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1、4.8 4.8 热电式式传感器感器将温度将温度变化化转换为电量量变化的安装。化的安装。最常用的最常用的热电式式传感器：感器：将温度将温度转换为电势的的变化化热电偶偶将温度将温度转换为电阻的阻的变化化热电阻阻1. 热电偶测温原理热电效应热电偶测温原理热电效应TT0AB热端任务端冷端自在端两两种种不不同同的的导体体( (或或半半导体体)A)A和和B B组合合成成如如下下图闭合合回回路路，假假设导体体A A和和B B的的两两个个衔接接点点处温温度度不不同同设T TT0T0，那那么么在在此此闭合合回回路路中中就就有有电流流产生生，也也就就是是说回回路路中中有有电动势存存在在，该电动势的的方方向向和和大
2、大小小与与导体体的的资料料及及两两接接点点的的温温度度有有关关。这种种景景象象叫叫做做热电效效应。两两种种导体体组成成的的回回路路称称为“热电偶偶，这两种两种导体称体称为“热电极，极，产生的生的电动势那么称那么称为“热电势。这种景象早在种景象早在18211821年首先由塞年首先由塞贝克克SeeSeebackback发现, ,所以又称塞所以又称塞贝克效克效应。4.8.1 4.8.1 热电偶偶热热电电动动势势由由两两部部分分电电动动势势组组成成，一一部部分分是是两两种种导导体体的的接接触触电电势势，另另一一部部分分是单一导体的温差电势。是单一导体的温差电势。热电偶原理图TT0AB接触接触接触接触电
3、势电势温差温差温差温差电势电势热电势热电势 EAB( T,T0 ) EAB( T,T0 ) EAB( T,T0 ) EAB( T,T0 )1 1 1 1 接触接触接触接触电势电势一一切切金金属属中中都都有有大大量量自自在在电子子，而而不不同同的的金金属属资料料其其自自在在电子子密密度度不不同同。当当两两种种不不同同的的金金属属导体体接接触触时，假假设金金属属A A的的自自在在电子子密密度度大大于于金金属属B B的的 ，那那么么在在同同一一瞬瞬间由由A A分分散散到到B B的的电子子将将比比由由B B分分散散到到A A的的电子子多多，因因此此A A对于于B B因因失失去去电子子而而带正正电，B
4、B获得得电子子而而带负电，在在接接触触处便便产生生电场。A A、B B之之间便便产生生了了一一定定的的接接触触电动势。接触电势原理图+ABTEAB(T)-接接触触电电势势的的大大小小与与两两种种金金属属的的资资料料、接接点点的的温温度度有有关关，与与导导体体的的直径、长度及几何外形无关。直径、长度及几何外形无关。 对于温度为对于温度为T T的接点，有以下接触电动势公式：的接点，有以下接触电动势公式：上上式式阐阐明明接接触触电电动动势势的的大大小小与与接接点点温温度度的的高高低低及及导导体体中中的的电电子子密密度有关。度有关。 EAB(T)导体A、B结点在温度T 时构成的接触电动势；e单位电荷，
5、 e =1.610-19C；K波尔兹曼常数， K =1.3810-23 J/K ；nA、nB 导体A、B在温度为T 时的电子密度。对于于任任何何一一种种导体体，当当其其两两端端温温度度不不同同时，两两端端的的自自在在电子子浓度度也也不不同同，温温度度高高的的一一端端浓度度大大，具具有有较大大的的动能能；温温度度低低的的一一端端浓度度小小，动能能也也小小。因因此此高高温温端端的的自自在在电子子要要向向低低温温端端分分散散，高高温温端端因因失失去去电子子而而带正正电，低低温温端端得得到到电子子而而带负电，构构成成温温差差电动势，又称又称汤姆森姆森电动势。2 2 2 2温差温差温差温差电势电势AEA
6、(T,To)ToT温差电势原理图温温差差电电动动势势的的大大小小取取决决于于导导体体的的资资料料及及两两端端的的温温度度。导导体体A A两两端端的的温温差电动势可用下式表示：差电动势可用下式表示：EAEAEAEAT T T T，T0T0T0T0导导体体体体A A A A两端温度分两端温度分两端温度分两端温度分别为别为T T T T、T0T0T0T0时时构成的温差构成的温差构成的温差构成的温差电动势电动势；T T T T、T0T0T0T0高、低温端的高、低温端的高、低温端的高、低温端的绝对绝对温度；温度；温度；温度； 汤汤姆姆姆姆逊逊系数，表示系数，表示系数，表示系数，表示导导体体体体A A A
7、 A两端的温度差两端的温度差两端的温度差两端的温度差为为1111时时所所所所产产生的温差生的温差生的温差生的温差电动势电动势。 其大小与其大小与其大小与其大小与资资料和温度有关料和温度有关料和温度有关料和温度有关同样导体同样导体B B两端的温差电动势如下式所示：两端的温差电动势如下式所示： 由由导导体体资资料料A、B组组成成的的闭闭合合回回路路，其其接接点点温温度度分分别别为为T、T0,假假设设TT0，nAnB那么必存在着两个接触电势和两个温差电势，回路总电势：那么必存在着两个接触电势和两个温差电势，回路总电势：T0TEAB(T)EAB(T0)EA(T,T0)EB(T,T0)AB3 3 3 3
8、 回路回路回路回路总电势总电势由此可以得出以下结论：由此可以得出以下结论：假假设热电偶偶两两电极极资料料一一样，即即，即即使使两两端端温温度度不不同同，但但闭合合回回路路的的总电势仍仍为0，因因此此热电偶必需用两种不同偶必需用两种不同资料作料作热电极；极；假假设热电偶偶两两电极极资料料不不同同，而而热电偶偶两两端端的的温温度度一一样，即即，闭合回路中也不合回路中也不产生生热电势。热电偶偶回回路路的的热电动势只只与与组成成热电偶偶的的资料料及及两两端端接接点的温度有关；与点的温度有关；与热电偶的偶的长度、粗度、粗细、外形无关。、外形无关。由由于于在在金金属属中中自自在在电子子数数目目很很多多，温
9、温度度对自自在在电子子密密度度的的影影响响很很小小，故故温温差差电动势可以忽略不可以忽略不计，在，在热电偶回路中起主要作用的是接触偶回路中起主要作用的是接触电动势。在工程上常用上式来表征在工程上常用上式来表征热电偶回路的偶回路的总电势。并通常使并通常使为常数，即常数，即这样回回路路总热电势就就是是温温度度的的单值函函数数，这给工工程程中中热电偶偶丈量温度丈量温度带来极大方便。来极大方便。并并通通常常令令，然然后后在在不不同同的的丈丈量量端端温温度度下下准准确确地地丈丈量量出出回回路路中中的的总热电势，并并将将所所测的的结果果绘制制成成曲曲线或或表表格格，以以供供在运用在运用时查阅。为什么一切的
10、曲什么一切的曲线均均过原点零度点？原点零度点？1 1中间导体定律中间导体定律在在热电偶回路中接入第三种偶回路中接入第三种导体体C，只需第三种，只需第三种导体的两接点温度一体的两接点温度一样，那么回路中那么回路中总的的热电动势不不变，即中，即中间导体体对回路回路总电势没有影响。没有影响。T0T0BTAC右图回路中的总电动势为：假设回路中三个接点的温度都一样，即TT0，那么回路总电动势必为零，即：即那么2. 热电偶根本定理热电偶根本定理假设按右图接入第三种导体C，那么回路中的总电动势为：T1CT0T1TBA而所以由以上分析可由以上分析可见，在利用，在利用热电偶偶测温温时，一定要尽量保，一定要尽量保
11、证接入的接入的导线和和仪表表在其两接入端点温度一在其两接入端点温度一样，否那么，否那么测试结果不准确。果不准确。同同时利用利用这个定那么个定那么还可以运用开路可以运用开路热电偶丈量液偶丈量液态金属和金属壁面的温度。金属和金属壁面的温度。在炼钢厂中有时直接将廉价热电极(易耗品，例如镍铬-镍硅热偶丝，时间稍长即熔化)插入钢水中丈量钢水温度，如下图：试阐明1)为什么不用将任务端焊在一同?2)要满足哪些条件才不影响丈量精度?采用上述方法是利用了热电偶什么定律？3)假设检测物不是钢水，而是熔化的塑料行吗？为什么？ 用热电偶丈量金属壁面温度有两种方案，如以下图用热电偶丈量金属壁面温度有两种方案，如以下图所
12、示，当热电偶具有一样的参考端温度所示，当热电偶具有一样的参考端温度t0t0时，问在时，问在壁温相等的两种情况下，仪表的示值能否一样？为壁温相等的两种情况下，仪表的示值能否一样？为什么？什么？2 2中间温度定律中间温度定律假假设设不不同同的的两两种种导导体体资资料料组组成成热热电电偶偶回回路路,其其接接点点温温度度分分别别为为T、T0时时,那那么么其其热热电电势势EAB(T,T0)等等于于该该热热电电偶偶在在接接点点温温度度为为(T,Tm)和和(Tm,T0)时时相相应应的热电势的代数和。的热电势的代数和。BA Tm T T0 AB Tm证明：BA Tm T T0 AB Tm即：即该定那么为运用分
13、度表奠定了实际根底。实践中利用热电偶测温时，经常参考端不为0C，可以利用此定律进展修正。即该定那么为运用分度表奠定了实际根底。热电偶分度表表达的是在参考端温度为0C时，热端温度与热电势之间的对应关系，并以表格的方式加以表示。例题：用镍铬镍硅K型热电偶丈量某一温度时，假设冷端参考端温度，测得的热电势为，求丈量端实践温度3 3 规范参考电极定律规范参考电极定律假设两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势知，那么由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就可知。T0T0T TEAB (T,T0)EAB (T,T0)A AB BT0T0T TEAC(T,T0)EAC(T,T0)A AC C
14、T0T0T TEBC (T,T0)EBC (T,T0)B BC C两式相减得：根据中间导体定那么可知：由由此此可可见，当当任任一一电极极B,C,与与一一规范范电极极A组成成的的热电偶偶所所产生生的的热电势为知知时，就就可可以以利利用用上上述述定定律律求求出出这些些电极极恣恣意意组合合而而成成热电偶偶时的的热电势。由由于于纯铂丝的的物物理理化化学学性性能能稳定定，溶溶点点教教高高，易易提提纯，所所以以在在工工程程上上常常用作用作规范范电极。极。代入前式可得：3. 常用热电偶及其构造、特点常用热电偶及其构造、特点工程上适用的热电偶应该线性度好、稳定性好、互换性好、呼应快，以及便于加工。国际电工委员
15、会共引荐了8种规范化热电偶。所谓规范化是指工艺上比较成熟，能批量消费、性能稳定、运用广泛，具有一致分度表并已列入国际和国家规范文件中的热电偶。从1988年1月1日起，我国热电偶和热电阻的消费全部按国际电工委员会IEC的规范，并指定S、B、E、K、R、J、T分度号七种规范化热电偶为我国一致设计型热电偶。但其中的R型铂铑13-铂热电偶，因其温度范围与S型铂铑10-铂重合,我国没有消费和运用。几种常用热电偶的测温范围及特点几种常用热电偶的测温范围及特点 分度分度号号 名称名称 测量温度范测量温度范围围 特点特点E镍铬铜镍40800C优点：适用于还原气氛中，灵敏度高，价格低缺点：使用温度区窄，易氧化，
16、高温有滞后现象K镍铬镍硅-401000C优点：线性度好，适于氧化性气体，耐金属蒸汽，价格低缺点：略有滞后现象，高温还原气氛中易腐蚀S铂铑10铂01400C优点：稳定性好，可做标准电极，可在氧化性和中性介质中使用缺点：铂分子易挥发而变质，热电势小，成本高B铂铑30铂铑63001700C优点：可长期应用于1600C以上高温，适合于氧化及中性介质中使用缺点：常温时热电势小，价格高规范化热电偶热电势和温度的关系普通装配型热电偶的外形普通装配型热电偶的外形安装安装螺纹螺纹安装安装法兰法兰接接线盒盒引出引出线套管套管 热电偶任偶任务端端热端端 不不锈钢维护管管普通装配型热电普通装配型热电偶的构造放大图偶的
17、构造放大图固定螺固定螺纹出厂出厂时用用塑料包裹塑料包裹铠装型热电偶外形铠装型热电偶外形法法兰铠装型热电偶可铠装型热电偶可 长达上百米长达上百米薄壁金属薄壁金属 维护套管套管铠体体 BA绝缘绝缘 资料资料铠装型装型热电偶横截面偶横截面铠装型热电偶铠装型热电偶 铠装热电偶的制造工艺：把热电极资料与高温绝缘铠装热电偶的制造工艺：把热电极资料与高温绝缘资料预置在金属维护管中、运用同比例紧缩延伸工艺、资料预置在金属维护管中、运用同比例紧缩延伸工艺、将这三者合为一体，制成各种直径、规格的铠装偶体，将这三者合为一体，制成各种直径、规格的铠装偶体，再截取适当长度、将任务端焊接密封、配置接线盒即成再截取适当长度
18、、将任务端焊接密封、配置接线盒即成为柔软、细长的铠装热电偶。为柔软、细长的铠装热电偶。 铠装热电偶特点：内部的热电偶丝与外界空气隔绝，铠装热电偶特点：内部的热电偶丝与外界空气隔绝，有着良好的抗高温氧化、抗低温水蒸气冷凝、抗机械外有着良好的抗高温氧化、抗低温水蒸气冷凝、抗机械外力冲击的特性。铠装热电偶可以制造得很细，能处理微力冲击的特性。铠装热电偶可以制造得很细，能处理微小、狭窄场所的测温问题，且具有抗震、可弯曲、超长小、狭窄场所的测温问题，且具有抗震、可弯曲、超长等优点。等优点。薄膜型热电偶薄膜型热电偶用用真真空空蒸蒸镀、化化学学涂涂层等等方方法法将将热电偶偶资料料蒸蒸镀到到绝缘基基板板上上面
19、面制制成成。其其本本身身热容容量量小小，动态呼呼应快快，故故适适宜宜于于丈丈量微小面量微小面积和瞬和瞬时变化的温度。化的温度。 热电偶的特点偶的特点 构造构造简单，制造容易，运用方便，制造容易，运用方便，热电偶的偶的电极不极不受大小和外形的限制，可按照需求受大小和外形的限制，可按照需求进展配制。展配制。 由于它的由于它的输出信号出信号为电动势，因此丈量，因此丈量时，可不要，可不要外加外加电源。源。输出灵敏度普通出灵敏度普通为VV，室温下的典型，室温下的典型输出出电压为毫伏数量毫伏数量级。 丈量范丈量范围广，可从广，可从26926918001800。 丈量精度高，丈量精度高，热电偶与被偶与被测对
20、象直接接触，不受中象直接接触，不受中间介介质的影响。的影响。 便于便于远间隔丈量、自隔丈量、自动记录及多点丈量。及多点丈量。 4. 热电偶参考端冷端的补偿热电偶参考端冷端的补偿缘由：由：热电偶偶热电势的大小是的大小是热端温度和冷端的函数差，端温度和冷端的函数差，为保保证输出出热电势是被是被测温度的温度的单值函数，必需使冷端函数，必需使冷端温度温度坚持恒定；持恒定；热电偶分度表偶分度表给出的出的热电势是以冷端温度是以冷端温度00为根据，根据，否那么会否那么会产生生误差。差。为了准确了准确获得得稳定的冷端温度，必需定的冷端温度，必需对其其进展一定的修正或展一定的修正或补偿。方法方法 冷端恒温法冷端
21、恒温法 热电偶偶导线补偿法法 参考端温度自参考端温度自动补偿法法 1 1 冷端恒温法冷端恒温法把把热电偶偶的的两两个个冷冷端端分分别插插入入盛盛有有绝缘油油的的试管管中中，然然后后放放入入装装有有冰冰水水混混合合物物的的容容器器中中，使使T0=0。也也称称为冰冰点点槽槽法法。这是是一一种种精精度度很很高高的的冷端温度冷端温度处置方法，适宜于置方法，适宜于实验室中的精室中的精细丈量和丈量和检定定热电偶偶时运用。运用。由由于于半半导体体制制冷冷技技术和和精精细控控温温技技术的的开开展展，目目前前我我国国已已研研制制出出电子子式式冰冰点点恒恒温温安安装装，它它使使参参考考端端坚持持在在0，稳定定性性
22、在在正正负0.05以以内内，体体积小，操作小，操作简单，运用方便。，运用方便。在在实践践消消费中中冷冷端端测度度往往往往不不是是0C，而而是是某某一一恒恒值温温度度Tm，这就就引引起丈量起丈量误差。因此，必需差。因此，必需对冷端温度冷端温度进展修正。展修正。例例如如，某某设备其其冷冷端端温温度度为Tm，这时测得得的的热电势为EAB(T，Tm)。为求得求得实践践T的温度，可利用下式的温度，可利用下式进展修正，即展修正，即由由此此可可知知，冷冷端端温温度度的的修修正正方方法法是是把把测得得的的热电势EAB(T，Tm) ，加加上上热端端为Tm ，冷冷端端为00C时的的热电偶偶的的热电势EAB(Tm，
23、0)，才干得到，才干得到实践温度下的践温度下的热电势EAB(T，0)。2 2 热电偶导线补偿热电偶导线补偿利用补偿导线，将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所。利用补偿导线，将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所。根根据据中中间间温温度度定定律律，只只需需热热电电偶偶的的两两个个热热电电极极分分别别与与两两补补偿偿导导线线的的接接点点温温度度一致，就不会影响热电动势的输出。一致，就不会影响热电动势的输出。热电偶偶补偿导线是是在在一一定定温温度度范范围内内0100或或0200，与与配配用用热电偶的偶的热电特性一特性一样的一的一对带有有绝缘层的廉金属的廉金属导线。按照补偿原理分为延伸型和补偿型两种补偿导线
24、按照补偿原理分为延伸型和补偿型两种补偿导线延伸型延伸型选用的用的导体或半体或半导体体线状状资料的名料的名义化学成分及化学成分及热电势标称称值与配用的与配用的热电偶一偶一样，即，即资料特性与料特性与热电极一极一样，用字母用字母X附加在分度号后面表示，如附加在分度号后面表示，如KX表示与表示与K型型热电偶配偶配用的延伸型用的延伸型补偿导线；补偿型型选用的用的导体或半体或半导体体线状状资料的名料的名义化学成分与配用化学成分与配用的的热电偶不同，但其偶不同，但其热电势值在在100以下以下时与配用的与配用的热电偶的偶的热电势标称称值一一样，即，即资料特性与料特性与热电极相近，用字母极相近，用字母C附加在
25、附加在热电偶分度号后表示，如偶分度号后表示，如KC表示与表示与K型型热电偶配用偶配用的的补偿型型补偿导线。3 3 参考端参考端( (冷端冷端) )温度自动补偿法电桥补偿法温度自动补偿法电桥补偿法工工业中中，常常采采用用参参考考端端温温度度自自动补偿法法，这种种方方法法就就是是在在热电偶偶和和丈丈量量仪表表之之间添加一个不平衡直流添加一个不平衡直流电桥也称也称为温度温度补偿器。器。冷端补偿器的作用冷端补偿器的作用留留意意：桥桥臂臂RCu必必需需和和热热电电偶偶的的冷冷端端接接近近，使使处处于于同同一一温温度度之下。之下。 mVEAB(T,T0)T0T0TAB+- -abUUabRCuR1R2R3
26、R利用不平衡电桥产生热电势补偿热电偶因冷端温度变化而引起热电势的变化值。不平衡电桥由R1、R2、R3(锰铜丝绕制)、RCu(铜丝绕制)四个桥臂和桥路电源组成。设计时，在20下使电桥平衡(R1=R2=R3=RCu)，此时Uab=0，电桥对仪表读数无影响。T0 EAB(T,T0) Rcu Uab为负，回路总电压增大；反之亦然冷端补偿器的作用留意：桥臂RCu必需和热电偶的冷端接近，使处于同一温度之下。 mVEAB(T,T0)T0T0TAB+-abUUabRCuR1R2R3R供电4V直流，在040或-2020的范围起补偿作用。留意，不同材质的热电偶所配的冷端补偿器，其中的限流电阻R不一样，互换时必需重
27、新调整。3.用镍铬-镍硅热电偶测某一水池内水的温度，测出的热电动势为2.436mV。再用温度计测出环境温度为30(且恒定)，求池水的真实温度。2知镍铬-镍硅(K)热电偶的热端温度t800，冷端温度t025，求E(t，to)是多少毫伏?1.利用热电偶测温必需具备哪两个条件?作 业4.8.2 4.8.2 热电阻阻热电阻阻传感感器器是是利利用用导体体或或半半导体体的的电阻阻值随随温温度度变化化而而变化化的原理的原理进展展测温的。温的。这种景象称种景象称为热阻效阻效应。根据根据热电阻阻资料的不同分料的不同分为： 金属金属热电阻通常阻通常简称称为热电阻；阻； 半半导体体热电阻通常阻通常简称称为热敏敏电阻
28、。阻。热电阻阻测温的温的优点是信号可以点是信号可以远传、灵敏度高、无需参比温度；、灵敏度高、无需参比温度；缺陷是需求缺陷是需求电源鼓励、有自源鼓励、有自热景象会影响丈量精度。景象会影响丈量精度。取一只取一只100W/220V灯泡，用万用表丈量其电阻值，可以发现其冷态灯泡，用万用表丈量其电阻值，可以发现其冷态阻值只需几十欧姆，而计算得到的额定热态电阻值应为阻值只需几十欧姆，而计算得到的额定热态电阻值应为484。金属金属热电阻阻资料的料的选择：选择电阻随温度阻随温度变化成化成单值延延续关系的关系的资料，最好料，最好是呈是呈线性或平滑特性，性或平滑特性，这一特性可以用分度公式一特性可以用分度公式和分
29、度表描画。和分度表描画。有尽能有尽能够大的大的电阻温度系数。阻温度系数。电阻温度系数普通表阻温度系数普通表示示为在某一温度在某一温度间隔内，温度隔内，温度变化化1 1 时的的电阻阻相相对变化量，化量，单位位为1/1/。有有较大的大的电阻率，以便制成小尺寸元件，阻率，以便制成小尺寸元件，较小小测温温热惯性。性。测温范温范围内物理化学性能内物理化学性能稳定。定。复复现性好、易于得到高性好、易于得到高纯物物质，价，价钱廉价等。廉价等。工工业热电阻：阻：热电阻阻资料主要是料主要是铂、铜、镍、铟、锰等。用的最多的是等。用的最多的是铂和和铜。 铂热电阻阻 Pt10 Pt10、Pt100Pt100铜热电阻阻
30、 G GR R5353欧、欧、Cu50Cu50、Cu100Cu100运用于运用于运用于运用于-200800-200800-200800-200800范范范范围围内的温度丈量内的温度丈量内的温度丈量内的温度丈量 1铂电阻阻 铂电阻的阻的电阻体是用直径阻体是用直径为0.02mm0.07mm的的铂丝，按一定，按一定规律律绕在云母、石英或陶瓷支架上而制成的。在云母、石英或陶瓷支架上而制成的。铂丝绕阻的端阻的端头与与银线相相焊，并套以瓷管加以，并套以瓷管加以绝缘维护。 铂电阻主要用于制成阻主要用于制成规范范电阻温度阻温度计,其丈量范其丈量范围普通普通为-200650。 当温度当温度t为0650时， 当温
31、度当温度t为-2000范范围内内 式中：式中：A、B、C常数常数 ；铂容容易易提提纯，其其物物理理、化化学学性性能能在在高高温温暖暖氧氧化化性性介介质中中很很稳定定, ,且且丈丈量量精精度度高高，所所以以它它能能用用作作工工业测温温元元件件和和作作为温温度度规范范。按按国国际温温标IPTS-68IPTS-68规定定，在在-259.34630.73-259.34630.73温域内，以温域内，以铂电阻温度阻温度计作基准器。作基准器。查分度表得相应温度值。普通采用小电流任务方式。查分度表得相应温度值。普通采用小电流任务方式。 2铜电阻阻 铜电阻的阻的电阻体是一个阻体是一个铜丝绕组，绕组是由是由0.1
32、mm直径的漆包直径的漆包绝缘铜丝分分层双向双向绕在在圆形骨架上。形骨架上。为了防止松散，整个元件要了防止松散，整个元件要经过酚酚醛树脂浸脂浸渍后，在温度后，在温度为120的烘箱内的烘箱内坚持持24小小时，然，然后自然冷却至常温才干运用。在后自然冷却至常温才干运用。在 -50150的温度范的温度范围内，内，铜电阻阻阻阻值与温度关系几乎是与温度关系几乎是线性性的，可用下式近似表示的，可用下式近似表示 式中式中 温度温度为 时的的电阻阻值； 温度温度为 时的的电阻阻值； 铜电阻温度系数，阻温度系数， 。 铜热电阻国家阻国家规范的范的R0有有100、50、53等几种。等几种。 在在-50-501501
33、50范范围内内，铜电阻阻化化学学、物物理理性性能能稳定定，输出出 输入入特特性性接近接近线性，价性，价钱低廉。低廉。铜铜电电阻阻的的缺缺陷陷是是电电阻阻率率低低，体体积积大大，热热惯惯性性大大，易易氧氧化化，不不适适宜宜在在腐腐蚀蚀性性介介质或高温下任务。质或高温下任务。温度（0C）0102030405060708090电阻（）-5041.74-053.0050.7548.5046.2443.99053.0055.2557.5059.7562.0164.2666.5268.7771.0273.2710075.5277.7880.0382.2884.5486.79WZBWZB型铜热电阻型铜热电阻
34、G G分度表分度表 铟电阻阻铟电阻阻用用99.999%99.999%高高纯度度的的铟丝绕成成电阻阻，适适宜宜在在-269-269- -258258温温度度范范围内内运运用用。实验证明明，在在4.2K15K4.2K15K范范围内内，铟电阻灵敏度比阻灵敏度比铂电阻高阻高1010倍。倍。铟电阻的缺陷是阻的缺陷是资料料软，复制性差。，复制性差。 3其他热电阻其他热电阻 锰电阻阻锰电阻阻适适宜宜在在-271-271-210-210温温度度范范围内内运运用用。其其优点点是是在在2K 2K 63K63K温温度度范范围内内电阻阻随随温温度度变化化大大，灵灵敏敏度度高高。锰电阻阻的缺陷是的缺陷是资料脆，料脆，难
35、拉成拉成丝。 碳碳电阻阻碳碳电阻阻适适宜宜在在-273-273-268.5-268.5温温度度范范围内内运运用用。其其优点点是是热容容量量小小，灵灵敏敏度度高高，价价钱低低廉廉，操操作作简便便。但但是是碳碳电阻阻的的热稳定性定性较差。差。热电阻构造与热电偶类似 WZP2-240/A级3线300/150mmE(0-300)隔爆热电阻 WZC-111/12*1000mm Cu50铜热电阻 WZPK2-103/B级6*515mm(0-300)铂热电阻4热电阻构造热电阻构造5) 热电阻丈量线路热电阻丈量线路热电阻丈量电路普通采用电桥电路热电阻丈量电路普通采用电桥电路. .假假设设热热电电阻阻安安装装的
36、的地地方方与与指指示示仪仪表表相相距距甚甚远远时时，那那么么其其连连线线的的导导线线电电阻阻r r也也要要遭遭到到温温度度的的影影响响而而发发生生改改动动，这这样样测测得得的的温温度度就就存存在在误误差差。为为了了减减小小这这个个误误差差，可可采用三线或四线衔接法。采用三线或四线衔接法。R1R1R2R2R3R3RtRtr1r1r3r3r2r2E EA AB BMM当热电阻的三根衔接当热电阻的三根衔接导线直径和长度一样，导线直径和长度一样，即即r1=r2=r3r1=r2=r3r r时时电桥平衡，那么有平衡，那么有可可见： 且且电桥平平衡衡形形状状下下，即即可可消消除除连线电阻阻对桥路路平平衡衡的
37、的影响。影响。三三线制制可可以以减减小小热电阻阻与与丈丈量量仪表表之之间衔接接导线的的电阻阻因因环境温度境温度变化所引起的丈量化所引起的丈量误差。差。r1r1r2r2r3r3r4r4RtRtU U电压电压表表表表恒流源恒流源恒流源恒流源热热电电阻阻两两端端各各用用两两根根导导线线衔衔接接到到仪仪表表上上，普普通通是是用用直直流流电电位位差差计计作作为为指指示示记记录录仪仪器器，由由恒恒流流源供电源供电四四线线制制可可以以完完全全消消除除引引线线电电阻阻对对丈丈量量的的影影响响，常常用用于于高高精精度温度检测。度温度检测。热敏电阻热敏电阻热敏电阻是用金属氧化物或半导体资料作为电阻体的热敏电阻是用
38、金属氧化物或半导体资料作为电阻体的新型测温元件。新型测温元件。 有三种根本类型：有三种根本类型：正温度系数正温度系数PTC：以：以MZ为其型号为其型号负温度系数负温度系数NTC：以：以MF为其型号为其型号临界温度系数临界温度系数CTR：可作开关器件：可作开关器件n热敏电阻的特点热敏电阻的特点n 1热敏电阻上的电流随电压的变化不服从欧热敏电阻上的电流随电压的变化不服从欧姆定律。姆定律。n 2电阻温度系数绝对值大，灵敏度高，测试电阻温度系数绝对值大，灵敏度高，测试线路简单，甚至不用放大器也可以输出几伏电压。线路简单，甚至不用放大器也可以输出几伏电压。n 3体积小，分量轻，热惯性小。体积小，分量轻，
39、热惯性小。n 4本身电阻值大，适用于远间隔丈量。本身电阻值大，适用于远间隔丈量。n 5 制造简单，寿命长。制造简单，寿命长。n 6热敏电阻是非线性电阻，但用微机进展非热敏电阻是非线性电阻，但用微机进展非线性补偿，可得到称心效果。线性补偿，可得到称心效果。n n NTC:它的电阻值与温度之间呈严厉的负指数关系；它的电阻值与温度之间呈严厉的负指数关系；根据半根据半导体体实际，在不太，在不太宽的温度范的温度范围内内450C450C缺缺陷陷：非非线线性性大大，在在实实践践运运用用时时要要进进展展线线性性化化处处置置，同同时时对对环环境境温温度度敏感，丈量时易遭到干扰。敏感，丈量时易遭到干扰。n热敏电阻
40、外形热敏电阻外形聚脂塑料封装热敏电阻MF58 型热敏电阻 玻璃封装 NTC热敏电阻其他方式的热敏电阻其他方式的热敏电阻 带安装孔的安装孔的热敏敏电阻阻大功率大功率PTC热敏敏电阻阻其他方式的热敏电阻其他方式的热敏电阻贴片式片式NTC热敏敏电阻阻热敏电阻用于热敏电阻用于CPUCPU的温度丈量的温度丈量 n热敏电阻丈量线路热敏电阻丈量线路热热敏敏电电阻阻丈丈量量电电路路普普通通采采用用电电桥桥电电路路，主主要要思思索索非非线线性性的线性化处置。的线性化处置。对对热热敏敏电电阻阻进进展展线线性性化化处处置置的的最最简简一一方方法法是是用用温温度度系系数数很很小小的的精精细细电电阻阻与与热热敏敏电电阻
41、阻串串或或并并联联构构成成电电阻阻网网络络( (常常称称为为线线性性化化网网络络) )替替代代单单个个热热敏敏电电阻阻，其其等等效效电电阻阻与与温温度度呈呈一一定定的的线性关系。线性关系。E ErcrcRTRT串联补偿电路串联补偿电路rcrcRT+rcRT+rcRTRT温度温度温度温度电电阻阻阻阻图图中中热热敏敏电电阻阻RTRT与与补补偿偿电电阻阻rc rc 串串联联, ,串串联联后后的的等等效效电电阻阻R= R= RT RT + + rc rc ，只只需需rc rc 的的阻阻值值选选择择适适当当，可可使使温温度度在在某某一一范范围围内内与与电电阻阻的的倒数成线性关系，所以电流倒数成线性关系，
42、所以电流I I与温度与温度T T成线性关系。成线性关系。RT/rcRT/rcrcrcRTRT电电阻阻阻阻温度温度温度温度并联补偿电路rcrcRTRT图中热敏电阻图中热敏电阻RTRT与补偿电阻与补偿电阻rcrc并联，其等效电阻并联，其等效电阻R= RT / rc R= RT / rc 。由图可知，。由图可知，R R与温度的关系曲线便显得比较平坦。因此可以与温度的关系曲线便显得比较平坦。因此可以在某一温度范围内得到线性的输出特性。在某一温度范围内得到线性的输出特性。1.1.掌握热电偶、热电阻、热敏电阻测温的任务原理和运掌握热电偶、热电阻、热敏电阻测温的任务原理和运用方法；用方法；2. 2. 熟习热电偶温度丈量中冷端温度不为熟习热电偶温度丈量中冷端温度不为0 0时，如何运用时，如何运用分度表判别热端温度；分度表判别热端温度；3. 3. 熟习热电阻温度计丈量电桥的接桥方式；熟习热电阻温度计丈量电桥的接桥方式；4.4.了解热敏电阻分类、特点及其运用。了解热敏电阻分类、特点及其运用。小结小结
