2_第5章　热电偶传感器及其应用.ppt

8.热电偶的冷端补偿一般有哪些方法？  9.试证明图5-13的测温电路中，输入到仪表两端的热电动势为两个热电偶输出的热电动势的平  10.用镍铬—镍硅(K型)热电偶测量温度，已知冷端温度为４０℃，用高精度毫伏表测得这时的热电动势为29.188mV，求被测点的  1.冷端恒温法　 (1)冰浴法：将热电偶的冷端置于有冰水混合物的容器中，使冷端的温度保持在0℃不变。(2)电热恒温器法：将热电偶的冷端置于电热恒温器中，恒温器的温度略高于环境温度的上限。(3)恒温槽法：将热电偶的冷端置于大油槽或空气不流动的大容器中，利用其热惯性，使冷端温度变化较为缓慢。 为了使热电偶冷端温度保持恒定（最好为0℃），当然可以把热电偶做的很长，使冷端远离工作端，并连同测量仪表一起放置到恒温或温度波动比较小的地方，但这种方法要多耗费许多贵重的金属材料。因此，一般是用一种导线（称为补偿导线）将热电偶冷端延伸出来，这种导线在一定温度范围内（0～100℃）具有和所连接的热电偶相同的热电性能。延伸的冷端可采用以下方法保持温度恒定。 2.冷端温度校正法　 根据热电偶的中间温度定律，可得热电动势的修正公式 式中EAB（t，t0）毫伏表直接测出的热电毫伏数。 3.电桥补偿法　 电桥补偿法是利用不平衡电桥产生的不平衡电压，来自动补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电动势的变化值的，如图510所示。 3.电桥补偿法　 图5-10　热电偶冷端补偿电桥 3.电桥补偿法　电桥补偿法是利用不平衡电桥产生的不平衡电压，来自动补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电动势的变化值的，如图5-10所示。 表5-3　常用国产冷端温度补偿器 4.采用PN结温度传感器作冷端补偿　这种补偿如图5-11所示。 图5-11　PN结温度传感器作热电偶冷端补偿的工作原理 ５.３.２　热电偶的测温电路 1.基本测温电路　 2.热电偶的实际测温电路　 ５.３.２　热电偶的测温电路 图5-12　热电偶的测温电路 1.基本测温电路　 图512a所示为一个热电偶和一个仪表配用的基本电路；图512b所示为测量两点温度之和的电路，输入到仪表两端的热电动势为两个热电偶产生的热电动势之和；图５１２c所示为测量两点间温度差的电路，两支同型号的热电偶反向串联，输入到仪表的热电动势为两个热电偶产生的热电动势相互抵消后的差值。 图513所示为测量两点间平均温度的电路，两支同型号的热电偶并联，输入到仪表两端的热电动势为两个热电偶输出的热电动势的平均值。图中串入较大阻值的电阻R1、R2以减小热电偶内阻的影响。 2.热电偶的实际测温电路　 图5-13　平均温度测量 由于在实际测量过程中，热电偶的热电动势和温度关系为非线性关系，如表54和图514所示，因此热电偶应用时都要线性化。 2.热电偶的实际测温电路　 图5-14　K型热电偶的非线性曲线 2.热电偶的实际测温电路　 表5-4　K、J、E、T型热电偶相对于基准点冷端(0℃)的温差电动势 2.热电偶的实际测温电路　 图5-15　采用AD538的K型热电偶线性校正电路 线性校正电路的实现有多种方法，如图515所示，采用平方运算的专用集成电路AD538构成的线性化电路。 2.热电偶的实际测温电路　 图5-16　K型热电偶校正前后温度误差特性比较 2.热电偶的实际测温电路　 图5-17　采用AD595的温度测量电路 ５.４　热电偶的应用及其配套仪表 热电偶把被测温度变换为电动势信号，因此可通过各种电测仪表来测量电动势以显示被测温度。采用直流毫伏计测量的温度表叫做“热电式温度表”；采用平衡式电位差计原理测量的温度表则称为“伺服式温度表”。 ５.４.１　伺服式温度表 图518所示为电位差计的工作原理图。当开关合向C时形成测量回路，其回路电压方程为 ５.４.１　伺服式温度表 图5-18　电位差计原理图 ５.４.２　动圈仪表 图5-19　动圈式仪表工作原理1—热电偶　2—补偿导线　3—冷端补偿器　4—外接电阻5—铜导线　6—动圈　7—张丝　8—磁钢　9—指针　10—刻度尺 ５.４.２　动圈仪表 动圈式显示仪表是我国自行设计制造的系列仪表产品，命名为XC系列。 xC系列动圈仪表测量机构的核心元器件是一个磁电式毫伏计，如图519所示。动圈式仪表与热电偶配套使用时，热电偶、连接导线（补偿导线）和显示仪表组成了一个闭合回路，设表内电阻为RIS，表外电阻为ROS，ROS包括热电偶内阻r1、补偿导线电阻R2、冷端补偿器等效电阻R3、连接铜导线电阻RCu、调整电阻R4，即ＲＯＳ＝ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋ＲＣｕ＋Ｒ４。则流经回路的电流为 ５.４.３　数字式温度表 为了实现温度的数