【正文】 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 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 EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0) 例如，用鎳鉻 鎳硅熱電偶測(cè)爐溫，當(dāng)冷端溫度為 30℃ (且為恒定時(shí) )，測(cè)出熱端溫度為 t時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)為，求爐子的真實(shí)溫度。 ? 在實(shí)際測(cè)量中，熱電偶的兩端距離很近，冷端溫度易受測(cè)量對(duì)象和環(huán)境溫度波動(dòng)的影響，而難以保持恒定，從而引入測(cè)量誤差。 直接從熱電偶的分度表查溫度與熱電勢(shì)的關(guān)系時(shí)的約束條件是：自由端（冷端）溫度必須為 0?C。 標(biāo)準(zhǔn)電極定律的應(yīng)用 熱電偶的分度表 —— 熱電偶的線性較差，多數(shù)情況下采用查表法 我國(guó)從 1991年開(kāi)始采用國(guó)際計(jì)量委員會(huì)規(guī)定的 “ 1990年國(guó)際溫標(biāo) ” （簡(jiǎn)稱 ITS90）的新標(biāo)準(zhǔn)。 在工程測(cè)量中，由于 純鉑 的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，熔點(diǎn)較高，易提鈍，所以目前常將純鉑作為標(biāo)準(zhǔn)電極。 例題： 溫度 /℃ 20 30 40 50 80 90 100 110 120 130 140 熱電勢(shì)/mV T x2 0 ℃ 2 0 ℃補(bǔ) 償 導(dǎo) 線電壓表下表為某熱電偶的分度表，測(cè)量電路如圖所示，設(shè)冷端溫度為 20 ℃ ， 數(shù)字電壓表的讀數(shù)為 ，熱電偶與電壓表用補(bǔ)償導(dǎo)線連接，求被測(cè)溫度 Tx。熱電偶分度表都是以冷端溫度為 0℃時(shí)做出的。 圖 熱電偶中接入第三種導(dǎo)體 中間導(dǎo)體定律的應(yīng)用 1 TxT0測(cè)量導(dǎo)線電壓表T0中間導(dǎo)體定律的應(yīng)用 2 對(duì)于同種熱電偶，兩端溫度為 T T3時(shí)產(chǎn)生的熱電勢(shì)為 該熱電偶兩接點(diǎn)溫度為 T1 、 T2和 T2 、 T3時(shí)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)的代數(shù)和 ， T2為 T1和 T3之間的任一溫度。 根據(jù)這個(gè)定律，可以檢驗(yàn)兩個(gè)熱電極材料成分是否相同 (稱為同名極檢驗(yàn)法 )，也可以檢查熱電極材料的均勻性。 如果使 EAB(T0)=常數(shù) ， 則回路熱電勢(shì) EAB(T， T0)就只與溫度 T有關(guān) ， 而且是 T的單值函數(shù) . 結(jié)論（續(xù)） 通常 被測(cè)溫度與熱電勢(shì)的關(guān)系由 分度表 給出，參考端溫度為 0℃ 。 （ 3）只有當(dāng) 熱電偶兩端溫度不同 ,熱電偶的兩導(dǎo)體材料不同時(shí)才能有熱電勢(shì)產(chǎn)生。 ② 溫差電動(dòng)勢(shì)（續(xù)） dTTTETT AA ??0),( 0 ?由導(dǎo)體 A、 B組成的熱電偶回路總的熱電勢(shì)為： 總電勢(shì) 實(shí)踐證明，在熱電偶回路中起主要作用的是接觸電動(dòng)勢(shì)，溫差電動(dòng)勢(shì)只占極小部分，可以忽略不計(jì)，故上式可以寫成 A B 0 A B A B 0E ( T ,T ) E ( T ) E ( T )?(2) 當(dāng)參考端溫度 恒定時(shí) ， 0T A B 0E ( T ) =CA B 0 A BE ( T ,T ) E ( T ) C?(3) ),(),()()(),( 0000 TTETTETETETTE ABABABAB ????結(jié)論 （ 1）熱電偶回路熱電勢(shì)只與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)；與熱電偶的長(zhǎng)度、粗細(xì)無(wú)關(guān)。 接觸電勢(shì)的大小與 溫度高低 及導(dǎo)體中的 電子密度 有關(guān)。 熱電動(dòng)勢(shì)由兩部分電動(dòng)勢(shì)組成，一部分是兩種導(dǎo)體的 接觸電動(dòng)勢(shì) ，另一部分是單一導(dǎo)體的 溫差電動(dòng)勢(shì) 。這種現(xiàn)象稱為“熱電效應(yīng)”。 （一） .熱電偶 溫度傳感器 先看一個(gè)實(shí)驗(yàn) —— 熱電偶工作原理演示 結(jié)論：當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。 ?如輻射溫度計(jì)，紅外測(cè)溫儀等。 ?如水銀溫度計(jì)、熱敏電阻、熱電偶等。 國(guó)際上規(guī)定的溫標(biāo)有：攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)等。 它規(guī)定了溫度的讀數(shù)的起點(diǎn)（即零點(diǎn)）以及溫度的單位。 ?將溫度變化轉(zhuǎn)換為 電阻 變化的元件主要有 熱電阻 和 熱敏電阻 ； ?將溫度變化轉(zhuǎn)換為 電勢(shì) 的傳感器主要有 熱電偶 和 PN結(jié)式傳感器 ； ?將 熱輻射 轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的器件有 熱電探測(cè)器、紅外探測(cè)器 等。 溫度的測(cè)量都是借助于冷熱不同的物體之間的熱交換，以及通過(guò)溫度傳遞到敏感元件后，其 物理性質(zhì)隨溫度變化而進(jìn)行 的。 溫度傳感器 一 .溫度 溫度 是表征物體冷熱程度的物理量，它體現(xiàn)了物體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特征。 溫度是工業(yè)過(guò)程中最普遍而重要的操作參數(shù) . ?溫度不能直接測(cè)量。 ?熱電式傳感器 將 溫度變化 轉(zhuǎn)換成 電量 （電阻、電勢(shì)等）。 二、溫標(biāo) 溫度的數(shù)值表示方法稱為溫標(biāo)。 各類溫度計(jì)的刻度均由溫標(biāo)確定。 幾種溫標(biāo)的對(duì)比 正常體溫為 37 ?C ，相當(dāng)于華氏溫度多少度？ 攝氏溫度與華氏溫度的關(guān)系： ℉ ＝ 9/5℃ +32，或 ℃ ＝ 5／ 9（ ℉ － 32 熱力學(xué)溫度 T與人們慣用的攝氏溫度 t的關(guān)系是T＝ t＋ ??? 接觸式測(cè)溫 :基于 熱平衡 原理 ?即測(cè)溫敏感元件必須與被測(cè)介質(zhì)接觸，是兩者處于平衡狀態(tài)，具有同一溫度。 ??? 非接觸式測(cè)溫 :利用 熱輻射 原理 ?測(cè)溫的敏感元件不與被測(cè)介質(zhì)接觸，利用物體的熱輻射隨溫度變化的原理測(cè)定物體溫度，故又稱輻射測(cè)溫。 三 . 溫度傳感器的分類 測(cè)溫方法比較 常用溫度傳感器 測(cè)溫方式 傳感器類型 測(cè)溫范圍 (℃) 精度(%) 特點(diǎn) 常用熱電式傳感器 熱電偶測(cè)溫的主要優(yōu)點(diǎn) 它屬于自發(fā)電型傳感器：測(cè)量時(shí)可以不需外加電源 ， 可直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)圈式儀表； 測(cè)溫范圍廣：下限可達(dá) 270?C ， 上限可達(dá) 1800?C以上； 各溫區(qū)中的熱電勢(shì)均符合國(guó)際計(jì)量委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn) 。 熱電極 A 右端稱為： 自由端（參考端、 冷端 ） 左端稱為： 測(cè)量端（工作端、 熱端 ） 熱電極 B 熱電勢(shì) A B （ 1）熱電效應(yīng) 當(dāng)由兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體 A和 B組成一個(gè)回路，其 兩端相互連接 時(shí)，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 ，回路中將產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)。產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)則稱為“熱電動(dòng)勢(shì)”。 （ 2）熱電動(dòng)勢(shì) ① 接觸電動(dòng)勢(shì) ① 接觸電勢(shì)（續(xù)） TBTAAB NNeKTTE ln)( ?EAB(T)—— 導(dǎo)體 A、 B結(jié)點(diǎn)在溫度 T 時(shí)形成的接觸電動(dòng)勢(shì)； e—— 單位電荷， e = 1019C； K—— 波爾茲曼常數(shù)， k = 1023 J/K ； NAT、 NBT —— 導(dǎo)體 A、 B在溫度為 T 時(shí)的電子密度。 ② 溫差電動(dòng)勢(shì) EA(T， T0)—— 導(dǎo)體 A兩端溫度為 T、 T0時(shí)形成的溫差電動(dòng)勢(shì)； T， T0—— 高低端的絕對(duì)溫度； σA—— 湯姆遜系數(shù)，表示導(dǎo)體 A兩端的溫度差為 1℃ 時(shí)所產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)，例如在 0℃ 時(shí)，銅的 σ =2μV/℃ 。 （ 2） 只有用不同性質(zhì)的導(dǎo)體 (或半導(dǎo)體 )才能組合成熱電偶； 相同材料不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì) ，因?yàn)楫?dāng)A、 B兩種導(dǎo)體是同一種材料時(shí)， ln(NA/NB)=0，也即 EAB(T， T0)=0。 （ 4） 導(dǎo)體材料確定后 ， 熱電勢(shì)的大小 只與熱電偶兩端的溫度有關(guān) 。 溫度/℃ 20 30 40 50 80 90 100 110 120 130 140 熱電勢(shì)/mV 熱電偶基本定律 （ 1）均質(zhì)導(dǎo)體定律 如果熱電偶回路中的 兩個(gè)熱電極材料相同 ，無(wú)論兩接點(diǎn)的溫度如何 ，熱電動(dòng)勢(shì)為零。 （ 2）中間導(dǎo)體定律 在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體， 只要第三種導(dǎo)體的兩接點(diǎn)溫度相同 ，則回路中總的熱電動(dòng)勢(shì)不變。 ? ? ? ? ? ?1 3 1 2 2 3, , ,A B A B A BE T T E T T E T T??（ 3） 中間溫度定律 中間溫度定律的應(yīng)用 ? 中間溫度定律是制定熱電偶分度表的理論基礎(chǔ)。 ?一般工程測(cè)量中