温度测量1学习教案

1、会计学1温度温度(wnd)测量测量1第一页，共68页。温标温标(wnbio)(wnbio)经验经验(jngyn)(jngyn)温标温标热力学温标热力学温标理想气体理想气体(l xin q t)(l xin q t)温标温标国际实用温标国际实用温标由特定的测温质和测温量确定的温标。华氏温标摄氏温标由热力学第二定律确定的温标。1122QTQT特点：与选用的测温介质的性质无关，克服了经验温标随测温介质而变的缺陷由玻意耳马略特定律确定的温标。237.16sssPPTTPP2021-12-72 摄氏温度和华氏温度的关系：9325FCtt第1页/共67页第二页，共68页。 这是一种协议温标，用来统一各国之

2、间的温度计量。具备的条件：尽可能的接近热力学（开氏）温度；复现精度高，各国均能以很高的精度复现同样的温标；用于复现温标的标准温度计使用方便、性能稳定。发展：第一个国际温标是1927年国际计量大会决定(judng)采用的，“1927国际温标”,后来又不断改进修订，相继有1948国际温标、 1968国际实用温标和1990国际实用温标。国际国际(guj)(guj)实用实用温标温标2021-12-73第2页/共67页第三页，共68页。目前(mqin)推行的是1990年国际实用温标ITS-90： 热力学温度用符号T90表示，单位为开尔文，符号为K。 摄氏温度的符号为t90，单位是摄氏度，符号为。温标温标

3、(wnbio)的传递的传递2021-12-74第3页/共67页第四页，共68页。利用物体的某一物理性质(wl xngzh)（物理性质(wl xngzh)随温度变化的特性）将其作成温度敏感元件，通过温度敏感元件与被测对象的热交换，测量相关的物理量，即可间接的获取被测对象的温度值。 温度测量原理温度测量原理2021-12-75第4页/共67页第五页，共68页。缺点：缺点：感温元件影响被测温度场的分感温元件影响被测温度场的分布；布； 接触不良会带来测温误差；接触不良会带来测温误差；具有腐蚀性或温度太高的被测具有腐蚀性或温度太高的被测介质对感温元件性能和介质对感温元件性能和寿命会产生不利影响。寿命会产

4、生不利影响。热电偶、热电阻、热膨胀式、热电偶、热电阻、热膨胀式、集成温度传感器集成温度传感器2021-12-76第5页/共67页第六页，共68页。2021-12-77第6页/共67页第七页，共68页。接触式与非接触式测温特点(tdin)比较方 式 接 触 式 非 接 触 式 测量 条件 感温元件要与被测对象良好接触；感温元件的加入几乎不改变对象的温度；被测温度不超过感温元件能承受的上限温度;被测对象不对感温元件产生腐蚀 需准确知道被测对象表面发射率；被测对象的辐射能充分照射到检测元件上 测量 范围 特别适合1200以下、热容大、无腐蚀性对象的连续在线测温，对高于l300以上的温度测量较困难 原

5、理上测量范围可以从超低温到极高温，但1000以下，测量误差大，能测运动物体和热容小的物体温度 精 度 工业用表通常为1.0、0.5、0.2及0.1级，实验室用表可达0.01级 通常为1.0、1.5、2.5级 响应 速度慢，通常为几十秒到几分钟 快，通常为23秒钟 其它 特点 整个测温系统结构简单、体积小、可靠、维护方便、价格低廉，仪表读数直接反映被测物体实际温度；可方便地组成多路集中测量与控制系统 整个测温系统结构复杂、体积大、调整麻烦、价格昂贵；仪表读数通常只反映被测物体表现温度(需进一步转换)；不易组成测温、控温一体化的温度控制装置 2021-12-78第7页/共67页第八页，共68页。按

6、物理性质分：物质的热膨胀与温度的关系液体膨胀温度计（玻璃水银）、固体膨胀温度计（双金属）、气体膨胀温度计（压力表式）利用热电效应热电偶（两种不同金属导体在两个端点上互相接触，当其两个接点温度不同时，回路(hul)中会产生热电势）利用金属或半导体阻值与温度的关系热电阻（铂、铜等）利用物体的辐射能与温度的关系辐射温度计（辐射能与温度存在一定的关系，如光电高温计）2021-12-79第8页/共67页第九页，共68页。按温度计感温部分(b fen)是否与被测物体相接触分：接触式温度计非接触式温度计 按照(nzho)温度测量范围，可分为超低温、低温、中高温和超高温温度测量。超低温一般是指010K，低温指

7、10800K，中温指8001900K，高温指19002800K的温度，2800K以上被认为是超高温。注意注意2021-12-710第9页/共67页第十页，共68页。利用(lyng)物质热胀冷缩现象，通过测量物质膨胀或收缩量来反映被测温度的温度计 液体膨胀式温度计液体膨胀式温度计 利用液体的热胀冷缩现象典型应用：玻璃管温度计玻璃管温度计是由液体储囊，毛细管，刻度标尺和膨胀室四部分组成。1-液体储囊 2-毛细管 3-刻度标尺 4-膨胀室2021-12-711第10页/共67页第十一页，共68页。211 20ttt tVVVtV某液体某液体(yt)在温度为在温度为t1时的体积为时的体积为Vt1，在温

8、度为，在温度为t2时的体时的体积为积为Vt2，由于温度变化引起的体积变化可以用下式表示：，由于温度变化引起的体积变化可以用下式表示：21ttt 1 2t t液体在温度t1到t2下的平均体膨胀系数V0液体(yt)在0C时的体积液体液体(yt)在玻璃管内的视膨胀系数：在玻璃管内的视膨胀系数：常见液体的体膨胀系数和相对玻璃的视膨胀系数见表2-22021-12-712第11页/共67页第十二页，共68页。温度计的温度计的灵敏度灵敏度：0100,0VLS1000100LLL温度计上对应刻度每1C，液体在毛细管中的长度100,0液体在0100C间的视膨胀系数0V液体储囊的容积S毛细管的横截面积2021-1

9、2-713第12页/共67页第十三页，共68页。按照基本结构(jigu)形式不同，玻璃液体温度计可分为：棒式、内标式、外标式根据所填充的工作(gngzu)液体不同，可分为水银温度计和有机液体温度计两类。玻璃管液体温度计的特点玻璃管液体温度计的特点(tdin)：优点：测量准确、读数直观、结构简单、价格低廉，优点：测量准确、读数直观、结构简单、价格低廉，使用方便使用方便缺点：易碎、不能远传信号和自动记录等缺点：易碎、不能远传信号和自动记录等玻璃管液体温度计的玻璃管液体温度计的分类分类：水银温度计不粘玻璃，不易氧化，容易获得较高精度，在相当大的范围内（38356）保持液态，在200以下，其膨胀系数几

10、乎和温度呈线性关系，所以可作为精密的标准温度计。2021-12-714第13页/共67页第十四页，共68页。电接点电接点(ji din)温度计：温度计：1-细长(x chn)螺钉； 2-椭圆形螺母； 3-细导线； 4-磁钢帽； 5-扁平铁块； 6、7-外引线如何实现接点如何实现接点(ji din)的变化，即温度的变化，即温度额定值的设置？额定值的设置？优点：优点：结构简单、使用方便，既可指示温度，也可控制温度缺点：缺点：易碎，且破碎后水银会污染环境。应用：应用：恒温水槽、油槽及空调系统2021-12-715第14页/共67页第十五页，共68页。固体固体(gt)(gt)膨胀式温度计：应用固体膨胀

11、式温度计：应用固体(gt)(gt)线膨胀原理测线膨胀原理测温温典型应用：双金属片温度计。典型应用：双金属片温度计。原理：利用线膨胀系数差别较大的两种金属材料制成原理：利用线膨胀系数差别较大的两种金属材料制成双层片状元件，在温度变化时因弯曲变形而使其另一双层片状元件，在温度变化时因弯曲变形而使其另一端有明显位移，借此带动指针在温度刻度盘上移动。端有明显位移，借此带动指针在温度刻度盘上移动。应用应用(yngyng)(yngyng)2021-12-716第15页/共67页第十六页，共68页。二、压力二、压力(yl)(yl)式温度计式温度计根据封闭系统的液体或气体(qt)受热后压力变化的原理 1-温包

12、； 2-毛细导管(dogun)； 3-压力计根据工作物质的不同，可分为气体、液体、蒸汽式压力温度计。气体式，一般充氮气，测温上限可达500，线性刻度，但是温包体积大，热惯性大。液体式，一般充二甲苯、甲醇等，温包小些，测温范围分别为40200和40170，蒸汽式，一般充丙酮、乙醚等，利用低沸点蒸发液体的饱和压力随被测温度而变的原理，用于50200。刻度呈非线性关系，温度计刻度是不均匀的。 2021-12-717第16页/共67页第十七页，共68页。2.3 热电偶温度计热电偶温度计特点特点(tdin)(tdin)：应用广泛；灵敏度好；精度高；易保证单值函数关应用广泛；灵敏度好；精度高；易保证单值函

13、数关系；稳定性、复现性好；响应时间较快、材料易得系；稳定性、复现性好；响应时间较快、材料易得到；互换性好，价格较低；测温范围宽（到；互换性好，价格较低；测温范围宽（-296-2962800 2800 ）。）。2021-12-718第17页/共67页第十八页，共68页。一一.测温原理测温原理热电效应热电效应thermoelectricity effect（或塞贝克效应）：将两（或塞贝克效应）：将两种不同的导体或半导体种不同的导体或半导体A和和B连成闭合回路，当两个接连成闭合回路，当两个接点处的温度（点处的温度（T和和T0）不同时）不同时(tngsh)，回路中将产，回路中将产生热电动势的现象。生热

14、电动势的现象。 两种不同导体（或半导体）组成的闭合回路称为热电偶。导两种不同导体（或半导体）组成的闭合回路称为热电偶。导体体A或或B称为热电极。两个接点中，置于温度为称为热电极。两个接点中，置于温度为T的被测对象的被测对象中的称为测量端（工作中的称为测量端（工作(gngzu)端或热端），温度为参考温端或热端），温度为参考温度度T0的接点称为参比端或参考端，也叫自由端或冷端。的接点称为参比端或参考端，也叫自由端或冷端。BAT0T2021-12-719第18页/共67页第十九页，共68页。闭合回路的热电动势由两种电动势组成：温差电动势（同一闭合回路的热电动势由两种电动势组成：温差电动势（同一(tn

15、gy)导体）和接触电动势（两种不同导体）导体）和接触电动势（两种不同导体）在热电偶回路中接一毫伏表，测量发现，热电势与热在热电偶回路中接一毫伏表，测量发现，热电势与热电极的材料和两端的温差电极的材料和两端的温差(wnch)(wnch)有关：有关： 热电势热电势= =接触电势接触电势+ +温差温差(wnch)(wnch)电势电势2021-12-720BAT0T第19页/共67页第二十页，共68页。接触接触(jich)(jich)电动势电动势( (珀尔帖电动势珀尔帖电动势) )：指两种不同的导体相接触：指两种不同的导体相接触(jich)(jich)时，因各自的自由电子密度不同而产生电子扩散，当达到

16、动时，因各自的自由电子密度不同而产生电子扩散，当达到动态平衡后所形成的电势。态平衡后所形成的电势。23-10( )lne1.3810/e4.80210AABBABNTeTNJKTNNABT（）， ，接触电动势 :波尔兹曼常数接点温度单位电荷绝对静电单位导体 、在温度 时的自由电子密度接触电势的大小与温度(wnd)和热电极的电子密度差（导体的材料）成正比：温度(wnd)越高，接触电势越大；电子密度差越大，接触电势也越大。注意注意2021-12-721第20页/共67页第二十一页，共68页。温差温差(wnch)(wnch)电动势（汤姆逊电动势）：同一导体两端因温度不同而产生电动势（汤姆逊电动势）：

17、同一导体两端因温度不同而产生的电势。的电势。 000( ,)( )()1 CTAAAATAe T Tdte Te Te T，温差电势：汤姆逊系数表示温差为时所产生的电动势，它与材料的性质有关。只与导体性质及温度有关，与导体长度、截面积及温度分布无关。温差电动势的大小，取决于热电极(dinj)两端的温差：温差越大，温差电动势越大；注意注意2021-12-722第21页/共67页第二十二页，共68页。热电偶回路热电偶回路(hul)(hul)中总的热电势为：中总的热电势为：两个接触电动两个接触电动势势两个温差电动两个温差电动势势()000,()ln()eTAABABTBNET TTTdtNkdd=-

18、讨论讨论1. A、B为同一种为同一种(y zhn)材料，（材料，（NANB，A=B），则），则EAB（T,T0)=02. T=T0，则，则EAB（T,T0)=0()( )()( )()( )( )()()0000000, ,ABABAABBABABABET TeTeT TeTeT TeTeTeT TeT T=-+=-2021-12-723第22页/共67页第二十三页，共68页。()( )( )00,ABABABET TfTfT=-( )( )0 ABBAfTfT=+讨论讨论1. 热电动势是温度热电动势是温度(wnd)的函数之差，不是温差的函数；的函数之差，不是温差的函数；若若T0=const，

19、则热电动势与，则热电动势与T一一对应。一一对应。2. 热电动势大小只与导体热电动势大小只与导体(dot)材质和接点温度相关，材质和接点温度相关，而与形状、接触面积无关。而与形状、接触面积无关。2021-12-724第23页/共67页第二十四页，共68页。4.在热电偶回路中，接触电势比温差在热电偶回路中，接触电势比温差(wnch)电势大得多，因电势大得多，因此总此总热电势的极性总是取决于接触电势的极性。热电势的极性总是取决于接触电势的极性。3.热电偶中电子密度高的导体称正电极，电子密度低的导体称为负电热电偶中电子密度高的导体称正电极，电子密度低的导体称为负电极；热电动势的符号极；热电动势的符号E

20、AB(T,T0)规定规定(gudng)了正、负电极顺序和高了正、负电极顺序和高温、低温端顺序，若电极和或温度顺序互换，热电动势的极性就反相温、低温端顺序，若电极和或温度顺序互换，热电动势的极性就反相。例：例：()()00,ABABET TET T= -()()00,BAABET TET T= -2021-12-725第24页/共67页第二十五页，共68页。2021-12-726第25页/共67页第二十六页，共68页。2、中间导体定律、中间导体定律 在热电偶回路中接入中间均质导体后，只要中间导在热电偶回路中接入中间均质导体后，只要中间导体两端的温度体两端的温度(wnd)相同，对热电偶回路的总热电

21、相同，对热电偶回路的总热电势值没有影响。势值没有影响。应用：应用： 采用仪表测量热电偶的热电动势采用仪表测量热电偶的热电动势 用热电偶开路用热电偶开路(kil)测量金属壁温、测量金属壁温、液态金属温度液态金属温度热电偶回路中还可以加入第四、五种导体热电偶回路中还可以加入第四、五种导体(dot)(dot)，只要加入导体，只要加入导体(dot)(dot)的两接点温度相等，回路的总热电势就与原回路的热电势相同。的两接点温度相等，回路的总热电势就与原回路的热电势相同。注意注意2021-12-727000( ,)( ,)ABCABET T TET T第26页/共67页第二十七页，共68页。3、标准电极定

22、律、标准电极定律(dngl) 如果如果A、B对标准电极对标准电极C材料的热电动势已知，则材料的热电动势已知，则A、B构构成热电偶时的热电动势是它们分别对成热电偶时的热电动势是它们分别对C构成热电偶时产生构成热电偶时产生的热电动势的代数和。的热电动势的代数和。AB0AC0CB0,ET TET TET T（）（）（）说明：说明：只要通过实验获得各电极与标准电极的热电动势，则只要通过实验获得各电极与标准电极的热电动势，则其中其中(qzhng)任意两个电极构成的热电偶的热电动势任意两个电极构成的热电偶的热电动势都可通过计算获得都可通过计算获得一般选择高纯铂丝作为标准电极一般选择高纯铂丝作为标准电极=+

23、TA BT0TA CT0T CBT02021-12-728第27页/共67页第二十八页，共68页。2021-12-729第28页/共67页第二十九页，共68页。4、连接导体定律、连接导体定律 热电偶回路中，如果热电极热电偶回路中，如果热电极(dinj)A、B分别与导体分别与导体A、B相接，接点温度分别为相接，接点温度分别为T、Tn、T0，则回路总电，则回路总电动势等于热电偶热电动势和连接导体热电动势的代数动势等于热电偶热电动势和连接导体热电动势的代数和。和。ABBA0ABAB0,nnnnET T TTET TET T（, ）（）（）应用应用(yngyng)： 热电偶补偿导线热电偶补偿导线202

24、1-12-730第29页/共67页第三十页，共68页。5、中间温度、中间温度(wnd)定律定律 两种均质材料两种均质材料A、B构成热电偶，接点温度分别构成热电偶，接点温度分别(fnbi)为为T、T0，若有一个中间温度，若有一个中间温度Tn，则回路总电动势不受中间温度的，则回路总电动势不受中间温度的影响。影响。ABBA0ABAB0AB0,=,nnnnET T TTET TET TET T（, ）（）（）（）ABAB0AB0,nnET TET TET T（）（）（）ABABAB,0,0nnET TETET（）（）（）等价等价(dngji(dngji) )形式形式应用：应用： 使用使用热电偶分度表热

25、电偶分度表2021-12-731第30页/共67页第三十一页，共68页。2021-12-732热电偶材料应满足热电偶材料应满足(mnz)以下要求：以下要求： 2热灵敏度高，热电势大，测温范围宽，热电势随温度热灵敏度高，热电势大，测温范围宽，热电势随温度(wnd)的变化率要大，热电势与温度的变化率要大，热电势与温度(wnd)尽可能成线性尽可能成线性对应关系对应关系1材质要材质要均匀均匀，能耐高温，能耐高温，机械性能好机械性能好，能加工成丝，化学、，能加工成丝，化学、物理物理性能稳定性能稳定，不易氧化、变形及腐蚀，不易氧化、变形及腐蚀 3导体的导体的电阻温度系数要小电阻温度系数要小，电阻率小电阻率

26、小4材料材料复制性和互换性好复制性和互换性好，便于批量生产，制造简单，便于批量生产，制造简单，价值低廉价值低廉第31页/共67页第三十二页，共68页。2021-12-733按照工业标准化要求按照工业标准化要求(yoqi)：标准化热电偶标准化热电偶S型、型、R型、型、B型、型、K型、型、N型、型、E型、型、J型、型、T型型非标准化热电偶非标准化热电偶贵金属（铂铑系列、铱铑系列，铂贵金属（铂铑系列、铱铑系列，铂-金）金）贵贵-廉金属混合式（金铁合金、双铂钼）廉金属混合式（金铁合金、双铂钼）难熔金属（钨铼合金、钨钼）难熔金属（钨铼合金、钨钼）非金属非金属贵金属贵金属廉金属廉金属统一的分度表，统一的分

27、度表，并统一规定热电并统一规定热电极极(dinj)(dinj)材料、材料、热电性质和允许热电性质和允许偏差偏差表表2-32-3热电势热电势- -温度特性曲线温度特性曲线第32页/共67页第三十三页，共68页。2021-12-734接线盒接线盒保护套管保护套管绝缘管绝缘管热电偶热电偶安装固定件安装固定件引线口引线口 工程上使用的热电偶大多是由热电极、绝缘子、保护套管和工程上使用的热电偶大多是由热电极、绝缘子、保护套管和接线盒等几部分组成。热电偶与显示仪表接线盒等几部分组成。热电偶与显示仪表(ybio)(ybio)、记录仪表、记录仪表(ybio)(ybio)或计算机等配套使用。或计算机等配套使用。

28、 典型结构有普通装配式结构和柔性安装的铠装结构。典型结构有普通装配式结构和柔性安装的铠装结构。第33页/共67页第三十四页，共68页。2、铠装热电偶、铠装热电偶 将热电偶丝、绝缘材料和金属保护套管三者经拉伸加将热电偶丝、绝缘材料和金属保护套管三者经拉伸加工而成的一种坚实的组合体。结构工而成的一种坚实的组合体。结构(jigu)形式多样形式多样：碰底型、不碰底型、露头型、帽型。：碰底型、不碰底型、露头型、帽型。特点：铠装热电偶具有动态响应特点：铠装热电偶具有动态响应(xingyng)快、机械强度高、快、机械强度高、抗震性好、柔软可弯曲等优点，可安装在狭窄或结构较复杂抗震性好、柔软可弯曲等优点，可安

29、装在狭窄或结构较复杂的装置上。的装置上。2021-12-735热电极热电极 绝缘材料绝缘材料 金属套管金属套管热电极热电极绝缘材料绝缘材料铠装型热电偶断面结构铠装型热电偶断面结构铠装铠装(ki zhun)(ki zhun)型热电型热电偶可长达上百米偶可长达上百米第34页/共67页第三十五页，共68页。2021-12-736第35页/共67页第三十六页，共68页。1、补偿、补偿(bchng)导线导线法法基本原理：基本原理：连接导体连接导体(dot)(dot)定律定律补偿导线的热电特性在补偿导线的热电特性在100（或（或200 ）以下范围内应与所取代的热）以下范围内应与所取代的热电偶丝的热电特性基

30、本一致，且电阻率低，价格电偶丝的热电特性基本一致，且电阻率低，价格(jig)必须比主热电偶必须比主热电偶丝便宜。丝便宜。2021-12-737补偿导线的连接线路：补偿导线的连接线路：T0TnT3BABA2补偿导线E0第36页/共67页第三十七页，共68页。随着热电偶的标准化，补偿随着热电偶的标准化，补偿(bchng)导线也形成了标准系列导线也形成了标准系列。国际电工委员会也制定了国际标准，适合于标准化热电偶使。国际电工委员会也制定了国际标准，适合于标准化热电偶使用。用。补偿导线分延长型和补偿型两种：补偿导线分延长型和补偿型两种：延长型延长型(X)：导线的化学成分及热电势标称：导线的化学成分及热

31、电势标称(bio chn)值与被补值与被补偿的热电偶相同。偿的热电偶相同。补偿型补偿型(C)：导线的化学成分与被补偿热电偶不同；热电势值在：导线的化学成分与被补偿热电偶不同；热电势值在100（或（或200 ）以下与与被补偿的热电偶相同。）以下与与被补偿的热电偶相同。表表2-4，2-5.2021-12-738第37页/共67页第三十八页，共68页。2021-12-7391、各种延长线只能与相应型号的热电偶配用，而且、各种延长线只能与相应型号的热电偶配用，而且(r qi)必须在规定的温度范围内使用。必须在规定的温度范围内使用。2、注意极性，不能接反，否则会造成更大的误差。、注意极性，不能接反，否则

32、会造成更大的误差。3、延长线与热电偶连接的两个接点温度必须相同。、延长线与热电偶连接的两个接点温度必须相同。注意注意AB屏蔽层屏蔽层保护层保护层第38页/共67页第三十九页，共68页。2021-12-7402、参比端恒温、参比端恒温(hngwn)法法将参比端置于恒温将参比端置于恒温(hngwn)的容器中。的容器中。1-冰水混合物； 2-保温瓶； 3-油类或水银； 4-蒸馏水；5-试管； 6-盖； 7-铜导线； 8-热电势(dinsh)测量仪表 一般在实验室中或精密测量中一般在实验室中或精密测量中使用。使用。第39页/共67页第四十页，共68页。3、计算、计算(j sun)修正法修正法E (T,

33、0)= E (T, T0)+ E (T0 ,0)l若参比端温度恒为环境温度若参比端温度恒为环境温度T0，测出，测出E (T, T0)，并根据，并根据(gnj)中中间温度定则，求：间温度定则，求： 2021-12-741查表查表实测实测查表得实际查表得实际 t第40页/共67页第四十一页，共68页。2021-12-742解：由分度表查得：解：由分度表查得： E(500,0)=20.664mv 设被测温度设被测温度(wnd)为为T，则，则 E(T, 50)=20.664mv E(T,0)= E(T, 50)+ E (50,0) =20.664+2.023=22.667mv 查表插值计算查表插值计算

34、 T=547.43 54722.64954822.691T22.667547-548-54822.64922.69122.66722.691T注意注意 在分度表的相在分度表的相邻邻(xin ln)数数据之间可采用据之间可采用线性内插算法线性内插算法求中间值。求中间值。第41页/共67页第四十二页，共68页。利用不平衡电桥产生利用不平衡电桥产生(chnshng)(chnshng)电势补偿热电偶由于参比端电势补偿热电偶由于参比端温度变化而引起的热电势变化。温度变化而引起的热电势变化。4、冷端补偿、冷端补偿(bchng)器（补偿器（补偿(bchng)电桥法）电桥法）2021-12-743当当T0 4

35、abRU 0( ,)E T T 0( ,)abUE T TU不变1-热电偶；热电偶； 2-补偿补偿(bchng)导导线；线；3-铜导线；铜导线； 4-指示仪表；指示仪表；5-冷端补偿冷端补偿(bchng)器器R1=R2=R3=1 R4=1 (平衡点平衡点)第42页/共67页第四十三页，共68页。2021-12-744第43页/共67页第四十四页，共68页。2021-12-7455、软件、软件(run jin)修正法修正法对于计算机系统，不必全靠硬件进行热电偶冷端处理。例如冷端温度对于计算机系统，不必全靠硬件进行热电偶冷端处理。例如冷端温度恒定但不为恒定但不为0的情况的情况(qngkung)，只

36、需使用计算修正法。对于经常，只需使用计算修正法。对于经常波动的情况波动的情况(qngkung)，可利用热敏电阻或其他传感器把信号输入计，可利用热敏电阻或其他传感器把信号输入计算机，按照运算公式设计一些程序，便能自动修正。算机，按照运算公式设计一些程序，便能自动修正。第44页/共67页第四十五页，共68页。第45页/共67页第四十六页，共68页。2021-12-747以电位差计测量以电位差计测量(cling)(cling)为例为例第46页/共67页第四十七页，共68页。2021-12-748分度误差分度误差仪表误差仪表误差冷端处理冷端处理(chl)(chl)误差误差接线误差接线误差漏电误差漏电误

37、差第47页/共67页第四十八页，共68页。2021-12-749缺点：需要电源缺点：需要电源(dinyun)激励，有自热现象，影响测量激励，有自热现象，影响测量精度。精度。特点特点(tdin)(tdin)：第48页/共67页第四十九页，共68页。一、测温原理一、测温原理(yunl)(yunl)根据金属导体或金属氧化物半导体的电阻值随温度根据金属导体或金属氧化物半导体的电阻值随温度变化变化(binhu)的特性。因此，只要测出感温热电阻的特性。因此，只要测出感温热电阻的阻值变化的阻值变化(binhu)，就可以测量出被测温度。，就可以测量出被测温度。目前，主要目前，主要(zhyo)有金属热电阻和半导

38、体热敏电阻两类有金属热电阻和半导体热敏电阻两类2021-12-750第49页/共67页第五十页，共68页。2021-12-751 绝大多数金属具有绝大多数金属具有(jyu)(jyu)正的电阻温度系数，即温度越高，电阻越正的电阻温度系数，即温度越高，电阻越大，电阻随温度的变化可用多项式表示：大，电阻随温度的变化可用多项式表示：230(1+.)tRRAtBtCt 大多数半导体材料具有负的电阻温度大多数半导体材料具有负的电阻温度(wnd)(wnd)系数，其电阻值与热系数，其电阻值与热力学温度力学温度(wnd)(wnd)的关系为的关系为0011()BTTTTRR e其中其中RT，RT0分别为温度为分别

39、为温度为T、T0时的电阻值，时的电阻值，B为取决为取决于半导体材料于半导体材料(cilio)和结构的常数和结构的常数其中，其中，Rt和和R0分别为分别为t C和和0 C的电阻值，的电阻值，A、B、C均为常数，由热均为常数，由热电阻的材料决定电阻的材料决定温度每改变温度每改变1度，电度，电阻值的相对变化阻值的相对变化第50页/共67页第五十一页，共68页。2021-12-752 材料选择要求：材料选择要求： 电阻与温度变化成单值连续电阻与温度变化成单值连续(linx)(linx)关系，最好是线关系，最好是线性性 电阻温度系数电阻温度系数要尽可能大，以得到高灵敏度要尽可能大，以得到高灵敏度电阻率要

40、大，减小热电阻的体积，减小热惯性电阻率要大，减小热电阻的体积，减小热惯性在测温范围内物理化学性质稳定在测温范围内物理化学性质稳定(wndng)复现性好，复制性强，价格低复现性好，复制性强，价格低目前使用较多的热电阻材料为铜、铂。目前使用较多的热电阻材料为铜、铂。电阻电阻(dinz)(dinz)的温度系数：的温度系数：0001TRRRTT第51页/共67页第五十二页，共68页。2021-12-753二、标准二、标准(biozhn)(biozhn)热电阻热电阻1、铂热电阻、铂热电阻n特点：铂热电阻的精度高，体积小，测温范围特点：铂热电阻的精度高，体积小，测温范围(fnwi)宽，稳定性好，再宽，稳定

41、性好，再现性好，但是价格较贵。现性好，但是价格较贵。n电阻电阻(dinz)与温度的关系为：与温度的关系为：n测温范围：测温范围：-200850，分度号分度号为为Pt10和和Pt100。371220230: 200 0 (1):0 850 3.9 1083 10/,5.775 10/,4.183 1(0/100)tttCRRAtBttCRRAtBtAC BCCCt tC 式中：第52页/共67页第五十三页，共68页。2021-12-7铂热电阻、铜热电阻比较铂热电阻、铜热电阻比较(bjio)见表见表2-6，分度表见附，分度表见附录录542、铜热电阻、铜热电阻n特点：铜热电阻线性较好，价格低，但电阻

42、率低，因而特点：铜热电阻线性较好，价格低，但电阻率低，因而(yn r)体积较大，体积较大，热响应慢。热响应慢。n电阻电阻(dinz)(dinz)与温度的关系为：与温度的关系为：n使用范围：使用范围：-40140，分度号分度号为为Cu50和和Cu100。2303794.289 10/,2.133 10/,1.233 10(1)/tRRAtBtAC BCCCCt 式中：第53页/共67页第五十四页，共68页。2021-12-7553、标准、标准(biozhn)热电热电阻的结构阻的结构普通型、铠装普通型、铠装(ki (ki zhun)zhun)型型普通型装配式热电阻普通型装配式热电阻外型相同外型相同

43、内部不同：内部不同：感温元件感温元件不同；不同；接线盒内部的接线盒内部的接线座接线座不同不同（热电偶热电偶2个个，热电阻热电阻为了消除为了消除引线电阻影响有引线电阻影响有3个或个或4个个）。）。第54页/共67页第五十五页，共68页。2021-12-756铠装热电阻铠装热电阻 将铂热电阻感温元件、引线、绝缘粉组装在不锈将铂热电阻感温元件、引线、绝缘粉组装在不锈钢管内再经模具拉伸构成坚实钢管内再经模具拉伸构成坚实(jinsh)(jinsh)整体。整体。优点：坚实优点：坚实(jinsh)(jinsh)、抗震、线径小、使用安装方、抗震、线径小、使用安装方便。便。第55页/共67页第五十六页，共68页

44、。2021-12-757汽车用水温传感器及水温表铜热电阻小型铂热电阻普通型铂热电阻第56页/共67页第五十七页，共68页。2021-12-7584 4、热电阻引线、热电阻引线(ynxin)(ynxin)方式方式引线方式有二线制、三线引线方式有二线制、三线(sn xin)(sn xin)制和四线制三种。制和四线制三种。rr这种引线方式简单、这种引线方式简单、费用低，但是引线电阻费用低，但是引线电阻以及引线电阻的变化以及引线电阻的变化(binhu)(binhu)会带来附加误差会带来附加误差。两线制适于引线不长两线制适于引线不长、测温精度要求较低的、测温精度要求较低的场合。场合。二线制二线制EnRt

45、R3R2R1aRJbdcG第57页/共67页第五十八页，共68页。2021-12-759三线三线(sn xin)(sn xin)制制EnRtR3R2R1aRJbdcGrrr图中图中Rt的三根连接导线，直径的三根连接导线，直径(zhjng)和长度均相同，阻值都为和长度均相同，阻值都为r。（1）电桥平衡）电桥平衡(pnghng)测电阻测电阻电桥平衡电桥平衡(pnghng) R1(R3+r)=R2(Rt+r)rRRRRRRt) 1(21213若设计若设计R1=R2，则，则Rt=R3 ，则温度变化时调整，则温度变化时调整R3使电使电桥平衡，可变电阻桥平衡，可变电阻R3即可刻度即可刻度Rt，同时不受连线电阻，同时不受连线电阻影响影响第58页/共67页第五十九页，共68页。2021-12-760EnRtR3R2R1aRJbdcGrrr（2）电桥不平衡测电阻）电桥不平衡测电阻除除Rt外，其余电阻均不可变外，其余电阻均不可变假设设计假设设计(shj)工况（如工况（如0C时）电桥平衡，温度变化时时）电桥平衡，温度变化时Rt变化，电桥不再平衡，根据检变化，电桥不再平衡，根据检流计中的电流值及其它元件参流计中的电流值及其它元件参数，可计算数，可计算Rt 。此时，测量此时，测量(cling)精度