第2章溫度的檢測(cè)

1、傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)劉麗劉麗 主編主編第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè) 本本 章章 小小 結(jié)結(jié)2.42.4電機(jī)溫控電路的制作與調(diào)試電機(jī)溫控電路的制作與調(diào)試 2.3 2.3 集成溫度傳感器測(cè)量溫度集成溫度傳感器測(cè)量溫度2.2 2.2 熱電偶傳感器測(cè)量溫度熱電偶傳感器測(cè)量溫度2.1 2.1 熱電阻傳感器測(cè)量溫度熱電阻傳感器測(cè)量溫度第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.1 熱電阻傳感器測(cè)量溫度熱電阻傳感器測(cè)量溫度2.1 熱電阻傳感器測(cè)量溫度熱電阻傳感器測(cè)量溫度2.1.1溫度檢測(cè)的主要方法及特點(diǎn)溫度檢測(cè)的主要方法及特點(diǎn)接觸式：感溫元件直接與被測(cè)對(duì)象相接觸，兩者接觸式：感溫元件

2、直接與被測(cè)對(duì)象相接觸，兩者進(jìn)行充分的熱交換，最后達(dá)到熱平衡，由此得進(jìn)行充分的熱交換，最后達(dá)到熱平衡，由此得出被測(cè)對(duì)象的溫度。出被測(cè)對(duì)象的溫度。 熱膨脹式溫度傳感器、熱電偶、熱電阻、熱敏電阻和熱膨脹式溫度傳感器、熱電偶、熱電阻、熱敏電阻和熱敏晶體管熱敏晶體管 。雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì) 壓力溫度計(jì)壓力溫度計(jì) 熱電阻熱電阻 第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.1 熱電阻傳感器測(cè)量溫度熱電阻傳感器測(cè)量溫度非接觸式：感溫元件不與被測(cè)對(duì)象直接接觸，而非接觸式：感溫元件不與被測(cè)對(duì)象直接接觸，而是通過接受被測(cè)物體的熱輻射能實(shí)現(xiàn)熱交換，是通過接受被測(cè)物體的熱輻射能實(shí)現(xiàn)熱交換，測(cè)出被測(cè)對(duì)象的溫度。測(cè)出被測(cè)對(duì)

3、象的溫度。光電高溫傳感器、紅外輻射傳感器光電高溫傳感器、紅外輻射傳感器 。輻射式溫度計(jì)輻射式溫度計(jì) 光學(xué)高溫計(jì)光學(xué)高溫計(jì) 第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.1 熱電阻傳感器測(cè)量溫度熱電阻傳感器測(cè)量溫度2.1.2金屬熱電阻金屬熱電阻熱電阻傳感器熱電阻傳感器:利用電阻隨溫度變化特性制成的利用電阻隨溫度變化特性制成的傳感器。傳感器。熱電阻傳感器熱電阻傳感器1. 金屬熱電阻的溫度特性金屬熱電阻的溫度特性熱電阻：利用電阻與溫度成一定函數(shù)關(guān)系的特性，由熱電阻：利用電阻與溫度成一定函數(shù)關(guān)系的特性，由金屬材料制成的感溫元件。金屬材料制成的感溫元件。 金屬熱電阻半導(dǎo)體熱電阻簡(jiǎn)稱熱電阻簡(jiǎn)稱熱敏電阻第第2 2

4、章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.1 熱電阻傳感器測(cè)量溫度熱電阻傳感器測(cè)量溫度（1）鉑電阻當(dāng)溫度t在-2000范圍內(nèi)時(shí)，鉑的電阻值Rt與溫度t的關(guān)系可表示為 Rt = R01+At+Bt+Ct（t-100） 當(dāng)溫度t在0850范圍內(nèi)時(shí)，鉑的電阻值Rt與溫度t的關(guān)系為 Rt = R0（1+At+Bt） 實(shí)際應(yīng)用中，為了方便可從分度表中查得與Rt相對(duì)應(yīng)的溫度值t，Pt100鉑熱電阻分度表見表2-1 。第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.1 熱電阻傳感器測(cè)量溫度熱電阻傳感器測(cè)量溫度Pt100鉑熱電阻分度表 01020304050607080900100.00103.9107.79111.67115.

5、54119.4123.24127.08130.9134.71100138.51142.29146.07149.83153.58157.33161.05164.77168.48172.17200175.86179.53183.19186.84190.47194.1197.71201.31204.9204.48300212.05215.61219.15222.68226.21229.72233.21236.7240.18243.64400247.09250.53253.96257.38260.78264.18267.56270.93274.29277.64500280.98284.3287.622

6、90.92294.21297.49300.75304.01307.25310.49600313.71316.92320.12323.3326.48329.64332.79335.93339.06342.18700345.28348.38351.46354.53357.59360.64363.67366.7369.71372.71800375.70378.68381.65384.6387.55390.48分析：由公式計(jì)算的電阻值和查表所得電阻值是否相分析：由公式計(jì)算的電阻值和查表所得電阻值是否相同？哪個(gè)更準(zhǔn)確些？同？哪個(gè)更準(zhǔn)確些？ 第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.1 熱電阻傳感器測(cè)量溫度

7、熱電阻傳感器測(cè)量溫度（2）銅電阻銅的電阻值與溫度之間的關(guān)系，可表示為 Rt= R0（1+ t）為銅電阻的電阻溫度系數(shù)，=（4.254.28）10-3/0102030405060708090050.00052.14454.28556.42658.56560.70462.84264.98167.12069.25910071.40073.54275.68677.83379.98282.134 銅熱電阻Cu50分度表第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.1 熱電阻傳感器測(cè)量溫度熱電阻傳感器測(cè)量溫度2. 熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)類型熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)類型（1）裝配式熱電阻）裝配式熱電阻（2）鎧裝熱電阻）鎧裝

8、熱電阻（3）端面熱電阻）端面熱電阻 （4）隔爆型熱電阻隔爆型熱電阻 裝配式熱電阻裝配式熱電阻鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻端面熱電阻端面熱電阻隔爆型熱電阻隔爆型熱電阻 第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.1 熱電阻傳感器測(cè)量溫度熱電阻傳感器測(cè)量溫度3金屬熱電阻傳感器的測(cè)量電路金屬熱電阻傳感器的測(cè)量電路最常用的熱電阻測(cè)溫電路是電橋電路最常用的熱電阻測(cè)溫電路是電橋電路 RRUUi40 三線制接法可以較好的消除連接導(dǎo)線電阻引起的測(cè)量誤差。 第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.1 熱電阻傳感器測(cè)量溫度熱電阻傳感器測(cè)量溫度4熱電阻傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)熱電阻傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)某公司生產(chǎn)的某公司生產(chǎn)的WZP

9、K鎧裝鉑電阻主要技術(shù)指標(biāo)鎧裝鉑電阻主要技術(shù)指標(biāo) （1）精度等級(jí)）精度等級(jí) A級(jí)級(jí)（2）測(cè)量范圍）測(cè)量范圍 Pt100 -200+800（3）絕緣電阻）絕緣電阻 在環(huán)境溫度為在環(huán)境溫度為1535C，相對(duì)濕度，相對(duì)濕度不大于不大于80%，試驗(yàn)電壓為，試驗(yàn)電壓為10100V（直流），電極（直流），電極與外套管之間的絕緣電阻與外套管之間的絕緣電阻100M。 第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.1 熱電阻傳感器測(cè)量溫度熱電阻傳感器測(cè)量溫度2.1.3半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻：由半導(dǎo)體陶瓷材料組成的測(cè)溫元件，熱敏電阻：由半導(dǎo)體陶瓷材料組成的測(cè)溫元件，利用半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性而制成的。

10、利用半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性而制成的。1 1熱敏電阻的特點(diǎn)熱敏電阻的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高；體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固；熱慣性小，響應(yīng)速度快；優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高；體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固；熱慣性小，響應(yīng)速度快；采用玻璃、陶瓷等材料密封包裝后，可應(yīng)用于有腐蝕性氣氛等的惡劣采用玻璃、陶瓷等材料密封包裝后，可應(yīng)用于有腐蝕性氣氛等的惡劣環(huán)境。環(huán)境。 缺點(diǎn)：阻值與溫度的關(guān)系非線性嚴(yán)重；元件的一致性差，互換性差；缺點(diǎn)：阻值與溫度的關(guān)系非線性嚴(yán)重；元件的一致性差，互換性差；元件易老化，穩(wěn)定性較差。元件易老化，穩(wěn)定性較差。第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.1 熱電阻傳感器測(cè)量溫度熱電阻傳感器測(cè)量溫度2.熱敏電阻的

11、分類及溫度特性熱敏電阻的分類及溫度特性負(fù)溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻：隨溫度上升電阻減小熱敏電阻：隨溫度上升電阻減小正溫度系數(shù)正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻：隨溫度上升電阻增加熱敏電阻：隨溫度上升電阻增加 曲線曲線1 1為突變型，當(dāng)達(dá)到臨界溫度時(shí)，其阻值會(huì)發(fā)生急劇轉(zhuǎn)變，它的溫為突變型，當(dāng)達(dá)到臨界溫度時(shí)，其阻值會(huì)發(fā)生急劇轉(zhuǎn)變，它的溫度范圍較窄，一般用于恒溫加熱控制或溫度開關(guān)；曲線度范圍較窄，一般用于恒溫加熱控制或溫度開關(guān)；曲線2 2為指數(shù)型，其溫度為指數(shù)型，其溫度范圍比較寬，可用于溫度補(bǔ)償或溫度測(cè)量。范圍比較寬，可用于溫度補(bǔ)償或溫度測(cè)量。 正溫度系數(shù)熱敏電阻的溫度特性 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的

12、溫度特性 第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.1 熱電阻傳感器測(cè)量溫度熱電阻傳感器測(cè)量溫度3.了解一種熱敏電阻的主要技術(shù)指標(biāo)了解一種熱敏電阻的主要技術(shù)指標(biāo)某某TS系列熱敏電阻溫度傳感器主要技術(shù)指標(biāo)系列熱敏電阻溫度傳感器主要技術(shù)指標(biāo)（1）測(cè)量溫度范圍）測(cè)量溫度范圍 -50120；-50200（2）R25電阻值電阻值 5K,10K,50K,100K 等等（3）B值值 3435K，3950K，3270K,4537K等等 （4）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu) 雙層密封工藝雙層密封工藝（5）保護(hù)管直徑）保護(hù)管直徑 4，5（6） 安裝方式安裝方式 直管式，螺紋式，螺絲壓接式等。直管式，螺紋式，螺絲壓接式等。第第2 2章章

13、 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.1 熱電阻傳感器測(cè)量溫度熱電阻傳感器測(cè)量溫度2.1.4熱電阻傳感器的應(yīng)用熱電阻傳感器的應(yīng)用1.中央空調(diào)管道供回水溫度的檢測(cè)中央空調(diào)管道供回水溫度的檢測(cè)第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.1 熱電阻傳感器測(cè)量溫度熱電阻傳感器測(cè)量溫度2.熱敏電阻測(cè)量濕度熱敏電阻測(cè)量濕度 熱敏電阻測(cè)量濕度的測(cè)量電橋由兩只特性熱敏電阻測(cè)量濕度的測(cè)量電橋由兩只特性相同的熱敏電阻相同的熱敏電阻R1、Rt和相同的橋臂固定電阻和相同的橋臂固定電阻R3、R4組成，橋路供電電壓恒定不變。組成，橋路供電電壓恒定不變。 第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.1 熱電阻傳感器測(cè)量溫度熱電阻傳感器測(cè)量溫度

14、3.熱敏電阻測(cè)量流量熱敏電阻測(cè)量流量第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.1 熱電阻傳感器測(cè)量溫度熱電阻傳感器測(cè)量溫度4.熱敏電阻測(cè)量液位熱敏電阻測(cè)量液位 第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.1 熱電阻傳感器測(cè)量溫度熱電阻傳感器測(cè)量溫度5.溫度變送器溫度變送器 熱電阻溫度變送器是由基準(zhǔn)單元、熱電阻溫度變送器是由基準(zhǔn)單元、R/V 轉(zhuǎn)換單元、線轉(zhuǎn)換單元、線性電路、反接保護(hù)、限流保護(hù)、性電路、反接保護(hù)、限流保護(hù)、V/I 轉(zhuǎn)換單元等組成。測(cè)轉(zhuǎn)換單元等組成。測(cè)溫?zé)犭娮栊盘?hào)轉(zhuǎn)換放大后，再由線性電路對(duì)溫度與電阻的溫?zé)犭娮栊盘?hào)轉(zhuǎn)換放大后，再由線性電路對(duì)溫度與電阻的非線性關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償，經(jīng)非線性關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償

15、，經(jīng) V/I轉(zhuǎn)換電路后輸出一個(gè)與被測(cè)轉(zhuǎn)換電路后輸出一個(gè)與被測(cè)溫度成線性關(guān)系的溫度成線性關(guān)系的 420mA的恒流信號(hào)。的恒流信號(hào)。 調(diào)校后輸出信號(hào)是與溫度信號(hào)成線性關(guān)系的：調(diào)校后輸出信號(hào)是與溫度信號(hào)成線性關(guān)系的： (T(Tc c-T-Tminmin)/(T)/(Tmaxmax-T-Tminmin)=(V)=(Vo o-V-Vminmin)/(V)/(Vmaxmax-V-Vminmin) ) T Tc c當(dāng)前被測(cè)環(huán)境溫度當(dāng)前被測(cè)環(huán)境溫度 V Vo o為取樣電阻上測(cè)得的電壓為取樣電阻上測(cè)得的電壓T Tminmin、T Tmaxmax 為溫度變送器的測(cè)溫范圍下限和上限。為溫度變送器的測(cè)溫范圍下限和上限

16、。V Vminmin 、V Vmaxmax為溫度變送器對(duì)應(yīng)輸出范圍的下限和上限。為溫度變送器對(duì)應(yīng)輸出范圍的下限和上限。第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.2 熱電偶傳感器測(cè)量溫度熱電偶傳感器測(cè)量溫度2.2 熱電偶傳感器測(cè)量溫度熱電偶傳感器測(cè)量溫度2.2.1熱電偶測(cè)溫原理熱電偶測(cè)溫原理1.熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) 將兩種不同的導(dǎo)體將兩種不同的導(dǎo)體A和和B連成閉合回路，若兩個(gè)接連成閉合回路，若兩個(gè)接點(diǎn)處溫度不同，則回路中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，從而形成電點(diǎn)處溫度不同，則回路中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，從而形成電流，這個(gè)物理現(xiàn)象稱為熱電勢(shì)效應(yīng)，簡(jiǎn)稱熱電效應(yīng)。流，這個(gè)物理現(xiàn)象稱為熱電勢(shì)效應(yīng)，簡(jiǎn)稱熱電效應(yīng)。 00,TeTeTTE

17、ABABAB 熱電偶熱電勢(shì)的大小，只與組成熱電偶的材料和兩結(jié)點(diǎn)的溫度有熱電偶熱電勢(shì)的大小，只與組成熱電偶的材料和兩結(jié)點(diǎn)的溫度有關(guān)，而與熱電偶的形狀尺寸無關(guān)，當(dāng)熱電偶兩電極材料固定后，熱電關(guān)，而與熱電偶的形狀尺寸無關(guān)，當(dāng)熱電偶兩電極材料固定后，熱電勢(shì)便是兩結(jié)點(diǎn)電勢(shì)差。勢(shì)便是兩結(jié)點(diǎn)電勢(shì)差。第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.2 熱電偶傳感器測(cè)量溫度熱電偶傳感器測(cè)量溫度2.熱電偶的基本定律熱電偶的基本定律1）均質(zhì)導(dǎo)體定律）均質(zhì)導(dǎo)體定律 由同一種導(dǎo)體組成的閉合回路，無論結(jié)點(diǎn)的溫度如由同一種導(dǎo)體組成的閉合回路，無論結(jié)點(diǎn)的溫度如何，均不產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，這是因?yàn)橥环N導(dǎo)體不產(chǎn)生何，均不產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，這是因

18、為同一種導(dǎo)體不產(chǎn)生接觸電勢(shì)，溫差電勢(shì)也相抵消，所以總的熱電勢(shì)為零。接觸電勢(shì)，溫差電勢(shì)也相抵消，所以總的熱電勢(shì)為零。2）中間導(dǎo)體定律）中間導(dǎo)體定律 在熱電偶回路中接入中間導(dǎo)體，只要中間導(dǎo)體兩端溫在熱電偶回路中接入中間導(dǎo)體，只要中間導(dǎo)體兩端溫度相同，熱電偶的熱電勢(shì)不變，這就是中間導(dǎo)體定律。度相同，熱電偶的熱電勢(shì)不變，這就是中間導(dǎo)體定律。溫度相同第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.2 熱電偶傳感器測(cè)量溫度熱電偶傳感器測(cè)量溫度3）中間溫度定律 熱電偶回路兩接點(diǎn)（溫度為T、T0）間的熱電勢(shì)，等于熱電偶在溫度為T、Ta時(shí)的熱電勢(shì)與在溫度為Ta、T0時(shí)的熱電勢(shì)的代數(shù)和，Ta稱中間溫度。即 0aAa0TE

19、TE,TTTTEBABAB，4）標(biāo)準(zhǔn)電極定律 工作端和自由端溫度為T和T0時(shí)，用導(dǎo)體AB組成熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)等于AC熱電偶和CB熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)之代數(shù)和。即：0CB0C0TETE,TTTTEAAB，第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.2 熱電偶傳感器測(cè)量溫度熱電偶傳感器測(cè)量溫度2.2.2 熱電偶的外形結(jié)構(gòu)和種類特性熱電偶的外形結(jié)構(gòu)和種類特性1.熱電偶傳感器的結(jié)構(gòu)類型熱電偶傳感器的結(jié)構(gòu)類型（1）普通型熱電偶）普通型熱電偶 普通型熱電偶也稱工業(yè)裝配式熱電偶，是工業(yè)中使用最多的普通型熱電偶也稱工業(yè)裝配式熱電偶，是工業(yè)中使用最多的熱電偶，主要用來測(cè)量氣體、蒸汽和液體等介質(zhì)的溫度。熱電偶，主要用來測(cè)

20、量氣體、蒸汽和液體等介質(zhì)的溫度。 1-接線盒 2-接線端子 3-保護(hù)管 4-絕緣套管 5-熱電極熱電極熱電極 是熱電偶的核心部分，其測(cè)量端一般是熱電偶的核心部分，其測(cè)量端一般采用焊接方式構(gòu)成。采用焊接方式構(gòu)成。絕緣套管絕緣套管 用于防止兩根熱電極短路通常采用于防止兩根熱電極短路通常采用陶瓷、石英等材料。用陶瓷、石英等材料。 保護(hù)管保護(hù)管 套在熱電極套在熱電極( (含絕緣套管含絕緣套管) )之外，防之外，防止熱電偶被腐蝕，避免火焰和氣流直接沖擊以及止熱電偶被腐蝕，避免火焰和氣流直接沖擊以及提高熱電偶強(qiáng)度。提高熱電偶強(qiáng)度。 接線盒接線盒 用來固定接線座和連接外接導(dǎo)線，用來固定接線座和連接外接導(dǎo)線，

21、保護(hù)熱電極免受外界環(huán)境侵蝕，保證外接導(dǎo)線與保護(hù)熱電極免受外界環(huán)境侵蝕，保證外接導(dǎo)線與接線柱良好接觸。接線柱良好接觸。第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.2 熱電偶傳感器測(cè)量溫度熱電偶傳感器測(cè)量溫度（2）鎧裝熱電偶 鎧裝熱電偶又稱纜式熱電偶，是由熱電極、絕緣材料（通常為電熔氧化鎂）和金屬保護(hù)管三者結(jié)合，經(jīng)焊接而成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的整體。 1內(nèi)電極；2絕緣材料；3薄壁金屬保護(hù)套管；4屏蔽層（3）表面熱電偶表面熱電偶的測(cè)溫結(jié)構(gòu)分為凸形、弓形和針形，主要用于測(cè)量各種固體表面，如金屬塊、爐壁、渦輪葉片等的溫度。 第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.2 熱電偶傳感器測(cè)量溫度熱電偶傳感器測(cè)量溫度（4）薄膜式

22、熱電偶 薄膜式熱電偶是用真空蒸鍍的方法，將兩種熱電極材料蒸鍍到絕緣基板上，形成薄膜狀熱電極及熱接點(diǎn)。（5）快速消耗型熱電偶 這是一種專為測(cè)量鋼水及熔融金屬溫度而設(shè)計(jì)的特殊熱電偶。 第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.2 熱電偶傳感器測(cè)量溫度熱電偶傳感器測(cè)量溫度2.標(biāo)準(zhǔn)熱電偶標(biāo)準(zhǔn)熱電偶 所謂標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用，其名稱用專用字母，這個(gè)字母即熱電偶型號(hào)標(biāo)志，稱為分度號(hào)。表2-4列出了八種標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的特性。表2-5列出了K型熱電偶分度表，其它分度表見附錄。 3.3.非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 非

23、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶一般沒有統(tǒng)一的分度號(hào)和與其配套的顯示儀表，在使用范圍或數(shù)量上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，但這些熱電偶具有某些特殊性能，能滿足一些特殊條件下測(cè)溫需要，如超高溫、極低溫、高真空或核輻射環(huán)境。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶有鉑銠系、銥銠系、鎢錸系及金鐵熱電倡、雙鉑鉬等熱電偶。 第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.2 熱電偶傳感器測(cè)量溫度熱電偶傳感器測(cè)量溫度2.2.3 熱電偶的冷端補(bǔ)償熱電偶的冷端補(bǔ)償 在實(shí)際應(yīng)用中，由于熱電偶的冷、熱端距離通常很近，冷端受在實(shí)際應(yīng)用中，由于熱電偶的冷、熱端距離通常很近，冷端受熱端及環(huán)境溫度的影響很難保持穩(wěn)定，更難以保持在熱端及環(huán)境溫度的影響很難保持穩(wěn)定，更難以保持在00。因此

24、必。因此必須采取措施，消除冷端溫度波動(dòng)及不為須采取措施，消除冷端溫度波動(dòng)及不為00所產(chǎn)生的誤差，即需進(jìn)所產(chǎn)生的誤差，即需進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償。行冷端溫度補(bǔ)償。1.1.補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線：指在一定溫度范圍內(nèi)，與配用熱電偶的熱電特性相同補(bǔ)償導(dǎo)線：指在一定溫度范圍內(nèi)，與配用熱電偶的熱電特性相同的一對(duì)帶有絕緣層的導(dǎo)線。的一對(duì)帶有絕緣層的導(dǎo)線。 第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.2 熱電偶傳感器測(cè)量溫度熱電偶傳感器測(cè)量溫度補(bǔ)償導(dǎo)線使用須注意事項(xiàng)如下： 各種補(bǔ)償導(dǎo)線只能與相配用型號(hào)的熱電偶匹配使用；連接時(shí)，應(yīng)注意極性不能接錯(cuò)。 補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度，不能超過規(guī)定的使用溫度范圍，通常接點(diǎn)溫度

25、在100以下，耐熱用的補(bǔ)償導(dǎo)線可達(dá)200。同時(shí)兩連接點(diǎn)溫度必須相同，否則會(huì)產(chǎn)生附加電勢(shì)、引入誤差。在高精度測(cè)溫場(chǎng)合，測(cè)量時(shí)應(yīng)加上補(bǔ)償導(dǎo)線的修正值，以保證測(cè)量精度。第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.2 熱電偶傳感器測(cè)量溫度熱電偶傳感器測(cè)量溫度2.溫度補(bǔ)償法溫度補(bǔ)償法計(jì)算修正法計(jì)算修正法例：例： K型熱電偶測(cè)溫，冷端溫度為型熱電偶測(cè)溫，冷端溫度為30，測(cè)得熱電勢(shì)為，測(cè)得熱電勢(shì)為24.9mV，求熱端溫度。，求熱端溫度。解：先查分度表解：先查分度表E（30,0）=1.203mV，代入上式中，代入上式中 0tEttE0 , t00，E mV103.26203. 19 .24030E30tE0 ,

26、t，E查分度表得熱端溫度查分度表得熱端溫度t=628.3t=628.3。第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.2 熱電偶傳感器測(cè)量溫度熱電偶傳感器測(cè)量溫度儀表零位調(diào)整法 儀表零位調(diào)整法預(yù)先將顯示儀表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整到冷端溫度上, 相當(dāng)于把熱電勢(shì)修正值E(t0,0)預(yù)先加到了顯示儀表上，測(cè)溫時(shí)顯示儀表的示值就是實(shí)際的被測(cè)溫度值。 第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.2 熱電偶傳感器測(cè)量溫度熱電偶傳感器測(cè)量溫度電橋補(bǔ)償法 電橋補(bǔ)償法是目前實(shí)際應(yīng)用中最常用的一種處理方法，它利用不平衡電橋產(chǎn)生的熱電勢(shì)來補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度的變化而引起熱電勢(shì)的變化，經(jīng)過設(shè)計(jì)，可使電橋的不平衡電壓等于因冷端溫度變化引

27、起的熱電勢(shì)變化，于是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償。 用于電橋補(bǔ)償法的裝置稱為熱電偶冷端補(bǔ)償器。表用于電橋補(bǔ)償法的裝置稱為熱電偶冷端補(bǔ)償器。表2-72-7列列出了常用的國(guó)產(chǎn)冷端補(bǔ)償器。出了常用的國(guó)產(chǎn)冷端補(bǔ)償器。第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.2 熱電偶傳感器測(cè)量溫度熱電偶傳感器測(cè)量溫度2.2.4 熱電偶傳感器的使用熱電偶傳感器的使用 1.熱電偶的選擇熱電偶的選擇（1）測(cè)量精度和溫度測(cè)量范圍的選擇）測(cè)量精度和溫度測(cè)量范圍的選擇（2）使用氣氛的選擇）使用氣氛的選擇（3）耐久性及熱響應(yīng)性的選擇）耐久性及熱響應(yīng)性的選擇（4）測(cè)量對(duì)象的性質(zhì)和狀態(tài)對(duì)熱電偶的選擇）測(cè)量對(duì)象的性質(zhì)和狀態(tài)對(duì)熱電偶的選擇第第2 2章章 溫

28、度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.2 熱電偶傳感器測(cè)量溫度熱電偶傳感器測(cè)量溫度2.溫度控制器的使用溫度控制器的使用 XMT系列數(shù)顯溫度控制器是工業(yè)自動(dòng)化檢測(cè)、控制溫度的系列數(shù)顯溫度控制器是工業(yè)自動(dòng)化檢測(cè)、控制溫度的通用型儀表，它采用大規(guī)模集成電路，應(yīng)用獨(dú)特的非線性校正技通用型儀表，它采用大規(guī)模集成電路，應(yīng)用獨(dú)特的非線性校正技術(shù)，把測(cè)溫傳感器反饋給儀表的實(shí)時(shí)溫度值與控制器的預(yù)置設(shè)定術(shù)，把測(cè)溫傳感器反饋給儀表的實(shí)時(shí)溫度值與控制器的預(yù)置設(shè)定控制值進(jìn)行快速地邏輯比較、運(yùn)算、輸出控制，以達(dá)到穩(wěn)定控制控制值進(jìn)行快速地邏輯比較、運(yùn)算、輸出控制，以達(dá)到穩(wěn)定控制設(shè)定溫度的工控目的。設(shè)定溫度的工控目的。（1 1）技術(shù)指標(biāo)）技

29、術(shù)指標(biāo)（2 2）XMTXMT系列數(shù)顯溫度控制器的系列數(shù)顯溫度控制器的調(diào)節(jié)功能與使用方法調(diào)節(jié)功能與使用方法（3 3）使用注意事項(xiàng)）使用注意事項(xiàng)第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.3 集成溫度傳感器測(cè)量溫度集成溫度傳感器測(cè)量溫度2.3.1半導(dǎo)體管溫度傳感器半導(dǎo)體管溫度傳感器 2.3 集成溫度傳感器測(cè)量溫度集成溫度傳感器測(cè)量溫度 集成溫度傳感器是將溫度敏感元件和驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電集成溫度傳感器是將溫度敏感元件和驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路以及邏輯控制電路集成在一片芯片上，構(gòu)成集測(cè)量、放大、電路以及邏輯控制電路集成在一片芯片上，構(gòu)成集測(cè)量、放大、電源供電回路于一體的高性能溫度傳感器，又稱溫度源供電回路

30、于一體的高性能溫度傳感器，又稱溫度ICIC。 半導(dǎo)體三極管在正向工作狀態(tài)下，溫度特性比二極管的溫度特性更符合理半導(dǎo)體三極管在正向工作狀態(tài)下，溫度特性比二極管的溫度特性更符合理想狀態(tài)，具有良好的線性度。當(dāng)集電極電流為恒定電流時(shí)，發(fā)射結(jié)壓降想狀態(tài)，具有良好的線性度。當(dāng)集電極電流為恒定電流時(shí)，發(fā)射結(jié)壓降V Vbebe與與T T呈線性關(guān)系，可以根據(jù)這個(gè)關(guān)系通過呈線性關(guān)系，可以根據(jù)這個(gè)關(guān)系通過V Vbebe來進(jìn)行溫度的測(cè)量。來進(jìn)行溫度的測(cè)量。 PNPN結(jié)的伏安特性可以導(dǎo)出結(jié)的伏安特性可以導(dǎo)出PNPN結(jié)正向壓結(jié)正向壓降隨溫度變化的關(guān)系為：溫度每升降隨溫度變化的關(guān)系為：溫度每升高高度，度，PNPN結(jié)正向壓降

31、就下降結(jié)正向壓降就下降2mv2mv 。第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.3 集成溫度傳感器測(cè)量溫度集成溫度傳感器測(cè)量溫度2.3.2集成溫度傳感器集成溫度傳感器1.集成溫度傳感器工作原理集成溫度傳感器工作原理VTVT1 1和和VTVT2 2是互相匹配的半導(dǎo)休管，是互相匹配的半導(dǎo)休管，I I1 1和和I I2 2分分別是它們的集電極電流。這時(shí)兩管的兩個(gè)別是它們的集電極電流。這時(shí)兩管的兩個(gè)發(fā)射極和基極電壓之差可用下式表示，即發(fā)射極和基極電壓之差可用下式表示，即 )(-2121IIqKTVVVbebebe如果在較寬的溫度范圍內(nèi)如果在較寬的溫度范圍內(nèi)I I1 1I I2 2為為恒定的話，則為為恒定

32、的話，則VVbebe就是溫度就是溫度T T的的理想線性函數(shù)。理想線性函數(shù)。 第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.3 集成溫度傳感器測(cè)量溫度集成溫度傳感器測(cè)量溫度2.集成溫度傳感器的信號(hào)輸出方式集成溫度傳感器的信號(hào)輸出方式1電壓輸出型電壓輸出型當(dāng)電流當(dāng)電流I I1 1恒定時(shí)，通過改變恒定時(shí)，通過改變R R1 1的阻值，可的阻值，可實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)I I1 1I I2 2，當(dāng)半導(dǎo)體管的，當(dāng)半導(dǎo)體管的11時(shí)，電時(shí)，電路的輸出電壓可由下式確定，即路的輸出電壓可由下式確定，即ln122122qKTRRRRVRIVbeo第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.3 集成溫度傳感器測(cè)量溫度集成溫度傳感器測(cè)量溫度2

33、電流輸出型 VT VT1 1和和VTVT2 2在結(jié)構(gòu)上完全一樣，作為在結(jié)構(gòu)上完全一樣，作為恒流源的負(fù)載，可使電流恒流源的負(fù)載，可使電流I I1 1和和I I2 2相等，相等，VT3VT3和和VT4VT4是測(cè)溫用的半導(dǎo)體管，其中是測(cè)溫用的半導(dǎo)體管，其中VT3VT3是由是由8 8個(gè)半導(dǎo)體管并聯(lián)相接的，因此個(gè)半導(dǎo)體管并聯(lián)相接的，因此它的發(fā)射結(jié)面積等于它的發(fā)射結(jié)面積等于VT4VT4發(fā)射結(jié)面積的發(fā)射結(jié)面積的8 8倍，即倍，即8 8。 當(dāng)半導(dǎo)體管當(dāng)半導(dǎo)體管11時(shí)，流過電路的時(shí)，流過電路的總電流可由下式確定，即總電流可由下式確定，即lnR222I11qKTRVIbeo第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.

34、3 集成溫度傳感器測(cè)量溫度集成溫度傳感器測(cè)量溫度2.3.3幾種常用的集成溫度傳感器幾種常用的集成溫度傳感器集成傳感器集成傳感器 模擬集成傳感器模擬集成傳感器 智能集成傳感器智能集成傳感器 1.1.電流型集成溫度傳感器電流型集成溫度傳感器AD590AD590(1) AD590(1) AD590結(jié)構(gòu)和特性結(jié)構(gòu)和特性AD590AD590的主要特性如下：的主要特性如下：外接線非常簡(jiǎn)單，使用十分方便；外接線非常簡(jiǎn)單，使用十分方便；測(cè)溫范圍為測(cè)溫范圍為-55-55+150+150；內(nèi)有穩(wěn)壓和恒流電路；內(nèi)有穩(wěn)壓和恒流電路；精度高；精度高；流過器件的電流（流過器件的電流（ A A）與熱力學(xué)溫度成正比。）與熱力

35、學(xué)溫度成正比。 第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.3 集成溫度傳感器測(cè)量溫度集成溫度傳感器測(cè)量溫度（2）AD590的應(yīng)用電路+15VAD590950100Uo+-R1RP+15V-15VR1R2R3R4R5-+-AD581AD590LF355UoAD590AD590的基本應(yīng)用電路的基本應(yīng)用電路 攝氏溫度測(cè)量電路攝氏溫度測(cè)量電路 第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.3 集成溫度傳感器測(cè)量溫度集成溫度傳感器測(cè)量溫度由由AD590AD590和和A /DA /D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器71067106組成的數(shù)字式溫度測(cè)量電路，電位器組成的數(shù)字式溫度測(cè)量電路，電位器RPRP l l用于調(diào)用于調(diào)整基準(zhǔn)電壓用

36、以滿度調(diào)節(jié)；整基準(zhǔn)電壓用以滿度調(diào)節(jié)；RPRP2 2 用于在用于在00時(shí)調(diào)零。當(dāng)被測(cè)溫度變化時(shí)通過時(shí)調(diào)零。當(dāng)被測(cè)溫度變化時(shí)通過R1R1的電流不同，使得的電流不同，使得A A點(diǎn)電位發(fā)生相應(yīng)變化，檢測(cè)此電位即能檢測(cè)被測(cè)溫點(diǎn)電位發(fā)生相應(yīng)變化，檢測(cè)此電位即能檢測(cè)被測(cè)溫度的高低，將度的高低，將A A點(diǎn)電位送入點(diǎn)電位送入71067106的的3030腳，經(jīng)腳，經(jīng)7106 7106 處理后，再送人顯示電路處理后，再送人顯示電路驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)LEDLED顯示出被測(cè)溫度。顯示出被測(cè)溫度。 數(shù)字式溫度測(cè)量電路數(shù)字式溫度測(cè)量電路第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.3 集成溫度傳感器測(cè)量溫度集成溫度傳感器測(cè)量溫度2. 電壓

37、型集成溫度傳感器電壓型集成溫度傳感器LM35(1) LM35結(jié)構(gòu)和特性 LM35LM35系列溫度傳感器的主要特性如下：系列溫度傳感器的主要特性如下：額定溫度范圍為額定溫度范圍為-55-55+150+150；工作電壓范圍寬，工作電壓范圍寬，4V4V30V30V；低功耗，小于低功耗，小于60uA60uA；在靜止空氣中，自熱效應(yīng)低，小于在靜止空氣中，自熱效應(yīng)低，小于0.080.08的自熱；的自熱；非線性僅為士非線性僅為士1/41/4；輸出阻抗小，通過輸出阻抗小，通過1mA1mA電流時(shí)僅為電流時(shí)僅為0.10.1。第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.3 集成溫度傳感器測(cè)量溫度集成溫度傳感器測(cè)量溫度（

38、2）LM35的應(yīng)用電路LM35LM35與數(shù)字電路接口電路與數(shù)字電路接口電路 雙電源供電的雙電源供電的基本應(yīng)用電路基本應(yīng)用電路 單電源供電的單電源供電的基本應(yīng)用電路基本應(yīng)用電路 第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.3 集成溫度傳感器測(cè)量溫度集成溫度傳感器測(cè)量溫度3. 數(shù)字溫度傳感器數(shù)字溫度傳感器DS18B20(1) DS18B20的結(jié)構(gòu)和特性 DS18B20 DS18B20數(shù)字式溫度傳感器使用集成芯片，采用單總線技術(shù)，數(shù)字式溫度傳感器使用集成芯片，采用單總線技術(shù)，其能夠有效的減小外界的干擾，提高測(cè)量的精度。同時(shí)，它可以直其能夠有效的減小外界的干擾，提高測(cè)量的精度。同時(shí)，它可以直接將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)

39、化成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理，接口簡(jiǎn)單，使數(shù)據(jù)接將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理，接口簡(jiǎn)單，使數(shù)據(jù)傳輸和處理簡(jiǎn)單化。傳輸和處理簡(jiǎn)單化。 DS18B20DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器的特性：?jiǎn)尉€數(shù)字溫度傳感器的特性： 單線接口方式。單線接口方式。測(cè)溫傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在一測(cè)溫傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在一起。起。測(cè)量溫度范圍寬，測(cè)量精度高。測(cè)量溫度范圍寬，測(cè)量精度高。DS18B20DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能。支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能。供電方式靈活。供電方式靈活。測(cè)量參數(shù)可配置。測(cè)量參數(shù)可配置。負(fù)壓特性。負(fù)壓特性。第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.3 集成溫度傳感器測(cè)量溫度集成溫度傳感器測(cè)量溫度（2）DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)第第2 2章章 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)2.3 集成溫度傳感器測(cè)量溫度集成溫度傳感器測(cè)量溫度（3）DS18B20的