热电偶传感器剖析

《热电偶传感器剖析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热电偶传感器剖析（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、学习目标与任务 1.了解温度测量的基本概念和方法； 2.掌握热电偶的工作原理与结构类型； 3.了解热电偶的型号构成及选用方法； 第第八八章章 热电热电偶偶传传感器感器热电偶传感器 剖析第一第一节 温度温度测量的基本概念量的基本概念 一、一、温度温度测量的基本量的基本概念概念 温度温度标志着物志着物质内部大量分子无内部大量分子无规则运运动的的剧烈程度。温度越烈程度。温度越高，表示物体内部分子高，表示物体内部分子热运运动越越剧烈。烈。 模模拟图：在一个密：在一个密闭的空的空间里，气体分里，气体分子在高温子在高温时的运的运动速度比低温速度比低温时快！快！低温低温高温高温热电偶传感器 剖析二、温二、温

2、标 1 1、温度的数、温度的数值表示方法表示方法称称为温温标。它。它规定了温度的定了温度的读数的起点（即零点）以及温度的数的起点（即零点）以及温度的单位。各位。各类温度温度计的刻度均由温的刻度均由温标确定。确定。 2 2、国、国际上上规定的温定的温标有：有：摄氏温氏温标、华氏温氏温标、热力学温力学温标等。等。 第一第一节 温度温度测量的基本概念量的基本概念 热电偶传感器 剖析热力学温力学温标（K K） 热力学温力学温标是建立在是建立在热力学第二定律基力学第二定律基础上的最科上的最科学的温学的温标，是由开，是由开尔文文（Kelvin）根据）根据热力学定律力学定律提出来的，因此又称开氏温提出来的，

3、因此又称开氏温标。它的符号是。它的符号是T，单位是位是开开尔文（文（K） 。威廉威廉汤姆姆逊开开尔文文勋爵像爵像二、温二、温标 第一第一节 温度温度测量的基本概念量的基本概念 热电偶传感器 剖析1990国国际温温标( (ITS-90) ) 从从1990年年1月月1日开始在全世界范日开始在全世界范围内内采用采用1990年国年国际温温标，简称称ITS-90。它定。它定义了一系列温度的固定点，了一系列温度的固定点，测量和重量和重现这些些固定点的固定点的标准准仪器以及器以及计算公式，例如水算公式，例如水的三相点的三相点为273.16K（0.01 C）等。）等。 二、温二、温标 第一第一节 温度温度测量

4、的基本概念量的基本概念 热电偶传感器 剖析几种温几种温标的的对比比 正常体温正常体温为37 C C ，相，相当于当于华氏温氏温度多少度？度多少度？二、温二、温标 第一第一节 温度温度测量的基本概念量的基本概念 热电偶传感器 剖析 按照按照用途用途可分可分为基准温度基准温度计和工和工业温度温度计； 按照按照测量方法量方法又可分又可分为接触式接触式和和非接触式非接触式； 按按工作原理工作原理又可分又可分为膨膨胀式式、电阻式阻式、热电式式、辐射式射式等等；等等； 按按输出方式出方式分，有自分，有自发电型、非型、非电测型等。型等。 三、温度三、温度测量及量及传感器分感器分类第一第一节 温度温度测量的基

5、本概念量的基本概念 热电偶传感器 剖析介介绍几种温度几种温度测量方法量方法 示温涂料（示温涂料（变色涂料）色涂料）装装满热水后水后图案案变得清晰可辨得清晰可辨三、温度三、温度测量及量及传感器分感器分类第一第一节 温度温度测量的基本概念量的基本概念 热电偶传感器 剖析变色涂料在色涂料在电脑内部温度中的示温作用内部温度中的示温作用CPU散散热风扇扇低温低温时显示示蓝色色温度升高后温度升高后变为红色色三、温度三、温度测量及量及传感器分感器分类第一第一节 温度温度测量的基本概念量的基本概念 热电偶传感器 剖析 不需要不需要电源，耐用；但感温部源，耐用；但感温部件体件体积较大。大。 气体的体气体的体积与

6、与热力力学温度成正比学温度成正比介介绍几种温度几种温度测量方法量方法 体体积热膨膨胀式式 三、温度三、温度测量及量及传感器分感器分类第一第一节 温度温度测量的基本概念量的基本概念 热电偶传感器 剖析介介绍几种温度几种温度测量方法量方法 红外温度外温度计三、温度三、温度测量及量及传感器分感器分类第一第一节 温度温度测量的基本概念量的基本概念 热电偶传感器 剖析热电式传感器：测量温度的装置或器件利用材料或组件与温度有关的物理特性(热电动势、电阻值、辐射强度等)，将温度变化转换为电信号变化 热电偶传感器热电阻传感器热敏电阻传感器 热电偶传感器 剖析热电偶偶测温的主要温的主要优点点:1、它它属属于于自

7、自发电型型传感感器器：测量量时可可以以不不需需外外加加电源源，可直接可直接驱动动圈式圈式仪表；表；2、测温温范范围广广：下下限限可可达达-270 C C ，上上限限可可达达18001800 C C以上；以上；3 3、各温区中的、各温区中的热电势均符合国均符合国际计量委量委员会的会的标准。准。三、温度三、温度测量及量及传感器分感器分类第一第一节 温度温度测量的基本概念量的基本概念 热电偶传感器 剖析热电极极A A右端称右端称为：自由端自由端（参考（参考端、冷端、冷端）端） 第二第二节 热电偶的工作原理偶的工作原理 左端称左端称为：测量端量端（工作端（工作端、热端）端） 热电极极B B热电势AB先

8、看一个先看一个实验热电偶工作原理演示偶工作原理演示结论： 当两个当两个结点温度不相同点温度不相同时，回路中将，回路中将产生生电动势。一、一、热电效效应 热电偶传感器 剖析 1821年，德国物理学家年，德国物理学家赛贝克用两种不同金属克用两种不同金属组成成闭合回路，并用酒精灯加合回路，并用酒精灯加热其中一个接触点（称其中一个接触点（称为结点），点），发现放在回路中的指放在回路中的指针发生偏生偏转（说明什么？），如果用两明什么？），如果用两盏酒精灯酒精灯对两个两个结点同点同时加加热，指，指针的偏的偏转角反而减小（又角反而减小（又说明什么？）明什么？） 。 显然，指然，指针的偏的偏转说明回路中有明回

9、路中有电动势产生并有生并有电流流在回路中流在回路中流动，电流的流的强弱与两个弱与两个结点的温差有关。点的温差有关。 从从实验到理到理论：热电效效应第二第二节 热电偶的工作原理偶的工作原理 一、一、热电效效应 元芳，你怎么看？热电偶传感器 剖析自由自由电子子ABeAB（ T T ）T T结点点产生生热电势的微的微观解解释及及图形符号形符号 两种不同的金属互相接触两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自由，由于不同金属内自由电子的密子的密度不同，在两金属度不同，在两金属A和和B的接触点的接触点处会会发生自由生自由电子的子的扩散散现象象。自由自由电子将从密度大的金属子将从密度大的金属A扩散到密度小

10、的金属散到密度小的金属B，使，使A A失去失去电子子带正正电，B B得到得到电子子带负电，从而，从而产生生热电势。 从从实验到理到理论：热电效效应第二第二节 热电偶的工作原理偶的工作原理 一、一、热电效效应 热电偶传感器 剖析热电效效应的定的定义： 将两种不同材料的将两种不同材料的导体体A和和B串接成一个串接成一个闭合回路，当两个合回路，当两个接点温度不同接点温度不同时，在回路中就会，在回路中就会产生生热电势，形成，形成电流，此流，此现象象称称为热电效效应。第二第二节 热电偶的工作原理偶的工作原理 一、一、热电效效应 热电偶传感器 剖析第第7章章 热电式传感器及其应用热电式传感器及其应用18接

11、触电势温差电势接触电势热电势由两种材料的接触电势和单一材料的温差电势决定.接触电势温差电势第第7章章 热电式传感器及其应用热电式传感器及其应用19(1)(1)接触电势（帕（帕尔贴电势）含含义：由由于于两两种种不不同同导体体的的自自由由电子子密度不同而在接触密度不同而在接触处形成的形成的电动势。A A和和B B两种半两种半导导体材料体材料不同，温度保持一致不同，温度保持一致A A和和B B互相接触互相接触时时，其内部，其内部电电子密度不同子密度不同若若n nA A nnB B自由自由电电子从子从A A扩扩散到散到B BA A失去失去电电子子带带正正电电，B B得到得到电电子子带负电带负电形成由形

12、成由A A向向B B的内建的内建电电场场，阻止，阻止电电子子进进一步一步由由A A向向B B扩扩散。散。在在E E的作用下，的作用下，B B中的自由中的自由电电子向子向A A漂移漂移当当扩扩散和漂移达到散和漂移达到动态动态平衡平衡时时ABAB中得到一个中得到一个稳稳定的接触定的接触电势电势珀珀尔尔帖（帖（PeltierPeltier）电势电势e eABAB(T)(T)二、二、热电势 （接触接触电动势和温差和温差电动势）ABTT0kk玻耳玻耳兹曼常数，曼常数，ee电子子电荷量，荷量，TT接触接触处的温度，的温度，N NA A，N NB B分分别为导体体A A和和B B的自由的自由电子密度。子密度

13、。 接触接触电动势不同材料之不同材料之间: 节点点处电子的子的扩散所致散所致热电偶传感器 剖析第第7章章 热电式传感器及其应用热电式传感器及其应用21回路总接触电势接触电动势的数值：接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。第第7章章 热电式传感器及其应用热电式传感器及其应用22同同一一导体体的的两两端端因因其其温温度度不不同同而而产生的一种生的一种电动势。 (2) 温差温差电动势同一同一导导体两端温体两端温度不同：度不同：TTTT0 0a a端自由端自由电电子子动动能能bb端自由端自由电电子子动动能能电电子由子由a a扩扩散到散到b ba a失去失去电电子子带带正正电电，b b得到得到

14、电电子子带负电带负电形成由形成由a a向向b b的静的静电场电场E Ea ab b在在E E的作用下，的作用下，b b中的自由中的自由电电子子向向a a漂移漂移扩扩散和漂散和漂移达到移达到动动态态平衡平衡abab中得到一个中得到一个稳稳定的温定的温差差电势电势汤汤姆姆逊逊（ThomsonThomson）电势电势e eA A(T,T(T,T0 0) )二、二、热电势 （接触接触电动势和温差和温差电动势）第第7章章 热电式传感器及其应用热电式传感器及其应用23eA(T，T0)导体A两端温度为T、T0时形成的温差电动势；T，T0高低端的绝对温度； A汤姆逊系数，表示导体A两端的温度差为1时所产生的温

15、差电动势，例如在0时，铜的 =2V/。 温差温差电动势A A，B B汤姆姆逊温度系数。温度系数。同种材料：同种材料： 两端温度不同两端温度不同电子运子运动速度不同速度不同回路中回路中总电动势：ABTT0热电偶传感器 剖析热电偶回路中偶回路中产生的生的总热电势 接触电势温差电势接触电势热电偶传感器 剖析（1 1）热电热电偶回路偶回路热电势热电势只与只与组组成成热电热电偶的材料及两偶的材料及两端温度有关；与端温度有关；与热电热电偶的偶的长长度、粗度、粗细细无关。无关。结论结论(4(4(4(4点点点点) ) ) )：热电偶传感器 剖析T0eA(T,T0)eB(T,T0)ABn nA A=n=nB B

16、则则回路回路总电势为总电势为：即当材料相同，温度不同即当材料相同，温度不同时时，接触，接触电势为电势为零，温差零，温差电电势势大小相等、方向相反，大小相等、方向相反，总总的的热电动势为热电动势为0 0。（2 2）只有用不同性）只有用不同性质质的的导导体体( (或半或半导导体体) )才能才能组组合成合成热热电电偶；相同材料不会偶；相同材料不会产产生生热电势热电势，因，因为为当当A A、B B两种两种导导体体是同一种材料是同一种材料时时：热电偶传感器 剖析T0TeAB(T)eAB(T0)ABT=TT=T0 0 即当材料不同，温度相同即当材料不同，温度相同时时，温差，温差电势为电势为零，接触零，接触

17、电势电势大小相等、方向相反，大小相等、方向相反，总总的的热电动势为热电动势为0 0。（3 3）只有当）只有当热电热电偶两端温度不同，偶两端温度不同，热电热电偶的两偶的两导导体材料体材料不同不同时时才能有才能有热电势产热电势产生。生。当材料不同，温度相同当材料不同，温度相同时时：热电偶传感器 剖析（4 4）导导体体材材料料确确定定后后，热热电电势势的的大大小小只只与与热热电电偶偶两两端端的的温温度度有有关关。如如果果使使E EABAB( (T T0 0)=)=常常数数，则则回回路路热热电电势势E EABAB( (T T，T T0 0) )就就只只与与温温度度T T有有关关，而而且且是是T T的的

18、单单值值函数，函数，这这就是利用就是利用热电热电偶偶测测温的原理。温的原理。通常令通常令T T0 0=0=0，在不同的温度下精确地，在不同的温度下精确地测测出回路出回路总电势总电势，并将所，并将所测测得的得的结结果果绘绘成曲成曲线线或列成表格。或列成表格。热电偶传感器 剖析依据上述原理，采用两种不同导体的组合成为热电偶。采用焊接方法将两种材料的接点连接在一起，此接点为称为测温端或工作端。在测温时，将其置入被测温场中。当被测温场的温度确定时，两种材料的未连接端的温度确定热电偶电势的大小。一般要求未连接端恒定在某一温度，因此，将其称为参考端。 接触电势温差电势热电偶原理偶原理图TT0AB热端冷端测

19、量端或工作端量端或工作端参考端或自由端参考端或自由端热电偶传感器 剖析第第7章章 热电式传感器及其应用热电式传感器及其应用31三、三、热电偶基本定律 两种均质金属组成的热电偶的电势大小与热电极的直径、长度及沿热电极长度方向上的温度分布无关，只与热电极材料和温度有关。. 均质导体定律 如果材质不均匀，则当热电极上各处温度不同时，将产生附加热电势，造成无法估计的测量误差，因此，热电极材料的均匀性是衡量热电偶的重要指标之一。第二第二节 热电偶的工作原理偶的工作原理 第第7章章 热电式传感器及其应用热电式传感器及其应用32. . 中中间导间导体定律体定律A AB BT TT T0 0 C CT T0

20、0具有第三种具有第三种导导体的体的热热电电偶回路偶回路在热电偶回路中接入与另一种导体称中间导体C，只要中间导体的两端温度相同，热电偶回路总电动势不受中间导体接入的影响。如右如右图图，回路，回路总热电势为总热电势为：对对上式，当上式，当T=TT=T0 0时时，有：，有：第第7章章 热电式传感器及其应用热电式传感器及其应用33A AB BT TT T0 0 C CT T0 0由此可由此可见见，引入第三个，引入第三个导导体体C C后，只要保持后，只要保持C C两端温两端温度相等，不会影响回路中度相等，不会影响回路中热电势热电势的大小，中的大小，中间导间导体体定律成立。定律成立。第第7章章 热电式传感

21、器及其应用热电式传感器及其应用34 同理可同理可证证，若再插入第四种、第五种，若再插入第四种、第五种均均质质导导体，只要所插入的体，只要所插入的导导体两端温度都与参考点相同，体两端温度都与参考点相同，都不会影响原来都不会影响原来热电势热电势的大小。的大小。应用:依据中依据中间导间导体定律，在体定律，在热电热电偶偶实际测实际测温温应应用中用中，常采用，常采用热热端端焊焊接、冷端开路的形式，冷端接、冷端开路的形式，冷端经连经连接接导线导线与与显显示示仪仪表表连连接构成接构成测测温系温系统统。 E ET T0 0T T0 0T T第第7章章 热电式传感器及其应用热电式传感器及其应用35. . 连连接

22、接导导体定律和中体定律和中间间温度定律温度定律 在在热热电电偶偶回回路路中中，热热电电偶偶A A、B B分分别别与与导导线线AA 、BB接接，接接点点温温度度分分别别为为T T、T Tn n、T T0 0，则则回回路路热热电电势势等等于于热热电电偶偶的的热热电电势势E EABAB(T(T，T Tn n) )与与连连接接导导线线AA、BB在在温温度度T Tn n、T T0 0时时热热电电势势E EABAB(T(Tn n ，T T0 0) )的的代数和（代数和（连连接接导导体定律）。体定律）。即：即：当A与A、B与B材料分别相同，则有热电偶回路回路两接点（温度为T、T0）间的热电势，等于热电偶在温

23、度为T、Tn时的热电势与在温度为Tn、T0时的热电势的代数和（中中间间温度定律温度定律 ）(Tn称中间温度)。第第7章章 热电式传感器及其应用热电式传感器及其应用36中中间温度定律的温度定律的应用用 根根据据这个个定定律律，可可以以连接接与与热电偶偶热电特特性性相相近近的的导体体，将将热电偶偶冷冷端端延延伸伸到到温温度度恒恒定定的的地地方方，这就就为热电偶偶回回路路中中应用用补偿导线提提供供了了理理论依依据。据。 该定定律律是是参参考考端端温温度度计算算修修正正法法的的理理论依依据据。在在实际热电偶偶测温温回回路路中中, 利利用用热电偶偶这一一性性质, 可可对参考端温度不参考端温度不为0的的热

24、电势进行修正。行修正。2)2)中中间导体定律体定律 在在热电偶回路中接入第三种材料的偶回路中接入第三种材料的导体，只要其两端的温体，只要其两端的温度相等，度相等，该导体的接入就不会影响体的接入就不会影响热电偶回路的偶回路的总热电动势。TT0V1)1)均均质导体定律体定律 由一种均由一种均质导体体组成的成的闭合回路，不合回路，不论导体的横截面体的横截面积、长度以及温度分布如何均不度以及温度分布如何均不产生生热电动势。总结：热电热电偶偶测测温基本定律温基本定律热电偶传感器 剖析ABTT0=ACTT0CBTT03)3)参考参考电极定律极定律 两种两种导体体A,BA,B分分别与参考与参考电极极C C组

25、成成热电偶，如果他偶，如果他们所所产生的生的热电动势为已知，已知，A A和和B B两极配两极配对后的后的热电动势可用下式求可用下式求得：得：4)4)中中间温度定律温度定律 热电偶在两接点温度偶在两接点温度t t、t t0 0时的的热电动势等于等于该热电偶在接点偶在接点温度温度为t t、t tn n和和t tn n、t t0 0时的相的相应热电动势的代数和。中的代数和。中间温度定律温度定律可以用下式表示：可以用下式表示：中中间温度定律温度定律为补偿导线的使用提供了理的使用提供了理论依据。依据。第二第二节 热电偶的工作原理偶的工作原理 三、三、热电偶偶测温基本定律温基本定律热电偶传感器 剖析 根据

26、金属的根据金属的热电效效应原理，任意两种不同材料的原理，任意两种不同材料的导体都可体都可以作以作为热电极极组成成热电偶。偶。 在在实际应用中，用作用中，用作热电极的材料极的材料应具具备如下几方面的如下几方面的条件：条件：(1)(1)温度温度测量范量范围广；广；(2)(2)性能性能稳定；定； (3)(3)物理化学性能好；物理化学性能好；第三第三节 热电偶的材料、偶的材料、结构及种构及种类1、热电偶的材料偶的材料热电偶传感器 剖析1）普通工普通工业装配式装配式热电偶的偶的结构构 2、热电热电偶的偶的结结构构第三第三节 热电偶的材料、偶的材料、结构及种构及种类热电偶传感器 剖析普通型普通型热电偶偶结

27、构：构：在在测量量时将将测量端插入被量端插入被测对象的象的内部，主要用于内部，主要用于测量容器或管道内气体、流体等介量容器或管道内气体、流体等介质的温度。的温度。其其结构主要包括：构主要包括：热电极、极、绝缘子、保子、保护管套、接管套、接线盒和安盒和安装法装法兰等。等。 接接线线盒盒保保险险套管套管绝缘绝缘套管套管热电热电偶偶丝丝热电偶传感器 剖析2）铠装装热电偶的偶的结构构2、热电热电偶的偶的结结构构 铠装装热电偶的制造工偶的制造工艺：把：把热电极材料与高温极材料与高温绝缘材料材料预置置在金属保在金属保护管中、运用同比例管中、运用同比例压缩延伸工延伸工艺、将、将这三者合三者合为一体，一体，制

28、成各种直径、制成各种直径、规格的格的铠装偶体，再截取适当装偶体，再截取适当长度、将工作端度、将工作端焊接密封、配置接接密封、配置接线盒即成盒即成为柔柔软、细长的的铠装装热电偶。偶。 第三第三节 热电偶的材料、偶的材料、结构及种构及种类热电偶传感器 剖析铠装热电偶结构 铠装装热电偶特点：内部的偶特点：内部的热电偶偶丝与外界空气隔与外界空气隔绝，有着，有着良好的抗高温氧化、抗低温水蒸气冷凝、抗机械外力冲良好的抗高温氧化、抗低温水蒸气冷凝、抗机械外力冲击的特性。的特性。铠装装热电偶可以制作得很偶可以制作得很细，能解决微小、狭窄，能解决微小、狭窄场合的合的测温温问题，且具有抗震、可弯曲、超且具有抗震、

29、可弯曲、超长等等优点。点。热电偶传感器 剖析铠装型装型热电偶外形偶外形法法兰铠装型装型热电偶可偶可 长达上百米达上百米薄壁金属薄壁金属 保保护套管套管（铠体）体） BA绝缘 材料材料铠装型装型热电偶横偶横截面截面热电偶传感器 剖析2、热电热电偶的偶的结结构构3）隔爆型隔爆型热电偶偶 结构特点：隔爆构特点：隔爆热电偶的接偶的接线盒在盒在设计时采用防爆的特殊采用防爆的特殊结构，它的接构，它的接线盒是盒是经过压铸而成的，有一定的厚度、隔爆空而成的，有一定的厚度、隔爆空间，机构机构强度度较高；采用螺高；采用螺纹隔爆接合面，并采用密封圈隔爆接合面，并采用密封圈进行密封，行密封，因此，当接因此，当接线盒内

30、一旦放弧盒内一旦放弧时，不会与外界，不会与外界环境的危境的危险气体气体传爆，爆，能达到能达到预期的防爆、隔爆期的防爆、隔爆效果。效果。 第三第三节 热电偶的材料、偶的材料、结构及种构及种类热电偶传感器 剖析厚壁保厚壁保护管管压铸的接的接线盒盒电缆线使用使用场合：工合：工业用的隔爆型用的隔爆型热电偶多用于化学工偶多用于化学工业自控系自控系统中（由于在化工生中（由于在化工生产厂、生厂、生产现场常伴有各种易燃、易爆等化学气体或蒸汽，如果用普通常伴有各种易燃、易爆等化学气体或蒸汽，如果用普通热电偶偶则非常不安全、很容易引起非常不安全、很容易引起环境气体爆炸）。境气体爆炸）。热电偶传感器 剖析其他其他热

31、电偶外形偶外形小形小形K K型型热电偶偶热电偶传感器 剖析1 1）标准型准型热电偶偶2 2）非）非标准型准型热电偶偶 非非标准型准型热电偶包括偶包括铂铑系、系、铱铑系及系及钨铼系系热电偶等。偶等。 主要有：主要有：铂铑30-铂铑6热电偶，偶， 分度号分度号“B”； 铂铑10-铂热电偶，分度号偶，分度号“S”； 镍铬-镍硅硅热电偶偶 ，分度号，分度号“K”； 镍铬-康康铜热电偶偶 ，分度号，分度号“E”； 铁-康康铜热电偶，分度号偶，分度号“J”； 铜-康康铜热电偶，分度号偶，分度号“T”。第三第三节 热电偶的材料、偶的材料、结构及种构及种类3、热电热电偶的种偶的种类类热电偶传感器 剖析K K热

32、电偶的偶的分度表分度表 比比较查出的出的3个个热电势，可，可以看出以看出热电势是是否否线性？性？热电偶传感器 剖析 设冷端冷端为0 0 C C，根据以下，根据以下电路中的毫伏表的示路中的毫伏表的示值及及K热电偶偶的分度表，的分度表，查出出热端的温度端的温度tx 。如何由如何由热电偶的偶的热电势查热端温度端温度值热电偶传感器 剖析4.型型号号表表示示热电偶传感器 剖析第第7章章 热电式传感器及其应用热电式传感器及其应用52第四第四节 热电偶的冷端偶的冷端处理与温度理与温度补偿热电偶的热电势大小不仅与热端温度的有关，而且也与冷端温度有关，当冷端温度恒定，通过测量热电势的大小可以得到热端的温度。 当

33、热电偶冷端处在温度波动较大的地方时，必须首先使用补偿导线将冷端延长到一个温度稳定的地方，再考虑将冷端处理为。（手册提供冷端温度手册提供冷端温度为为00时热电势时热电势与与热热端温度的端温度的对对照表（分度表）。照表（分度表）。第第7章章 热电式传感器及其应用热电式传感器及其应用53热电偶的分度表偶的分度表不同金属组成的热电偶，温度与热电动势之间有不同的函数关系，一般通过实验的方法来确定，并将不同温度下测得的结果列成表格，编制出热电势与温度的对照表，即分度表。供查阅使用，每10分档 。中间值按内插法内插法计算。第第7章章 热电式传感器及其应用热电式传感器及其应用54S型(铂铑10-铂)热电偶分度

34、表 第第7章章 热电式传感器及其应用热电式传感器及其应用55 如果冷端温度是变化的，将会引起测量误差，同时为了利用分度表对热电偶进行标定，以实现准确测量。 当用热电偶测量一个热端温度时，冷端一般保持在室温环境中，而室温又随季节变化很大；为了使冷端温度保持恒定（最好为0），当然可使热电偶做得很长，使冷端远离工作端和恶劣环境，放置到恒温或温度波动比较小的地方，但这种方法可能会耗费许多贵重的金属材料。必须采取一定的措施消除冷端温度的变化所产生的影响。冷端冷端补偿补偿。 用热电偶测温时，热电势的大小决定于冷热端温度差。如冷端温度固定，则决定于热端温度。如冷端温度变化将会引起测量误差。第第7章章 热电式

35、传感器及其应用热电式传感器及其应用56 把把热热电电偶偶的的参参考考端端置置于于冰冰水水混混合合物物容容器器，使使T T0 0=0=0。为为避避免免冰冰水水导导电电引引起起两两个个连连接接点点短短路路，必必须须把把连连接接点点分分别别置于两个玻璃置于两个玻璃试试管里，浸入同一冰点槽，使相互管里，浸入同一冰点槽，使相互绝缘绝缘。1. 冷端恒温法 一般制定一般制定热电热电偶分度表偶分度表时时，冷端温度是以，冷端温度是以00为标为标准。准。mVmVA AB BT T铜导线铜导线铜铜导导线线试试管管补偿导线补偿导线热电热电偶偶冰点槽冰点槽冰水溶液冰水溶液T T0 0仪仪表表补偿导线补偿导线第第7章章

36、热电式传感器及其应用热电式传感器及其应用57例例：用用K K型型( (镍镍铬铬一一镍镍硅硅) ) 热热电电偶偶测测炉炉温温，参参考考端端温温度度T Tn n3030，由由热热电电偶偶分分度度表表查查得得E EABAB(30(30，0)0)1.203mV1.203mV，若若测测得得E EABAB(T(T，30)30)28.344mV28.344mV，则则可得可得E EABAB(T,0)= (T,0)= E EABAB(T, (T, 30)30) + E EABAB(30,0)(30,0) 28.344mV+1.203mV28.344mV+1.203mV29.547mV,29.547mV,再再查查

37、分度表可知分度表可知T T710710。 2.计算修正法（Tn0）方方法法：测测量量出出热热电电偶偶自自由由端端的的温温度度T Tn n由由热热电电偶偶分分度度表表查查E EABAB(T(Tn n,0) ,0) E EABAB(T,0)= (T,0)= E EABAB(T,T(T,Tn n) ) + E EABAB(T(Tn n,0),0) 再再由由热热电电偶偶分度表分度表查查出被出被测测介介质质的真的真实实温度。温度。第第7章章 热电式传感器及其应用热电式传感器及其应用58把把参参考考端端实际温温度度Tn乘乘上上系系数数k，加加到到由由EAB(T，Tn)查分分度度表所得的温度上，成表所得的温

38、度上，成为被被测温度温度T。3、补正系数修正法: :k为热电偶的修正系数，见表第第7章章 热电式传感器及其应用热电式传感器及其应用59测量端温度量端温度( (0 0C)C)热电偶偶类别铜康康铜镍铬康康铜铁考考铜镍铬镍硅硅铂铑1010- -铂0 02020100100200200300300400400500500600600700700800800900900100010001100110012001200130013001400140015001500160016001.001.001.001.000.860.860.770.770.700.700.680.680.650.650.650.6

39、51.001.001.001.000.900.900.830.830.810.810.830.830.780.780.780.780.800.800.800.801.001.001.001.001.001.001.001.000.990.990.990.990.980.981.021.021.001.000.910.910.820.820.840.841.001.001.001.001.001.001.001.000.980.980.980.981.001.001.001.000.960.961.001.001.001.001.071.071.111.111.001.001.001.000.8

40、20.820.720.720.690.690.660.660.630.630.620.620.600.600.590.590.560.560.550.550.530.530.530.530.520.520.520.520.530.530.530.53第第7章章 热电式传感器及其应用热电式传感器及其应用60对上例，参考端在室温环境Tn=30中，仪表测得的热电势为EAB(T，30)28.344mV，查此热电偶分度表知，温度T681，冷端温度Tn30，查表k1，则真实温度 T681130711()与热电势修正法所得几乎结果一致。因此，这种方法在工程上应用较为广泛 第第7章章 热电式传感器及其应用热电

41、式传感器及其应用615、冷端温度补偿器 补偿电桥的4个桥臂中有一个臂是铜电阻作为感温元件，其余3臂由阻值恒定的锰铜制成，串接在热电偶回路中 电桥输出的直流信号和参考端温度Tn的关系应与配用的热电偶的热电特性一致。不平衡的电桥产生的电势正好为EAB(Tn，T0)，输出的电压使参考端不是0时，得到自动补偿。冷端温度补偿器的直流电压应随参考端温度Tn 的变化而变化，并且在补偿温度范围内。 第第7章章 热电式传感器及其应用热电式传感器及其应用626. 6. 软件件处理法理法对于智能于智能监测系系统，不必全靠硬件，不必全靠硬件进行行热电偶冷端偶冷端处理。理。T0恒定情况：在采在采样后加一个与冷端温度后加

42、一个与冷端温度对应的常数即可。的常数即可。T0波动情况：利用利用热敏敏电阻或其它阻或其它传感器把冷端温度感器把冷端温度T0输入入计算机，按照运算公式算机，按照运算公式设计一些程序以便自一些程序以便自动修正。修正。第第7章章 热电式传感器及其应用热电式传感器及其应用63标标准化准化准化准化热电热电偶偶偶偶标准化热电偶：工艺上比较成熟，能批量生产、性能稳定、应用广泛，具有统一分度表并已列入国际和国家标准文件中的热电偶。标准化热电偶可以互相交换，精度有一定的保证。 国际电工委员会（IEC）共推荐了8种标准化热电偶 ：按分度号主要有S、R、B、N、K、E、J、T等8种。S、R、B属于贵金属热电偶N、K、E、J、T属于廉金属热电偶。