第第3章章发电传感器热电偶发电传感器热电偶、热电阻、热电阻、热敏电阻传感器热敏电阻传感器及温度的检测及温度的检测参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件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，温度就越高参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件*用来用来量度物体温度数值的标尺量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定叫温标。它规定了温度的读数了温度的读数起点（零点）起点（零点）和测量温度的和测量温度的基本基本单位单位。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，度，水的水的沸点沸点为为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，度，水的水的沸点沸点为为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绝对零度对零度（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绝对零度，是宇宙低温的极限，宇宙间一切物体的温度可以度，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到绝对零度（如宇宙空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间的温度为0.2K0.2K）。）。温温标标3 3 种温标的换算关系为种温标的换算关系为参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件*温度温度不能直接测量不能直接测量，需要借助于某种物体的物理参，需要借助于某种物体的物理参数数随温度冷热不同随温度冷热不同而明显变化的特性进行间接测量。而明显变化的特性进行间接测量。温度传感器就是通过测量某些物理量参数随温度的温度传感器就是通过测量某些物理量参数随温度的变化而间接测量温度的。变化而间接测量温度的。*温度传感器是由温度传感器是由温度敏感元件温度敏感元件（感温元件）和（感温元件）和转换转换电路组成电路组成的，如图所示。的，如图所示。图温度传感器的组成框图温温度度测测量量方方法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。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。参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件非接触测量接触测量参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件热处理温控系统动画演示热处理温控系统动画演示热电偶偶传感器感器P191参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件热电极热电极A A热电极热电极B BAB参考端、参考端、冷端冷端工作端、工作端、热端热端热电势热电势两两种种不不同同的的导导体体或或半半导导体体A A和和B B组组合合成成闭闭合合回回路路，若若导导体体A A和和B B的的连连接接处处温温度度不不同同（设设T TT T0 0），则则在在此此闭闭合合回回路路中中就就有有电电流流产产生生，也也就就是是说说回回路路中中有有电电动动势势存存在在，这这种种现现象象叫叫做做热热电电效效应应。回回路路中所产生的电动势，叫中所产生的电动势，叫热电势热电势。热电效应热电效应参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件热电偶测温的主要特点热电偶测温的主要特点热电偶是目前世界上科研和生产中应用最普遍、热电偶是目前世界上科研和生产中应用最普遍、最广泛的温度测量元件。最广泛的温度测量元件。1.1.它属于它属于自发电型自发电型传感器：测量时可以不需外加传感器：测量时可以不需外加电源，可直接驱动动圈式仪表；电源，可直接驱动动圈式仪表；2.2.测温范围广：下限可达测温范围广：下限可达-270 -270 C C ，上限可达，上限可达1800 1800 C C以上；它既可以用于流体温度测量，也可以用以上；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，也能于固体温度测量。既可以测量静态温度，也能测量动态温度。测量动态温度。参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件一、热电偶传感器的工作原理一、热电偶传感器的工作原理1、热电势效应、热电势效应符号符号两种不同材料两种不同材料结点温度不同结点温度不同组成闭合回路组成闭合回路热电势效应动画演示热电势效应动画演示参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件热电偶的热电动势热电偶的热电动势EAB(t，t0)接触电动势接触电动势EAB（也称珀尔电动势）（也称珀尔电动势）温差电动势温差电动势E(t，t0)（也称汤姆逊电动势）（也称汤姆逊电动势）总热电动势为两者之总热电动势为两者之代数和。代数和。参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件2 2、热电偶的热电极材料、热电偶的热电极材料分分类类： 热热电电偶偶的的热热电电动动势势与与热热电电极极的的材材料料有有关关，1977年年国国际际电电工工委委员员会会(IEC)对对八八种种热热电电偶偶制制定定了了国国际际标标准准。它它们们的的分分度度号号是是T（铜铜-康康铜铜）、E（镍镍铬铬-康康铜铜）、J（铁铁-康康铜铜）、K（镍镍铬铬-镍镍硅硅）、 JP2N（镍镍铬铬硅硅-镍镍硅硅）、R（铂铂铑铑B-铂铂）、B（铂铂铑铑30-铂铂铑铑6）、S（铂铂铑铑10-铂铂）。 我我国国也也已已制制定定了了国国家家标标准准，已已投投入入生生产产的的有有S、B、K三三种种。 我我国国常常用用的的热热电电偶偶的的技技术术特特性性列列于于表表中中。查查热热电电偶偶分分度度表表时时，一一定定要要对对应应相相应应的的材材料。附录料。附录P348参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件表表 我国常用的热电偶的技术特性我国常用的热电偶的技术特性K型：正极：镍铬合金(用88.489.7镍、910铬，0.6硅，0.3锰，0.40.7钴冶炼而成)，负极：镍硅合金(用95.797镍,23硅,0.40.7钴冶炼而成)。E型：正极：镍铬合金，负极：考铜合金（用56铜，44镍冶炼而成）。B型：正极：铂铑合金（用70铂，30铑冶炼而成），负极：铂铑合金（用94铂，6铑冶炼而成）。S型：正极：铂铑合金丝,用90铂和10铑(重量比)冶炼而成，负极：铂丝。参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件（1 1）中间导体定律）中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响热电其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。偶回路的总热电动势。3 3、热电偶回路的主要性质、热电偶回路的主要性质EABC（t，t0）= EAB（t，t0） （C两端接点温度相同）两端接点温度相同）CABtt0中间导体定律的使用价值在于：利用中间导体定律的使用价值在于：利用热电偶实际测温时，可以将连接导线热电偶实际测温时，可以将连接导线和显示仪表看成是中间导体，只要保和显示仪表看成是中间导体，只要保证中间导体两端温度相同，则对热电证中间导体两端温度相同，则对热电偶的热电动势没有影响。偶的热电动势没有影响。 连接仪表的热电偶测量回路连接仪表的热电偶测量回路参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件应用举例应用举例: :测量液态金测量液态金属的平均温度属的平均温度金属壁面进金属壁面进行温度测量行温度测量可采用开路热电偶即可采用开路热电偶即将热电偶的两端不焊将热电偶的两端不焊接，对液态金属和金接，对液态金属和金属壁面进行温度测量，属壁面进行温度测量，只要保证两热电极插只要保证两热电极插入地方的温度相同即入地方的温度相同即可。可。参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件（2）中间温度定律）中间温度定律 热电偶热电偶AB在接点温度为在接点温度为t1、t3时的热电动势，时的热电动势，等于热电偶在接点温度为等于热电偶在接点温度为t1、t2和和t2、t3时的热电动时的热电动势总和势总和 。EAB(t1,t3) = EAB(t1,t2) + EAB(t2,t3)t1t3ABt1t2ABt2t3AB=+中间温度定律的使用价值在于：当中间温度定律的使用价值在于：当自由端自由端温度不为温度不为0时，可利用该定律及分度表求得时，可利用该定律及分度表求得工作端温度，另外热电偶中补偿导线的使用工作端温度，另外热电偶中补偿导线的使用也依据了以上定律。也依据了以上定律。参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件若冷端不为0时，实际温度的求解用下面的步骤：参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件 当工作端和自由端温度为当工作端和自由端温度为t t和和t t0 0时，用导体时，用导体A A、B B组成热电偶的热电动势等于组成热电偶的热电动势等于AC AC 热电偶和热电偶和CB热电热电偶的热电动势的代数和。偶的热电动势的代数和。或或（3）参考电极定律参考电极定律参考电极定律大大简化了热电偶选配电极的参考电极定律大大简化了热电偶选配电极的工作，只要获得有关热电极与参考电极配对工作，只要获得有关热电极与参考电极配对的热电动势，那么任何两种热电极配对时的的热电动势，那么任何两种热电极配对时的电动势均可利用该定律计算，而不需逐个进电动势均可利用该定律计算，而不需逐个进行测定。行测定。在实际应用中常用纯铂丝做参考电在实际应用中常用纯铂丝做参考电极，这样可以由多种热电材料与铂组成热电极，这样可以由多种热电材料与铂组成热电偶，大大减少了热电偶的选配。偶，大大减少了热电偶的选配。 参考电极定律参考电极定律参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件练习：已知铂铑练习：已知铂铑3030铂热电偶的铂热电偶的E E（1084.51084.5，00）= 13.937mV= 13.937mV，铂，铂铑铑66铂热电偶的铂热电偶的 E E（1084.51084.5，00）= 8.354mV= 8.354mV，求：铂铑，求：铂铑3030铂铑铂铑6 6热电偶在同样温度条件下的热电动势。热电偶在同样温度条件下的热电动势。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= 5.622mV参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件1、热电偶、热电偶的种类的种类普通型热电偶普通型热电偶标准化标准化热电偶热电偶铠装热电偶铠装热电偶非标准化热电偶非标准化热电偶二、热电偶的种类及结构二、热电偶的种类及结构参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件2、热电偶的结构、热电偶的结构热电极热电极绝缘套管绝缘套管保护套管保护套管接线盒接线盒接线盒接线盒引出线套管引出线套管 不锈钢不锈钢保护管保护管固定螺纹固定螺纹热电偶工作端（热端）热电偶工作端（热端） 标准热电偶标准热电偶外形和结构图外形和结构图参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件 铠装热电偶铠装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 铠装型体积小，响应快，精度高，强铠装型体积小，响应快，精度高，强度好，可挠性好，抗振性好等优点。度好，可挠性好，抗振性好等优点。表面型又称薄膜热电偶，专门用于测表面型又称薄膜热电偶，专门用于测量物件的表面温度，使用时用胶水贴量物件的表面温度，使用时用胶水贴附于被测物表面，它的热惯性极小，附于被测物表面，它的热惯性极小，响应极快。响应极快。快速型快速型:用于测量高温熔融物质的温度，用于测量高温熔融物质的温度，通常是一次性使用，故又称为消耗式热电通常是一次性使用，故又称为消耗式热电偶。偶。 薄膜热电偶薄膜热电偶用真空镀膜技术等用真空镀膜技术等方法，将热电偶材方法，将热电偶材料沉积在绝缘片表料沉积在绝缘片表面而构成的热电偶面而构成的热电偶参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件铠装热电偶外形铠装热电偶横截面铠装热电偶横截面参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件 问题引出问题引出热电偶的分度表所表征的是冷端温度为热电偶的分度表所表征的是冷端温度为00时的热电势时的热电势- -温度关系，与热电偶配套使用温度关系，与热电偶配套使用的显示仪表就是根据这一关系进行刻度的。的显示仪表就是根据这一关系进行刻度的。如果冷端温度不为零，测得的热电势就不能如果冷端温度不为零，测得的热电势就不能直接去查相应的分度表。直接去查相应的分度表。 解决方法解决方法三、热电偶自由端（冷端）温度的补偿三、热电偶自由端（冷端）温度的补偿补偿导线法补偿导线法冷端温度修正法冷端温度修正法仪表调零修正法仪表调零修正法00恒温法恒温法补偿电桥法补偿电桥法 参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件 1.1.补偿导线法补偿导线法 问题引出问题引出 解决方法解决方法热电偶冷端暴露于空间，受环境温度影响热电偶冷端暴露于空间，受环境温度影响热电极长度有限，冷端受到被测温度变化的影响热电极长度有限，冷端受到被测温度变化的影响把热电偶的冷端延伸到远离被测对象且温度比较稳定的地方把热电偶的冷端延伸到远离被测对象且温度比较稳定的地方造成浪费造成浪费选用一种具有和所连接的热电偶相同的热电性能，其材料又是廉价金属导线选用一种具有和所连接的热电偶相同的热电性能，其材料又是廉价金属导线补偿导线补偿导线其一实现了冷端迁移；其一实现了冷端迁移；其二是降低了成本。其二是降低了成本。 功功 能能参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件使用补偿导线注意问题不同型号的热电偶所配用的补偿导线不同不同型号的热电偶所配用的补偿导线不同连接补偿导线时要注意区分正负极，使其分别与连接补偿导线时要注意区分正负极，使其分别与热电偶的正负极一一对应热电偶的正负极一一对应补偿导线连接端的工作温度不能超出（补偿导线连接端的工作温度不能超出（01000100），），否则会给测量带来误差。否则会给测量带来误差。参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件常用常用热电偶偶补偿导线的特性的特性配用配用热电偶正偶正- -负补偿导线正正- -负导线外外皮皮颜色色100100热电势（mVmV）150150热电势（mVmV）2020时的的电阻率阻率( (m m) )正正负铂铑10铂铜铜镍红绿0.6450.0231.029+0.024-0.0550.048410-6镍铬镍硅铜康铜红蓝4.0950.156.1370.200.63410-6镍铬考铜镍铬考铜红黄6.950.3010.690.38 1.2510-6钨铼5钨铼20铜铜镍红蓝1.3370.045 采用相对采用相对廉价廉价的补偿导线，可的补偿导线，可延长热电偶的延长热电偶的冷端冷端，使之远离高温区；可节约大量贵金属；易弯曲，便使之远离高温区；可节约大量贵金属；易弯曲，便于敷设。于敷设。 参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件AB屏蔽层屏蔽层保护层保护层补偿导线外形图补偿导线外形图参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件2.2.冷端温度修正法冷端温度修正法设：冷端温度恒为设：冷端温度恒为t t0 0（t t0 000）被测温度为）被测温度为 t t 修正公式修正公式冷端冷端 t t0 0的热电势的热电势测量得出的热电势测量得出的热电势 被测温度被测温度 t t 的热电势的热电势参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件 在在t0基本不变的情况下，仪表预先机械调零到基本不变的情况下，仪表预先机械调零到t0处，即仪表预先输入处，即仪表预先输入E（t0，0）则指针指向则指针指向t0 。指针被预指针被预调到室温调到室温（40 40 C C ） 可补偿冷可补偿冷端损失端损失3、仪表调零修正法、仪表调零修正法参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件必要性必要性： 用热电偶的分度表查毫伏数用热电偶的分度表查毫伏数- -温度时，温度时，必须满足必须满足t t0 0=0=0 C C的条件的条件。在实际测温中，冷端温度常随。在实际测温中，冷端温度常随环境温度而变化，这样环境温度而变化，这样t t0 0不但不但不是不是0 0 C C，而且也而且也不恒定，不恒定， 因此因此将产生误差将产生误差。 一般情况下，冷端一般情况下，冷端温度均高于温度均高于0 0 C C，热电势总是偏小热电势总是偏小。应想办法。应想办法消消除或补偿除或补偿热电偶的热电偶的冷端损失冷端损失 。4、0恒温法恒温法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0的热电势。的热电势。参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件冰浴法将热电偶的冷端置将热电偶的冷端置于装有冰水混合物于装有冰水混合物的恒温容器中，使的恒温容器中，使冷端的温度保持在冷端的温度保持在0 C不变。此法也不变。此法也称称冰浴法冰浴法，它消除，它消除了了t0不等于不等于0 C而而引入的误差，由于引入的误差，由于冰融化较快，所以冰融化较快，所以一般只适用于一般只适用于实验实验室室中。中。在冰瓶中，冰水混合物在冰瓶中，冰水混合物的温度能较长时间地保的温度能较长时间地保持在持在0 0 C C不变。不变。参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件冰浴法接线图冰浴法接线图 1被被测流体管道流体管道 2热电偶偶 3接线盒接线盒 4补偿导线补偿导线 5铜质导线铜质导线 6毫伏表毫伏表 7冰瓶冰瓶 8冰水混合物冰水混合物 9试管试管 10新的冷端新的冷端参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件在热电偶回路中串入一个自动补偿的电位差信号在热电偶回路中串入一个自动补偿的电位差信号来补偿热电势的变化值。来补偿热电势的变化值。E（t，0）=E（t，t0）+Uab XTWBC热电偶冷端补偿器热电偶冷端补偿器5 5、采用电桥补偿法、采用电桥补偿法参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件常用的国常用的国产冷端冷端补偿器性能比器性能比较表表型型 号号配用配用热电偶偶补偿范范围()()电桥平衡平衡时温温度度()()电源源(V)(V)内阻内阻()()功耗功耗(VA)(VA)补偿误差（差（mVmV）WBCWBC0101铂铑1010铂0 0505020202202201 18 80.0450.045WBCWBC0202镍铬镍硅硅( (铝) )0.160.16WBCWBC0303镍铬考考铜0.180.18WBC-57-WBC-57-LBLB铂铑1010铂0 0404020204 41 10.250.25(0.015+0.0015t)(0.015+0.0015t)WBC-57-WBC-57-EUEU镍铬镍硅硅( (铝) )(0.04+0.004t)(0.04+0.004t)WBC-57-WBC-57-EAEA镍铬考考铜(0.065+0.0065t)(0.065+0.0065t) t为与与20之差的温度数之差的温度数值。参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件四、热电偶的应用四、热电偶的应用1. 热电偶的测温线路热电偶的测温线路u冷端温度相同冷端温度相同u热电动势与温度呈线性关系热电动势与温度呈线性关系注意：注意：两支同型号的热电偶两支同型号的热电偶正向正向串联串联 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参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件（c）测量两点间）测量两点间平均温度平均温度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。仪表的读数为：仪表的读数为： 参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件（d d）多点温度测量线路）多点温度测量线路该种连接方法要求每该种连接方法要求每只热电偶只热电偶型号相同型号相同，测量范围不能超过仪测量范围不能超过仪表指示量程，热电偶表指示量程，热电偶的的冷端处于同一温度冷端处于同一温度下下。多点测量电路多。多点测量电路多用于自动巡回检测中，用于自动巡回检测中，可以节约测量经费。可以节约测量经费。图一台仪表分别测量多点温度图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。参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件2. 热电偶热电动势的测量热电偶热电动势的测量u动圈式仪表动圈式仪表u电位差计电位差计u电子电位差计电子电位差计u微机识别，输出显示微机识别，输出显示1)测量方式：测量方式：参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件XCZ系列指针式显示仪表电路图系列指针式显示仪表电路图1热电偶热电偶2补偿导线补偿导线3冷端补偿器冷端补偿器4外接调整电阻外接调整电阻5铜导线铜导线6动圈动圈7张丝张丝8磁钢（极靴）磁钢（极靴）9指针指针10刻度面板刻度面板参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件XMZ系列智能系列智能数字显示仪表外形图数字显示仪表外形图参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件2 2） 热电偶的安装热电偶的安装 关关于于热热电电偶偶的的安安装装，在在产产品品说说明明书书中中均均有有介介绍绍，应应仔仔细细阅阅读，在此仅介绍其要领。读，在此仅介绍其要领。 （1 1） 注注意意插插入入深深度度：一一般般热热电电偶偶的的插插入入深深度度，对对金金属属保保护护管管应应为为直直径径的的15152020倍倍；对对非非金金属属保保护护管管应应为为直直径径的的10101515倍。倍。 对细管道内流体的温度测量应尤其注意。对细管道内流体的温度测量应尤其注意。 （2 2） 如如果果被被测测物物体体很很小小，安安装装时时应应注注意意不不要要改改变变原原来来的的热传导及对流条件。热传导及对流条件。 （3） 含有大量粉尘气体温度的测量，含有大量粉尘气体温度的测量， 最好选用铠装电偶。最好选用铠装电偶。 参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件3 3） 热电偶的测温电路热电偶的测温电路 利利用用热热电电偶偶测测量量大大型型设设备备的的平平均均温温度度时时，可可将将热热电电偶偶串串联或并联使用。联或并联使用。 （1 1） 串串联联：串串联联时时热热电电动动势势大大，精精度度高高，可可测测较较小小的的温温度度信信号号或或者者配配用用灵灵敏敏度度较较低低的的仪仪表表。其其缺缺点点是是只只要要一一支支热热电电偶偶发发生生断断路路则则整整个个电电路路不不能能工工作作，而而个个别别热热电电偶偶的的短短路路将将会导致示值偏低。会导致示值偏低。 （2） 并联：并联时总电动势为各个热电偶热电动势的平并联：并联时总电动势为各个热电偶热电动势的平均值，可以不必更改仪表的分度。均值，可以不必更改仪表的分度。 其缺点是若有一支热电偶其缺点是若有一支热电偶断路，仪表却反映不出来。断路，仪表却反映不出来。 参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件4 4） 热电偶表面测温热电偶表面测温 在在300以下用热电偶测量物体表面温度，以下用热电偶测量物体表面温度， 可用粘接剂将可用粘接剂将热电偶结点粘附于金属壁面。热电偶结点粘附于金属壁面。 在温度较高时，在温度较高时， 常采用的焊接常采用的焊接方法把热电偶头部置于金属壁面，方法把热电偶头部置于金属壁面， 图给出了一般焊接的方式。图给出了一般焊接的方式。 热电偶头部焊接方式热电偶头部焊接方式（a） V形焊；形焊； （b） 平行焊；平行焊； （c） 交叉焊交叉焊参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件5 5）热电偶的基本放大电路）热电偶的基本放大电路热热电电偶偶的的输输出出电电压压极极小小，其其值值为为几几十十V/V/。因因此此，要要采采用用低低失失调调运运算算放放大大器器进进行行电电压压放放大大。合合适适的的运运算算放放大大器器种种类类很很多，而且价格便宜，较易选择，主要是外围元件的选用。多，而且价格便宜，较易选择，主要是外围元件的选用。 图图是是K K型型热热电电偶偶的的放放大大电电路路。电电路路中中，运运算算放放大大器器选选用用ADOP07ADOP07，它它与与周周围围电电阻阻构构成成放放大大电电路路，增增益益为为240.9445；R1R3是是1/4 W的的金金属属膜膜电电阻阻，精精度度为为20%；RP1和和RP2是是10圈圈线线绕绕电电位位器器；C1是是滤滤波波电电容容，采采用用精精度度为为20%， 耐耐压压为为50 V的的漏漏电电小小的的电电解解电电容容，它它与与R3组组成成输输入入滤滤波波电电路路。因因为为热热电电偶偶的的热热电电势很小，势很小， 因此如果电容漏电大，因此如果电容漏电大， 就会产生漂移电压。就会产生漂移电压。 参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件K K型热电偶的放大电路型热电偶的放大电路参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件例例如如，若若C C1 1漏漏电电流流为为0.1 0.1 AA，则则在在电电阻阻R R3 3上上会会产产生生0.1 0.1 A1 A1 kk100 100 mVmV的的漂漂移移电电压压。因因此此，有有必必要要选选用用漏漏电电极极小小的电容。的电容。 由由K K型型热热电电偶偶分分度度表表可可知知，K K型型热热电电偶偶在在00时时产产生生的的热热电电势势为为0 0 mVmV，600600时时产产生生的的热热电电势势为为24.902 24.902 mVmV。如如果果用用RPRP1 1设设置置运运放放的的增增益益为为240.94240.94，则则00时时运运放放的的输输出出电电压压为为0 0 V V， 600600时运放的输出电压为时运放的输出电压为6.0 V6.0 V。 热电偶的特性都是非线性的。热电偶的特性都是非线性的。 在各类热电偶中，在各类热电偶中， K型热电型热电偶的线性是最好的，偶的线性是最好的， 温度从温度从0600时，时， 最大非线性误差为最大非线性误差为1%。 因此，因此， 热电偶应用时，都要进行热电偶应用时，都要进行线性化线性化。参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件热电阻传感器主要用于对温度或和温度有关的热电阻传感器主要用于对温度或和温度有关的参量进行检测。参量进行检测。利用金属导体的利用金属导体的电阻值电阻值随随温度温度的变化而变化的原理的变化而变化的原理进行测温的进行测温的。在工业上被广泛用来测量在工业上被广泛用来测量200+500范范围内的温度。围内的温度。金属热电阻（热电阻）金属热电阻（热电阻）半导体热电阻（热敏电阻）半导体热电阻（热敏电阻）按按性质性质分类分类 P196热电阻传感器参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件绝大部分绝大部分金属热电阻阻值是随温度升高而增大的。金属热电阻阻值是随温度升高而增大的。 【例例】取一只取一只 100100W W/220/220V V 灯泡，计算得到的额定灯泡，计算得到的额定 热态电阻值热态电阻值应为应为484484 ，而用万用表测量其而用万用表测量其 电阻值，可以发现其电阻值，可以发现其冷态阻值冷态阻值只有几十欧只有几十欧 姆。姆。 热电阻参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件1 1材料：要求有大的、稳定的温度系数，线性好，材料：要求有大的、稳定的温度系数，线性好，性能稳定，便于生产。如铜、铂、镍。性能稳定，便于生产。如铜、铂、镍。 材料材料温度温度t/电阻率电阻率/10-8m电阻温度系数电阻温度系数/ /-1银银201.5860.0038（20）铜铜201.6780.00393（20）金金202.40.00324（20）镍镍206.840.0069（0100）铂铂2010.60.00374（060）参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件 热电阻的主要技术性能对照表热电阻的主要技术性能对照表 材材 料料铂（WZPWZP）铜（WZCWZC）使用温度范使用温度范围( (o oC)C)-200960-50+150电阻率阻率( (m m1010-6-6) )0.09810.1060.01700100100间电阻温阻温度系数平均度系数平均值(1/)(1/)0.003920.003980.004250.00428化学化学稳定性定性在氧化性介质中较稳定，不能在还原性介质中使用，尤其在高温情况下超过100易氧化特特 性性特性近于线性、性能稳定，精度高线性较好，价格低廉应 用用可作标准测温装置适于测量低温、无水分、无侵蚀性介质的温度参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件2特点：特点：测温精度较高，测温精度较高，范围广（范围广（200600 0 C），），稳定性、重复性好，稳定性、重复性好，热惯性大，灵敏度低。热惯性大，灵敏度低。（1）公式法）公式法3计算方法计算方法铜电阻铜电阻适用范围：适用范围：501500C，精度要求不高的场合，精度要求不高的场合其中其中.25.2810-3 /0C 阻值与温度的函数关系为阻值与温度的函数关系为:铜电阻的铜电阻的R0常取常取100、50两种，分度号为两种，分度号为Cu100、Cu50。电路符号：参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件铂电阻铂电阻纯度以纯度以R100/R0来表示，来表示，比值越大，比值越大， 纯度越高，测量越精确。纯度越高，测量越精确。国际标准国际标准R100/R01.3925（99.995%），其），其阻值阻值与温度的函数关系为与温度的函数关系为:其中：其中：A, B, C 为常数为常数分度号分别为分度号分别为Pt10、Pt50、Pt100，其中其中Pt100最常用。最常用。参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件（2）查表法）查表法 铂热电阻分度表铂热电阻分度表参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件小型小型铂热电阻阻 4各类热电阻各类热电阻参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件防爆型防爆型铂热电阻阻 参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件汽汽车用水温用水温传感器感器铜热电阻铜热电阻参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件图图 热电阻传感器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（0.07mm0.0050.07mm0.005）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（0.10.0050.10.005）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，多用双绕法，即先将铜丝对折，两根丝平行绕制，两个端头处于两根丝平行绕制，两个端头处于支架的同一端，这样工作电流从支架的同一端，这样工作电流从一根热电阻丝进入，从另一根丝一根热电阻丝进入，从另一根丝反向出来，形成两个电流方向相反向出来，形成两个电流方向相反的线圈，其磁场方向相反，产反的线圈，其磁场方向相反，产生的电感就互相抵消，故又称无生的电感就互相抵消，故又称无感绕法。这种双绕法也有利于引感绕法。这种双绕法也有利于引线的引出。线的引出。参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件热敏敏电阻的外形、阻的外形、结构及符号构及符号 热敏敏电阻阻 参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件测量时先对仪表进行标定。将绝缘的热敏电阻放入测量时先对仪表进行标定。将绝缘的热敏电阻放入3030（表头的零位）的（表头的零位）的温水中，待热量平衡后，调节温水中，待热量平衡后，调节RP1RP1，使指针在，使指针在3030上，再加热水，用更高一上，再加热水，用更高一级的温度计监测水温，使其上升到级的温度计监测水温，使其上升到5050。待热量平衡后，调节。待热量平衡后，调节RP2RP2，使指针，使指针指在指在5050上。再加入冷水，逐渐降温，反复检查上。再加入冷水，逐渐降温，反复检查30305050范围内刻度的准范围内刻度的准确性。确性。 参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件阻阻值与温度与温度满足以下关系：足以下关系：12345其中其中R0为为T0时的时的电阻，电阻，T为绝对温度，为绝对温度，B=15003000K或或右图所示的五根曲线分别为哪一种热敏电阻？右图所示的五根曲线分别为哪一种热敏电阻？P200图图9-12参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件1. 按温度系数分类按温度系数分类u稳定性差，一致性差（同一型号差稳定性差，一致性差（同一型号差35%）；）；u灵敏度高（可测量灵敏度高（可测量0.001 0.005度的微小变化）；度的微小变化）；u热惯性小，结构简单，使用广泛。热惯性小，结构简单，使用广泛。2. 特点特点uNTC：具有负温度系数，阻值随温度升高而下降，：具有负温度系数，阻值随温度升高而下降，一般一般50300；uPTC：具有正温度系数，阻值随温度升高而升高；：具有正温度系数，阻值随温度升高而升高；uCTR：具有临界温度系数，温度变化具有突变性。：具有临界温度系数，温度变化具有突变性。参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件3. 热敏敏电阻外形阻外形 聚脂塑料封装热敏电阻聚脂塑料封装热敏电阻玻璃封装玻璃封装NTC热敏电阻热敏电阻参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件带安装孔的热敏电阻带安装孔的热敏电阻大功率大功率PTC热敏电阻热敏电阻参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件其它其它热敏敏电阻阻参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件热电阻测温电路图热电阻测温电路图其中其中r1、r2、r3为为引线电阻引线电阻r1r2r3三、热电阻传感器的应用三、热电阻传感器的应用1、金属热电阻传感器、金属热电阻传感器（1）温度测量）温度测量P198 两线制测量两线制测量 三线制电桥测量电路三线制电桥测量电路参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件热电阻的三线制：工业上用的热电阻的三线制：工业上用的铂电阻的引线多为三根，目的是铂电阻的引线多为三根，目的是消除连接线电阻的影响。应用实消除连接线电阻的影响。应用实例例P199P199图图9-109-10，还有四线制接线，还有四线制接线P199P199图图9-119-11参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件 （2）流量测量）流量测量热电阻流量计电原理图热电阻流量计电原理图A 热敏电阻热敏电阻热敏电阻热敏电阻 平衡电阻平衡电阻平衡电阻平衡电阻电桥平衡电桥平衡电桥平衡电桥平衡电桥失衡电桥失衡电桥失衡电桥失衡(3)(3)(3)(3)热电式继电器热电式继电器热电式继电器热电式继电器T T正常：正常：正常：正常：Rt Rt 较大、较大、较大、较大、BGBG不导通、不导通、不导通、不导通、 J J 不吸合不吸合不吸合不吸合T T升高：升高：升高：升高：Rt Rt 减小、减小、减小、减小、BGBG导通、导通、导通、导通、 J J 吸合吸合吸合吸合J参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件热敏敏电阻温度面板表阻温度面板表 热敏电阻热敏电阻LCD（1）温度测量）温度测量2热敏电阻传感器热敏电阻传感器参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件热敏敏电阻体温表阻体温表 应用电路实用P203图9-16参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件热敏敏电阻用于阻用于CPU的温度的温度测量量 参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件【例例】电阻电阻温度补偿温度补偿（2）温度补偿）温度补偿参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件双桥温差测量电路双桥温差测量电路（3）温差测量）温差测量参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件（4 4 4 4）NTCNTCNTCNTC的线性化处理的线性化处理的线性化处理的线性化处理电阻网络（线性化网络）：精密电阻与热敏电阻串、并联电阻网络（线性化网络）：精密电阻与热敏电阻串、并联电阻网络（线性化网络）：精密电阻与热敏电阻串、并联电阻网络（线性化网络）：精密电阻与热敏电阻串、并联1 1 1 1、串联法、串联法、串联法、串联法ATR2 2 2 2、并联法、并联法、并联法、并联法TR参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件集成温度集成温度传感器感器参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件2、优点参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件4.4.电压输出型集成温度传感器电压输出型集成温度传感器AN6701SAN6701S是日本松下公司生产的电压输出型集成温度是日本松下公司生产的电压输出型集成温度传感器，它有四个引脚，三种连线方式：传感器，它有四个引脚，三种连线方式：( (a)a)正电源正电源供电，供电，(b)(b)负电源供电，负电源供电，(c)(c)输出极性颠倒。电阻输出极性颠倒。电阻R RC C用用来调整来调整2525下的输出电压，使其等于下的输出电压，使其等于5V5V，R RC C的阻值在的阻值在330k330k范围内。这时灵敏度可达范围内。这时灵敏度可达109110mV/109110mV/，在，在- -10801080范围内基本误差不范围内基本误差不11。输出AN6701(a)1243RC515VAN6701输出(c)10kRC3124515V-+100k10k100kAN6701(b)213输出4515VRC参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件美国DALLAS公司生产的单总线数字温度传感器DS1820，可把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理。由于每片DS1820含有唯一的串行序列号，所以在一条总线上可挂接任意多个DS1820芯片。从DS1820读出的信息或写入DS1820的信息，仅需要一根口线（单总线接口）。读写及温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS1820供电，而无需额外电源。DS1820提供九位温度读数，构成多点温度检测系统而无需任何外围硬件。5.5.数字输出型数字输出型ICIC温度传感器温度传感器参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件DS1820的特性的特性单线接口：仅需一根口线与单线接口：仅需一根口线与MCU连接；连接；无需外围元件；无需外围元件；由总线提供电源；由总线提供电源；测温范围为测温范围为-55125，精度为，精度为0.5；九位温度读数；九位温度读数；A/D变换时间为变换时间为200ms；用户可以任意设置温度上、下限报警值，且能用户可以任意设置温度上、下限报警值，且能够识别具体报警传感器。够识别具体报警传感器。参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件DS1820123GNDI/O VDD(a)PR35封装DS1820的管脚排列DS182012345678I/OGND(b)SOIC封装NCNCNCNCVDDNC DS1820DS1820引脚及功能引脚及功能GND：地；VDD：电源电压I/O：数据输入输出脚(单线接口，可作寄生供电)参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件参量传感器之热电阻(热电偶热敏电阻课件