任务五-温度测量技术课件.ppt

1、任务务要求 掌握温度的概念、温度的测量方法了解温度的测量原理、温度传感器 的种类及应用任务务五 温温度测测量技术术温度是表征物体冷温度是表征物体冷热程度的物理量，热程度的物理量，是物体内部分子无是物体内部分子无规则剧烈运动程度规则剧烈运动程度的标志的标志,分子运动越分子运动越剧烈，温度就越高剧烈，温度就越高 273.15cKtT9325FCtt华氏温标华氏温标（）在标准大气压下，冰的在标准大气压下，冰的熔点熔点为为3232度，水的度，水的沸沸点点为为212212度，中间划分度，中间划分180180等分，每等分为华氏等分，每等分为华氏1 1度，符号为度，符号为F F。摄氏温标摄氏温标()()在标

2、准大气压下，冰的在标准大气压下，冰的熔点熔点为为0 0度，水的度，水的沸点沸点为为100100度，中间划分度，中间划分100100等分，每等分为摄氏等分，每等分为摄氏1 1度度，符号为，符号为t t。热力学温标热力学温标（K K）规定分子运动停止时的温度为规定分子运动停止时的温度为绝对零度绝对零度（0K0K），符号为），符号为T T。热力学温标的零点。热力学温标的零点绝对零度，是宇宙低温的绝对零度，是宇宙低温的极限，宇宙间一切物体的温度可以无限地接近绝对零度但不能达极限，宇宙间一切物体的温度可以无限地接近绝对零度但不能达到绝对零度（如宇宙空间的温度为到绝对零度（如宇宙空间的温度为0.2K0.2

3、K）。）。温温标标3 3 种温标的换算关系为种温标的换算关系为温度感温元件转换电路温度显示图5-1 温度传感器的组成框图温度测量方法温度测量方法接触式接触式感温元件与被测对象感温元件与被测对象接触接触，彼此进行热量交换彼此进行热量交换，使感温元件与，使感温元件与被测对象处于被测对象处于同一环境温度同一环境温度下，感温元件感受到的冷热变化即是被测对象下，感温元件感受到的冷热变化即是被测对象的温度。常用的接触式测温的温度传感器主要有的温度。常用的接触式测温的温度传感器主要有热膨胀式热膨胀式温度传感器、温度传感器、热热电偶、热电阻、热敏电阻、半导体温度传感器电偶、热电阻、热敏电阻、半导体温度传感器等

4、。等。非接触式非接触式利用物体表面的利用物体表面的热辐射强度与温度的关系热辐射强度与温度的关系来测量温度的。通来测量温度的。通过过测量一定距离处被测物体发出的热辐射强度测量一定距离处被测物体发出的热辐射强度来确定被测物的温度。常见来确定被测物的温度。常见的非接触式测温传感器有：的非接触式测温传感器有：辐射高温计、光学高温计、比色高温计、热红辐射高温计、光学高温计、比色高温计、热红外辐射温度传感器外辐射温度传感器等。等。接触测量接触测量非接触测量非接触测量红外线测温情境一情境一 膨胀式温度计膨胀式温度计一一 玻璃液体温度计玻璃液体温度计酒精温度计酒精温度计量度范围约为量度范围约为-114-114

5、78 78 水银温度计水银温度计大多用于液体、气体及粉状固体温度的测大多用于液体、气体及粉状固体温度的测 量，测温范围为量，测温范围为-30-30+300+300 玻璃液体温度计玻璃液体温度计煤油温度计煤油温度计量度范围约为量度范围约为-30-30150150。平常看到装有平常看到装有红色红色工作工作物质的温度计，温度计物质的温度计，温度计的刻度在的刻度在100100以下，以下，一般都是一般都是煤油温度计煤油温度计，而不是酒精温度计。而不是酒精温度计。二二 固体膨胀式温度计固体膨胀式温度计图图5-3 5-3 双金属片工作原理双金属片工作原理图图5-45-4 双金属温度计双金属温度计 双金属温度

6、计测温范围为双金属温度计测温范围为-100-100+600+600，探头长度可，探头长度可 以达到以达到1 1米长，可用于测量液体、蒸汽及气体介质温度。米长，可用于测量液体、蒸汽及气体介质温度。特点：现场显示温度，直观方便，抗震性能好，结构简特点：现场显示温度，直观方便，抗震性能好，结构简 单，牢固可靠，使用寿命长，但精度不高。单，牢固可靠，使用寿命长，但精度不高。结构结构图图5-5 5-5 双金属温度计的结构双金属温度计的结构可以做成轴向型、可以做成轴向型、径向型、径向型、135135型及万型及万向型。连接方式有：向型。连接方式有：可动外螺纹、可动可动外螺纹、可动内螺纹、固定螺纹、内螺纹、固

7、定螺纹、固定法兰、卡套螺固定法兰、卡套螺纹、卡套法兰、无纹、卡套法兰、无固定安装等连接固定安装等连接 双金属温度传感器双金属温度传感器常用于恒温箱、加常用于恒温箱、加热炉、电饭锅（电热炉、电饭锅（电饭煲）、电熨斗等饭煲）、电熨斗等温度控制温度控制.图图5-6 5-6 双金属温度传感器用于控制温度示意图双金属温度传感器用于控制温度示意图图图5-7 5-7 双金属控制电饭锅温度双金属控制电饭锅温度三三 气体膨胀式温度计气体膨胀式温度计图图5-8 5-8 气体膨胀式温度计气体膨胀式温度计气体膨胀式温度计是气体膨胀式温度计是基于密封在容器中的基于密封在容器中的气气体或液体受热后体积膨体或液体受热后体积

8、膨胀胀，压力压力随随温度温度变化而变化而变化的原理测温的，所变化的原理测温的，所以该温度计又称为以该温度计又称为压力压力式温度计式温度计。当温包受热后，其内部的工作当温包受热后，其内部的工作介质温度升高，体积膨胀，压介质温度升高，体积膨胀，压力增大，此力增大，此压力经毛细管传到压力经毛细管传到弹簧管内弹簧管内，使弹簧管产生变形，使弹簧管产生变形，并由传动机构带动指针偏转，并由传动机构带动指针偏转，指示相应的温度值。指示相应的温度值。气体膨胀式温度计根据填充物的不同氮气、氯甲气体膨胀式温度计根据填充物的不同氮气、氯甲烷、水银），可分为烷、水银），可分为:气体压力式温度计气体压力式温度计、蒸汽压力

9、式温度计蒸汽压力式温度计和和液体压力液体压力式温度计式温度计。测温范围为测温范围为-100-100+700+700。主要用于远距离设备的气体、液体、蒸汽的温度主要用于远距离设备的气体、液体、蒸汽的温度测量，也能用于温度控制和有爆炸危险场所的温度测量，也能用于温度控制和有爆炸危险场所的温度测量。测量。体积热膨胀式温度传感器体积热膨胀式温度传感器情境二情境二 电阻式温度传感器电阻式温度传感器电阻式温度传感器是利用电阻式温度传感器是利用导体或半导体材料导体或半导体材料的的电阻值电阻值随随温度变化温度变化而变化而变化的原理来测量温度的，即材料的电阻率随温度的变化而变化，的原理来测量温度的，即材料的电阻

10、率随温度的变化而变化，这种现象称为这种现象称为热电阻效应热电阻效应。当温度升高时，虽然自由电子数目基本。当温度升高时，虽然自由电子数目基本不变（当温度变化范围不是很大时），但每个自由电子的不变（当温度变化范围不是很大时），但每个自由电子的动能将增加动能将增加，因而在一定的电场作用下，要使这些杂乱无章的电子作定向运动就会因而在一定的电场作用下，要使这些杂乱无章的电子作定向运动就会遇到更大的阻力，导致金属电阻值随温度的升高而增加。遇到更大的阻力，导致金属电阻值随温度的升高而增加。把由金属导体把由金属导体铂、铜、镍铂、铜、镍等制成的测温元件称为等制成的测温元件称为热电阻热电阻，分类分类 简称热电阻传

11、感器；简称热电阻传感器；把由半导体材料制成的测温元件称为把由半导体材料制成的测温元件称为热敏电阻热敏电阻。一一 热电阻热电阻Rt显示 仪表热电阻传感器测量示意图热电阻传感器测量示意图 主要材料主要材料 铂和铜。铂和铜。测温范围测温范围 -220-220 850850范围内的温度范围内的温度（1 1）.铂热电阻铂热电阻0001050100RRR、分度号分别为分度号分别为Pt10Pt10、Pt50Pt50、Pt100Pt100，其中，其中Pt100Pt100最常用。铂热电最常用。铂热电阻不同分度号对应有相阻不同分度号对应有相应分度表，即应分度表，即Rt Rt t t 的关系的关系 铂热电阻纯度铂热

12、电阻纯度1000R1.391R（2 2）.铜热电阻铜热电阻特点：铜易于提纯，价格低廉，电阻特点：铜易于提纯，价格低廉，电阻-温度特性线性较好。但电阻率仅为温度特性线性较好。但电阻率仅为铂的几分之一。因此，铜电阻所用阻丝细而且长，机械强度较差，热惯性较铂的几分之一。因此，铜电阻所用阻丝细而且长，机械强度较差，热惯性较大，在温度高于大，在温度高于100100以上或腐蚀性介质中使用时，易氧化，稳定性较差。以上或腐蚀性介质中使用时，易氧化，稳定性较差。因此，只能用于低温及无腐蚀性的介质中。因此，只能用于低温及无腐蚀性的介质中。2.2.热电阻传感器的结构热电阻传感器的结构图图5-9 5-9 热电阻传感器

13、的结构热电阻传感器的结构电阻体由电阻丝和电阻支架组成。由于电阻体由电阻丝和电阻支架组成。由于铂的电阻率大，而且相对机械强度较大，铂的电阻率大，而且相对机械强度较大，通常铂丝直径在通常铂丝直径在0.030.03（0.07mm0.07mm0.0050.005）mmmm之间，可单层绕之间，可单层绕制，电阻体可做得很小。制，电阻体可做得很小。铜的机械强度较低，电阻丝的直径较大铜的机械强度较低，电阻丝的直径较大，一般为一般为（0.10.10.0050.005）mmmm 的漆包铜线的漆包铜线或丝包线分层绕在骨架上，并涂上绝缘或丝包线分层绕在骨架上，并涂上绝缘漆而成。漆而成。由于铜电阻测量的温度低，一般多用

14、双由于铜电阻测量的温度低，一般多用双绕法，即先将铜丝对折，两根丝平行绕绕法，即先将铜丝对折，两根丝平行绕制，两个端头处于支架的同一端，这样制，两个端头处于支架的同一端，这样工作电流从一根热电阻丝进入，从另一工作电流从一根热电阻丝进入，从另一根丝反向出来，形成两个电流方向相反根丝反向出来，形成两个电流方向相反的线圈，其磁场方向相反，产生的电感的线圈，其磁场方向相反，产生的电感就互相抵消，故又称无感绕法。这种双就互相抵消，故又称无感绕法。这种双绕法也有利于引线的引出。绕法也有利于引线的引出。图图5-9 5-9 热电阻传感器的结构热电阻传感器的结构3.3.热电阻传感器的测量电路热电阻传感器的测量电路

15、图图5-105-10 两线制测量两线制测量图图5-115-11 三线制电桥测量电路三线制电桥测量电路213()()tRr RR Rr21RR3tRR213(2)tRr RR R21RR32tRrR二二 热敏电阻热敏电阻 热敏电阻分类热敏电阻分类正温度系数（正温度系数（PTCPTC）热敏电阻热敏电阻;负温度系数（负温度系数（NTCNTC）热敏电阻热敏电阻;临界温度电阻器（临界温度电阻器（CTRCTR）(在某一特定温度下电阻值会发生突变在某一特定温度下电阻值会发生突变)图图5-125-12各种热敏电阻的特性曲线各种热敏电阻的特性曲线 1 1突变型突变型NTC 2NTC 2负温度负温度NTC NTC

16、 3 3线形型线形型PTC 4PTC 4突变型突变型PTCPTC温度的测量温度的测量温控开关电路温控开关电路Rt热敏电阻在电热敏电阻在电路中的符号：路中的符号：热敏电阻结构热敏电阻结构MF12型NTC热敏电阻聚酯塑料封装热敏电阻玻璃封装玻璃封装NTC热敏电阻热敏电阻MF58型热敏电阻2.2.热敏电阻的应用热敏电阻的应用图图5-135-13 热敏电阻体温表原理图热敏电阻体温表原理图（2）热敏电阻用于温度补偿）热敏电阻用于温度补偿 图图5-145-14 负温度系数热敏电阻在电冰箱温度控制中的应用负温度系数热敏电阻在电冰箱温度控制中的应用开机开机检测检测关机关机检测检测基准基准电压电压t Ut Ui

17、2i2U Ui1i1、U Ui2i2U Ui3i3，U UA1 A1，U UA2 A2 。U UIC2 IC2 ，VTVT导通，继电器工作，压缩导通，继电器工作，压缩机开始制冷机开始制冷（3）热敏电阻用于温度控制）热敏电阻用于温度控制情境三情境三 热电偶温度传感器热电偶温度传感器图图5-15 5-15 热电偶测温原理图热电偶测温原理图一 热电热电偶工作原理热电偶工作原理演示热电偶工作原理演示热端温度高于冷端温度时，回路中产生的热电势大于零热端温度高于冷端温度时，回路中产生的热电势大于零冷热端温度相等时，回路中不产生热电势冷热端温度相等时，回路中不产生热电势热端温度低于冷端温度时，回路中产生的热

18、电势小于零热端温度低于冷端温度时，回路中产生的热电势小于零热电动势的组成热电动势的组成 图图5-165-16 热电偶回路总热电势热电偶回路总热电势0000(,)()(,)()(,)ABABBABAEt tetet tetet t两种导体的两种导体的接触电势接触电势 两种导体的接触电势两种导体的接触电势 单一导体的温差电势单一导体的温差电势温差温差电势电势很小很小单一导体的单一导体的温差电动势温差电动势 接触电动势接触电动势的数值取决的数值取决于两种导体于两种导体的的性质性质和和接接触点的温度，触点的温度，而与导体的而与导体的形状及尺寸形状及尺寸无关无关总热电动势表达式总热电动势表达式0(,)(

19、)()ABABEt tetCf t00(,)()()ABABABEt tetet0000(,)()(,)()(,)ABABBABAEt tetet tetet t温差电势温差电势很小，可很小，可忽略不计忽略不计 总热电总热电势表达势表达式式t to o 恒定恒定e eABAB（t to o）=C C热端接热端接触电势触电势 冷端接冷端接触电势触电势 A A导体的导体的温差电势温差电势 B B导体的导体的温差电势温差电势 附录附录 K K型热电偶分度表型热电偶分度表K型（镍铬型（镍铬镍硅）镍硅）热电偶温度范围（热电偶温度范围（-90 01300）（参考端温度为（参考端温度为00）热电势 mV2.

20、2.热电偶的基本定律热电偶的基本定律EABC（t,to）=EAB（t，to）中间导体定律中间导体定律 第三第三种导种导体体中间导体定律的意义中间导体定律的意义图图5-175-17 连接仪表的热电偶测量回路连接仪表的热电偶测量回路开路热电偶测温开路热电偶测温（2）中间温度定律）中间温度定律tt0ttABtt0ttABAB+中间温度定律中间温度定律00(,)(,)(,)ABABABEt tEt tEt t(,)()()ABABABEt tetet00(,)()()ABABABEt tetet000(,)(,)()()(,)ABABABABABEt tEt tetetEt t两式相加得两式相加得 证

21、明证明 中间温度定律的意义（3 3）参考电极定律）参考电极定律000(,)(,)(,)ABACBCEt tEt tEt t图图5-18 5-18 参考电极定律参考电极定律参考电极定律举例参考电极定律举例解解:设设A A 为铂铑为铂铑3030电极，电极，B B 为铂铑为铂铑6 6电极，电极，C C 为纯铂电极为纯铂电极E EABAB（1084.51084.5，00）=E EACAC（1084.51084.5，0 0）-E EBCBC（1084.51084.5，00）=5.622mV=5.622mV3 3 热电偶的材料与结构热电偶的材料与结构1 1）在测量温度范围内，热电性能稳定，不随时间和被测介

22、质变化，物理化在测量温度范围内，热电性能稳定，不随时间和被测介质变化，物理化 学性能稳定，能耐高温，在高温下不易氧化或腐蚀等。学性能稳定，能耐高温，在高温下不易氧化或腐蚀等。2 2）导电率要高，电阻温度系数小。导电率要高，电阻温度系数小。3 3）热电势随温度的变化率要大，并希望该变化率最好是常数。热电势随温度的变化率要大，并希望该变化率最好是常数。4 4）组成热电偶的两电极材料应具有组成热电偶的两电极材料应具有相近的熔点和特性稳定的温度相近的熔点和特性稳定的温度范围。范围。5 5）材料的机械强度高，来源充足，复制性好，复制工艺简单，价格便宜。材料的机械强度高，来源充足，复制性好，复制工艺简单，

23、价格便宜。目前工业上常用的目前工业上常用的4 4种标准化的热电偶材料为：种标准化的热电偶材料为：铂铑铂铑3030铂铑铂铑6 6（分度号为（分度号为B B型），测温范围型），测温范围0 018001800；铂铑铂铑1010铂（分度号为铂（分度号为S S型），测温范围型），测温范围0 016001600；镍铬镍铬镍硅（分度号为镍硅（分度号为K K型），测温范围型），测温范围-200-20013001300；镍铬镍铬铜镍（分度号为铜镍（分度号为E E型），测温范围型），测温范围-200-200900900。组成热电偶的两种材料写在组成热电偶的两种材料写在前面的为正极前面的为正极，后面为负极后面为负极

24、。查热电偶分度表时，一定要对应相应的材料。查热电偶分度表时，一定要对应相应的材料。热电偶的结构热电偶的结构根据安装连接形式根据安装连接形式可分为可分为:固定螺纹固定螺纹连接，连接，固定法兰固定法兰连接，连接，活动法兰活动法兰连接，连接，无固定无固定装置等形式装置等形式 铠装热电偶铠装热电偶 薄膜热电偶薄膜热电偶也称缆式热电偶，它也称缆式热电偶，它是将热电偶丝与电熔是将热电偶丝与电熔氧化镁绝缘物熔铸在氧化镁绝缘物熔铸在一起，外套不锈钢管一起，外套不锈钢管等等.热电偶耐高压、反热电偶耐高压、反应时间短、坚固耐用应时间短、坚固耐用 用真空镀膜技用真空镀膜技术等方法，将术等方法，将热电偶材料沉热电偶材

25、料沉积在绝缘片表积在绝缘片表面而构成的热面而构成的热电偶电偶薄膜热电偶：测量范围为薄膜热电偶：测量范围为-200-200500500，热电极材料多采用，热电极材料多采用铜铜康铜、镍铬康铜、镍铬铜、镍铬铜、镍铬镍硅等，用云母作绝缘基片，镍硅等，用云母作绝缘基片，主要适用于各种表面温度的测量。主要适用于各种表面温度的测量。当测量范围为当测量范围为50050018001800时，热电极材料多用镍铬时，热电极材料多用镍铬镍硅、镍硅、铂铑铂铑铂等，用陶瓷做基片。铂等，用陶瓷做基片。普通装配型热电偶的外形普通装配型热电偶的外形铠装热电偶外形铠装热电偶外形铠装热电偶横截面铠装热电偶横截面另外，根据热电偶的测

26、温原理，热电偶回路的热电势只另外，根据热电偶的测温原理，热电偶回路的热电势只与与冷端和热端的温度冷端和热端的温度有关，当冷端温度保持不变时，热电势才有关，当冷端温度保持不变时，热电势才与测量端温度成单值对应关系。但在实际测量时，冷端温度与测量端温度成单值对应关系。但在实际测量时，冷端温度常随环境温度变化而变化，常随环境温度变化而变化，不能保持恒定，因而会产生测不能保持恒定，因而会产生测量误差。为了消除或补偿冷端温度的影响，常采用以下几种量误差。为了消除或补偿冷端温度的影响，常采用以下几种方法。方法。4.4.热电偶冷端温度的补偿热电偶冷端温度的补偿0t（1 1）0恒温法（冰浴法）恒温法（冰浴法）

27、在冰瓶中，冰水混合在冰瓶中，冰水混合物的温度能较长时间物的温度能较长时间的保持在的保持在0 0 不变不变冰浴法接线图冰浴法接线图被测流被测流体管道体管道热电热电偶偶接线盒接线盒补偿补偿导线导线铜铜导导线线毫毫伏伏表表冰瓶冰瓶冰水混冰水混合物合物试管试管新的新的冷端冷端此方法在热电偶与动圈式仪表配套使用时特别实用。可以利用仪表的机此方法在热电偶与动圈式仪表配套使用时特别实用。可以利用仪表的机械调零点将械调零点将零位调到与冷端温度相同零位调到与冷端温度相同的刻度上，也就相当于先给仪表输入的刻度上，也就相当于先给仪表输入一个热电势一个热电势 ，在仪表使用时所指示的值即为，在仪表使用时所指示的值即为

28、对应的温度值，也即实际测量的温度的大小对应的温度值，也即实际测量的温度的大小（2 2）冷端温度修正法）冷端温度修正法00(,0)(,)(,0)ABABABEtEt tEt0(,0)ABEt00(,)(,0)ABABEt tEt若冷端温度若冷端温度t0 0，则，则EAB（t，t0）EAB（t，0 ）。）。将冷端置于其他恒温器内，使之保持温度恒定，避免由于环境温度的波将冷端置于其他恒温器内，使之保持温度恒定，避免由于环境温度的波动而引入误差。动而引入误差。利用中间温度定律即可求出测量端相对于利用中间温度定律即可求出测量端相对于00的热电势。的热电势。（3 3）.补偿导线法（延引电极法）补偿导线法（

29、延引电极法）mVAABBttt0图5-20 补偿导线法00(,)(,)ABA BEt tEt t 为了使为了使冷端不受测量端温度的影响冷端不受测量端温度的影响，可将，可将热电偶加长热电偶加长，但同时也增加了测量费用。所，但同时也增加了测量费用。所以一般采用在以一般采用在一定温度范围内（一定温度范围内（0 0100100）与热电偶热电特性相近且廉价的材料代替热与热电偶热电特性相近且廉价的材料代替热电偶来延长热电极电偶来延长热电极，这种导线称为补偿导线，这种导线称为补偿导线，这种方法称为这种方法称为补偿导线法补偿导线法。如图。如图5-205-20所示。所示。AA、BB为补偿导线，根据补偿导线的定义

30、为补偿导线，根据补偿导线的定义有有:热电偶补偿导线的作用热电偶补偿导线的作用 使用补偿导线必须注意使用补偿导线必须注意两个问题两个问题：两根补偿导线与热电偶相连的接点温度必须相同，接点温度不两根补偿导线与热电偶相连的接点温度必须相同，接点温度不 超过超过100 100 ；不同的热电偶要与其型号相应的补偿导线配套使用，且必须在不同的热电偶要与其型号相应的补偿导线配套使用，且必须在 规定的温度范围内使用，极性不能接反。规定的温度范围内使用，极性不能接反。在我国，补偿导线已有定型产品，如表在我国，补偿导线已有定型产品，如表5-15-1所示。所示。表表5-1 5-1 常用热电偶补偿导线常用热电偶补偿导

31、线5.5.热电偶测温线路热电偶测温线路0(,)ABEEt t仪表的读数为：仪表的读数为：补偿导线图图5-21 热电偶热电偶测量某一点温度测量某一点温度两支同型号的热电偶两支同型号的热电偶反向反向串联串联102012(,)(,)()()ABABABABEEt tEt tetet仪表的读数为：仪表的读数为：注：用热电偶测用热电偶测量量两点温度之差两点温度之差时，千万不能直时，千万不能直接相减两温度点接相减两温度点的温度的温度图5-22 测量测量两点温度之差两点温度之差（2）测量两点温度之差的电路）测量两点温度之差的电路（3）测量）测量两点间温度和的电路的电路两支同型号的热电偶两支同型号的热电偶正向

32、正向串联串联1020(,)(,ABABEEt tEt t）仪表的读数为：仪表的读数为：该电路的特点是：输该电路的特点是：输出的热电势较大，提出的热电势较大，提高了测试灵敏度，可高了测试灵敏度，可以测量微小温度的变以测量微小温度的变化。并且因为热电偶化。并且因为热电偶串联，只要有一支热串联，只要有一支热电偶烧断，仪表即没电偶烧断，仪表即没有指示，可以立即发有指示，可以立即发现故障。现故障。图图5-23 5-23 测量测量两点间温度和两点间温度和（4）测量两点间）测量两点间平均温度的电路两支同型号的热电偶两支同型号的热电偶并联并联图中每一支热电偶分别串接了图中每一支热电偶分别串接了均衡电阻均衡电阻

33、R R1 1、R R2 2，其作用是在，其作用是在t t1 1、t t2 2不相等时，在每一支热电偶不相等时，在每一支热电偶回路中流过的电流不受热电偶回路中流过的电流不受热电偶本身内阻不相等时的影响，所本身内阻不相等时的影响，所以以R R1 1、R R2 2的阻值很大。的阻值很大。1020(,)(,2ABABEt tEt tE）仪表的读数为：仪表的读数为：该电路的该电路的缺点缺点：当某一热电偶烧当某一热电偶烧断时，不能立即断时，不能立即察觉出来，会造察觉出来，会造成测量误差成测量误差 图图5-24 5-24 测量两点间测量两点间平均温度平均温度（5 5）多点温度测量线路多点温度测量线路图图5-

34、25 5-25 一台仪表分别测量多点温度一台仪表分别测量多点温度 通过波段开关，可以用一台显通过波段开关，可以用一台显示仪表分别测量多点温度。示仪表分别测量多点温度。6.热电偶的应用热电偶用于热电偶用于金属表面温度金属表面温度的测量的测量 一般当被测金属表面温度在一般当被测金属表面温度在200200300300左右或以下时，左右或以下时，可采用可采用粘接剂粘接剂将热电偶的结点将热电偶的结点粘附粘附于金属表面。于金属表面。当被测当被测表面温度较高表面温度较高，而且要求测量精度高和响应时间，而且要求测量精度高和响应时间 常数小的情况下，常采用常数小的情况下，常采用焊接焊接，将热电偶的头部焊于金，将

35、热电偶的头部焊于金 属表面属表面。例例1 1 测控应用测控应用 如图如图5-265-26所示为常用炉温测量控制系统。图中由毫伏定值器给出设定所示为常用炉温测量控制系统。图中由毫伏定值器给出设定温度对应的毫伏数，当热电偶测量的热电势与定值器输出的数值有偏差温度对应的毫伏数，当热电偶测量的热电势与定值器输出的数值有偏差时，说明炉温偏离设定值，此偏差经放大器放大后送到调节器，再经晶时，说明炉温偏离设定值，此偏差经放大器放大后送到调节器，再经晶闸管触发器推动晶闸管执行器，从而调整炉丝加热功率，消除偏差，达闸管触发器推动晶闸管执行器，从而调整炉丝加热功率，消除偏差，达到温控的目的。到温控的目的。例例2

36、热电偶用于管道内温度的测量热电偶用于管道内温度的测量情境四情境四 集成温度传感器集成温度传感器集成温度传感器分类集成温度传感器分类电流型电流型输出阻抗很高，可用于远距离精密温度遥感和遥输出阻抗很高，可用于远距离精密温度遥感和遥 测，而且不用考虑接线引入损耗和噪声测，而且不用考虑接线引入损耗和噪声电压型电压型输出阻抗低，易于同信号处理电路连接输出阻抗低，易于同信号处理电路连接频率型频率型易与微型计算机连接易与微型计算机连接三端式三端式两端式两端式输出端个数输出端个数 一一 集成温度传感器的基本工作原理集成温度传感器的基本工作原理 12lnbeIkTUqIkk玻尔兹曼常数；玻尔兹曼常数；QQ电子电

37、荷量；电子电荷量；TT绝对温度；绝对温度；VTVT1 1和和VTVT2 2发射极面积之比。发射极面积之比。只要只要I I1 1/I/I2 2为恒定值，则为恒定值，则U Ubebe与温度与温度T T为单为单值线性函数关系。值线性函数关系。这就是集成温度传感器这就是集成温度传感器的基本工作原理。的基本工作原理。图图5-285-28集成温度传感器原理图集成温度传感器原理图二二 电压输出型电压输出型102lnbeRkTUURq02221beUUI RRR若若R R1 1=940=940，R R2 2=30=30，=37=37，则电路输出温度系数为则电路输出温度系数为10mV/K10mV/K。注意：注意

38、：T T（K K）=t=t（）+273.15+273.15图图5-29 5-29 电压输出型温度传感器电压输出型温度传感器三三 电流输出型集成温度传感器电流输出型集成温度传感器1222lnbeTUkTIIRqR由上式可得知，当由上式可得知，当R R、为恒为恒定量时，定量时，I IT T与与T T成线性关系。若成线性关系。若R=358 R=358，=8=8，则电路输出，则电路输出温度系数为温度系数为1A/K1A/K。图图5-30 5-30 电流输出原理电路图电流输出原理电路图1.AD5901.AD590的基本应用电路的基本应用电路图5-31 基本应用电路2摄摄氏温温度测测量电电路图图5-32 用

39、于测量摄氏温度的电路用于测量摄氏温度的电路 3温温差测测量电电路及其应应用图图5-33测量两点温度差的电路测量两点温度差的电路4.4.热电偶的补偿热电偶的补偿图图 5-34 5-34 热电偶参考端的补偿电路热电偶参考端的补偿电路5.5.温度控制温度控制图5-35 温度控制电路量度物体温度数值的标尺量度物体温度数值的标尺 集成温度传感器集成温度传感器 电压输出型、电流输出型电压输出型、电流输出型 非接触式测温非接触式测温 温度的测量方法温度的测量方法接触式接触式膨胀式温度计的工作原理膨胀式温度计的工作原理 物体受热体积膨胀物体受热体积膨胀 电阻式温度传感器的工作原理电阻式温度传感器的工作原理 导体或半导体材料的导体或半导体材料的电阻值电阻值随随 温度温度变化而变化变化而变化 热敏电阻的种类热敏电阻的种类负负温度系数（温度系数（NTCNTC）热敏电阻）热敏电阻正正温度系数（温度系数（PTCPTC）热敏电阻）热敏电阻临界临界温度系数（温度系数（CTRCTR）热敏电阻）热敏电阻要点回顾要点回顾习习 题题 5图5-36 热电偶测量熔融金属温度