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《传感器技术与应用》教材习题答案

第3章热电式传感器习题参考答案

1.简述对热电偶进行冷端温度补偿的必要性，并提供至少3项补偿措施。

答案样例：

（1）必要性：

在实际的工程应用中，当标准热电偶的冷端温度不是0℃时，不能直接使用分度表查

询；若冷端没有置于恒温环境中，会受到周围环境温度波动的影响，会导致测量数据产生误

差。因此在实际使用热电偶时，需要对其冷端进行温度补偿。

（2）补偿措施

①0℃恒温法-将热电偶的冷端置于温度为0℃的恒温器内。

②计算修正法-根据热电偶的中间温度定律。

③补偿导线法-根据热电偶的中间导体定律。

2.分析采用延长导线进行热电偶冷端温度补偿的理论依据。

答案样例：

理论依据是热电偶的中间导体定律：在热电偶的回路中接入第三种均质材料，只要此材

料的两端温度相同，就对热电偶回路总热电动势不产生影响。

只要热电偶和补偿导线的两个接触点温度保持一致，补偿导线的加入不会对热电动势

的输出产生影响。

3.简述热电偶的参考电极定律内容，分析此定律的工程实践指导意义。

答案样例：

参考电极定律（标准电极定律）内容：

如果一个热电偶A、B两种热电极分别与第3种热电极C组成两个热电偶，则由A、

B组成的热电偶的热电动势等于A、C组成的热电偶的热电动势减去B、C组成的热电偶的

热电动势。

依据参考电极定律，可以在较大程度上简化热电偶热电极选配的工作。因为只要获得了

某些热电极材料与参考电极配对得到的热电偶的热电动势值，则选取其中的任何两种热电

极材料进行组合构建热电偶，对应的热电动势依据参考电极定律计算就可以获得，而不需要

通过实验逐一构建热电偶，进行繁琐的数据测定。

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4.简述热电偶为有源传感器的原因，思考：实际工程应用中的热电偶测温电路是否需

要配置电源？

答案样例：

热电偶为有源传感器的原因是因为热电偶可以直接将温度非电量转换为热电势，即电

压信号。这是热电偶为有源传感器的原因。

在实际的工程应用中，需要将热电偶转换得到的热电势进行放大或转换为标准电流信

号，方便信号远程传输。这样的信号调理电路、V/I转换电路需要配置辅助电源。注意：辅

助电源不是辅助非电量到电量的转换。

5.选用K型（镍铬-镍硅）热电偶测炉温时，冷端实际温度TH=25C。请根据实际测

量得到的热电势0.940mV，通过K型（镍铬-镍硅）热电偶的分度表，求解对应炉温。

答：

由题意可知：e(t,25℃)=0.940mV

由K型热电偶分度表可查得e(25℃,0℃)=1.000mV

因为：e(t,0℃)=e(t,25℃)+e(25℃,0℃)1.940mV

由K型热电偶分度表可知：对应炉温为48℃。

6.简述热电阻三种接线方式的特点。

答案样例：

（1）两线制接线方式

从金属热电阻的电阻体的两端分别引出一条引线接入后续测量电路中。此种接线方式，

在接线较长的情况下，引线电阻会对测量结果产生一定的影响，造成测量数据误差较大。因

此，两线制接线方式一般适用于对测量数据准确度要求不高的场合。

（2）三线制接线方式

从金属热电阻的电阻体一端引出两条引线，另一端依然引出一条引线，总计三条引线接

入后续直流电桥测量电路中。金属热电阻两端各有一条引线接入电桥相邻的桥臂中，剩余的

一条引线接入电桥的激励源支路。接入电桥相邻桥臂中的两条引线即使有一定的引线电阻

存在，在电桥这种特殊的结构中，会被消除。接入激励源支路的引线只有一条，对电桥激励

源产生的影响很小。因此，三线制接线方式可以较好的消除长导线的引线电阻的影响，提高

数据测量的准确度。三线制是金属热电阻在工业测温中最常用的接线方式。

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（3）四线制接线方式

从金属热电阻的电阻体的两端分别引出两条引线，总计四条引线接入后续测量电路

中。四线制的接线方式，可以很好