【正文】 據(jù)，并繪出溫度與其他相關(guān)量的曲線關(guān)系。 （一）雙金屬溫度傳感器 雙金屬溫度傳感器是將兩種不同的熱膨脹系數(shù)的金屬用壓延的方法貼合在一起，當(dāng)它受熱時(shí)，就會(huì)因?yàn)樯扉L(zhǎng)不一樣而發(fā)生彎曲變形，從而使接點(diǎn)開關(guān)接通和斷開。 雙金屬片常用鎳鐵合金和黃銅來(lái)制作，并要求其彎曲度均勻，且具有良好的彈性，以保證溫控精度和重復(fù)使用性。雙金屬片的變形量、接點(diǎn)壓力由下式確定 (參見圖 )，即 雙金屬片參數(shù)圖 hTLKx21 ??322Lx bhKF ?式中 x——變形量 。 F ——接點(diǎn)壓力； ΔT——溫度變化量； L——雙金屬片的長(zhǎng)度； h——雙金屬片的厚度； b——雙金屬片的寬度； K1——由兩種金屬熱膨脹系數(shù)之差、彈性系數(shù)之比 和厚度比所確定的系數(shù)； K2——接點(diǎn)壓力與雙金屬?gòu)椥韵禂?shù)成正比的系數(shù)。 恒溫箱控溫用的雙金屬溫度傳感器原理圖如圖所示。它由雙金屬片、接電簧片及調(diào)溫旋鈕等組成?？販赜玫碾婇_關(guān)信號(hào)從雙金屬片和接電簧片輸出。由于雙金屬片和接電簧片上裝有大容量銀質(zhì)觸點(diǎn)，可以直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。 恒溫箱控溫用雙金屬溫度傳感器原理圖 雙金屬片溫度傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，又比水銀溫度計(jì)堅(jiān)固耐用、耐震，因此廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫度檢測(cè)、控制及報(bào)警。近年來(lái)，利用雙金屬片的特性開發(fā)出了雙金屬型過(guò)熱保護(hù)器，這種保護(hù)器結(jié)構(gòu)小巧，最大尺寸僅有 33 mm，且耐沖擊電壓能力強(qiáng)，安全性也好，可用于恒溫箱的過(guò)熱保護(hù)和溫度控制。除此之外，還可在電機(jī)、變壓器等電路中起過(guò)熱和過(guò)電流保護(hù)作用。 雙金屬片溫度傳感器的缺點(diǎn)是精度不高，可靠性較低。這主要是由于接點(diǎn)老化所造成的。如果使接點(diǎn)處在無(wú)損耗的電流下工作，則其可靠性會(huì)得到保證。 雙金屬片溫度傳感器的測(cè)溫范圍為 30~300 ℃ ，接點(diǎn)的電壓為 24~220 V，容量小于 24VA。 （二）熱電偶傳感器在火藥燃燒氣體溫度的測(cè)量中的應(yīng)用 火藥燃燒氣體溫度測(cè)量原理圖如圖所示。其中溫度傳感器選用 mm 900 ℃ ，響應(yīng)時(shí)間為 10~20 ms。為防止燃燒氣體損壞傳感器，傳感器應(yīng)良好地固定并距氣體噴口有一定的距離。傳感器調(diào)試前應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定。由振子示波器測(cè)得的燃燒氣體的溫度曲線如圖所示。 燃燒氣體的溫度曲線 火藥燃燒氣體溫度測(cè)量原理圖 （三）熱敏電阻傳感器在谷物溫度測(cè)量中的應(yīng)用 在糧食存儲(chǔ)和運(yùn)輸過(guò)程中，常常把谷物裝在麻袋中，為檢查谷物的情況，需要對(duì)袋內(nèi)谷物的溫度進(jìn)行測(cè)量。該測(cè)量?jī)x是一個(gè)專門用于袋內(nèi)谷物溫度測(cè)量的簡(jiǎn)單儀器，其溫度測(cè)量范圍為－ 10~+70 ℃ ，精度為 177。 2 ℃ 。 測(cè)量?jī)x由探針、電橋及電源組成，其結(jié)構(gòu)如圖所示。作為溫度傳感器的熱敏電阻裝在探針的頭部，由銅保護(hù)帽將被測(cè)谷物的溫度傳給熱敏電阻，為保證測(cè)量的精度，在探針的頭部還裝有絕熱套。熱敏電阻通過(guò)引線和連接件與測(cè)溫直流電橋進(jìn)行電路連接。電橋和電池裝在一個(gè)不大的電路盒內(nèi)，電路盒和探針通過(guò)連接件又組合在一起。 谷物溫度測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)圖 測(cè)量?jī)x的基本工作原理是，在溫度改變時(shí)，接在電橋一個(gè)臂中的熱敏電阻的阻值將會(huì)發(fā)生變化，使電橋失去平衡，接于電橋一個(gè)對(duì)角線上的直流微安表即指示出相應(yīng)的溫度。 測(cè)量?jī)x的電路如圖所示。熱敏電阻 RT構(gòu)成測(cè)量電橋的一個(gè)臂 (開關(guān)置在測(cè)量位置 )，在其他橋臂中接入電阻 R RR2和 RP1。電橋的一個(gè)對(duì)角線接入電流表，另一對(duì)角線經(jīng)電阻 R5和 RP2和開關(guān) S1接入電源。可變電阻 RP1的作用是在 10 ℃時(shí)調(diào)整電橋的平衡。電阻 R1的阻值等于 +70 ℃ 時(shí)熱敏電阻 RT的阻值，用于校準(zhǔn)儀器。校準(zhǔn)時(shí)將開關(guān) S2放置在校準(zhǔn)擋，調(diào)節(jié)電位器 RP2，使表頭指針對(duì)準(zhǔn) +70 ℃ 的刻度。 谷物溫度測(cè)量?jī)x電路圖 （四）采用集成型溫度傳感器的液位報(bào)警器 液位報(bào)警器的原理電路如圖所示。它由兩個(gè) AD590集成型溫度傳感器、運(yùn)算放大器及報(bào)警電路等組成。其中傳感器 B2設(shè)置在警戒液面的位置，而傳感器 B1設(shè)置在外部。平時(shí)兩個(gè)傳感器在相同的溫度條件下。調(diào)節(jié)電位器 RP1，使運(yùn)算放大器的輸出為零。當(dāng)液面升高時(shí)，傳感器 B2將會(huì)被液體淹沒，由于液體溫度與環(huán)境溫度不同，使運(yùn)算放大器輸出控制信號(hào)，經(jīng)報(bào)警電路報(bào)警 液位報(bào)警器的原理電路 （一） K型熱電偶測(cè)溫實(shí)驗(yàn) 了解 K型熱電偶的特性與應(yīng)用。 智能調(diào)節(jié)儀、 PT100、 K型熱電偶、溫度源、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K。 （ 1）熱電偶傳感器的工作原理 熱電偶是一種使用最多的溫度傳感器，它的原理是基于 1821年發(fā)現(xiàn)的塞貝克效應(yīng)，即兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體 A或 B組成一個(gè)回路，其兩端相互連接，只要兩結(jié)點(diǎn)處的溫度不同，一端溫度為 T，另一端溫度為 T0，則回路中就有電流產(chǎn)生，如圖（ a）所示，即回路中存在電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)被稱為熱電動(dòng)勢(shì)。 兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合被稱為熱電偶。 當(dāng)回路斷開時(shí)，在斷開處 a、 b之間便有一電動(dòng)勢(shì) ET，其極性和量值與回路中的熱電動(dòng)勢(shì)一致，如圖（ b）所示，并規(guī)定在冷端，當(dāng)電流由 A流向 B時(shí)，稱 A為正極， B為負(fù)極。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)ET較小時(shí)，熱電動(dòng)勢(shì) ET與溫度差（ TT0）成正比，即 熱電偶傳感器的工作原理 )( 0TTSE ABT ??式中， SAB為塞貝克系數(shù)，又稱為熱電動(dòng)勢(shì)率，它是熱電偶最重要的特征量，其符號(hào)和大小取決于熱電極材料的相對(duì)特性。 （ 2）熱電偶的基本定律 ①均質(zhì)導(dǎo)體定律 由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的截面積和長(zhǎng)度如何，也不論各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。 ②中間導(dǎo)體定律 用兩種金屬導(dǎo)體 A、 B組成熱電偶測(cè)量時(shí)，在測(cè)溫回路中必須通過(guò)連接導(dǎo)線接入儀表測(cè)量溫差電勢(shì) EAB（ T， T0），而這些導(dǎo)體材料和熱電偶導(dǎo)體 A、 B的材料并不相同。在這種引入了中間導(dǎo)體的情況下，回路中的溫差電勢(shì)是否發(fā)生變化呢？熱電偶中間導(dǎo)體定律指出：在熱電偶回路中，只要中間導(dǎo)體 C兩端溫度相同，那么接入中間導(dǎo)體 C對(duì)熱電偶回路總熱電動(dòng)勢(shì) EAB（ T， T0）沒有影響。 ③中間溫度定律 如圖所示，熱電偶的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度為 T T2時(shí)，熱電動(dòng)勢(shì)為 EAB（ T1， T2），兩結(jié)點(diǎn)溫度為 T T3時(shí)，熱電動(dòng)勢(shì)為 EAB（ T2， T3），那么當(dāng)兩結(jié)點(diǎn)溫度為 T T3時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)則為 ? ? ? ?313221 ,),( TTETTETTE ABABAB ??式就是中間溫度定律的表達(dá)式。譬如： T1=100 ℃ ， T2=40 ℃ ，T3=0 ℃ ，則 EAB（ 100， 40） +EAB（ 40， 0） =EAB（ 100， 0）。 熱電偶工作原理 （ 3）熱電偶的分度號(hào) 熱電偶的分度號(hào)是其分度表的代號(hào)（一般用大寫字母 S、 R、B、 K、 E、 J、 T、 N表示），它是在熱電偶的參考端為 0℃ 的條件下，以列表的形式表示熱電動(dòng)勢(shì)與測(cè)量端溫度的關(guān)系。 （ 1）在控制臺(tái)上的 “ 智能調(diào)節(jié)儀 ” 單元中 “ 控制對(duì)象 ” 選擇“溫度”，將溫度控制在 50℃ ，在另一個(gè)溫度傳感器插孔中插入 K型熱電偶溫度傳感器。 （ 2）將 177。 15 V直流穩(wěn)壓電源接入溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K中。溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K的輸出 Uo2接主控臺(tái)直流電壓表。 （ 3）將溫度傳感器模塊上差動(dòng)放大器的輸入端 Ui短接，調(diào)節(jié) RW3到最大位置，再調(diào)節(jié)電位器 RW4使直流電壓表顯示為零。 （ 4）拿掉短路線，按圖接線，并將 K型熱電偶的兩根引線，熱端（紅色）接 a，冷端（綠色）接 b；記下模塊輸出 Uo2的電壓值。 K型熱電偶測(cè)量實(shí)驗(yàn)接線圖 （ 5）改變溫度源的溫度每隔 5 ℃ 記下 Uo2的輸出值 ,直到溫度升至 120 ℃ ,并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表中。 T/ ℃ Uo2/V 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 （ 1）根據(jù)表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出 Uo2－ T曲線，分析 K型熱電偶的溫度特性曲線，計(jì)算其非線性誤差。 （ 2）根據(jù)中間溫度定律和 E型熱電偶分度表，用平均值計(jì)算出差動(dòng)放大器的放大倍數(shù) A。 （二）鉑熱電阻溫度特性實(shí)驗(yàn) 了解鉑熱電阻的特性與應(yīng)用。 智能調(diào)節(jié)儀、 PT100（ 2只）、溫度源、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K。 利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化的特性，熱電阻用于測(cè)量時(shí)，要求其材料電阻溫度系數(shù)大，穩(wěn)定性好，電阻率高，電阻與溫度之間最好有線性關(guān)系。當(dāng)溫度變化時(shí)，感溫元件的電阻值隨溫度而變化，這樣就可將變化的電阻值通過(guò)測(cè)量電路轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，即可得到被測(cè)溫度。 （ 1）在控制臺(tái)上的“智能調(diào)節(jié)儀”單元中“控制對(duì)象”選擇“溫度”，將溫度控制在 500 ℃ ，在另一個(gè)溫度傳感器插孔中插入另一只鉑熱電阻溫度傳感器 PT100。 （ 2）將 177。 15 V直流穩(wěn)壓電源接至溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K。溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K的輸出 Uo2接主控臺(tái)直流電壓表。 （ 3）將溫度傳感器模塊上差動(dòng)放大器的輸入端 Ui短接，調(diào)節(jié)電位器 RW4使直流電壓表顯示為零。 （ 4）按圖接線，并將 PT100的 3根引線插入溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K中 Rt兩端（其中顏色相同的兩個(gè)接線端是短路的）。 鉑電阻溫度特性實(shí)驗(yàn)接線圖 （ 5）拿掉短路線，將 R6兩端接到差動(dòng)放大器的輸入 Ui，記下模塊輸出 Uo2的電壓值。 （ 6）改變溫度源的溫度，每隔 50 ℃ 記下 Uo2的輸出值，直到溫度升至 1200 ℃ ，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入 T/ ℃ Uo2/V 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 根據(jù)表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出 Uo2－ T曲線，分析 PT100的溫度特性曲線，計(jì)算其非線性誤差。