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热电阻测温—3线制接线方式分析 思考题9:定量分析采用前图所示3线制接法后电桥的输出范围。 热敏电阻(Thermistor) 测温原理:由金属氧化物或半导体材料制成,其电阻值随温度变化而变化。 廉价、高灵敏度、阻值高( k? to 100 k?,可忽略引线电阻带来的影响)、响应速度快(小物理尺寸)、与温度呈非线性关系。 热敏电阻与热电阻比较 温度系数 热电阻:正 热敏电阻:负 线性度 铂热电阻:线性 热敏电阻:强非线性 热敏电阻(Thermistor) 测温原理:由金属氧化物或半导体材料制成,其电阻值随温度变化而变化。 热电偶实用定律—中间导体定则 在热电偶回路中接入中间导体后,只要中间导体两端温度相同,对热电偶回路总热电势没有影响。 热电偶实用定律—中间温度定则 热电偶AB在两接点温度为T1 、T2时产生的热电势为EAB( T1 ,T2 ),在两接点温度为T2 、T3时产生的热电势为EAB( T2 ,T3 ),则在两接点温度为T1 、T3时产生的热电势为EAB( T1 ,T3 )满足: EAB( T1 ,T3 )= EAB( T1 ,T2 ) + EAB( T2 ,T3 ) 热电偶实用定律—中间温度定则 emf T 1 T 2 Fe C T 3 emf23 emf13 emf12 只需列出热电偶在参比端为0 °C的分度表,即可得知参比端在其他温度时的分度表。 常用热电偶特性 热电偶数据处理—查表(修正) 热电偶数据处理—多项式插值 热电偶参比端温度处理 实际测温过程中,热电偶参比端(冷端)温度一般不为0 °C ,且温度不易保持恒定,因此需要进行参比端温度处理。 补偿导线 参比端温度测量计算法 参比端恒温法 补偿电桥法 热电偶参比端温度处理—补偿导线 由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。 补偿导线是一对与热电偶配合使用的导线,在工作温度范围内其热电势与被补偿热电偶相同。 热电偶参比端温度处理—补偿导线 A B T1 T2 T2 A’ B’ T0 T0 热电偶补偿导线接线图 E 只要T1、T0不变,接入AˊBˊ后不管接点温度T2如何变化,都不影响总热电势。这便是引入补偿导线原理。 EAB=EAB(T1)–EAB(T0) 当在原来热电偶回路中分别引入与导体材料A、B同样热电特性的材料A′、B′(如图)即引入所谓补偿导线时,当EAA?(T2)=EBB?(T2),则回路总电动势为 热电偶参比端温度处理—补偿导线 热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极,使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响,不起补偿作用。因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度 不为0 ℃时对测温的影响。 ???在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配,极性不能接错。?(思考题3:为什么?) 热电偶参比端温度处理—参比端温度测量计算法 采用补偿导线将参比端移动到满足T0 (通常为环境温度)处,测量T0后可以根据中间温度定则来计算热电势 E( T,0)= E( T,T0)+ E( T0,0) 热电偶输出热电势 测量T0后查表求得 热电偶参比端温度处理—参比端恒温法(冰点槽) 将参比端置于能保持恒温的冰点槽中,使参比端温度为 0 ℃,热电偶输出热电势可以直接查对应的分度表反求温度。 热电偶参比端温度处理—参比端恒温法(冰点槽) 思考题4:右边图示的冰点槽参比端温度补偿接线方法在实际使用中是否有问题? 热电偶参比端温度处理—参比端恒温法(冰点槽) 热电偶参比端温度处理—补偿电桥法 R1~R5及RCM均为桥臂电阻。RCM是用漆包铜丝绕制成的,它和热电偶的冷端感受同一温度。R1~R5均用锰铜丝绕成,阻值稳定。在桥路设计时,使R1=R2,并且R1、R2的阻值要比桥路中其他电阻大得多。这样,即使电桥中其他电阻的阻值发生变化,左右两桥臂中的电流却差不多保持不变,从而认为其具有恒流特性。线路设计使得I1=I2=I/2=0.5mA。???????回路输出电压U为热电偶的热电动势e、桥臂电阻RCM的压降URCM及另一桥臂电阻R5的压降UR5三者的代数和 热电偶参比端温度处理—补偿电桥法 当热电偶的热端温度一定,冷端温度升高时,热电动势将会减小。与此同时,铜电阻RCM的阻值将增大,从而使URCM增大,由此达到了补偿的目的。 △e为热电偶冷端温度变化引起的热电动势的变化,它随所用的热电偶材料不同而异;I1为流过RCM的电流,即0.5mA;Alfa为铜电阻RCM的温度系数,一般取0.0039 1/℃;△t为热电偶冷端温度的变化范
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