1、學習目標與任務 1.了解溫度測量的基本概念和方法； 2.了解熱電偶的工作原理與結構類型； 3.掌握熱電偶的型號構成及選用方法； 4.學會用其進行溫度測量； 5.了解常見熱電偶測溫系統的組成與功能；第五章第五章 熱電偶傳感器熱電偶傳感器第一節第一節 溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 一、一、溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 溫度標志著物質內溫度標志著物質內部大量分子無規則運動部大量分子無規則運動的劇烈程度。溫度越高，的劇烈程度。溫度越高，表示物體內部分子熱運表示物體內部分子熱運動越劇烈。動越劇烈。 模擬圖：模擬圖：在一個密閉的空間里，氣體分在一個密閉的空間里，氣體分子在高溫時的運動速度比

2、低溫時快！子在高溫時的運動速度比低溫時快！低溫低溫高溫高溫二、溫標二、溫標 1 1、溫度的數值表示方法稱為溫標溫度的數值表示方法稱為溫標。它規定了溫。它規定了溫度的讀數的起點（即零點）以及溫度的單位。各類度的讀數的起點（即零點）以及溫度的單位。各類溫度計的刻度均由溫標確定。溫度計的刻度均由溫標確定。 2 2、國際上規定的溫標有：、國際上規定的溫標有：攝氏溫標、華氏溫標、攝氏溫標、華氏溫標、熱力學溫標熱力學溫標等。等。 課本 P213定義第一節第一節 溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 幾種溫標的對比幾種溫標的對比 正常體溫為正常體溫為37 C C ，相，相當于華氏溫當于華氏溫度多少度？度多少

3、度？二、溫標二、溫標 第一節第一節 溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 熱力學溫標（熱力學溫標（K K） 熱力學溫標是建立熱力學溫標是建立在熱力學第二定律基礎在熱力學第二定律基礎上的最科學的溫標，是上的最科學的溫標，是由開爾文（由開爾文（Kelvin）根據）根據熱力學定律提出來的，熱力學定律提出來的，因此又稱開氏溫標。它因此又稱開氏溫標。它的符號是的符號是T，單位是開爾，單位是開爾文（文（K） 。威廉威廉湯姆遜湯姆遜開爾文勛爵像開爾文勛爵像二、溫標二、溫標 第一節第一節 溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 1990國際溫標國際溫標( (ITS-90) ) 從從1990年年1月月1日開始在全

4、世界范圍內采用日開始在全世界范圍內采用1990年國際溫標，簡稱年國際溫標，簡稱ITS-90。它定義了一系列。它定義了一系列溫度的固定點，測量和重現這些固定點的標準儀溫度的固定點，測量和重現這些固定點的標準儀器以及計算公式，例如水的三相點為器以及計算公式，例如水的三相點為273.16K（0.01 C）等。）等。 二、溫標二、溫標 第一節第一節 溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 按照按照用途用途可分為基準溫度計和工業溫度計；可分為基準溫度計和工業溫度計； 按照測量方法又可分為按照測量方法又可分為接觸式接觸式和和非接觸式非接觸式； 按工作原理又可分為按工作原理又可分為膨脹式膨脹式、電阻式電阻式、

5、熱電式熱電式、輻射式輻射式等等；等等； 按輸出方式分，有自發電型、非電測型等。按輸出方式分，有自發電型、非電測型等。 三、溫度測量及傳感器分類三、溫度測量及傳感器分類第一節第一節 溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 介紹幾種溫度測量方法介紹幾種溫度測量方法 示溫涂料（變色涂料）示溫涂料（變色涂料）裝滿熱水后圖案變得清晰可辨裝滿熱水后圖案變得清晰可辨三、溫度測量及傳感器分類三、溫度測量及傳感器分類第一節第一節 溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 變色涂料在電腦內部溫度中的示溫作用變色涂料在電腦內部溫度中的示溫作用CPU散熱風扇散熱風扇低溫時顯示藍色低溫時顯示藍色溫度升高后變為紅色溫度升高后變

6、為紅色三、溫度測量及傳感器分類三、溫度測量及傳感器分類第一節第一節 溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 不需要電源，耐用；但感溫部不需要電源，耐用；但感溫部件體積較大。件體積較大。 氣體的體積與熱氣體的體積與熱力學溫度成正比力學溫度成正比介紹幾種溫度測量方法介紹幾種溫度測量方法 體積熱膨脹式體積熱膨脹式 三、溫度測量及傳感器分類三、溫度測量及傳感器分類第一節第一節 溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 介紹幾種溫度測量方法介紹幾種溫度測量方法 紅外溫度計紅外溫度計三、溫度測量及傳感器分類三、溫度測量及傳感器分類第一節第一節 溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 熱電偶測溫的主要優點熱電偶測溫

7、的主要優點:1、它屬于、它屬于自發電型自發電型傳感器：測量時可以不需外加電傳感器：測量時可以不需外加電源，可直接驅動動圈式儀表；源，可直接驅動動圈式儀表；2、測溫范圍廣、測溫范圍廣：下限可達：下限可達-270 C C ，上限可達，上限可達18001800 C C以以上；上；3 3、各溫區中的熱電勢均符合、各溫區中的熱電勢均符合國際計量委員會國際計量委員會的標準。的標準。三、溫度測量及傳感器分類三、溫度測量及傳感器分類第一節第一節 溫度測量的基本概念溫度測量的基本概念 熱電極熱電極A A右端稱為：右端稱為：自由端自由端（參考（參考端、端、冷冷端端） 第二節第二節 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理

8、 左端稱為：左端稱為：測量端測量端（工作（工作端、端、熱熱端端） 熱電極熱電極B B熱電勢熱電勢AB先看一個實驗先看一個實驗熱電偶工作原理演示熱電偶工作原理演示結論：結論： 當兩個結點溫度不相同時，回路中將產生電動勢當兩個結點溫度不相同時，回路中將產生電動勢。一、熱電效應一、熱電效應 1821年，德國物理學家年，德國物理學家賽貝克賽貝克用兩種不同金屬組成用兩種不同金屬組成閉閉合回路合回路，并用酒精燈加熱其中一個接觸點（稱為結點），發，并用酒精燈加熱其中一個接觸點（稱為結點），發現放在回路中的現放在回路中的指南針發生偏轉指南針發生偏轉（說明什么？）（說明什么？），如果用兩如果用兩盞酒精燈對兩個結

9、點盞酒精燈對兩個結點同時加熱，指南針的偏轉角反而減小同時加熱，指南針的偏轉角反而減小（又說明什么？）（又說明什么？） 。 顯然，指南針的偏轉說明回路中有電動勢產生并有電顯然，指南針的偏轉說明回路中有電動勢產生并有電流在回路中流動，電流的強弱與兩個結點的溫差有關。流在回路中流動，電流的強弱與兩個結點的溫差有關。 從實驗到理論：熱電效應從實驗到理論：熱電效應第二節第二節 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理 一、熱電效應一、熱電效應 自由自由電子電子ABeAB（ T T ）T T結點產生熱電勢的結點產生熱電勢的微觀微觀解釋及解釋及圖形符號圖形符號 兩種不同的金屬互相接觸時，由于不同金屬內自由電子的密兩

10、種不同的金屬互相接觸時，由于不同金屬內自由電子的密度不同，在兩金屬度不同，在兩金屬A和和B的接觸點處會發生自由電子的的接觸點處會發生自由電子的擴散現象擴散現象。自由電子將從密度大的金屬自由電子將從密度大的金屬A擴散到密度小的金屬擴散到密度小的金屬B，使，使A失去電失去電子帶正電子帶正電，B得到電子帶負電得到電子帶負電，從而產生，從而產生熱電勢熱電勢。 從實驗到理論：熱電效應從實驗到理論：熱電效應第二節第二節 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理 一、熱電效應一、熱電效應 熱電效應的熱電效應的定義：定義： 將兩種不同材料的導體將兩種不同材料的導體A和和B串接成一個閉合回路，當兩個串接成一個閉合回路，

11、當兩個接點溫度不同時，在回路中就會產生熱電勢，形成電流，此現接點溫度不同時，在回路中就會產生熱電勢，形成電流，此現象稱為熱電效應。象稱為熱電效應。第二節第二節 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理 一、熱電效應一、熱電效應 BAABNNekTTeln)(ABTT0kk玻耳茲曼常數，玻耳茲曼常數，ee電子電荷量，電子電荷量，TT接觸處的溫度，接觸處的溫度，N NA A，N NB B分別為導體分別為導體A A和和B B的自由電子密度。的自由電子密度。BAABNNekTTeln)(00 接觸電動勢接觸電動勢不同材料之間不同材料之間: 節點處電子的擴散所致節點處電子的擴散所致第二節第二節 熱電偶的工作原理

12、熱電偶的工作原理 二、熱電勢二、熱電勢 （接觸電動勢和溫差電動勢接觸電動勢和溫差電動勢） 溫差電動勢溫差電動勢)(0TTeAAA A，B B湯姆遜溫度系數。湯姆遜溫度系數。同種材料：同種材料： 兩端溫度不同兩端溫度不同電子運動速度不同電子運動速度不同)(0TTeBB回路中總電動勢：回路中總電動勢：),(),()()(000TTeTTeTeTeEbAABABAB第二節第二節 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理 二、熱電勢二、熱電勢 （接觸電動勢和溫差電動勢接觸電動勢和溫差電動勢）ABTT02)2)中間導體定律中間導體定律 在熱電偶回路中接入第三種材料的導體，只要其兩端的溫在熱電偶回路中接入第三種材

13、料的導體，只要其兩端的溫度相等，該導體的接入就不會影響熱電偶回路的總熱電動勢。度相等，該導體的接入就不會影響熱電偶回路的總熱電動勢。TT0V1)1)均質導體定律均質導體定律 由一種均質導體組成的閉合回路，不論導體的橫截面積、由一種均質導體組成的閉合回路，不論導體的橫截面積、長度以及溫度分布如何均不產生熱電動勢。長度以及溫度分布如何均不產生熱電動勢。第二節第二節 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理 三、熱電偶測溫基本定律三、熱電偶測溫基本定律ABTT0=ACTT0CBTT03)3)參考電極定律參考電極定律 兩種導體兩種導體A,BA,B分別與參考電極分別與參考電極C C組成熱電偶，如果他們所產組成熱

14、電偶，如果他們所產生的熱電動勢為已知，生的熱電動勢為已知，A A和和B B兩極配對后的熱電動勢可用下式求兩極配對后的熱電動勢可用下式求得：得：),(),(),(000TTETTETTECBACAB4)4)中間溫度定律中間溫度定律 熱電偶在兩接點溫度熱電偶在兩接點溫度t t、t t0 0時的熱電動勢等于該熱電偶在接時的熱電動勢等于該熱電偶在接點溫度為點溫度為t t、t tn n和和t tn n、t t0 0時的相應熱電動勢的代數和。中間溫度定時的相應熱電動勢的代數和。中間溫度定律可以用下式表示：律可以用下式表示：),(),(),(00TTETTETTEnABnAABB中間溫度定律為補償導線的使用

15、提供了理論依據。中間溫度定律為補償導線的使用提供了理論依據。第二節第二節 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理 三、熱電偶測溫基本定律三、熱電偶測溫基本定律 根據金屬的熱電效應原理，任意兩種不同材料的導體都根據金屬的熱電效應原理，任意兩種不同材料的導體都可以作為熱電極組成熱電偶。可以作為熱電極組成熱電偶。 在實際應用中，用作熱電極的材料應具備如下幾方面的在實際應用中，用作熱電極的材料應具備如下幾方面的條件：條件：(1)(1)溫度測量范圍廣；溫度測量范圍廣；(2)(2)性能穩定；性能穩定； (3)(3)物理化學性能好；物理化學性能好；第三節第三節 熱電偶的材料、結構及種類熱電偶的材料、結構及種類1、

16、熱電偶的材料、熱電偶的材料1）普通工業裝配式熱電偶的結構普通工業裝配式熱電偶的結構 熱電偶通常由熱電極、絕緣管、熱電偶通常由熱電極、絕緣管、保護套管和接線盒等幾個主要部分組保護套管和接線盒等幾個主要部分組成。成。2、熱電偶的結構、熱電偶的結構第三節第三節 熱電偶的材料、結構及種類熱電偶的材料、結構及種類2）鎧裝熱電偶的結構鎧裝熱電偶的結構2、熱電偶的結構、熱電偶的結構 鎧裝熱電偶的制造工藝鎧裝熱電偶的制造工藝：把熱電極材料與高溫絕緣材料預置：把熱電極材料與高溫絕緣材料預置在金屬保護管中、運用同比例壓縮延伸工藝、將這三者合為一在金屬保護管中、運用同比例壓縮延伸工藝、將這三者合為一體，制成各種直徑

17、、規格的鎧裝偶體，再截取適當長度、將工體，制成各種直徑、規格的鎧裝偶體，再截取適當長度、將工作端焊接密封、配置接線盒即成為柔軟、細長的鎧裝熱電偶。作端焊接密封、配置接線盒即成為柔軟、細長的鎧裝熱電偶。 鎧裝熱電偶特點：鎧裝熱電偶特點：內部的熱電偶絲與外界空氣隔絕，有著良好內部的熱電偶絲與外界空氣隔絕，有著良好的抗高溫氧化、抗低溫水蒸氣冷凝、抗機械外力沖擊的特性。的抗高溫氧化、抗低溫水蒸氣冷凝、抗機械外力沖擊的特性。鎧裝熱電偶可以制作得很細，能解決微小、狹窄場合的測溫問鎧裝熱電偶可以制作得很細，能解決微小、狹窄場合的測溫問題，且具有抗震、可彎曲、超長等優點。題，且具有抗震、可彎曲、超長等優點。第

18、三節第三節 熱電偶的材料、結構及種類熱電偶的材料、結構及種類鎧裝熱電偶結構鎧裝型熱電偶外形鎧裝型熱電偶外形法蘭法蘭鎧裝型熱電偶可鎧裝型熱電偶可 長達上百米長達上百米薄壁金屬薄壁金屬 保護套管保護套管（鎧體）（鎧體） BA絕緣絕緣 材料材料鎧裝型熱電偶鎧裝型熱電偶橫截面橫截面2、熱電偶的結構、熱電偶的結構3）隔爆型熱電偶隔爆型熱電偶 結構特點結構特點：隔爆熱電偶的接線盒在設計時采用防爆的特：隔爆熱電偶的接線盒在設計時采用防爆的特殊結構，它的接線盒是經過殊結構，它的接線盒是經過壓鑄壓鑄而成的，有一定的厚度、隔爆空而成的，有一定的厚度、隔爆空間，間，機構強度機構強度較高；采用螺紋隔爆接合面，并采用密

19、封圈進行密較高；采用螺紋隔爆接合面，并采用密封圈進行密封，因此，當接線盒內一旦放弧時，不會與外界環境的危險氣體封，因此，當接線盒內一旦放弧時，不會與外界環境的危險氣體傳爆，能達到預期的防爆、隔爆效果。傳爆，能達到預期的防爆、隔爆效果。 使用場合：使用場合：工業用的隔爆型熱電偶多用于工業用的隔爆型熱電偶多用于化學工業化學工業自控系自控系統中（由于在化工生產廠、生產現場常伴有各種易燃、易爆等化統中（由于在化工生產廠、生產現場常伴有各種易燃、易爆等化學氣體或蒸汽，如果用普通熱電偶則非常不安全、很容易引起環學氣體或蒸汽，如果用普通熱電偶則非常不安全、很容易引起環境氣體爆炸）。境氣體爆炸）。第三節第三節

20、 熱電偶的材料、結構及種類熱電偶的材料、結構及種類隔爆隔爆型熱電偶外形型熱電偶外形厚壁保護管厚壁保護管壓鑄的接線盒壓鑄的接線盒電纜線電纜線其他其他熱電偶外形熱電偶外形小形小形K K型熱電偶型熱電偶1 1）標準型熱電偶）標準型熱電偶2 2）非標準型熱電偶）非標準型熱電偶 非標準型熱電偶包括鉑銠系、銥銠系及鎢錸系熱電偶等。非標準型熱電偶包括鉑銠系、銥銠系及鎢錸系熱電偶等。 主要有：鉑銠主要有：鉑銠30-鉑銠鉑銠6熱電偶，熱電偶， 分度號分度號“B”； 鉑銠鉑銠10-鉑熱電偶，分度號鉑熱電偶，分度號“S”； 鎳鉻鎳鉻-鎳硅熱電偶鎳硅熱電偶 ，分度號，分度號“K”； 鎳鉻鎳鉻-康銅熱電偶康銅熱電偶 ，

21、分度號，分度號“E”； 鐵鐵-康銅熱電偶，分度號康銅熱電偶，分度號“J”； 銅銅-康銅熱電偶，分度號康銅熱電偶，分度號“T”。第三節第三節 熱電偶的材料、結構及種類熱電偶的材料、結構及種類3、熱電偶的種類、熱電偶的種類K K熱電偶的熱電偶的分度表分度表 比較查出的比較查出的3個熱電勢，可個熱電勢，可以看出熱電勢是以看出熱電勢是否否線性？線性？ 設設冷端為冷端為0 0 C C，根據以下電路中的毫伏表的根據以下電路中的毫伏表的示值示值及及K熱電偶的熱電偶的分度表，分度表，查出查出熱端的溫度熱端的溫度tx 。如何由熱電偶的熱電勢查熱端溫度值如何由熱電偶的熱電勢查熱端溫度值4.型型號號表表示示第三節第

22、三節 熱電偶的材料、結構及種類熱電偶的材料、結構及種類5、冷端補償、冷端補償 由于熱電偶產生的電勢與兩端溫度有關，只有由于熱電偶產生的電勢與兩端溫度有關，只有將冷端溫度保持恒定才能使熱電勢正確反映熱端的將冷端溫度保持恒定才能使熱電勢正確反映熱端的被測溫度。被測溫度。 由于很難保證冷端溫度在恒定由于很難保證冷端溫度在恒定00故常采取一些故常采取一些冷端補償措施，主要有：冷端補償措施，主要有： 冷端恒溫法冷端恒溫法 、 補償導線法補償導線法 、 計算修正法、計算修正法、 橋補償法橋補償法等幾種。等幾種。第三節第三節 熱電偶的材料、結構及種類熱電偶的材料、結構及種類5、冷端補償、冷端補償（冷端恒溫法

23、（冷端恒溫法 、補償導線法、補償導線法 、計算修正法、計算修正法 和電橋補償法）和電橋補償法） 冷端恒溫法冷端恒溫法 0恒溫器恒溫器 將熱電偶的冷端置于溫度為將熱電偶的冷端置于溫度為0的恒溫器內。用于實驗室的恒溫器內。用于實驗室或精密的溫度測量。或精密的溫度測量。 （冰浴法冰浴法） 其他恒溫器其他恒溫器 將熱電偶的冷端置于各種恒溫器內，使之保持溫度恒定，將熱電偶的冷端置于各種恒溫器內，使之保持溫度恒定，避免由于環境溫度的波動而引入誤差。這類恒溫器的溫度避免由于環境溫度的波動而引入誤差。這類恒溫器的溫度不為不為0，需對熱電偶進行冷端溫度修正。，需對熱電偶進行冷端溫度修正。冰浴法接線圖冰浴法接線圖

24、 1 1被測流體管道被測流體管道 22熱電偶熱電偶 33接線盒接線盒 44補償導線補償導線 55銅質導線銅質導線 66毫伏表毫伏表 77冰瓶冰瓶 88冰水混合物冰水混合物 99試管試管 1010新的冷端新的冷端 補償導線法補償導線法 由于受到材料價格的限制不可能做很長，而要使其冷端不由于受到材料價格的限制不可能做很長，而要使其冷端不受測溫對象的溫度影響，必須使冷端遠離溫度對象，采用補償受測溫對象的溫度影響，必須使冷端遠離溫度對象，采用補償導線可以做到這一點。導線可以做到這一點。所謂所謂補償導線補償導線，實際上是一對材料化學成分不同的導線，實際上是一對材料化學成分不同的導線，在在0150溫度范圍

25、內與配接的熱電偶有一致的熱電特性，溫度范圍內與配接的熱電偶有一致的熱電特性，但價格相對要便宜。但價格相對要便宜。型號型號配用熱電偶配用熱電偶正正- -負負導線外皮顏色導線外皮顏色 正正- -負負SCSC鉑銠鉑銠1010- -鉑鉑紅紅- -綠綠KCKC鎳鉻鎳鉻 - - 鎳硅鎳硅紅紅- -藍藍WCWC5/265/26鎢錸鎢錸5 5- -鎢錸鎢錸2626 紅紅- -橙橙補償導線在補償導線在0 0150150 C范范圍內的熱電勢與配套的圍內的熱電勢與配套的熱電偶的熱電勢相等，熱電偶的熱電勢相等，所以不影響測量精度。所以不影響測量精度。第三節第三節 熱電偶的材料、結構及種類熱電偶的材料、結構及種類5、冷

26、端補償、冷端補償（冷端恒溫法（冷端恒溫法 、補償導線法、補償導線法 、計算修正法、計算修正法 和電橋補償法）和電橋補償法）第三節第三節 熱電偶的材料、結構及種類熱電偶的材料、結構及種類5、冷端補償、冷端補償（冷端恒溫法（冷端恒溫法 、補償導線法、補償導線法 、計算修正法、計算修正法 和電橋補償法）和電橋補償法）補償導線法補償導線法 實質是相當于將熱電極延長。根據中間溫度定律，只要熱電實質是相當于將熱電極延長。根據中間溫度定律，只要熱電偶和補償導線的二個接點溫度一致，是不會影響熱電動勢輸出的。偶和補償導線的二個接點溫度一致，是不會影響熱電動勢輸出的。下面以爐溫測量為例說明補償導線的作用。下面以爐

27、溫測量為例說明補償導線的作用。如采用鎳鉻如采用鎳鉻- -鎳硅熱電偶測爐溫，熱端為鎳硅熱電偶測爐溫，熱端為800 800 ，冷端為，冷端為50 50 ，儀表室為，儀表室為20 20 。先分別查表得：先分別查表得： E E（800,0800,0）=33.277mV=33.277mV、 E(50,0)=2.022mVE(50,0)=2.022mV、 E(20,0)=0.798mVE(20,0)=0.798mV。則不補償時輸入儀表的熱電勢為：則不補償時輸入儀表的熱電勢為： E(800,50)=33.277-2.022=31.255mVE(800,50)=33.277-2.022=31.255mV（相當

28、于（相當于751 751 ），），采用補償導線后則為：采用補償導線后則為： E(800,20)=33.277-0.798=32.479mVE(800,20)=33.277-0.798=32.479mV（相當于（相當于781 781 ），）， 第三節第三節 熱電偶的材料、結構及種類熱電偶的材料、結構及種類5、冷端補償、冷端補償（冷端恒溫法（冷端恒溫法 、補償導線法、補償導線法 、計算修正法、計算修正法 和電橋補償法）和電橋補償法）計算修正法計算修正法 測量值再加上冷端溫度到測量值再加上冷端溫度到0 的熱電勢，現可利用計算機的熱電勢，現可利用計算機進行自動計算補償。例用型熱電偶測溫度，冷端為進行自

29、動計算補償。例用型熱電偶測溫度，冷端為40 ，測得的熱電勢為測得的熱電勢為29.188(mV)，求被測溫度，求被測溫度T。解：已知解：已知 e(t,40)=29.188(mV) 查查 E(40,0)=1.611(mV) 故故 E(t,0)=29.188+1.611=30.799(mV) 查查K型分度表得：型分度表得：T=740 第三節第三節 熱電偶的材料、結構及種類熱電偶的材料、結構及種類5、冷端補償、冷端補償（冷端恒溫法（冷端恒溫法 、補償導線法、補償導線法 、計算修正法、計算修正法 和電橋補償法）和電橋補償法）電橋補償法電橋補償法熱電偶的電勢與溫度為非線性關系；而電阻與溫度的關系熱電偶的電

30、勢與溫度為非線性關系；而電阻與溫度的關系是線性的，故是近似關系。補償原理見下圖：圖中是線性的，故是近似關系。補償原理見下圖：圖中R1與與R2阻值阻值遠大于其它電阻，使橋路具有恒流性質，并使遠大于其它電阻，使橋路具有恒流性質，并使I1=I2=0.5mA；+-UteR1R2R3R4RCMR5I1I2I因此，其輸出電壓：因此，其輸出電壓： U=e+URCMUR5利用利用e與與URCM的相反變的相反變化來補償熱電偶冷端溫度的化來補償熱電偶冷端溫度的改變，自動補償的條件為：改變，自動補償的條件為：e= I1RCMt 電橋補償法是電橋補償法是利用不平衡電橋產生的不平衡電壓來自動補償熱電偶因冷端溫度變化而引

31、起的熱電勢變化值，可購買與被，可購買與被補償熱電偶對應型號的補償電橋。補償熱電偶對應型號的補償電橋。 第三節第三節 熱電偶的材料、結構及種類熱電偶的材料、結構及種類5、冷端補償、冷端補償（冷端恒溫法（冷端恒溫法 、補償導線法、補償導線法 、計算修正法、計算修正法 和電橋補償法）和電橋補償法）電橋補償法電橋補償法 XT-WBC熱電偶熱電偶 冷端補償器冷端補償器第四節第四節 熱電偶的應用及配套儀表熱電偶的應用及配套儀表 由于我國生產的熱電偶均符合由于我國生產的熱電偶均符合ITS-90國際溫標所規定的標國際溫標所規定的標準，其一致性非常好，所以國家又規定了與每一種標準熱電偶配準，其一致性非常好，所以

32、國家又規定了與每一種標準熱電偶配套的儀表，它們的顯示值為溫度，而且均已線性化。國家標準的套的儀表，它們的顯示值為溫度，而且均已線性化。國家標準的動圈式顯示儀表命名為動圈式顯示儀表命名為XC系列系列。有指示型（。有指示型（XCZ）和指示調節）和指示調節型（型（XCT）等系列品種。與）等系列品種。與K型熱電偶配套的動圈儀表型號為型熱電偶配套的動圈儀表型號為XCZ-101或或XCT-101等。數字式儀表也有等。數字式儀表也有指示型（指示型（XMZ）和指示）和指示調節型（調節型（XMT）等幾種系列品種。等幾種系列品種。 XCZ系列指針式顯示儀表系列指針式顯示儀表 XC系列系列動圈式儀動圈式儀表測量機構

33、的核心部件表測量機構的核心部件是一個磁電式毫伏計。是一個磁電式毫伏計。動圈式儀表與熱電偶配動圈式儀表與熱電偶配套測溫時，熱電偶、連套測溫時，熱電偶、連接導線（補償導線）、接導線（補償導線）、調整電阻和顯示儀表組調整電阻和顯示儀表組成了一個閉合回路。成了一個閉合回路。 1熱電偶熱電偶 2補償導線補償導線 3冷端補償器冷端補償器 4外接調整電阻外接調整電阻 5銅導線銅導線 6動圈動圈 7張絲張絲 8磁鋼（極靴）磁鋼（極靴） 9指針指針 10刻度面板刻度面板 XMZ系列智能數字顯示儀表系列智能數字顯示儀表 特點特點： 1、帶冷端溫度、帶冷端溫度自動補償自動補償； 2、單片機智能化設計，儀表零、單片機

34、智能化設計，儀表零點、量程等全部參數可點、量程等全部參數可按鍵設定按鍵設定； 3、具有軟件校驗功能，可通過按、具有軟件校驗功能，可通過按鍵對儀表進行鍵對儀表進行校準校準； 4、具有超量程指示、斷線指示等、具有超量程指示、斷線指示等故障自診斷故障自診斷功能；功能； 5、采用、采用開關電源開關電源，電壓適應范圍寬，電壓適應范圍寬，儀表體積小、重量輕。儀表體積小、重量輕。 6、220VAC或或24VDC供電電源供電電源。XMT系列熱電偶智能數字顯示控制儀表的特點系列熱電偶智能數字顯示控制儀表的特點n帶冷端溫度自動補償；帶冷端溫度自動補償； n具有超量程指示、斷線指示等故障自診斷功能；具有超量程指示、

35、斷線指示等故障自診斷功能； n雙屏顯示、副屏顯示內容可設定；雙屏顯示、副屏顯示內容可設定； n最多可帶最多可帶4路報警控制繼電器輸出；路報警控制繼電器輸出； n每個報警控制點的回差可設定；每個報警控制點的回差可設定； n每個報警控制點的報警方式（上限報警或下限報警）可分別每個報警控制點的報警方式（上限報警或下限報警）可分別設定。設定。DDZDDZ型電動單元組合型電動單元組合儀表中的變送單元之一：儀表中的變送單元之一： 軌裝式溫度變送器軌裝式溫度變送器 它能將熱電偶（或熱電阻）的輸它能將熱電偶（或熱電阻）的輸入信號線性地轉換成與溫度成比例的入信號線性地轉換成與溫度成比例的電流（電壓）信號，供給顯

36、示、控制電流（電壓）信號，供給顯示、控制儀表及計算機集散系統，廣泛用于冶儀表及計算機集散系統，廣泛用于冶金、石油化工、熱電站、紡織、造紙金、石油化工、熱電站、紡織、造紙等行業的測溫控制系統中。等行業的測溫控制系統中。 請將請將右圖各有右圖各有關設備關設備正正確地連接確地連接起來，組起來，組成熱電偶成熱電偶測溫、控測溫、控溫電路。溫電路。黃黃綠綠紅紅L L1 L L2 L L3 接大地銅排接大地銅排接零接零熱電偶輸出端熱電偶輸出端電爐電爐如何如何根據常用電路設備的要求接線根據常用電路設備的要求接線380V380V線圈線圈的交流接的交流接觸器連接觸器連接過程過程 當溫當溫度控制器度控制器測得的溫測

37、得的溫度達到設度達到設定值時，定值時，5-6兩端開兩端開路，交流路，交流接觸器失接觸器失電，電爐電，電爐回路被切回路被切斷。斷。接大地銅排接大地銅排黃黃綠綠紅紅L L1 L L2 L L3 電爐電爐接零接零“3”端接何處端接何處熱電偶熱電偶220V線圈線圈的交流接觸的交流接觸器連接器連接過程過程LLL123 當溫度控當溫度控制器測得的溫制器測得的溫度達到設定值度達到設定值時，時，5-6兩端兩端開路，交流接開路，交流接觸器失電，電觸器失電，電爐回路被切斷。爐回路被切斷。接零接零 注意：圖中注意：圖中還有一根線漏還有一根線漏接，請指正！接，請指正！小結：小結： 本次課主要復習了熱電偶的原理、種類及

38、其使本次課主要復習了熱電偶的原理、種類及其使用中的基本定律，重點介紹了熱電偶在使用中的冷用中的基本定律，重點介紹了熱電偶在使用中的冷端端補償方法以及在溫度檢測中的具體應用電路，端端補償方法以及在溫度檢測中的具體應用電路， 基本要求基本要求：掌握熱電偶在實際測溫中的應用，：掌握熱電偶在實際測溫中的應用，會正確選用熱電偶并按要求組成一定的測溫電路。會正確選用熱電偶并按要求組成一定的測溫電路。 作業：作業：上網查找上網查找5家以上生產熱電偶的企業，家以上生產熱電偶的企業，列出它們所生產的熱電偶型號規格，了解其特性和列出它們所生產的熱電偶型號規格，了解其特性和適用范圍。適用范圍。 應用實例應用實例(

39、(補充補充) ) 鹽浴爐溫度控制系統用鹽浴爐溫度控制系統用S型熱電偶檢測溫度信型熱電偶檢測溫度信號，有冷端補償，溫度信號通過放大、采樣保持、號，有冷端補償，溫度信號通過放大、采樣保持、模數轉換再送單片機保存，采用分段查表法獲取模數轉換再送單片機保存，采用分段查表法獲取各點溫度。選用可控硅過零觸發自動控制鹽浴爐各點溫度。選用可控硅過零觸發自動控制鹽浴爐溫度，控制周期為溫度，控制周期為2s。可按預設溫度曲線進行加。可按預設溫度曲線進行加熱，并可實時顯示加溫曲線。熱，并可實時顯示加溫曲線。 1）系統總體方案）系統總體方案 本系統采用晶閘管調功實現鹽浴爐的溫本系統采用晶閘管調功實現鹽浴爐的溫度控制，即通過控制晶閘管導通與關斷的度控制，即通過控制晶閘管導通與關斷的周波數比率，從而達到調功的目的。晶閘周波數比率，從而達到調功的目的。晶閘管的觸發由單片機控制，通過單片機編程管的觸發由單片機控制，通過單片機編程可方便地實現按預定溫度曲線