【正文】 式為 溫度升高： 單色輻射強度隨溫度升高而增加； 總輻射能量增加； 峰值波長減小 。 輻射測溫特點： – 非接觸測量 不影響被測溫度分布 – 響應(yīng)速度快：對高速運動物體測溫。 輻射能以波動形式表現(xiàn)出來 ， 其波長的范圍極廣 ， 從短波 、 x光 、 紫外光 、 可見光 、 紅外光一直到電磁波 。 ? 三、灰體 ： 能部分反射或吸收紅外輻射的物體稱為灰體。輻射能量的大小與波長、溫度有關(guān)。 輻射式溫度傳感器 ? 輻射測溫的物理基礎(chǔ) 輻射式溫度傳感器是利用物體的輻射能隨溫度變化的原理制成的。 非線性； 熱電偶基本定律：均質(zhì)導(dǎo)體定律、中間導(dǎo)體定律、中間溫度定律、標(biāo)準電極定律。 C～ 2800176。 熱電偶測溫原理：熱電效應(yīng)。 ? 如熱電偶正向串聯(lián) , 可獲得較大的熱電勢輸出和提高靈敏度。 熱電偶的連接形式： 串聯(lián) 熱電偶： ? 又稱 熱電堆 。 熱電偶的 并聯(lián) ： – 把幾個相同型號的熱電偶的同性電極參考端并聯(lián)在一起，各個熱電偶的測量結(jié)處于不同溫度下，其 輸出電動勢為各個熱電偶熱電動勢的平均值。 特點是熱容量小，時間常數(shù)小，反應(yīng)速度快 。 適用于普通型不能測量的空間溫度。測量 液體和氣體 的溫度。主要缺點是鐵極易氧化，采用發(fā)藍處理后可提高抗銹蝕能力。缺點是銅易氧化，廣泛用于 20K～ 473K的低溫實驗室測量中。 （ 6）銅 — 康銅熱電偶，分度號 MK 熱電偶的熱電勢略高于鎳鉻 鎳硅熱電偶，約為43μV/℃ 。 （ 3） 金鐵 — 鎳鉻熱電偶 主要用在低溫測量 ， 可在 2～273K范圍內(nèi)使用 ， 靈敏度約為 10μV ／ ℃ 。 （ 2） 鎢錸熱電偶 是 60年代發(fā)展起來的 ， 是目前一種較好的高溫?zé)犭娕?， 可使用在真空惰性氣體介質(zhì)或氫氣介質(zhì)中 ， 但高溫抗氧能力差 。 ? 成本高。 ? 還原性氣體中易被侵蝕 。 測量溫度：長期可到 1600℃ ， 短期可達 1800℃ 。 4． 鉑銠 30— 鉑銠 6熱電偶 (B型 ) 分度號為 LL— 2 正極：鉑銠合金 （ 用 70％ 鉑 ， 30％ 銠冶煉而成 ） 。 ? 氣體硫化物對熱電偶有腐蝕作用。 特點： ? 價格比較便宜 ， 工業(yè)上廣泛應(yīng)用 。 正極：鎳鉻合金 負極：考銅合金 （ 用 56％ 銅 ， 44％ 鎳冶煉而成 ） 。 ? 復(fù)現(xiàn)性好 ， 熱電勢大 ， 但精度不如 WRLB。 特點： ? 價格比較便宜 ， 在工業(yè)上廣泛應(yīng)用 。 負極：鎳硅合金 (用 ～ 97％ 鎳 ,2～ 3％ 硅 ,～ ％ 鈷冶煉而成 )。 （一）熱電偶常用材料 2． 鎳鉻 — 鎳硅 (鎳鋁 )熱電偶 (K型 ) 分度號 EU— 2 工業(yè)用熱電偶絲： Φ ～ ， 實驗室用可細些 。 ? 材料屬貴金屬 ， 成本較高 。 ? 測量溫度較高 ， 一般用來測量 1000℃ 以上高溫 。 特點： ? 材料性能穩(wěn)定 ， 測量準確度較高；可做成標(biāo)準熱電偶 或基準熱電偶 。 負極：鉑絲 。 一、熱電偶的常用材料與結(jié)構(gòu) 常用熱電偶的特性 1． 鉑 — 鉑銠熱電偶 (S型 ) 分度號 LB— 3 工業(yè)用熱電偶絲： Φ ， 實驗室用可更細些 。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(yīng)的常數(shù)即可。 由分度表可查得 則： ? ?30,TE ? ? mVTE , ?T? ? mVE ,30 ?? ? ? ? ? ? 6 7 7 ,3030,0, ????? ETETE由表 對應(yīng)的溫度為 ，則被測介質(zhì)的實際溫度為 。 5 、冷端溫度計算校正法 一般與熱電偶配套使用的指示儀表刻度是根據(jù)分度表取值，而分度表是在 時得到的，所以當(dāng) ，指示儀的示值就必須加以修正，修正方法如下： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?0,0, 000 TETETETETTE ABABABABAB ????? ? ? ? ? ?0,0, 00 TETTETE ABABAB ??測量儀表值 校正值 真實值 CT 00 0?CT 00 0?例： S型熱電偶在工作時自由端溫度 ，現(xiàn)測得熱電偶的電勢為 ，求被測介質(zhì)的實際溫度。 冷端補償器 mV EAB(T,T0) T0 T0 T A B + + a b U Uab RCu R1 R2 R3 R 當(dāng) T0上升時， RCu增大， Uab上升，當(dāng) T0=Tn時電勢 U為： ( ) ( 20) ( 20)ab A B A B A B nU U E T E E T? ? ? ? ?而補償器選擇的 RCu產(chǎn)生的 Uab為： ( 20)ab A B nU E T??所以輸出電壓 U保持不變 B’ 補償導(dǎo)線法 熱電偶補償導(dǎo)線接線圖 A B T1 T2 T2 A’ T0 T0 E B’ ? 當(dāng)熱電偶冷端的溫度由于受熱端溫度的影響在很大范圍內(nèi)變化時 ,直接采用冷端溫度補償法將很困難。 ? 橋臂 RCu必須和熱電偶的冷端靠近，使處于同一溫度之下。 冷端補償器法 利用不平衡電橋產(chǎn)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 。 mV A B A’ B’ T C C’ 儀表 銅導(dǎo)線 試管 補償導(dǎo)線 熱電偶 冰點槽 冰水溶液 T0 零點遷移法（冷端恒溫法） 實施方法：冷端置于恒溫器內(nèi) (如恒溫車間或有空調(diào) 的場所 )，雖不是 0℃ ，但十分 穩(wěn)定 。 但有一定局限性 ， 僅限于科學(xué)實驗中使用 。 冷端處理及補償 冰點槽法 (0℃ 恒溫法 ) 實施方法：把熱電偶的參比端置于 冰水混合物 容器里 ， 使 T0=0℃ 。 ? 但在實際測量中 ,熱電偶的冷端溫度將受環(huán)境溫度或熱源溫度的影響 ,并不為 0℃ 。 對于任何一種實際的熱電偶 ,并不是由精確的關(guān)系式表示其特性 ,而是用特性分度表 。 E T0 T0 T E T0 T1 T1 T EAB(T, T0)= EAC(T, T0)－ EBC (T, T0) () 標(biāo)準熱電極定律 如果兩種導(dǎo)體 (A,B)分別與第三種導(dǎo)體 (C)組成熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢已知，則由這兩個導(dǎo)體組成的熱電偶在相同的冷熱端溫度下產(chǎn)生的熱電勢可表示為： 證明： EAC(T,T0)=EAC(T） EAC(T0） EBC(T,T0)=EBC(T） EBC(T0） 將上二式相減得： 00000000( , ) ( , )( ) ( ) ( ) ( )[ ( ) ( ) ] [ ( ) ( ) ]( ) ( )( , )AC BCAC AC BC BCAC BC AC BCAB ABABE T T E T TE T E T E T E TE T E T E T E TE T E TE T T= += ==注：通常用純鉑 (Pt)作為標(biāo)準熱電極。 熱電偶回路的性質(zhì) 2. 中間導(dǎo)體定律（或第三方導(dǎo)體定律） 當(dāng)在 A、 B材料組成的熱電偶回路中接入第三導(dǎo)體 C時 ,只要引入的第三導(dǎo)體 C兩端溫度相同 ,則此導(dǎo)體的引入不會改變總電勢 EAB(T,T0)的大小。 （ 2）由一種材料組成的閉合回路存在溫差時，回路如產(chǎn)生熱電勢，便說明該材料是不均勻的。 均質(zhì)導(dǎo)體定律 該定律內(nèi)容是：由一種均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路，不論導(dǎo)體或半導(dǎo)體的截面積、長度和各處溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢。 導(dǎo)體材料確定后 ， 熱電勢的大小只與熱電偶兩端的溫度有關(guān) 。 熱電偶 A、 B在接點溫度為 T1 、 T3時的熱電勢 ，等于此熱電偶在接點溫度為 T T2與 T T3兩個不同狀態(tài)下的熱電勢之 和 。 五點結(jié)論： 熱電偶回路熱電勢只與組成熱電偶的 材料及兩端溫度有關(guān) ；與熱電偶的長度、粗細無關(guān)。 ? 如果冷端溫度 固定 ? 則 EAB(T,T0)成為 T的單值函數(shù)。 0 0 0 0( , ) ( ) ( ) ( , ) ( , )A B A B A B A BE T T E T E T E T T E T T? ? ? ???BTATNNekT ln ?00ln0BTATNNekT ? ?A01NkeT ATd N t dTdt??? ?B01NkeT BTd N t dTdt???NAT、 NAT0—— 導(dǎo)體 A在結(jié)點溫度為 T和 T0時的電子密度； NBT、 NBT0—— 導(dǎo)體 B在結(jié)點溫度為 T和 T0時的電子密度； σ A 、 σ B—— 導(dǎo)體 A和 B的湯姆遜系數(shù)。 ? 因而在同一導(dǎo)體兩端也產(chǎn)生電位差，并阻止電子從高溫端向低溫端擴散，最終電子擴散形成動平衡，此時所建立的電位差稱為 溫差電勢 即湯姆遜電勢 (Thomoson) 。 產(chǎn)生接觸電勢： 溫差電勢： 因?qū)w兩端溫度不同而產(chǎn)生的電動勢。 + A B T eAB(T ) BAAB NNekTTe ln)( ?eAB(T)—— 導(dǎo)體 A、 B結(jié)點在溫度 T 時形成的接觸電動勢； e—— 單位電荷， e = 1019C； k—— 波爾茲曼常數(shù)， k = 1023 J/K ； NA、 NB —— 導(dǎo)體 A、 B在溫度為 T 時的電子密度。 + A B T eAB(T ) ? 設(shè)導(dǎo)體 A和 B的自由電子密度為 NA和 NB，且 NA＞ NB，電子擴散的結(jié)果使 導(dǎo)體 A失去電子而 帶正電 ，導(dǎo)體B則獲得電子而帶負電，在接觸面形成 電場 。 熱端 冷端 B 二、接觸電勢的形成原因分析： ? 導(dǎo)體內(nèi)部的電子密度是不同的，當(dāng)兩種電子密度不同的導(dǎo)體 A與 B接觸時，接觸面上就會發(fā)生電子擴散，電子從電子密度高的導(dǎo)體流向密度低的導(dǎo)體 。 ? 接點 T0要求溫度恒定，稱為 參考端（或冷端） 。 熱端 冷端 B ? 導(dǎo)體 A， B 稱為 熱電極 。 ? 回路中所產(chǎn)生的電動勢，叫 熱電動勢 . ? 熱電動勢是由兩種導(dǎo)體的 接觸電勢 和單一導(dǎo)體的 溫差電勢 所組成。 工作原理 ? 兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體 A和 B組合成如圖所示閉合回路，若導(dǎo)體 A和 B的連接處溫度不同（設(shè) T＞T0），則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也就是說回路中有電動勢存在，這種現(xiàn)象叫做 熱電效應(yīng) 。 ? 特點 ：結(jié)構(gòu)簡單，測量范圍寬、準確度高、熱慣性小， 輸出信號為電信號， 便于遠傳或信號轉(zhuǎn)換等優(yōu)點，還能用來測量流體的溫度、測量固體以及固體壁面的溫度。 ? 同相端輸入有 RP、 R R3分壓確定作比較電平， RP可調(diào)節(jié)比較器的比較電平，從而調(diào)節(jié)所需控制溫度。非線性。 C 外加電源；自熱；引線電阻等問題。 熱電阻：測溫范圍，一般 200～ 850176。 ?(三 ) 使用注意事項 ： ? 注意自熱效應(yīng) ? 熱敏電阻溫度特性的非線性（指數(shù)規(guī)律） 措施： ?利用包含熱敏電阻的 線性化網(wǎng)絡(luò) 代替單個熱敏電阻 ?利用電子裝置中其他部件的特性進行 綜合修正 。C 熱敏電阻的電阻 溫度特性曲線 1NTC；