山东建筑大学热工检测课第4章ppt课件

《山东建筑大学热工检测课第4章ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山东建筑大学热工检测课第4章ppt课件（115页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第四章第四章 测量误差和不确定度测量误差和不确定度第一节第一节 热电现象及热电偶定律热电现象及热电偶定律第四节第四节 金属测温电阻金属测温电阻第五节第五节 半导体热敏电阻半导体热敏电阻第六节热电偶和热电阻的校验第六节热电偶和热电阻的校验第三节第三节 热电偶冷端温度补偿热电偶冷端温度补偿第二节第二节 标准化与非标准化热电偶标准化与非标准化热电偶第一节第一节 热电现象及热电偶定律热电现象及热电偶定律一一 热电现象及热电偶测温原理热电现象及热电偶测温原理二二 热电偶基本定律热电偶基本定律一一 热电现象及热电偶测温原理热电现象及热电偶测温原理u热电偶是目前世界上科研和生产中应用热电偶是目前世界上科研和

2、生产中应用最普遍、最广泛的温度测量元件。最普遍、最广泛的温度测量元件。u它将温度信号转换成电势（它将温度信号转换成电势（mVmV）信号，信号，配以测量毫伏的仪表或变送器可以实现温配以测量毫伏的仪表或变送器可以实现温度的测量或温度信号的转换。度的测量或温度信号的转换。u具有结构简单、制作方便、测量范围宽、具有结构简单、制作方便、测量范围宽、准确度高、性能稳定、复现性好、体积小、准确度高、性能稳定、复现性好、体积小、响应时间短等各种优点。响应时间短等各种优点。u它既可以用于流体温度测量，也可以用它既可以用于流体温度测量，也可以用于固体温度测量。既可以测量静态温度，于固体温度测量。既可以测量静态温度

3、，也能测量动态温度。也能测量动态温度。u并且直接输出直流电压信号，便于测量、并且直接输出直流电压信号，便于测量、信号传输、自动记录和控制等。信号传输、自动记录和控制等。将两种不同的导体或半导体连成闭合回将两种不同的导体或半导体连成闭合回路，当两个接点处的温度不同时，回路，当两个接点处的温度不同时，回路中将产生热电势。路中将产生热电势。闭合回路中产生的热电势由闭合回路中产生的热电势由两种电势组成：两种电势组成：温差电势和温差电势和接触电势接触电势两种不同的导体相接触时，因各自的电两种不同的导体相接触时，因各自的电子密度不同而产生电子扩散，当达到动子密度不同而产生电子扩散，当达到动平衡后所形成的电

4、势，平衡后所形成的电势，大小取决于两种大小取决于两种不同导体的性质和接触点的温度。不同导体的性质和接触点的温度。指同一导体的两端因温度不同指同一导体的两端因温度不同而产生的电势，不同的导体具而产生的电势，不同的导体具有不同的电子密度，所以它们有不同的电子密度，所以它们的温差电势也不一样。的温差电势也不一样。是导体是导体A右端的温度为右端的温度为T时的电子密度时的电子密度是导体是导体B左端的温度为左端的温度为T时的电子密度时的电子密度一 一一+-高温高温低温低温温差电动势NAt为导体为导体A在在温度温度t时的电时的电子密度子密度热电偶回路中总热电势热电偶回路中总热电势BEAB（T）E EABAB

5、（T T0 0）E EA A（T T ，T T0 0 ）E EB B（T T ，T T0 0 ）A经过简化可得经过简化可得闭合回路闭合回路的总热电势为的总热电势为接触电势要远大于温差电势，闭接触电势要远大于温差电势，闭合回路总电势以接触电势为主合回路总电势以接触电势为主EAB(T,T0)=f(T)-C闭合回路的总热电势取决于两种闭合回路的总热电势取决于两种材料及两个端点的温度材料及两个端点的温度.当热电偶当热电偶材料一定时材料一定时,热电偶的总热电势成热电偶的总热电势成为温度为温度T和和T0的函数的函数当当T0维持一定时维持一定时,对于确定的热电对于确定的热电偶热电势只与温度偶热电势只与温度T

6、成单值函数关系成单值函数关系,即即:(1) 热热电偶产生热电势的条件是两种电偶产生热电势的条件是两种不同的导体材料构成回路，两端接不同的导体材料构成回路，两端接点处的温度不同。点处的温度不同。小结小结(2) 热电势大小只与热电极材料及两热电势大小只与热电极材料及两端温度有关，与热偶丝的粗细和长端温度有关，与热偶丝的粗细和长短无关。短无关。小结小结(3) 热电极材料确定以后，热电势的热电极材料确定以后，热电势的大小只与温度有关。大小只与温度有关。 小结小结测温时，测量端置于被测温度处。测温时，测量端置于被测温度处。而参比端一般要保持恒定温度，并而参比端一般要保持恒定温度，并与测量仪表相接。与测量

7、仪表相接。在这个闭合回路中，在这个闭合回路中，T端称测量端端称测量端或热端，或热端，T0端称参比端或冷端。端称参比端或冷端。 二二 热电偶的基本定律热电偶的基本定律 1 均质导体定则均质导体定则2 中间导体定则中间导体定则3标准电极定则标准电极定则4 中间温度定则中间温度定则 1 均质导体定则均质导体定则 由一种均质导体组成的闭合回路，由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的截面和长度以及其温度分不论导体的截面和长度以及其温度分布如何，都不能产生热电势。布如何，都不能产生热电势。这一定则说明，一这一定则说明，一种均质材料不能构种均质材料不能构成热电偶成热电偶由两种不同材料组成的热电偶由两种不同

8、材料组成的热电偶则要求材质的均匀性要好，否则要求材质的均匀性要好，否则热电极的温度分布将会对热则热电极的温度分布将会对热电势值产生影响电势值产生影响 2 中间导体定则中间导体定则在热电偶回路中在热电偶回路中接入中间导体接入中间导体后，只要中间后，只要中间导体两端的温导体两端的温度相同，对热度相同，对热电偶回路的总电偶回路的总热电势值没有热电势值没有影响。影响。 2 中间导体定则中间导体定则假设金属的活性顺序为假设金属的活性顺序为ABC回路总电势回路总电势 2 中间导体定则中间导体定则回路总电势回路总电势EAB(t)-EAC(t0)+EBC(t0)=EAB(t)-EAC(t0)-EBC(t0)=

9、EAB(t)-EAB (t0) =EAB(t,t0)3 标准电极定则标准电极定则已知热电偶的两个电极已知热电偶的两个电极A、B分别分别与另一电极与另一电极C组成的热电偶的热电组成的热电偶的热电势为势为 EAC(T,T0)和和EBC(T,T0) ，则在相同接点温度则在相同接点温度(T,T0)下，由下，由A、B电极组成的热电偶的热电势电极组成的热电偶的热电势 EAB(T,T0)为为:例如，铂铑例如，铂铑30铂热电偶的铂热电偶的EAC（1084.5 , 0）=13.976mv,铂铑铂铑6铂热电偶的铂热电偶的EBC（1084.5,0）=8.354mv，根据标准电极定律，根据标准电极定律，铂铑铂铑30铂

10、铑铂铑6热电偶的热电偶的EAB(1084.5, 0）=13.976-8.354=5.622mv。 4 中间温度定则中间温度定则 热电偶热电偶AB在接点温度为在接点温度为t1、t3时的热时的热电势电势EAB(t1, t3)等于热电偶等于热电偶AB在接点在接点温度为温度为t1、t2和和t2 、 t3时的热电势时的热电势EAB(t1, t2)、EAB(t2, t3)的代数和。的代数和。EAB(t1, t3)= EAB(t1, t2)+EAB(t2, t3)根据这一定则，只需列出热电偶在根据这一定则，只需列出热电偶在参比端温度为参比端温度为0的分度表，就可的分度表，就可以求出参比端在其它温度时的热电以

11、求出参比端在其它温度时的热电势值。势值。热电偶参考端热电偶参考端补偿导线法补偿导线法处理处理原理原理：在一定温度范围内，与配用热电在一定温度范围内，与配用热电偶的热电特性相同的一对带有绝缘层的偶的热电特性相同的一对带有绝缘层的廉价金属导线为补偿导线。廉价金属导线为补偿导线。回路总热电势为回路总热电势为E=EAB(T,T0)+EAB(T0,T0)E=EAB(T,T0)补偿导线补偿导线EAB(T0,T0) =EAB(T0,T0)u常用补偿导线的结构分为常用补偿导线的结构分为普通型普通型和和带屏带屏蔽层型蔽层型两种两种u按照补偿原理分为按照补偿原理分为补偿型补偿型及及延伸型延伸型两种两种补偿导线补偿

12、导线u按使用温度可分为按使用温度可分为一般用一般用（0100）和和耐热用耐热用（0200）注意注意 两个接点温度不能超过规定温度两个接点温度不能超过规定温度两个接点温度应当相同。否则，两个接点温度应当相同。否则，由于热电偶与补偿导线的热电特由于热电偶与补偿导线的热电特性并不完全相同，可能会引起较性并不完全相同，可能会引起较大的测量误差。大的测量误差。正负极不能接反正负极不能接反在在T0=0条件下，用实验的方法测出各种条件下，用实验的方法测出各种不同热电极组合的热电偶在不同热端温不同热电极组合的热电偶在不同热端温度下所产生的热电势值，可以列出对应度下所产生的热电势值，可以列出对应的分度表，常用热

13、电偶的热电特性有分的分度表，常用热电偶的热电特性有分度表可查。度表可查。 通常表示热电偶所用热电极材料时，电子通常表示热电偶所用热电极材料时，电子相对活跃的为正极，电子相对不活跃的相对活跃的为正极，电子相对不活跃的为负极。为负极。分度表分度表第二节第二节 标准化与非标准化热电偶标准化与非标准化热电偶一一 热电极材料及其热电性质热电极材料及其热电性质二二 标准化热电偶标准化热电偶三三 非标准化热电偶非标准化热电偶四四 热电偶的构造热电偶的构造一一 热电极材料及其热电性质热电极材料及其热电性质在测温范围内热电性能稳定，不随在测温范围内热电性能稳定，不随时间和被测对象而变化；时间和被测对象而变化；在

14、测温范围内物理化学性能稳定，在测温范围内物理化学性能稳定，不易氧化和腐蚀，耐辐射；不易氧化和腐蚀，耐辐射；所组成的热电偶要有足够的灵敏度，所组成的热电偶要有足够的灵敏度，热电势随温度的变化牢要足够大；热电势随温度的变化牢要足够大；一一 热电极材料及其热电性质热电极材料及其热电性质热电特性接近单值线性或近似线性；热电特性接近单值线性或近似线性；电导率高，电阻温度系数小；电导率高，电阻温度系数小； 机械性能好，机械强度高，材质均匀；机械性能好，机械强度高，材质均匀；工艺性好，易加工，复制性好价格便工艺性好，易加工，复制性好价格便宜。宜。 二二 标准化热电偶标准化热电偶热电偶热电偶分度号分度号测量端

15、温度测量端温度()参考端温度参考端温度()热电势热电势(mV)S1300013.155B1400158.914K8503034.111T-14520-5.324E8053559.304J5651530.3061廉金属热电偶廉金属热电偶1）T型（铜康铜）热电偶型（铜康铜）热电偶2）K型（镍铬镍铝或镍硅）热电偶型（镍铬镍铝或镍硅）热电偶3）E型（镍铬康铜）热电偶型（镍铬康铜）热电偶4）J型（铁康铜）热电偶型（铁康铜）热电偶K型（镍铬镍铬镍硅）热电偶镍硅）热电偶 这是一种贱金属热电偶，它的特点是价格低廉，灵敏度高，复现性较好，高温下抗氧化能力强，是工业和实验室中大量采用的一种热电偶。但在还原性介质或

16、含硫化物气氛中易被侵蚀。 T型（铜铜康铜）热电偶康铜）热电偶 这是一种贱金属热电偶，测量精度高，稳定性好，低温时灵敏度高，价格低廉。 E型（镍铬镍铬康铜）热电偶康铜）热电偶 这是一种贱金属热电偶，在以上几种热电偶中它的灵敏度最高，但抗氧化及抗硫化物介质的能力较差，适于在中性或还原性气氛中使用。 2贵金属热电偶贵金属热电偶1）S型（铂铑型（铂铑10铂）热电偶铂）热电偶2）R型（铂铑型（铂铑13铂）热电偶铂）热电偶3）B型（铂铑型（铂铑30铂铑铂铑6）热电偶）热电偶 S型（铂铑型（铂铑10铂）热电偶铂）热电偶 这是一种贵金属热电偶，它的特点这是一种贵金属热电偶，它的特点是精度高，物理化学性能稳定，

17、测温上限是精度高，物理化学性能稳定，测温上限高，适于在氧化或中性气氛介质中使用。高，适于在氧化或中性气氛介质中使用。另外，它的热电势较小，灵敏度较低，价另外，它的热电势较小，灵敏度较低，价格昂贵。它不仅可用于工业和实验室测温，格昂贵。它不仅可用于工业和实验室测温，更为重要的是它可以保存为基准热电偶和更为重要的是它可以保存为基准热电偶和传递为各级标准热电偶。传递为各级标准热电偶。 B型（铂铑铂铑30铂铑铂铑6）热电偶）热电偶 这是一种贵金属热电偶，它的特点是测温上限短时可达1800，测量精度高，适于在氧化或中性气氛介质中使用。但不宜在还原气氛中使用，灵敏度较低，价格昂贵。 三三非标准化热电偶非标

18、准化热电偶（1）钨铼系热电偶）钨铼系热电偶（2）钨铱系热电偶）钨铱系热电偶（3）其他非标准化热电偶）其他非标准化热电偶四四 热电偶的构造热电偶的构造1 普通热电偶普通热电偶2 铠装热电偶铠装热电偶3 薄膜热电偶薄膜热电偶1 普通热电偶普通热电偶（1）热电极）热电极（2）绝缘材料）绝缘材料（3）保护套管）保护套管两个两个热电极热电极热电热电偶接偶接点点2 铠装热电偶铠装热电偶 WRTK2-434/8*1000mm铠装固定卡套法兰热电偶铠装固定卡套法兰热电偶 WRSK-143/6*1000mmGh3030铠装防爆热电偶铠装防爆热电偶 WRNK-332/4*1000mmGh2520铠装可动卡套螺纹热

19、电偶铠装可动卡套螺纹热电偶由金属套管、绝缘材料（一般为氧化镁粉）由金属套管、绝缘材料（一般为氧化镁粉）和热电偶线三者组合而成的坚实体。和热电偶线三者组合而成的坚实体。按测量端：绝缘型、接壳型、露端型和分离按测量端：绝缘型、接壳型、露端型和分离式绝缘型；按固定装置：无、卡套式、螺纹、式绝缘型；按固定装置：无、卡套式、螺纹、法兰等法兰等测量范围大和反应速度快测量范围大和反应速度快安装使用方便安装使用方便使用寿命长，机械强度和耐压性能好使用寿命长，机械强度和耐压性能好从从0.25mm12mm直径范围，最大长度可到直径范围，最大长度可到500m铠装型热电偶可长达上百米铠装型热电偶可长达上百米第三节第三

20、节 热电偶冷端温度补偿热电偶冷端温度补偿一一 计算法计算法二二 冰点槽法冰点槽法三三 补偿电桥法补偿电桥法3 热电偶冷端温度补偿热电偶冷端温度补偿热电偶的总热电势为温度热电偶的总热电势为温度T和和T0的函数的函数当当T0维持一定时维持一定时,对于确定的热电偶对于确定的热电偶热电势只与温度热电势只与温度T成单值函数关系成单值函数关系,即即:EAB(T,T0)=f(T)-C存在问题存在问题冷端温度冷端温度T0难以保持稳定难以保持稳定,所所以要对冷端进行温度补偿以要对冷端进行温度补偿一一 计算法计算法热电偶冷端温度热电偶冷端温度T0通常为环境温度而不是通常为环境温度而不是0，此时需要进行计算修正。，

21、此时需要进行计算修正。可查分度表求得可查分度表求得 然后可得然后可得 二二 冰点槽法冰点槽法工业应用时，工业应用时，一般把参比一般把参比端放在电加端放在电加热的恒温器热的恒温器中，使其维中，使其维持在某一恒持在某一恒定的温度。定的温度。在实验室情况及精在实验室情况及精密测量中，是把参密测量中，是把参比端置于能保持恒比端置于能保持恒温的冰点槽中，参温的冰点槽中，参比端温度为比端温度为0。测得热电势后，直测得热电势后，直接查分度表得知被接查分度表得知被测温度。测温度。三三补偿电桥法补偿电桥法补偿电桥法是在热电偶测温系统中补偿电桥法是在热电偶测温系统中串联一个不平衡电桥，此电桥输出的串联一个不平衡电

22、桥，此电桥输出的电压随热电偶冷端温度变化而变化，电压随热电偶冷端温度变化而变化，从而修正热电偶冷端温度波动引入的从而修正热电偶冷端温度波动引入的误差。误差。补偿电桥法利用不平衡电桥产生相应的电势，补偿电桥法利用不平衡电桥产生相应的电势，以补偿热电偶由于参比端温度变化而引起以补偿热电偶由于参比端温度变化而引起的热电势变化。的热电势变化。 前述中间导体定则的推广前述中间导体定则的推广回路总电势回路总电势E=EAB(t,t0) 回路总电势回路总电势E=EAB(t,t0)+U 回路总电势回路总电势E=EAB(t,t0)+U 回路总电势回路总电势E=EAB(t,t0)+Uab E=E(t,t0)+Uab

23、 RS为限流电阻为限流电阻,桥路供电电压桥路供电电压为直流为直流4VR1=R2=R3=1,采用锰铜丝无感绕制采用锰铜丝无感绕制,其电阻温度系数为其电阻温度系数为0RCU用铜丝无感绕制用铜丝无感绕制,其电阻其电阻温度系数为温度系数为4.310-3-1,当当温度为温度为20 时为时为 1当热电偶冷当热电偶冷端和补偿端端和补偿端的温度的温度t0=20 时时,补偿器的补偿器的4个桥个桥臂电阻均为臂电阻均为1,电桥处于平衡状电桥处于平衡状态态,桥路输出电桥路输出电压为压为Uab=0,当当t0随环随环境温度升境温度升高时高时Rcu增大增大则则a点电位不变点电位不变,b点电位降低，点电位降低，使使Uab增加

24、增加当当t0随环随环境温度升境温度升高时高时由于由于t0升高升高,E(t,t0)将将减小减小选择选择Rs,使使Uab的增加值等于的增加值等于E(t,t0)减小量减小量那么总电动势那么总电动势E将不随将不随t0 变化变化,相当于相当于使冷端温度自动处于使冷端温度自动处于20 ,达到了达到了补偿的目的补偿的目的.3.用两支分度号为用两支分度号为K的热电的热电偶测量偶测量A区和区和B区的温差，区的温差，连接回路如右图所示。连接回路如右图所示。当热电偶参考端温度当热电偶参考端温度t0为为0时，仪表指示时，仪表指示200。问在参考端温度上升问在参考端温度上升25时，仪表的指示值时，仪表的指示值为多少？为

25、什么？为多少？为什么？第四节第四节 金属测温电阻金属测温电阻一一 对金属测温电阻的要求对金属测温电阻的要求二二 标准化热电阻标准化热电阻三三 工业用热电阻的结构工业用热电阻的结构复水器出口水温（热电阻）复水器出口水温（热电阻）WZC-111/12*1000mmCu50铜热电阻铜热电阻WZP2-240/A级级3线线300/150mmE(0-300)隔爆热电阻隔爆热电阻WZPK2-103/B级级6*515mm(0-300)铂热电阻铂热电阻热电阻温度计热电阻温度计被广泛地用于低温及被广泛地用于低温及中温（中温（-200500）范围内的温度）范围内的温度测量，目前应用范围已扩展到测量，目前应用范围已扩

26、展到15K的超低温领域。在的超低温领域。在10001200的的高温范围内，也具有较好特性。高温范围内，也具有较好特性。优点：测温准确度高，信号便于传送。优点：测温准确度高，信号便于传送。 缺点：不能测太高的温度，需外部电缺点：不能测太高的温度，需外部电源供电，连接导线的电阻易受环境温度影源供电，连接导线的电阻易受环境温度影响而产生测量误差。响而产生测量误差。大大多多数数金金属属热热电电阻阻随随其其温温度度升升高高而而增增加加，当当温温度度升升高高1时时，其其阻阻值值约约增增加加0.4%0.6%，称称具具有有正正的的电电阻阻温温度度系系数数。电电阻阻值值Rt与与温温度度t（）的的关关系系可可表示

27、为表示为Rt=R0（1+At+Bt2+Ct3）式中式中Rt温度为温度为t时金属导体的电阻；时金属导体的电阻；R0温度为温度为0时金属导体的电阻；时金属导体的电阻；A、B、C与金属材料有关的常数。对不与金属材料有关的常数。对不同区间，系数不同同区间，系数不同一一 对金属测温电阻的要求对金属测温电阻的要求虽然大多数金属和半导体的电阻与温度之虽然大多数金属和半导体的电阻与温度之间都存在着一定的关系，但并不是所有的间都存在着一定的关系，但并不是所有的金属或半导体都能做成电阻温度计。用于金属或半导体都能做成电阻温度计。用于测温的热电阻（或热敏电阻）应满足以下测温的热电阻（或热敏电阻）应满足以下要求：要求

28、： （1 1）电阻温度系数要大，以得到高敏感度；）电阻温度系数要大，以得到高敏感度； 电阻温度系数：在某一温度间隔内，电阻温度系数：在某一温度间隔内，温度变化温度变化1 1 时的电阻相对变化量，单位时的电阻相对变化量，单位为为1/1/。（2 2）在测温范围内化学与物理性能要稳定；）在测温范围内化学与物理性能要稳定； （3 3）复现性要好；）复现性要好；（4 4）电电阻阻率率要要大大，以以得得到到小小体体积积的的元元件件，进进而而保保证证热热容容量量和和热热惯惯性性小小，使使得得对对温温度度变变化的响应比较快；化的响应比较快；（5 5）电阻温度特性尽可能接近线性，以便）电阻温度特性尽可能接近线性

29、，以便于分度和读数；于分度和读数； （6 6）价格相对低廉。）价格相对低廉。 目前已被采用的电阻温度计具有如下特点：目前已被采用的电阻温度计具有如下特点：（3）热热电电阻阻感感温温部部分分体体积积比比热热电电偶偶的的热热接接点点大大得得多多，因因此此不不宜宜测测量量点点温温度度与与动动态态温温度度，半半导导体体热热敏敏电电阻阻虽虽然然体体积积较较小小，但但其其稳定性和复现性却较差。稳定性和复现性却较差。 目前已被采用的电阻温度计具有如下特点：目前已被采用的电阻温度计具有如下特点：（1）在在中中低低温温范范围围内内其其精精确确度度高高于于热热电电偶偶温温度计；度计；（2）灵灵敏敏度度高高，当当温

30、温度度升升高高1时时，大大多多数数热热电电阻阻的的阻阻值值增增加加0.4%0.6%，半半导导体体材材料的阻值降低料的阻值降低3%6%；二二 标准化热电阻标准化热电阻1铂热电阻铂热电阻特点：特点：精度高，稳定性好，性能可靠。在精度高，稳定性好，性能可靠。在氧化性的气氛中，甚至在高温下的物理化氧化性的气氛中，甚至在高温下的物理化学性质都非常稳定。它易于提纯，复现性学性质都非常稳定。它易于提纯，复现性好，有良好的工艺性，可以制成极细的铂好，有良好的工艺性，可以制成极细的铂丝或极薄的铂箔。与其他热电阻材料相比，丝或极薄的铂箔。与其他热电阻材料相比，有较高的电阻率。有较高的电阻率。缺缺点点：电电阻阻温温

31、度度系系数数较较小小，在在还还原原性性气气氛氛中中，特特别别是是在在高高温温下下易易被被沾沾污污变变脆脆，价价格格较贵。较贵。 u在在2000范范围围内内，铂铂的的电电阻阻温温度度关系为关系为Rt=R01+At+Bt2+C(t100)t3u在在0850范围内，其关系为范围内，其关系为Rt=R0(1+At+Bt2)式中，式中，A、B、C分度常数。分度常数。u铂铂的的纯纯度度用用百百度度电电阻阻比比W（100）表表示示，即即W（100）=R100/R0式中，式中，R100100时铂电阻值；时铂电阻值；R00时铂电阻值。时铂电阻值。uW（100）越高，则其纯度越高。越高，则其纯度越高。 2铜热电阻铜

32、热电阻 特特点点：它它的的电电阻阻值值与与温温度度的的关关系系是是线线性性的的，电电阻阻温温度度系系数数也也比比较较大大，而而且且材材料料易易提提纯纯，价价格格比比较较便便宜宜，但但它它的的电电阻阻率率低低，易易于于氧氧化。化。u在在50150范范围围内内，铜铜的的电电阻阻温温度度关系为关系为Rt=R0(1+t)式中，式中，铜的电阻温度系数。铜的电阻温度系数。 某铜电阻在某铜电阻在20时的阻值时的阻值R2016.28，4.2510-3-1，求该热电阻，求该热电阻在在100时的阻值。时的阻值。3.镍热电阻镍热电阻特点：特点：电阻温度系数较铂大，约为铂的电阻温度系数较铂大，约为铂的1.5倍。倍。u

33、在在50150内，其电阻与温度关系为内，其电阻与温度关系为Rt=100+0.5485t+0.66510-3t2+2.80510-9t4 一般将电阻丝统在云母、石英、陶瓷、塑料等绝缘骨架上，经过固定，外面再加上保护套管。但骨架性能的好坏，影响其测量精度、体积大小和使用寿命。三三 工业用热电阻的结构工业用热电阻的结构电阻体（无感双绕法）电阻体（无感双绕法）1-外壳或绝缘体 2-铂丝 3-骨架 4-引出线铜热电阻结构示意图 铂热电阻结构示意图铂热电阻结构示意图 感温元件结构感温元件结构 普通（装配式）铂电阻普通（装配式）铂电阻 热电阻的引出线热电阻的引出线 两线制。方式简单，两线制。方式简单，费用低

34、引线电阻以及费用低引线电阻以及引线电阻的变化会带引线电阻的变化会带来附加误差。来附加误差。 三线制。可以较好地三线制。可以较好地消除引线电阻的影响，消除引线电阻的影响，测量准确度高于两线测量准确度高于两线制，应用较广。制，应用较广。 四线制。精度高，但四线制。精度高，但是麻烦。是麻烦。1、热电阻2、引出线3、接线盒4、连接线5、显示仪表铠装式铂电阻比装配式铂电阻铠装式铂电阻比装配式铂电阻直径小，易弯曲，抗震性好，直径小，易弯曲，抗震性好，适宜安装在装配式铂电阻无法适宜安装在装配式铂电阻无法安装的场合。安装的场合。铠装式铂电阻外保护套管采用铠装式铂电阻外保护套管采用不锈钢，内充满高密度氧化物不锈

35、钢，内充满高密度氧化物绝缘体，因此，它具有很强的绝缘体，因此，它具有很强的抗污染性能和优良的机械强度，抗污染性能和优良的机械强度，适合安装在环境恶劣的场合。适合安装在环境恶劣的场合。铠装式铂电阻铠装式铂电阻可直接用铜导线和二次仪表相连接使用。由于它具有良好的电输出特性，可为显示仪、记录仪、调节器、扫描器、数据记录仪以及计算机提供准确的温度变化信号。 铠装式铂电阻铠装式铂电阻把金属铂研制成粉浆，采用先进的激光喷溅薄膜技术，及光刻法和干燥蚀刻法把铂附着在陶瓷基片上形成膜，引线经过激光调阻制成。铂金属的长期稳定性、可重复操作性、快速响应及较宽的工作温度范围等特性使其能够适合多种应用。薄膜铂热电阻薄膜

36、铂热电阻陶瓷、玻璃、薄膜铂热电阻元件陶瓷、玻璃、薄膜铂热电阻元件 6机电一体化温度变送器机电一体化温度变送器 温温度度变变送送器器为为24V供供电电、二二线线制制的的一一体体化化变变送送器器。将将热热电电阻阻或或热热电电偶偶的的信信号号放放大大，并并转转换换成成4-20mA或或0-10mA的的输输出出电电流流,或或05V的的输输出出电电压压。其其中中铠铠装装变变送送器器可可以以直直接接测测量量气气体体或或液液体体的的温温度度特特别别适适用用于于低温范围测量低温范围测量。 温度变送器温度变送器 直流毫伏、热电偶、热电阻这三种输入信号的量程单元各不相同，但其后所接的放大单元相同，可以互换。第五节第

37、五节 半导体热敏电阻半导体热敏电阻一半导体热敏电阻的材料和温度特性半导体热敏电阻的材料和温度特性二半导体热敏电阻的结构及应用二半导体热敏电阻的结构及应用由金属氧化物和化合物按不同的配方比例由金属氧化物和化合物按不同的配方比例烧结而成烧结而成，电阻值随电阻体的温度变化而，电阻值随电阻体的温度变化而显著变化。热敏电阻以体积小、结构简单、显著变化。热敏电阻以体积小、结构简单、灵敏度高、稳定性好、价格低廉等优点，灵敏度高、稳定性好、价格低廉等优点，在工业生产的温度控制和电子线路的温度在工业生产的温度控制和电子线路的温度补偿以及测量仪器、医疗设备、家电等领补偿以及测量仪器、医疗设备、家电等领域有广泛的应

38、用域有广泛的应用 一半导体热敏电阻的材料和温度特性半导体热敏电阻的材料和温度特性优优点：点：(1)热敏电阻的温度系数比金属大（热敏电阻的温度系数比金属大（49倍）倍）(2)电电阻阻率率大大，体体积积小小，热热惯惯性性小小，适适于于测测量点温、表面温度及快速变化的温度。量点温、表面温度及快速变化的温度。(3)结构简单、机械性能好。结构简单、机械性能好。缺点：缺点：线性度较差，复现性和互换性较差。线性度较差，复现性和互换性较差。热敏电阻分类：热敏电阻分类：正温度系数正温度系数(PTC)负温度系数负温度系数(NTC) 临界温度系数临界温度系数(CTR)PTC热敏电阻热敏电阻正温度系数正温度系数钛酸钡

39、掺合稀土元素烧结而成钛酸钡掺合稀土元素烧结而成用用途途：彩彩电电消消磁磁，各各种种电电器器设设备备的的过过热热保护，发热源的定温控制，限流元件。保护，发热源的定温控制，限流元件。CTR热敏电阻热敏电阻负温度系数负温度系数 以三氧化二钒与钡、硅等氧化物，在以三氧化二钒与钡、硅等氧化物，在磷、硅氧化磷、硅氧化 物的弱还原气氛中混合烧结而成物的弱还原气氛中混合烧结而成 用途：温度开关。用途：温度开关。NTC热敏电阻热敏电阻很高的负电阻温度系数很高的负电阻温度系数 主要由主要由Mn、Co、Ni、Fe、Cu等过渡等过渡金属氧化物混合烧结而成金属氧化物混合烧结而成 应用：点温、表面温度、温差、温场应用：点

40、温、表面温度、温差、温场等测量自动控制及电子线路的热补偿线等测量自动控制及电子线路的热补偿线路路 半导体电阻半导体电阻 函数关系函数关系 二二 热敏电阻的结构及应用热敏电阻的结构及应用构成：热敏探头、引线、壳体二端和三端器件：为直热式，即热敏电阻直接由连接的电路获得功率；四端器件：旁热式 热敏电阻的线性化串联在热敏电阻中的R的最佳值 热电阻式传感器的应用为消除由于连接导线电阻随环境温度变化为消除由于连接导线电阻随环境温度变化而造成的测量误差，常采用三线制和四而造成的测量误差，常采用三线制和四线制连接法。线制连接法。三线制三线制 热电阻测温电桥的三线制接法热电阻测温电桥的三线制接法工业用热电阻一

41、般采用三线制工业用热电阻一般采用三线制G检流计，检流计，R1，R2，R3固定电阻，固定电阻，R a零位调节电阻，零位调节电阻，R t 热电阻热电阻四线制接法四线制接法 热电阻测温电桥的四线制接法热电阻测温电桥的四线制接法精密测量中，采用四线制接法精密测量中，采用四线制接法金属丝热电阻作为气体传感器的应用 1连通玻璃管连通玻璃管2流通玻璃管流通玻璃管3铂丝铂丝（a）真空度测量方法对环境温度变化比较敏感，真空度测量方法对环境温度变化比较敏感，实际应用中有恒温或温度补偿装置。可测到实际应用中有恒温或温度补偿装置。可测到133.32210-5Pa。（b）可检测管内气体介质成分比例变化、热风流速变化可检

42、测管内气体介质成分比例变化、热风流速变化 温度测量温度测量 热敏电阻点温计热敏电阻点温计 温度控制温度控制简简易易温温度度控控制制器器 温度补偿温度补偿仪仪表表中中的的电电阻阻温温度度补补偿偿电电路路金属一般具有正的温度系数，金属一般具有正的温度系数，采用负温度系数的热敏电阻进行补偿，采用负温度系数的热敏电阻进行补偿，可以抵消由于温度变化所产生的误差可以抵消由于温度变化所产生的误差例例 用镍铬镍硅（K型）热电偶测量炉温，热电偶的冷端温度为40，测得的热电动势为35.72mV，问被测炉温为多少?解：解：查K型热电偶分度表知E(40,0)=1.611mV测得：E(t,40)=35.72mV则：E(

43、t,0)=E(t,40)+E(40,0)=(35.72+1.611)mV=37.33mV查分度表知t=900.1，则被测炉温为900.1。作业作业补偿导线接反了补偿导线接反了热电偶补偿导线切记勿接反热电偶补偿导线切记勿接反在日常检测过程中，有不少厂家电工对热在日常检测过程中，有不少厂家电工对热电偶补偿导线的作用不了解，只知道热电电偶补偿导线的作用不了解，只知道热电偶补偿导线是热电偶与仪表连接的专用线。偶补偿导线是热电偶与仪表连接的专用线。而不知道热电偶补偿导线有正负极之说，而不知道热电偶补偿导线有正负极之说，随意将热电偶补偿导线与热电偶和仪表连随意将热电偶补偿导线与热电偶和仪表连接，这是错误的

44、，会引起很大的误差。接，这是错误的，会引起很大的误差。热电偶补偿导线切记勿接反热电偶补偿导线切记勿接反以某一机械加工厂为例，当时工件的工艺以某一机械加工厂为例，当时工件的工艺要求淬火要求淬火920。操作者也按工艺要求定值，。操作者也按工艺要求定值，仪表指示正常。淬火后，工件出现纹状，仪表指示正常。淬火后，工件出现纹状，使一炉工件报废。分析事故中，发现热电使一炉工件报废。分析事故中，发现热电偶补偿导线接反了，校正后，炉内温度为偶补偿导线接反了，校正后，炉内温度为973。当时热电偶。当时热电偶补偿导线接点补偿导线接点温度为温度为45，室内温度为，室内温度为18。热电偶补偿导线切记勿接反热电偶补偿导

45、线切记勿接反热电偶补偿导线接反了，校正后，炉内温热电偶补偿导线接反了，校正后，炉内温度为度为973。当时热电偶。当时热电偶补偿导线接点补偿导线接点温温度为度为45，室内温度为，室内温度为18。计算接反后。计算接反后造成温度误差为：造成温度误差为：EAB（t45，0)=1817mVEAB（t18，0)=0718mVE=2EAB（t45t18）=2198mV相当于相当于5313。例例 用镍铬镍硅（K型）热电偶测量炉温，热电偶的冷端温度为40，测得的热电动势为35.72mV，问被测炉温为多少?热电堆为了提高热电偶的灵敏度，可将多个热电为了提高热电偶的灵敏度，可将多个热电偶串联起来组成热电堆；热电堆的输出电偶串联起来组成热电堆；热电堆的输出电动势是多个热电偶的输出电动势之和。动势是多个热电偶的输出电动势之和。