我國在制分度表時通常是采用 T=0℃ 時的條件。在實際使用中若冷端不能保持在 0℃ 或冷端溫度隨環(huán)境變化，將引入測量誤差。這就必須對熱電偶的冷端 (參比端 )進行溫度補償。 （ 1）熱電偶冷端補償方法。常見熱電偶的冷端 (參比端 )溫度補償方法有下列幾種。 ① 冰浴法 在實驗條件下，把冷端放在盛有絕緣油的試管中，然后再將其放入裝滿冰水混合物的保溫容器中，可使冷端 保持在 0?，F(xiàn)在已研制出一種能使溫度恒定在 0℃ 的半導(dǎo)體制冷器件。 ② 計算修正法 當(dāng)熱電偶冷端溫度 ≠ 0℃ 時，可用下面公式對熱電勢進行修正。 (9?17) 式中 —— 測量端溫度為 T℃ ，冷端溫度 0時經(jīng)修正后的熱電勢； —— 測量端溫度為 T℃ ，冷端溫度 ℃ ( ≠0) 時實際測量得到的熱電勢； —— 測量端溫度為 時的熱電勢，冷端溫度為 0℃ 時的熱電勢，它即為冷端溫度不為 0℃ 時的熱電勢修正值。 例 利用 PtRh—Pt 熱電偶 (S型 )測溫時，設(shè)測量得到 =20℃ ， = mV， 求 T。 解 : 查 PtRh—Pt 熱電偶 S分度表，可得 = mV，根據(jù)式()有 = + = mV+ mV= mV ，反查分度表，可得 T=℃ 。 ③ 儀表機械零點調(diào)整法 現(xiàn)場測量中，如不需要很精確，或熱電偶冷端溫度較為穩(wěn)定，則可將顯示儀表的機械零點預(yù)先調(diào)整到 (按溫度刻度的 )，或者 (按毫伏刻度的 )。④ 補償電橋法 該方法利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來補償熱電偶冷端溫度變化引起的熱電勢變化。 圖 補償電橋法 熱電偶傳感器3. 熱電偶測溫電路圖 工業(yè)用熱電偶測溫電路（ 1）工業(yè)用熱電偶測溫電路一般與動圈表或電子電位差計配套使用，測溫電路如圖 (a)、 (b)所示。 (a)為與動圈表配套使用的電路，熱電偶冷端溫度補償用的是補償電橋法， (b)為與自動電子電位差計配套使用的電路。圖中 為熱電偶冷端處的溫度。（ 2）實驗室用熱電偶測溫電路在科學(xué)研究、計量檢定等場合，熱電偶冷端補償采用冰浴法，并與電位差計配套使用。通常的做法是用冰點槽將冷端恒定在 0℃ ，然后用 UJ系列電位差計測量熱電勢。（ 3）利用熱電偶測量平均溫度時的連接電路 圖 熱電偶測量平均溫度并聯(lián)電路 熱電阻傳感器 利用電阻隨溫度的變化而變化的物理現(xiàn)象制成的熱電式傳感器稱為熱電阻傳感器。1. 熱電阻的工作原理及材料結(jié)構(gòu)（ 1）熱電阻工作原理熱電阻就是利用物質(zhì) (一般為純金屬 )的電阻隨溫度變化并呈一定函數(shù)關(guān)系的特性，制成溫度傳感器來進行測溫的。一般結(jié)構(gòu)如圖 。（ 2）常用熱電阻材料① 對熱電阻材料的要求。作為測量溫度的熱電阻材料，必須具有以下特點： ① 較大的電阻率及較高的電阻溫度系數(shù)，以便有較高的靈敏度和測量精度； ② 在使用范圍內(nèi)，物理、化學(xué)性能穩(wěn)定； ③ 電阻與溫度關(guān)系特性好，一是電阻與溫度的函數(shù)呈單值函數(shù) (最好是呈線性關(guān)系 )，二是對同一種材料來講，其復(fù)制性要好，以便批量生產(chǎn)。 圖 熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖 ② 常用熱電阻材料。應(yīng)用廣泛的是 Pt與 Cu。這兩種材料制成的熱電阻屬于標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻，即有國家統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表。 熱電阻傳感器1. 熱電阻的工作原理及材料結(jié)構(gòu)（續(xù)） Pt熱電阻。 Pt電阻的電阻值和溫度關(guān)系在－ 190～ 0℃ 時，為(9?23) 在 0～ ℃ 時，為(9?24) 式中 , — 分別為 0℃ 、 T℃ 時的電阻 。A， B， C— 分度系數(shù)，其中 (1／℃ ) (1／ ℃ ) (1／ ℃ ) 熱電阻傳感器1. 熱電阻的工作原理及材料結(jié)構(gòu)（續(xù)）Cu熱電阻。 Cu價格低廉，容易提純，在－ 50～ 150℃ 的溫度范圍內(nèi)，化學(xué)、物理性能穩(wěn)定，輸出－輸入特性接近線性，但其測量精度不如 Pt熱電阻高，測量范圍也比 Pt熱電阻小。在的溫度范圍內(nèi)， Cu電阻的阻值和溫度的關(guān)系可用下式表示(9?25) 式中， A、 B、 C為常數(shù)， (1／ ℃ )； (1／ ℃ ) ； (1／ ℃ ) 。由于 Cu熱電阻在 0～ 100℃ 之間基本上是線性的，故在此溫度范圍內(nèi)也可用下式表示阻值和溫度的關(guān)系 (9?26) 式中 (1／ ℃ )。 Cu熱電阻的標(biāo)稱值有 及 兩種例 一支分度號為 Cu100的熱電阻 ，在 130℃ 時它的電阻是多少 ?要求精確計算和估算。估算時取 。解 精確計算應(yīng)根據(jù) Cu電阻的阻值和溫度的關(guān)系，計算如下 若近似計算可根據(jù) 熱電阻傳感器2. 熱電阻的結(jié)構(gòu)及測量電路（ 1）熱電阻的結(jié)構(gòu)熱電阻的結(jié)構(gòu)形式有如下幾種。 ① 普通型熱電阻 工業(yè)上使用最為廣泛的熱電阻是普通型熱電阻，其外形結(jié)構(gòu)與普通型熱電偶的外形結(jié)構(gòu)基本相同 (圖 )。 ② 鎧裝熱電阻 與普通型熱電阻相比，它具有以下優(yōu)點：熱慣性小，響應(yīng)速度快，耐振、抗沖擊，堅固性好，壽命長。 ③ 薄膜熱電阻 這類熱電阻的最大優(yōu)點是響應(yīng)速度非常快。（ 2）熱電阻的測量電路 在實際溫度測量中，由于熱電阻的阻值都是在幾歐到幾十歐范圍內(nèi)，因此，熱電阻的引線及連接導(dǎo)線的電阻對溫度測量結(jié)果有很大影響，特別是熱電阻的引線常處于被測溫度的環(huán)境中，溫度波動較大，其阻值隨溫度的變化難以估計和修正。例如：引線為直