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第六章 温度检测;实验----热电偶工作原理演示 ;1821年，德国物理学家西拜克（See－back）用两种不同金属组成闭合回路，并用酒精灯加热其中一个接触点（称为结点），发现放在回路中的指针发生偏转（说明什么？），如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热，指针的偏转角反而减小（又说明什么？）。;通过以上演示得出结论——有关热电偶热电势的讨论;温差热电偶（简称热电偶）是目前温度测量中使用最普遍的传感元件之一。它除具有结构简单，测量范围宽、准确度高、热惯性小，输出信号为电信号便于远传或信号转换等优点外，还能用来测量流体的温度、测量固体以及固体壁面的温度。微型热电偶还可用于快速及动态温度的测量。;两种不同的导体A和B组合成如图所示闭合回路，若导体A和B的连接处温度不同（设T＞T0），则在此闭合回路中就有电流产生，即回路中有电动势存在，这种现象叫做热电效应。这种现象早在1821年首先由西拜克（See－back）发现,所以又称西拜克效应。;1. 接触电势;2. 温差电势;由导体材料A、B组成的闭合回路，其接点温度分别为T、T0,如果T＞T0，则必存在着两个接触电势和两个温差电势，回路总电势：;热电势存在必须具备两个条件： （1）两种不同的金属材料组成热电偶 （2）其两端存在温差;4.导体材料确定后，热电势的大小只与热电偶两端的温度有关。如果使EAB(T0)=常数，则回路热电势EAB(T，T0)就只与温度T有关，而且是T的单值函数，这就是利用热电偶测温的原理。;由一种匀质导体组成的闭合回路，不论导体的截面积如何及导体的各处温度分布如何，回路中没有电流(即不产生电动势)。 若热电偶的热电极是非匀质导体，在不均匀温度场中测温时将造成测量误差。 热电极材料的均匀性是衡量热电偶质量的指标之一;在热电偶回路中，冷端断开接入与A、B电极不同的另一种导体（称为中间导体C），只要中间导体的两端温度相同，热电偶回路总电势不受中间导体接入的影响。;E;两种导体A和B分别与参考电极C组成热电偶，如果他们所产生的热电势为已知，则A和B组成的热电偶产生的热电势为：;4. 连接导体定律 ;二、热电偶的基本定律;5. 中间温度定律 ;;例题： 用S型热电偶测量某一温度，若参比端温度Tn=30℃，测得的热电势E(T,Tn)=7.499mV，求测量端的实际温度T。;骚嗓卡咎博戈猖绚凝戎随障呀塘揭斗地闰笑潭纠澄遮骨猩君省缩诞釜劲囱14-6.2 热电偶传感器14-6.2 热电偶传感器;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，只有当冷端温度恒定，通过测量热电势的大小得到热端的温度。 热电偶的冷端处理和补偿: 当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０℃。;冷端处理方法： （1）冰点槽法 （2）计算修正法 （3）冷端补偿电桥法;1. 冰点槽法 把热电偶的冷端置于冰水混合物容器里，使T0=0℃。这种办法仅限于科学实验中使用。为了避免冰水导电引起两个连接点短路，必须把连接点分别置于两个玻璃试管里，浸入同一冰点槽，使相互绝缘。;阜刀咯足茨纱棚渝忽潦簧葛栅绵狸汗腥磁赐朴箱炯忿川赔拒虞鸽奔宦强嚼14-6.2 热电偶传感器14-6.2 热电偶传感器;2. 计算修正法 用普通室温计算出参比端实际温度TH，利用公式计算 例 用铜-康铜热电偶测某一温度T，参比端在室温环境TH中，测得热电动势EAB(T,TH)=2.191mV，又用室温计测出TH=20℃,查此种热电偶的分度表可知，EAB(20,0)=0.789mV，故得 EAB(T,0)=EAB(T,20)+EAB(20,0) =2.191+0.789 =2.980(mV) 再次查分度表，与2.980mV对应的热端温度T=70℃。;3. 冷端补偿电桥法 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0℃下使电桥平衡(R1=R2=R3=RCu)，此时Uab=0 ，电桥对仪表读数无影响。 ;该业祭打焉换蚀息沫砧阐寿务榨峡琐束亿郭界过脖畅裴弱霹揣掣谈绿捆惨14-6.2 热电偶传感器14-6.2 热电偶传感器;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。 ;表 标准化热电偶技术数据;1. 铂铑10-铂热电偶（S型）;2. 铂铑30-铂铑6（B型）;3. 镍铬-镍硅热电偶（K型）;4. 镍铬-铜镍热电偶（E