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6.3 热电偶传感器 6.3.1 热电偶测温原理 6.3.2 热电偶的基本定律 6.3.3 热电偶的冷端处理和补偿 6.3.4 标准化热电偶 6.3.5 非标准化热电偶 6.3.6 热电偶结构型式 6.3.7 热电偶安装注意事项 6.3.8热电偶非线性补偿与应用 6.3.8热电偶非线性补偿与应用 由图6.3.10所示，除E型热电偶E-T曲线线性较好以外，热电偶的热电势与温度之间呈非线性关系。 热电偶的非线性处理 硬件——电子线路补偿法 软件——查表法和曲线拟合法 1.热电偶非线性补偿 图6.3.15 热电偶测温硬件线性化原理框图 电子线路补偿法： 热电偶 放大器 线性化器 t Et U UO （a）开环补偿法 Et与t是非线性关系 U与Et是线性关系 Uo与t仍然是线性关系 Uo与U的关系为 根据U与Uo的非线性关系设计线性化器，可得到Uo与t呈线性化关系。 例：设铂热电阻在0℃≤ t ≤650℃： 热电偶 放大器 线性化器 t Et Uf UO △u - 图6.3.15 热电偶测温硬件线性化原理框图 Et与t是非线性关系 Uo与△u是线性关系 Uo与t仍然是线性关系 Uf与Uo的关系为 （b）闭环补偿法 查表法和曲线拟合法： 查表法是把热电偶分度表直接存储在微机存储器中，根据测得的电动势值查表得出相应的温度值，但是这种方法占用存储空间太大，对于存储空间不大的微处理器来说很不合适。 曲线拟合法是利用热电势和温度的函数关系，通过计算得出温度值，热电势和温度的函数公式可用最小二乘法找到它们的多项式。 2.热电偶测温应用 (1)测量单点温度 （a）普通测温线路 （b）带温度补偿器的测温线路 图6.3.16 热电偶测量单点温度的原理图 (2)测量两点间温度差 图6.3.17 热电偶测量两点间温差原理图 两支型号相同的热电偶配用相同的补偿导线，并反串连接，使两热电势相减，从而测出T1和T2的温度差。 (3)测量平均温度 并联测平均温度 优点：当部分热电偶发生断路时不会中断整个并联线路的工作。可直接按相应的分度表查对温度。 缺点：当某一只热电偶烧断时，难以觉察出来。 图6.3.18（a） 热电偶并联测温线路图 ET 串联测平均温度 图6.3.18（b） 热电偶串联测温线路图 ET 优点：热电动势大，仪表的灵敏度增加，可立即发现有断路情况。 缺点：当某一只热电偶烧断时，整个线路不能工作。 (4)单片热电偶冷端补偿电路应用P179 图6.3.19 用AD594的热电偶测量温度原理图 (5) 热电偶炉温测量控制系统P179 图6.3.20 热电偶炉温测量控制系统原理图 * * * * * * * * * * * * * * * * 表6.3.1补偿导线的型号、线芯材质和绝缘层着色P171 补偿导 线型号 配用热电偶 补偿导线的线芯材料 绝缘层着色 正极 负极 SC或RC 铂铑10（铂铑）-铂 SPC（铜） SNC（铜镍） 红 绿 KC 镍铬-镍硅 KPC（铜） KNC（铜镍） 红 蓝 KX 镍铬-镍硅 KPX（铜镍） KNX（镍硅） 红 黑 NX 镍铬硅-镍硅 NPS（铜镍） NNX（镍硅） 红 灰 EX 镍铬-铜镍 EPX（镍铬） ENX（铜镍） 红 棕 JX 铁-铜镍 JPX（铁） JNX（铜镍） 红 紫 TX 铜-铜镍 TPX（铜） TNX（铜镍） 红 白 使用补偿导线时注意问题： 补偿导线只能用在规定的温度范围内（0~100℃）； 热电偶和补偿导线的两个接点处要保持温度相同； 不同型号的热电偶配有不同的补偿导线； 补偿导线正、负极需分别与热电偶正、负极相连； 补偿导线的作用是对热电偶冷端延长。 如果T0=0℃，则可得到完全补偿。当T0 ≠ 0℃，再利用上述方法进行修正。 冷端温度补偿线路图 2. 热电偶冷端温度恒温法（冰浴法） 适用于实验室中的精确测量和检定热电偶时使用。 图6.3.7 冷端处理用冰点槽法 3. 计算修正法 在实际应用中，热电偶的参比端往往不是0oC，而是环境温度T1，这时测量出的回路热电势要小，因此必须加上环境温度与冰点之间温差所产生的热电势后才能符合热电偶分度表的要求。 可用室温计测出环境温度T1，从分度表中查出的E(T1,0)值，然后加上热电偶回路热电势E(T,T1)，得到E(T,0)值，反查分度表即可得到准确的被测温度值。 4. 冷端补偿电桥法 利用直流不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶冷端温度变化而引起的热电势的变化值 。 图6.3.9 冷端补偿器的原理图 R1、 R2、 R3——由电阻温度系数很小的锰铜丝