《熱力學(xué)溫標(biāo)課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《熱力學(xué)溫標(biāo)課件（53頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第第4 4章章 熱電偶傳感器熱電偶傳感器 本章學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容有本章學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容有:1、了解、了解溫度測量溫度測量的的基本概念基本概念和方法；和方法；2、理解、理解熱電偶熱電偶的工作原理，；的工作原理，；3、了解熱電偶的、了解熱電偶的分類及特點(diǎn)分類及特點(diǎn)。7/25/20241第4章 熱電偶傳感器 本章學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容有:溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 一一、溫度測量溫度測量的基本概念的基本概念 溫度標(biāo)志著物溫度標(biāo)志著物質(zhì)內(nèi)部大量分子無質(zhì)內(nèi)部大量分子無規(guī)則運(yùn)動的劇烈程規(guī)則運(yùn)動的劇烈程度。溫度越高，表度。溫度越高，表示物體內(nèi)部分子熱示物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動越劇烈。運(yùn)動越劇烈。模擬圖：模擬圖：在一個

2、密閉的空間里，氣體分在一個密閉的空間里，氣體分子在高溫時的運(yùn)動速度比低溫時快！子在高溫時的運(yùn)動速度比低溫時快！低溫低溫高溫高溫7/25/20242溫度測量的基本概念 一、溫度測量的基本概念 模二、溫標(biāo)二、溫標(biāo) 1 1、溫度的數(shù)值表示方法稱為溫標(biāo)溫度的數(shù)值表示方法稱為溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)的起點(diǎn)（即零點(diǎn)）以它規(guī)定了溫度的讀數(shù)的起點(diǎn)（即零點(diǎn)）以及溫度的單位。各類溫度計的刻度均由溫及溫度的單位。各類溫度計的刻度均由溫標(biāo)確定。標(biāo)確定。2 2、國際上規(guī)定的溫標(biāo)有：攝氏溫標(biāo)、國際上規(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。華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)等。7/25/20243二、溫標(biāo) 1、溫度的數(shù)值表示方法

3、稱為溫標(biāo)。它規(guī)定幾種溫標(biāo)的對比幾種溫標(biāo)的對比 正常體溫正常體溫為為37 C C，相當(dāng)于華相當(dāng)于華氏溫度多氏溫度多少度？少度？7/25/20244幾種溫標(biāo)的對比 正常體溫為37 C，相當(dāng)于華氏溫度多少度熱力學(xué)溫標(biāo)（熱力學(xué)溫標(biāo)（K K）熱力學(xué)溫標(biāo)是建熱力學(xué)溫標(biāo)是建立在熱力學(xué)第二定律立在熱力學(xué)第二定律基礎(chǔ)上的最科學(xué)的溫基礎(chǔ)上的最科學(xué)的溫標(biāo)，是由開爾文標(biāo)，是由開爾文（Kelvin）根據(jù)熱力）根據(jù)熱力學(xué)定律提出來的，因?qū)W定律提出來的，因此又稱開氏溫標(biāo)。它此又稱開氏溫標(biāo)。它的符號是的符號是T，單位是，單位是開爾文（開爾文（K）。威廉威廉湯姆遜湯姆遜開爾文勛爵開爾文勛爵像像7/25/20245熱力學(xué)溫標(biāo)（K

4、）熱力學(xué)溫標(biāo)是建立在熱力學(xué)第二定三、溫度測量及傳感器分類三、溫度測量及傳感器分類 溫度傳感器按照溫度傳感器按照用途用途可分為基準(zhǔn)溫度計和可分為基準(zhǔn)溫度計和工業(yè)溫度計；按照測量方法又可分為工業(yè)溫度計；按照測量方法又可分為接觸式接觸式和和非接觸式非接觸式；按工作原理又可分為；按工作原理又可分為膨脹式膨脹式、電阻電阻式式、熱電式熱電式、輻射式輻射式等等；按輸出方式分，有等等；按輸出方式分，有自發(fā)電型、非電測型等。自發(fā)電型、非電測型等。7/25/20246三、溫度測量及傳感器分類 溫度傳感器按照用途可分介紹幾種溫度測量方法介紹幾種溫度測量方法 示溫涂料（變色涂料）示溫涂料（變色涂料）裝滿熱水后圖案裝滿

5、熱水后圖案變得清晰可辨變得清晰可辨7/25/20247介紹幾種溫度測量方法 示溫涂料（變色涂料）裝滿熱水后圖案變變色涂料在電腦內(nèi)部溫度中的示溫作用變色涂料在電腦內(nèi)部溫度中的示溫作用CPU散散熱風(fēng)扇熱風(fēng)扇低溫時顯示低溫時顯示藍(lán)色藍(lán)色溫度升高后變?yōu)榧t色溫度升高后變?yōu)榧t色7/25/20248變色涂料在電腦內(nèi)部溫度中的示溫作用CPU散熱風(fēng)扇低溫時顯示藍(lán)體積體積熱膨脹式熱膨脹式 不需要電源，耐用；但不需要電源，耐用；但感溫部件體積較大。感溫部件體積較大。氣體的體積與氣體的體積與熱力學(xué)溫度成正比熱力學(xué)溫度成正比7/25/20249體積熱膨脹式 不需要電源，耐用；但感溫部件體積較大。紅外溫度計紅外溫度計7/

6、25/202410紅外溫度計8/16/202310熱電偶測溫的主要優(yōu)點(diǎn)熱電偶測溫的主要優(yōu)點(diǎn) 1、它它屬屬于于自自發(fā)發(fā)電電型型傳傳感感器器：測測量量時時可可以以不不需需外外加加電電源源，可可直直接接驅(qū)驅(qū)動動動動圈圈式式儀儀表表；使使用用十十分分方方便便，所所以以常常被被用用作作測測量量爐爐子子、管管道道內(nèi)內(nèi)的的氣體或液體的溫度及固體的表面溫度。氣體或液體的溫度及固體的表面溫度。2、測測溫溫范范圍圍廣廣：下下限限可可達(dá)達(dá)-270 C C，上上限限可達(dá)可達(dá)18001800 C C以上；以上；3 3、各各溫溫區(qū)區(qū)中中的的熱熱電電勢勢均均符符合合國國際際計計量量委委員會員會的標(biāo)準(zhǔn)。的標(biāo)準(zhǔn)。4 4、便便于

7、于遠(yuǎn)遠(yuǎn)距距離離測測量量和和多多點(diǎn)點(diǎn)測測量量，可可測測溫溫度、溫度差或者平均溫度度、溫度差或者平均溫度7/25/202411熱電偶測溫的主要優(yōu)點(diǎn) 1、它屬于自發(fā)電先看一個實(shí)驗(yàn)先看一個實(shí)驗(yàn)熱電偶工作原理演示熱電偶工作原理演示 熱電極熱電極A A右端稱為：右端稱為：自由端自由端（參考（參考端、端、冷冷端端）熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理 左端稱為：左端稱為：測量端測量端（工作（工作端、端、熱熱端端）熱電極熱電極B B熱電勢熱電勢AB7/25/202412先看一個實(shí)驗(yàn)熱電偶工作原理演示 熱電極A右端稱為：自由端從實(shí)驗(yàn)到理論：熱電效應(yīng)n指南針的偏轉(zhuǎn)說明回路中有電動勢產(chǎn)生并有電流在回指南針的偏轉(zhuǎn)說明回路

8、中有電動勢產(chǎn)生并有電流在回路中流動，電流的強(qiáng)弱與兩個結(jié)點(diǎn)的溫差有關(guān)路中流動，電流的強(qiáng)弱與兩個結(jié)點(diǎn)的溫差有關(guān)n將兩種不同的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A、B組合成閉合回路。若兩結(jié)點(diǎn)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。n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(diǎn)處的溫差，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)或塞貝克效應(yīng)。7/25/202413從實(shí)驗(yàn)到理論：熱電效應(yīng)指南針的偏轉(zhuǎn)說明回路中有電動勢產(chǎn)生并有結(jié)點(diǎn)產(chǎn)生熱電勢的結(jié)點(diǎn)產(chǎn)生熱電勢的微觀微觀解釋及解釋及圖形符號圖形符號 兩種不同的金屬互相接觸時，由于不同金屬內(nèi)自兩種不同的金屬互相接觸時，由于不同金屬內(nèi)自由電子的密度不同，在兩金屬由電子的密度

9、不同，在兩金屬A和和B的接觸點(diǎn)處會發(fā)的接觸點(diǎn)處會發(fā)生自由電子的生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象擴(kuò)散現(xiàn)象。自由電子將從密度大的金屬。自由電子將從密度大的金屬A擴(kuò)散到密度小的金屬擴(kuò)散到密度小的金屬B，使，使A失去電子帶正電失去電子帶正電，B得得到電子帶負(fù)電到電子帶負(fù)電，從而產(chǎn)生，從而產(chǎn)生熱電勢熱電勢。自由自由電子電子ABeAB（T T）T T7/25/202414結(jié)點(diǎn)產(chǎn)生熱電勢的微觀解釋及圖形符號 兩種不同的金n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。7/25/202415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

10、感（一）接觸電勢n產(chǎn)生原因：兩種不同的金屬互相接觸時，由于不同金屬內(nèi)自由電子的密度不同，在兩金屬A和B的接觸點(diǎn)處會發(fā)生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象。自由電子將從密度大的金屬A擴(kuò)散到密度小的金屬B，使A失去電子帶正電，B得到電子帶負(fù)電，從而產(chǎn)生接觸電勢：自自由由電電子子ABe eABAB(T)(T)T Tk：波爾茲曼常數(shù)；：波爾茲曼常數(shù)；e：單位電荷電量；：單位電荷電量；nA、nB：溫度為：溫度為T時時,導(dǎo)體導(dǎo)體A、B的自由電子密度。的自由電子密度。7/25/202416（一）接觸電勢產(chǎn)生原因：兩種不同的金屬互相接觸時，由于不同金（二）溫差電動勢n溫度標(biāo)志著物質(zhì)內(nèi)部大量分子無規(guī)則運(yùn)動的劇烈程度。溫度越高，

11、表示物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動越劇烈。模擬圖：在一個密閉的空模擬圖：在一個密閉的空間里，氣體分子在高溫時間里，氣體分子在高溫時的運(yùn)動速度比低溫時快！的運(yùn)動速度比低溫時快！溫度的影響溫度的影響7/25/202417（二）溫差電動勢溫度標(biāo)志著物質(zhì)內(nèi)部大量分子無規(guī)則運(yùn)動的劇烈程定義：同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種熱電勢溫差電動勢n同一導(dǎo)體的兩端溫度不同時,高溫端的電子能量要比低溫端的電子能量大,因而從高溫端跑到低溫端的電子數(shù)比從低溫端跑到高溫端的要多,結(jié)果高溫端因失去電子而帶正電,低溫端因獲得多余的電子而帶負(fù)電,形成一個靜電場，該靜電場阻止電子繼續(xù)向低溫端遷移，最后達(dá)到動態(tài)平衡。因此，在導(dǎo)體兩端便形

12、成溫差電勢，公式：為湯姆遜系數(shù)，表示導(dǎo)體兩端溫度為湯姆遜系數(shù)，表示導(dǎo)體兩端溫度為為1攝氏度時產(chǎn)生的溫差電勢。攝氏度時產(chǎn)生的溫差電勢。7/25/202418定義：同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種熱電勢溫差電熱電偶回路的熱電勢n熱電偶回路中總的熱電勢應(yīng)是接觸電勢與溫差電勢之和。EAB（T，T0）=eAB（T）+eB（T，T0）-eAB（T0）-eA（T，T0）經(jīng)實(shí)踐證明，在熱電偶中起主要作用的是接觸電動勢，經(jīng)實(shí)踐證明，在熱電偶中起主要作用的是接觸電動勢，溫差電動勢只占極小部分。可以忽略不計：溫差電動勢只占極小部分。可以忽略不計：7/25/202419熱電偶回路的熱電勢熱電偶回路中總的熱電勢應(yīng)

13、是接觸電勢與溫差電有關(guān)熱電偶熱電勢的討論有關(guān)熱電偶熱電勢的討論 熱熱電電偶偶兩兩結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的總總的的熱熱電電勢勢等等于于熱熱端端熱熱電電勢勢與冷端熱電勢與冷端熱電勢之差之差，是兩個結(jié)點(diǎn)的，是兩個結(jié)點(diǎn)的溫差溫差tt 的函數(shù)：的函數(shù)：EAB（T，T0）=eAB（T T）-eAB（T T0 ）當(dāng)熱電偶兩電極材料固定后，熱電動勢便是兩當(dāng)熱電偶兩電極材料固定后，熱電動勢便是兩接點(diǎn)溫度為接點(diǎn)溫度為T和和T0時的函數(shù)差：時的函數(shù)差：7/25/202420有關(guān)熱電偶熱電勢的討論 熱電偶兩結(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的總的熱對于已選定的熱電偶對于已選定的熱電偶,當(dāng)參考端溫度當(dāng)參考端溫度T0恒定時恒定時,EAB(T0)

14、為常數(shù)為常數(shù),則總的熱電動勢就只與溫度則總的熱電動勢就只與溫度T成單值函數(shù)關(guān)成單值函數(shù)關(guān)系系,即即熱電勢大致與熱電勢大致與兩個結(jié)點(diǎn)的兩個結(jié)點(diǎn)的溫差溫差tt 成正比成正比7/25/202421對于已選定的熱電偶,當(dāng)參考端溫度T0恒定時,EAB(T0二、有關(guān)熱電偶的幾點(diǎn)結(jié)論n規(guī)定：AB(T,T0)的含義，按位置順序uA表示熱電偶正極；B表示負(fù)極uT表示測量端溫度；T0表示冷端溫度；u符號變化，位置規(guī)定的含義不變。uAB(T,T0)=-EBA(T,T0)=-EAB(T0,T)n解釋：當(dāng)nAnB,A為正極，B為負(fù)極。腳注AB的順序表示電動勢的方向。當(dāng)腳注順序改變時，電動勢前面的符號（、）隨之改變。7/

15、25/202422二、有關(guān)熱電偶的幾點(diǎn)結(jié)論規(guī)定：AB(T,T0)的含義，按位n1）熱電勢的大小僅與材料的性質(zhì)及其兩端點(diǎn)的溫度有關(guān)，而與熱電偶的形狀、大小無關(guān)。u燒斷的熱電偶可重新焊接，用于測溫。n2）如果構(gòu)成熱電偶的兩個熱電極為材料相同的均質(zhì)導(dǎo)體，則無論兩結(jié)點(diǎn)溫度如何，熱電偶回路內(nèi)的總熱電勢為零均質(zhì)導(dǎo)體定律u必須采用兩種不同的材料作為熱電極。溫差電動溫差電動勢只占極小勢只占極小部分部分7/25/2024231）熱電勢的大小僅與材料的性質(zhì)及其兩端點(diǎn)的溫度有關(guān)，而與熱電n3）如果熱電偶兩結(jié)點(diǎn)溫度相等t=t0，熱電偶回路內(nèi)的總電勢亦為零。n4）熱電偶AB的熱電勢與A、B材料的中間溫度無關(guān)，只與結(jié)點(diǎn)溫

16、度有關(guān)。n5）中間導(dǎo)體定律 u利用熱電偶進(jìn)行測溫,必須在回路中引入連接導(dǎo)線和儀表,接入導(dǎo)線和儀表后會不會影響回路中的熱電勢呢？7/25/2024243）如果熱電偶兩結(jié)點(diǎn)溫度相等t=t0，熱電偶回路內(nèi)的總電勢亦熱電偶定律n1、中間導(dǎo)體定律 u利用熱電偶進(jìn)行測溫,必須在回路中引入連接導(dǎo)線和儀表,接入導(dǎo)線和儀表后會不會影響回路中的熱電勢呢？中間導(dǎo)體定律：在熱電偶測溫回路內(nèi)中間導(dǎo)體定律：在熱電偶測溫回路內(nèi),接入第三種導(dǎo)體接入第三種導(dǎo)體C,只只要其兩端溫度相同要其兩端溫度相同,則對回路的總熱電勢沒有影響。則對回路的總熱電勢沒有影響。7/25/202425熱電偶定律1、中間導(dǎo)體定律 8/16/202325

17、l證明:中間導(dǎo)體定律 由于溫差電勢可忽略不計,則回路中的總熱電勢等于各接點(diǎn)的接觸電勢之和E EABCABC(T,T(T,T0 0)=e)=eABAB(T)+e(T)+eBCBC(T(T0 0)+e)+eCACA(T(T0 0)（*）當(dāng)當(dāng)T=TT=T0 0時時,有有E EABCABC(T(T0 0)=e)=eABAB(T(T0 0)+e)+eBCBC(T(T0 0)+e)+eCACA(T(T0 0)=0)=0由此得由此得e eABAB(T(T0 0)-e-eBCBC(T(T0 0)-e)-eCACA(T(T0 0)=0)=0代入代入（*）式式ABCABC(T,T(T,T0 0)=e)=eABAB

18、(T)-e(T)-eABAB(T(T0 0)=e)=eABAB(T,T(T,T0 0)同理同理,加入第四、第五種導(dǎo)體后加入第四、第五種導(dǎo)體后,只要加入的導(dǎo)體兩端溫只要加入的導(dǎo)體兩端溫度相等度相等,同樣不影響回路中的總熱電勢。同樣不影響回路中的總熱電勢。7/25/202426證明:中間導(dǎo)體定律EABC(T,T0)=eAB(T)+eBCn利用熱電偶測溫時，連接導(dǎo)線和顯示儀表等均可看成中間導(dǎo)體。根據(jù)中間導(dǎo)體定律只要保證連接導(dǎo)線和顯示儀表各自兩端的溫度相同，則對熱電偶的熱電勢沒有影響。因此中間導(dǎo)體定律對熱電偶的實(shí)際應(yīng)用有十分重要的意義。圖利用中間導(dǎo)體定律制成開路電偶測量金屬和金屬壁面的溫度。n根據(jù)此定

19、律，除可在熱電偶測溫回路中接入各種類型的顯示儀表或調(diào)節(jié)器外，也可以推廣到對液態(tài)金屬材料和固態(tài)金屬材料表面的溫度測量，如圖所示。有時為了提高測量精度，或者為了使用上的方便，將熱電極A和B直接插入液態(tài)金屬或焊在固體金屬表面上。例如，用熱電偶連續(xù)測量鐵水的溫度就是這樣的。在連續(xù)測量過程中，熱電極不斷地被鐵水熔掉，而根據(jù)這個定律，就不需要先焊接了。7/25/202427利用熱電偶測溫時，連接導(dǎo)線和顯示儀表等均可看成中間導(dǎo)體。根據(jù)n2、中間溫度定律n熱電偶T與T0之間若有一溫度Tn，熱電偶的熱電動勢AB(T,T0)可以用AB(T,Tn)與AB(Tn,T0)的和來表示。n證明n中間溫度定律為熱電偶分度表的

20、制定和使用奠定了基礎(chǔ)。7/25/2024282、中間溫度定律8/16/202328n3、參考電極定律u當(dāng)結(jié)點(diǎn)溫度為t,t0時，用導(dǎo)體A，B組成的熱電偶的熱電動勢等于AC熱電偶和CB熱電偶的熱電動勢的代數(shù)和。如圖，導(dǎo)體如圖，導(dǎo)體A A、B B分別與標(biāo)準(zhǔn)電極分別與標(biāo)準(zhǔn)電極C C組成熱電偶，若它們所產(chǎn)生的組成熱電偶，若它們所產(chǎn)生的熱電動勢為已知，即熱電動勢為已知，即那么，導(dǎo)體那么，導(dǎo)體A A與與B B組成的熱電偶，其組成的熱電偶，其熱電動勢可由下式求得：熱電動勢可由下式求得：7/25/2024293、參考電極定律如圖，導(dǎo)體A、B分別與標(biāo)準(zhǔn)電極C組成熱電偶，參考電極定律是一個極為實(shí)用的定律n純金屬的種

21、類很多，合金類型更多。要得出這些金屬之間組合而成熱電偶的熱電動勢，工作量極大。由于鉑的物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，熔點(diǎn)高，易提純，所以，通常選用高純鉑絲作為標(biāo)準(zhǔn)電極，只要測得各種金屬與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢表4-2，則各種金屬之間相互組合而成的熱電偶的熱電動勢可直接計算。n例如：熱端為100，冷端為0時，鎳鉻合金與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢為2.95mV，考銅與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢為-4.0mV；則鎳鉻和考銅組合成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢：u2.95mV-(-4.0mV)=6.95mV用于制造用于制造鉑熱電偶熱電偶的各種的各種鉑熱電偶絲熱電偶絲7/25/202430參考電極定律是一個極為實(shí)用

22、的定律純金屬的種類很多，合金類型更三、熱電偶冷端溫度補(bǔ)償n熱電效應(yīng)的原理可知，熱電偶產(chǎn)生的熱電動勢與兩端溫度有關(guān)。只有將冷端的溫度恒定，熱電動勢才是熱端溫度的單值函數(shù)。必要性：1、用熱電偶的分度表查毫伏數(shù)-溫度時，必須滿足t0=0C的條件。在實(shí)際測溫中，冷端溫度常隨環(huán)境溫度而變化，這樣t0不但不是0C，而且也不恒定，因此將產(chǎn)生誤差。2、一般情況下，冷端溫度均高于0C，熱電勢總是偏小。應(yīng)想辦法消除或補(bǔ)償熱電偶的冷端損失。7/25/202431三、熱電偶冷端溫度補(bǔ)償熱電效應(yīng)的原理可知，熱電偶產(chǎn)生的熱電動nA、冷端冰浴法（0恒溫器）n將熱電偶的冷端置于溫度為0的恒溫器內(nèi)(如冰水混合物)，使冷端溫度處

23、于0。這種裝置通常用于實(shí)驗(yàn)室或精密的溫度測量。在冰杯中，冰水混合物的溫在冰杯中，冰水混合物的溫度能較長時間地保持在度能較長時間地保持在0 0 C C不變。不變。7/25/202432A、冷端冰浴法（0恒溫器）在冰杯中，冰水混合物的溫度能較長B、冷端恒溫法n將熱電偶的冷端置于各種恒溫器內(nèi)，使之保持溫度恒定，避免由于環(huán)境溫度的波動而引入誤差。這類恒溫器可以是盛有變壓器油的容器，利用變壓器油的熱惰性恒溫；也可以是電加熱的恒溫器。這類恒溫器的溫度不為0，故最后還需對熱電偶進(jìn)行冷端溫度修正。1被測流體管道 2熱電偶 3接線盒 4補(bǔ)償導(dǎo)線 5銅質(zhì)導(dǎo)線 6毫伏表 7恒溫器 8混合物 9試管 10新冷端 7/

24、25/202433B、冷端恒溫法將熱電偶的冷端置于各種恒溫器內(nèi)，使之保持溫度恒冷端溫度的修正計算n當(dāng)熱電偶的冷端溫度t00時，由于熱端與冷端的溫差隨冷端的變化而變化，所以測得的熱電勢EAB（t，t0）與冷端為0時所測得的熱電勢EAB（t，0）不等。若冷端溫度高于0，則EAB（t，t0）EAB（t，0）。下式計算并修正測量誤差：nEAB（t，0）=EAB（t，t0）+EAB（t0，0）E EABAB(t(t，0)0)為熱電偶熱端溫度為為熱電偶熱端溫度為t t，冷端，冷端溫度為溫度為0 0時的熱電動勢；時的熱電動勢；E EABAB(t(t，t t0 0)為熱電偶熱端溫度為為熱電偶熱端溫度為t t，

25、冷端，冷端溫度為溫度為t t0 0時的熱電動勢；時的熱電動勢；E EABAB(t(t0 0，0)0)為熱電偶熱端溫度為為熱電偶熱端溫度為t t0 0，冷端，冷端溫度為溫度為0 0時的熱電動勢。時的熱電動勢。7/25/202434冷端溫度的修正計算當(dāng)熱電偶的冷端溫度t00時，由于熱端與例：用鎳鉻-鎳硅熱電偶測爐溫，當(dāng)冷端溫度為30(且為恒定時)，測出熱端溫度為t時的熱電動勢為39.17mV，求爐子的真實(shí)溫度。7/25/202435例：用鎳鉻-鎳硅熱電偶測爐溫，當(dāng)冷端溫度為30(且為恒定由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表查出E(30，0)=1.203mV根據(jù)公式計算出再通過分度表查出其對應(yīng)的實(shí)際溫度為：t=

26、9777/25/202436由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表查出E(30，0)=1.203mV根nC 機(jī)械調(diào)零法n在精度要求不高的場合，可將動圈儀表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)至熱電偶冷端所處的溫度T0處。7/25/202437C 機(jī)械調(diào)零法8/16/202337電橋補(bǔ)償法n電橋補(bǔ)償法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的不平衡電壓來自動補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值，可購買與被補(bǔ)償熱電偶對應(yīng)型號的補(bǔ)償電橋。XT-WBC熱電偶端補(bǔ)償器7/25/202438電橋補(bǔ)償法電橋補(bǔ)償法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的不平衡電壓來自動補(bǔ)（一）補(bǔ)償導(dǎo)線法n采用相對廉價的補(bǔ)償導(dǎo)線，可延長熱電偶的冷端，使之遠(yuǎn)離高溫區(qū)；可節(jié)約大量貴金屬；易彎曲，便

27、于敷設(shè)。n所謂補(bǔ)償導(dǎo)線：實(shí)際上是一對材料化學(xué)成分不同的導(dǎo)線，在0100溫度范圍內(nèi)與配接的熱電偶有一致的熱電特性，但價格相對要便宜。若利用補(bǔ)償導(dǎo)線，將熱電偶的冷端延伸到溫度恒定的場所(如儀表室)，其實(shí)質(zhì)是相當(dāng)于將熱電極延長。7/25/202439（一）補(bǔ)償導(dǎo)線法采用相對廉價的補(bǔ)償導(dǎo)線，可延長熱電偶的冷端，補(bǔ)償導(dǎo)線型號補(bǔ)償導(dǎo)線型號書書p70 p70 表表4 43 3 7/25/202440補(bǔ)償導(dǎo)線型號書p70 表43 8/16/202340補(bǔ)償導(dǎo)線外形 AABB屏蔽層屏蔽層保護(hù)層保護(hù)層7/25/202441補(bǔ)償導(dǎo)線外形 AB屏蔽層保護(hù)層8/16/202341在使用延長線時的應(yīng)注意以下幾方面：n各種

28、延長線只能與相應(yīng)型號的熱電偶配用，而且必須在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)使用；n注意極性，不能接反，否則會造成更大的誤差；n延長線與熱電偶連接的兩個結(jié)點(diǎn)，其溫度必須相同。7/25/202442在使用延長線時的應(yīng)注意以下幾方面：各種延長線只能與相應(yīng)型第三節(jié)第三節(jié) 熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)熱電偶的種類及結(jié)構(gòu) 八種八種國際通用熱電偶：國際通用熱電偶：B:B:鉑銠鉑銠3030鉑銠鉑銠6 6 、R:R:鉑銠鉑銠1313鉑鉑 、S:S:鉑銠鉑銠1010鉑鉑 、K:K:鎳鉻鎳鉻鎳硅鎳硅 、N:N:鎳鉻硅鎳鉻硅鎳硅鎳硅 、E:E:鎳鉻鎳鉻銅鎳銅鎳、J:J:鐵鐵銅鎳銅鎳 、T:T:銅銅銅鎳銅鎳 用于制造用于制造鉑熱電偶熱電偶的各

29、種的各種鉑熱電偶絲熱電偶絲7/25/202443第三節(jié) 熱電偶的種類及結(jié)構(gòu) 八種國際通用熱電偶：用于幾種常用熱電偶的測溫范圍及熱電勢幾種常用熱電偶的測溫范圍及熱電勢 分度號分度號 名稱名稱 測量溫度范圍測量溫度范圍 1000 C熱電勢熱電勢/mVB鉑銠鉑銠3030鉑銠鉑銠6 6501820 C C4.8344.834R鉑銠鉑銠1313鉑鉑-501768 C C10.50610.506S鉑銠鉑銠1010鉑鉑-501768 C C9.5879.587K鎳鉻鎳鉻鎳鉻鎳鉻(鋁鋁)-2701370 C C41.27641.276E鎳鉻銅鎳鎳鉻銅鎳(康康 銅銅)270800 C C?5種熱電偶的測溫范圍與

30、熱電勢各有什么特點(diǎn)？種熱電偶的測溫范圍與熱電勢各有什么特點(diǎn)？7/25/202444幾種常用熱電偶的測溫范圍及熱電勢 分度號 名稱 測量溫度范圍熱電偶的分度表熱電偶的分度表 熱電偶的線性較差，多數(shù)情況下采用查表法熱電偶的線性較差，多數(shù)情況下采用查表法 我國從我國從1991年開始采用國際計量委員會規(guī)年開始采用國際計量委員會規(guī)定的定的“1990年國際溫標(biāo)年國際溫標(biāo)”（簡稱（簡稱ITS-90）的新）的新標(biāo)準(zhǔn)。按此標(biāo)準(zhǔn)，制定了相應(yīng)的分度表，并且標(biāo)準(zhǔn)。按此標(biāo)準(zhǔn)，制定了相應(yīng)的分度表，并且有相應(yīng)的線性化集成電路與之對應(yīng)。有相應(yīng)的線性化集成電路與之對應(yīng)。直接從熱電偶的分度表查溫度與熱電直接從熱電偶的分度表查溫度

31、與熱電勢的關(guān)系時的約束條件是：勢的關(guān)系時的約束條件是：自由端（冷端）自由端（冷端）溫度必須為溫度必須為0 0 C C。本教材本教材p41p41的的表表4 41 1列出了列出了工業(yè)中常工業(yè)中常用的用的熱電偶如鎳鉻熱電偶如鎳鉻-鎳硅（鎳硅（K）的分度表。的分度表。7/25/202445熱電偶的分度表 熱電偶的線性較差，多數(shù)情況下采用普通裝配型普通裝配型熱電偶熱電偶的外形的外形安裝安裝螺紋螺紋安裝安裝法蘭法蘭7/25/202446普通裝配型熱電偶的外形安裝螺紋安裝法蘭8/16/202346普通普通裝配型裝配型熱電偶的熱電偶的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)放大圖放大圖 接線盒接線盒引出線套管引出線套管 固定螺紋固定螺紋（出

32、廠時用塑料包裹）（出廠時用塑料包裹）熱電偶工作端（熱端）熱電偶工作端（熱端）不銹鋼不銹鋼保護(hù)管保護(hù)管 7/25/202447普通裝配型熱電偶的結(jié)構(gòu)放大圖 接線盒引出線套管 固定螺紋 n普通型熱電偶主要用于測量氣體、液體、蒸汽等物質(zhì)的溫度。由于在基本相似的條件下使用，因此普通型熱電偶已制成標(biāo)準(zhǔn)形式。n棒形、角形、錐形等7/25/202448普通型熱電偶主要用于測量氣體、液體、蒸汽等物質(zhì)的溫度。由于在鎧裝型熱電偶外形鎧裝型熱電偶外形法蘭法蘭鎧裝型熱電偶可鎧裝型熱電偶可 長達(dá)上百米長達(dá)上百米薄壁金屬薄壁金屬 保護(hù)套管保護(hù)套管（鎧體）（鎧體）BA絕緣絕緣 材料材料鎧裝型熱電偶鎧裝型熱電偶橫截面橫截面7

33、/25/202449鎧裝型熱電偶外形法蘭鎧裝型熱電偶可 長達(dá)上百米薄壁金屬鎧裝型熱電偶鎧裝型熱電偶 鎧裝熱電偶的制造工藝：鎧裝熱電偶的制造工藝：把熱電極材料與高溫絕把熱電極材料與高溫絕緣材料預(yù)置在金屬保護(hù)管中、運(yùn)用同比例壓縮延伸工緣材料預(yù)置在金屬保護(hù)管中、運(yùn)用同比例壓縮延伸工藝、將這三者合為一體，制成各種直徑、規(guī)格的鎧裝藝、將這三者合為一體，制成各種直徑、規(guī)格的鎧裝偶體，再截取適當(dāng)長度、將工作端焊接密封、配置接偶體，再截取適當(dāng)長度、將工作端焊接密封、配置接線盒即成為柔軟、細(xì)長的鎧裝熱電偶。線盒即成為柔軟、細(xì)長的鎧裝熱電偶。鎧裝熱電偶特點(diǎn)：鎧裝熱電偶特點(diǎn)：內(nèi)部的熱電偶絲與外界空氣隔內(nèi)部的熱電偶絲

34、與外界空氣隔絕，有著良好的抗高溫氧化、抗低溫水蒸氣冷凝、抗絕，有著良好的抗高溫氧化、抗低溫水蒸氣冷凝、抗機(jī)械外力沖擊的特性。鎧裝熱電偶可以制作得很細(xì)，機(jī)械外力沖擊的特性。鎧裝熱電偶可以制作得很細(xì)，能解決能解決微小、狹窄場合微小、狹窄場合的測溫問題，且具有抗震、的測溫問題，且具有抗震、可彎曲、超長等優(yōu)點(diǎn)?？蓮澢⒊L等優(yōu)點(diǎn)。7/25/202450鎧裝型熱電偶 鎧裝熱電偶的制造工藝：把熱電極材料與隔爆隔爆型熱電偶外形型熱電偶外形厚壁保護(hù)管厚壁保護(hù)管壓鑄的接線盒壓鑄的接線盒電纜線電纜線7/25/202451隔爆型熱電偶外形厚壁保護(hù)管壓鑄的接線盒電纜線8/16/202隔爆隔爆型熱電偶型熱電偶 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

35、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：隔爆熱電偶的接線盒在設(shè)計時采用防：隔爆熱電偶的接線盒在設(shè)計時采用防爆的特殊結(jié)構(gòu)，它的接線盒是經(jīng)過爆的特殊結(jié)構(gòu)，它的接線盒是經(jīng)過壓鑄壓鑄而成的，有一而成的，有一定的厚度、隔爆空間，定的厚度、隔爆空間，機(jī)構(gòu)強(qiáng)度機(jī)構(gòu)強(qiáng)度較高；采用螺紋隔爆較高；采用螺紋隔爆接合面，并采用密封圈進(jìn)行密封，因此，當(dāng)接線盒內(nèi)接合面，并采用密封圈進(jìn)行密封，因此，當(dāng)接線盒內(nèi)一旦放弧時，不會與外界環(huán)境的危險氣體傳爆，能達(dá)一旦放弧時，不會與外界環(huán)境的危險氣體傳爆，能達(dá)到預(yù)期的防爆、隔爆效果。到預(yù)期的防爆、隔爆效果。使用場合：使用場合：工業(yè)用的隔爆型熱電偶多用于工業(yè)用的隔爆型熱電偶多用于化學(xué)工化學(xué)工業(yè)業(yè)自控系統(tǒng)中（由于在化工生產(chǎn)廠、生產(chǎn)現(xiàn)場常伴有自控系統(tǒng)中（由于在化工生產(chǎn)廠、生產(chǎn)現(xiàn)場常伴有各種易燃、易爆等化學(xué)氣體或蒸汽，如果用普通熱電各種易燃、易爆等化學(xué)氣體或蒸汽，如果用普通熱電偶則非常不安全、很容易引起環(huán)境氣體爆炸）。偶則非常不安全、很容易引起環(huán)境氣體爆炸）。7/25/202452隔爆型熱電偶 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：隔爆熱電偶的接線盒在設(shè)計時其他其他熱電偶外形熱電偶外形小形小形K K型熱電偶型熱電偶7/25/202453其他熱電偶外形小形K型熱電偶8/16/202353