热电偶传感器习题

第5章热电偶传感器习题答案

1．什么是金属导体的热电效应试说明热电偶的测温原理。

答：热电效应就是两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，回路中就会产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。热电偶测温就是利用这种热电效应进行的，将热电偶的热端插入被测物，冷端接进仪表，就能测量温度。

2．试分析金属导体产生接触电动势和温差电动势的原因。

答：当A和B两种不同材料的导体接触时，由于两者内部单位体积的自由电子数目不同(即电子密度不同)，因此，电子在两个方向上扩散的速率就不一样。现假设导体A的自由电子密度大于导体B的自由电子密度，则导体A扩散到导体B的电子数要比导体B扩散到导体A 的电子数大。所以导体A失去电子带正电荷，导体B得到电子带负电荷，于是，在A、B两导体的接触界面上便形成一个由A到B的电场。该电场的方向与扩散进行的方向相反，它将引起反方向的电子转移，阻碍扩散作用的继续进行。当扩散作用与阻碍扩散作用相等时，即自导体A扩散到导体B的自由电子数与在电场作用下自导体B到导体A的自由电子数相等时，便处于一种动态平衡状态。在这种状态下，A与B两导体的接触处就产生了电位差，称为接触电动势。对于导体A或B，将其两端分别置于不同的温度场t、t0中(t> t0)。在导体内部，热端的自由电子具有较大的动能，向冷端移动，从而使热端失去电子带正电荷，冷端得到电子带负电荷。这样，导体两端便产生了一个由热端指向冷端的静电场。该电场阻止电子从热端继续跑到冷端并使电子反方向移动，最后也达到了动态平衡状态。这样，导体两端便产生了电位差，我们将该电位差称为温差电动势。

3．简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值。

答：一是匀质导体定律：如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势为零。根据这个定律，可以检验两个热电极材料成分是否相同，也可以检查热电极材料的均匀性。

二是中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。它使我们可以方便地在回路中直接接入各种类型的显示仪表或调节器，也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。

三是标准电极定律：如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势，则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可直接计算出来。

四是中间温度定律：热电偶在两接点温度t、t0时的热电动势等于该热电偶在接点温度为t、t n和t n、t0时的相应热电动势的代数和。中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据。

4．试述热电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理。

答：热电偶冷端温度补偿的方法主要有：一是冷端恒温法。这种方法将热电偶的冷端放在恒温场合，有0℃恒温器和其他恒温器两种；二是补偿导线法。将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所(如仪表室)，其实质是相当于将热电极延长。根据中间温度定律，只要热电偶和补偿导线的二个接点温度一致，是不会影响热电动势输出的；三是计算修正法。修正公式为：

)t ,(t E )t (t,E )t (t,E 01AB 1AB 0AB +=；

四是电桥补偿法。利用不平衡电桥产生的电动势补偿热电偶因冷端波动引起的热电动势的变化，工作原理如下图所示。

t 图中，e 为热电偶产生的热电动势，U 为回路的输出电压。回路中串接了一个补偿电桥。R 1~R 5及R CM 均为桥臂电阻。R CM 是用漆包铜丝绕制成的，它和热电偶的冷端感受同一温度。R 1~R 5均用锰铜丝绕成，阻值稳定。在桥路设计时，使R 1=R 2，并且R 1、R 2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I 1=I 2=I/2=。

回路输出电压U 为热电偶的热电动势e 、桥臂电阻R CM 的压降U RCM 及另一桥臂电阻R 5的压降U R5三者的代数和：

R5RCM U -U e U +=

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R CM 的阻值将增大，从而使U RCM 增大，由此达到了补偿的目的。

自动补偿的条件应为

t R I e CM 1?=?α

5．用镍铬-镍硅(K)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，求被测点的温度。

解：由镍铬-镍硅热电偶分度表查出E(40，0)=，根据式(5-2-1)计算出

30.826mV 1.638)mV (29.188E(t,0)=+=

再通过分度表查出其对应的实际温度为

9.740129

.29275.3310029.129)-(30.826700t =-?+=℃

6．已知铂铑10-铂(S)热电偶的冷端温度t 0＝25℃，现测得热电动势E(t ，t 0)＝，求热端温度是多少度

解：由铂铑10-铂热电偶分度表查出E(25，0)=，根据式(5-2-1)计算出

11.873mV 0.161)mV (11.712E(t,0)=+=

再通过分度表查出其对应的实际温度为

8.1216851

.11159.1310011.851)-(11.8731200t =-?+=℃

7．已知镍铬-镍硅(K)热电偶的热端温度t ＝800℃，冷端温度t 0＝25℃，求E(t ，to)是多少毫伏

解：由镍铬-镍硅热电偶分度表可查得E(800，0)=，E(25，0)= mV ，故可得

E(800，5)=现用一支镍铬-康铜(E)热电偶测温。其冷端温度为30℃，动圈显示仪表(机械零位在0℃)指示值为400℃，则认为热端实际温度为430℃，对不对为什么正确值是多少 解：不对，因为仪表的机械零位在0℃，正确值为400℃。

9．如图所示之测温回路，热电偶的分度号为K ，毫伏表的示值应为多少度

答：毫伏表的示值应为(t 1-t 2-60)℃。

10．用镍铬-镍硅(K)热电偶测量某炉温的测量系统如图所示，已知：冷端温度固定在0℃，t 0＝30℃，仪表指示温度为210℃，后来发现由于工作上的疏忽把补偿导线B A ''和，相互接错了，问：炉温的实际温度t 为多少度

解：实际温度应为270℃，因为接反后不但没有补偿到，还抵消了30℃，故应该加上60℃。

2

图 图

K型热电偶传感器课程设计报告

扬州大学能源与动力工程学院课程设计报告 题目：基于K型热电偶传感器测量电路设计课程：传感器与测控电路课程实习 专业：测控技术与仪器 班级：测控0802 姓名：陈淏 学号：081302201

总目录第一部分：任务书 第二部分：课程设计报告 第三部分：设计电路图

第一部分 任 务 书

《传感器与测控电路课程实习》课程设计任务书 课题：基于K型热电偶传感器测量电路设计 一个电子产品的设计、制作过程所涉及的知识面很广；加上电子技术的发展异常迅速，新的电子器件的功能在不断提升，新的设计方法不断发展，新的工艺手段层出不穷，它们对传统的设计、制作方法提出了新的挑战。但对于初次涉足电子产品的设计、制作来说，了解并实践一下传感器选择与测控电路的设计、制作的基本过程是很有必要的。由于所涉及的知识面很广，相应的具体内容请参考本文中提示的《传感器原理及应用》，《测控电路》，《模拟电子技术基础实验与课程设计》，《电子技术实验》等书的有关章节。 一、基于K型热电偶传感器测量电路设计简介 K型热电偶的电极材料是镍铬—镍硅，其精度等级为0.75级时，温度为0~1200℃，其测量温度误差为±0.75%。采用恰当的线性化处理后，可将精度提高到±0.1%~±0.2%。具有零点补偿功能。 二、基于K型热电偶传感器测量电路设计的工作原理 本课题中测量电路组成框图如下所示： 测量电路由K型热电偶传感器，零点补偿和放大电路，乘法运算电路，反相放大器1，反相加法器1和反相加法器2，反相放大器2等主电路组成；电路能够实现零点补偿和非线性校正功能。输出分为两路：一路是0～600℃对应的输出电压为0～6V；另一路是600～1200℃对应的输出电压为6～12V。 三、设计目的 1、掌握传感器选择的一般设计方法； 2、掌握模拟ＩＣ器件的应用； 3、掌握测量电路的设计方法； 4、培养综合应用所学知识来指导实践的能力。

热电阻热电偶温度传感器校准实验

湖南大学实验指导书 课程名称：实验类型： 实验名称：热电阻热电偶温度传感器校准实验 学生姓名：学号：专业： 指导老师：实验日期：年月日 一、实验目的 1.了解热电阻和热电偶温度计的测温原理 2.学会热电偶温度计的制作与校正方法 3.了解二线制、三线制和四线制热电阻温度测量的原理 4.掌握电位差计的原理和使用方法 5.了解数据自动采集的原理 6.应用误差分析理论于测温结果分析。 二、实验原理 1.热电阻 (1) 热电阻原理 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0—630.74℃以内，电阻Rt与温度t 的关系为： Rt=R0(1+At+Bt2) R0系温度为0℃时的电阻，铂电阻内部引线方式有两线制，三线制，和四线制三种，两线制中引线电阻对测量的影响最大，用于测温精度不高的场合，三线制可以减小热电阻与测量仪之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响，用与高精度温度检测。本实验是三线制连接，其中一端接二根引线主要是消除引线电阻对测量的影响。 (2) 热电阻的校验 热电阻的校验一般在实验室中进行，除标准铂电阻温度计需要作三定点，（水三相点，水沸点和锌凝固点）校验外，实验室和工业用的铂或铜电阻温度计的校验方法有采用比较法

热电偶安装手册(中英文)

WR系列热电偶 WR Series Thermocouple WZ系列热电阻 WR Series Thermocouple 使用安装手册Installation & Operation Manual 安徽天康（集团）股份有限公司Anhui Tiankang (Group) Shares Co., Ltd

目录 Index 1、概述General Description (1) 2、工作原理Operation Theory (1) 3、结构Configuration (2) 4、主要技术参数Main Technical Parameters (3) 5、安装及使用Installation & Operation (5) 6、可能发生的故障及维修Possible Troubles & Maintenance (7) 7、运输及储存Transportation & Storage (8) 8、订货须知Notices in Ordering (8) 9、型号命名Type Naming (9)

1、概述General Description 工业用热电偶作为温度测量和调节的传感器，通常与显示仪表等配套，以直接测量各种生产过程中-40～1600℃液体、蒸汽和气体介质以及固体表面温度； As sensor for temperature measuring and regulation, industrial-purpose thermocouple is usually connected with display meter and other meters to directly measure temperature of liquid, vapor, gas and solid surface ranging from -40℃to 1600℃. 工业用热电阻作为温度测量和调节的传感器，通常与显示仪表等配套，以直接测量各种生产过程中-200～500℃液体、蒸汽和气体介质以及固体表面温度。 As sensor for temperature measuring and regulation, industrial-purpose thermal resistance is usually connected with display meter and other meters to directly measure temperature of liquid, vapor, gas and solid surface ranging from -200℃to 500℃. 2、工作原理Operation Theory1 热电偶工作原理Operation Theory of Thermocouple 热电偶工作原理是基于两种不同成分的导体两端连接成回路，如两连接端温度不同，则在回路内产生热电流的物理现象。 热电偶由两根不同导线(热电极)A和B组成，它们的一端T1是互相焊接的，形成热电偶的测量端T1(也称工作端)。将它插入待测温度的介质中；而热电偶的另一端T0(参比端或自由端)则与显示仪表相连，如果热电偶的测量端与参比端存在温度差，则显示仪表将指出热电偶产生的热电动势。 热电偶的热电动势随着测量端温度的升高而增大，它的大小只与热电偶的材料和热电偶两端的温度有关，而与热电级的长度、直径无关。 Thermocouple is based on physical phenomenon that two conductor of different materials is connected to form return circuit, when temperature on both contact is different, it results in thermoelectric potential in return circuit. 热电阻工作原理Operation Theory of Thermal Resistance 热电阻是利用金属导体或半导体有温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的，热电阻的受热部分(感温元件)是用细金属丝均匀地绕在绝缘材料作成的骨架上，当被测介质有温度梯度时，则所测得的温度是感温元件所在范围内介质层的平均温度。 制造热电阻的材料应具有以下特点：大的温度系数，大的电阻率，稳定的化学物理性能和良好的复现性等。在现有的各种纯金属中，铂、铜和镍是制造热电阻的最合适的材料。其中铂因具有易于提纯，在氧化性介质中具有高的稳定性以及良好的复现性等显著的优点，而成为制造热电阻的理想材料。 It is based on that temperature change of material results in change of its resistance. When resistance value changes, the working instrument will display relevant temperature. 3、结构Configuration 感温元件直径及材料Diameter & Material of Thermal Elements 热电偶Thermocouple

热交换器温度控制系统课程设计报告书

热交换器温度控制系统 一．控制系统组成 由换热器出口温度控制系统流程图1可以看出系统包括换热器、热水炉、控制冷流体的多级离心泵，变频器、涡轮流量传感器、温度传感器等设备。 图1换热器出口温度控制系统流程图 控制过程特点：换热器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对象（出口温度）组成闭合回路。被调参数（换热器出口温度）经检验元件测量并由温度变送器转换处理获得测量信号c，测量值c与给定值r的差值e送入调节器，调节器对偏差信号e进行运算处理后输出控制作用u。 二、设计控制系统选取方案 根据控制系统的复杂程度，可以将其分为简单控制系统和复杂控制系统。其中在换热器上常用的复杂控制系统又包括串级控制系统和前馈控制系统。对于控制系统的选取，应当根据具体的控制对象、控制要求，经济指标等诸多因素，选用合适的控制系统。以下是通过对换热器过程控制系统的分析，确定合适的控制系统。

换热器的温度控制系统工艺流程图如图2所示，冷流体和热流体分别通过换热器的壳程和管程，通过热传导，从而使热流体的出口温度降低。热流体加热炉加热到某温度，通过循环泵流经换热器的管程，出口温度稳定在设定值附近。冷流体通过多级离心泵流经换热器的壳程，与热流体交换热后流回蓄电池，循环使用。在换热器的冷热流体进口处均设置一个调节阀，可以调节冷热流体的大小。在冷流体出口设置一个电功调节阀，可以根据输入信号自动调节冷流体流量的大小。多级离心泵的转速由便频器来控制。 换热器过程控制系统执行器的选择考虑到电动调节阀控制具有传递滞后大，反应迟缓等缺点，根具离心泵模型得到通过控制离心泵转速调节流量具有反应灵敏，滞后小等特点，而离心泵转速是通过变频器调节的，因此，本系统中采用变频器作为执行器。 图2换热器的温度控制系统工艺流程图 引起换热器出口温度变化的扰动因素有很多，简要概括起来主要有： （1）热流体的流量和温度的扰动，热流体的流量主要受到换热器入口阀门的开度和循环泵压头的影响。热流体的温度主要受到加热炉加热温度和管路散热的影响。 （2 ）冷流体的流量和温度的扰动。冷流体的流量主要受到离心泵的压头、转速

热电偶温度传感器设计报告

传感器课程设计 设计题目：热电偶温度传感器 2010年12月30日 目录 1、序言 (3) 2、方案设计及论证 (4)

3、设计图纸 (9) 4、设计心得和体会 (10) 5、主要参考文献 (11) 一、序言 随着信息时代的到来，传感器技术已经成为国外优先发展的科技领域之一。测控系统的设计通常是从对象信息的有效获取开始的不同种类

的物理量不仅需要不同种类的传感器进行采集，而且因信号性质的不同，还需要采用不同的测量电路对信号进行调理以满足测量的要去。因此，触感其与检测技术在现代测量与控制系统中具有非常重要的地位。 而在所有的传感器中，热电偶具有构造简单、适用温度围广、使用方便、承受热、机械冲击能力强以及响应速度快等特点，常用于高温区域、振动冲击大等恶劣环境以及适合于微小结构测温场合。 因此，我们想设计一种热电偶传感器能够在低温下使用，可以适用于试验和科研中，测量为温度围：-200 ℃ ~500 ℃，电路不太复杂的简易的热电偶温度传感器，考虑到制作材料相对便宜，我们选择了铜-铜镍（康铜）。在选择测量电路时，我们从简单，符合测量围要求及热电偶的技术特性，我们采用了AD592对T型热电偶进行冷结点的补偿电路。这种型号的电路允许的误差（0.5 ℃或0.004x|t|）相对于其他类型的热电偶具有测量温度精度高，稳定好，低温时灵敏度高，价格低廉。能较好的满足测量围。 热电偶同其它种温度计相比具有如下特点： a、优点 ·热电偶可将温度量转换成电量进行检测，对于温度的测量、控制，以及对温度信号的放大、变换等都很方便， ·结构简单，制造容易， ·价格便宜， ·惰性小，

第九章热电偶传感器习题及答案

第九章热电偶传感器 一、单项选择题 1）正常人的体温为37?C，则此时的华氏温度约为______，热力学温度约为______。 A. 32F，100K B. 99F，236K C .99F，310K D. 37F，310K 2）_____的数值越大，热电偶的输出热电势就越大。 A. 热端直径 B. 热端和冷端的温度 C. 热端和冷端的温差 D. 热电极的电导率 3）测量钢水的温度，最好选择______热电偶；测量钢退火炉的温度，最好选择_____热电偶；测量汽轮机高压蒸气（200?C左右）的温度，且希望灵敏度高一些，选择______热电偶为宜。 A. R B. B C. S D. K E .E 4）测量CPU散热片的温度应选用______型的热电偶；测量锅炉烟道中的烟气温度，应选用______型的热电偶；测量100m深的岩石钻孔中的温度，应选用______型的热电偶。 A. 普通 B.铠装 C. 薄膜 D. 热电堆 5）在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是______。 A. 补偿热电偶冷端热电势的损失 B. 起冷端温度补偿作用 C. 将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 D. 提高灵敏度 二、分析与问答 1、简述热电偶与热电阻的测量原理的异同。 2、设一热电偶工作时产生的热电动势可表示为E AB(t , t0)，其中A、B、t、t0各 代表什么意义？t0在实际应用时常应为多少？ 3、用热电偶测温时，为什么要进行冷端补偿？冷端补偿的方法有哪几种？ 三、计算题 1、用一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此时 的热电动势为29.186mV，求被测的温度大小？ 2、用一K型热电偶测钢水温度，形式如图示。已知A、B分别为镍铬、镍硅材 料制成，A`、B`为延长导线。问： 1）满足哪些条件时，此热电偶才能正常工作？ 2）A、B开路是否影响装置正常工作？原因？ 3）采用A`、B`的好处？ 4）若已知t01=t02=40℃，电压表示数为37.702mV，则钢水温度为多少？ 5）此种测温方法的理论依据是什么？

热电偶温度传感器如何正确安装和使用.

热电偶温度传感器如何正确安装和使用 西安静敏机电设备有限公司在安装和使用热电偶温度传感器时，应当注意以下事项以保证最佳测量效果： 1、安装不当引入的误差 如热电偶安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度等，换句话说，热电偶不应装在太靠近门和加热的地方，插入的深度至少应为保护管直径的8～10倍；热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质致使炉内热溢出或冷空气侵入，因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测温的准确性；热电偶冷端太靠近炉体使温度超过100℃；热电偶的尽可能避开强磁场和强电场，所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差；热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内，当用热电偶测量管内气体温度时，必须使热电偶逆着流速方向安装，而且充分与气体接触。 2、绝缘变差而引入的误差 如热电偶绝缘了，保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶极间与炉壁间绝缘不良，在高温下更为严重，这不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰，由此引起的误差有时可达上百度。 3、热惰性引入的误差 由于热电偶的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化，在进行快速测量时这种影响尤为突出。所以应尽可能采用热电极较细、保护管直径较小的热电偶。测温环境许可时，甚至可将保护管取去。由于存在测量滞后，用热电偶检测出的温度波动的振幅较炉温波动的振幅小。测量滞后越大，热电偶波动 的振幅就越小，与实际炉温的差别也就越大。当用时间常数大的热电偶测温或控温时，仪表显示的温度虽然波动很小，但实际炉温的波动可能很大。为了准确的测量温度，应当选择时间常数小的热电偶。时间常数与传热系数成反比，与热电偶

常用温度传感器的对比分析及选择

常用温度传感器的对比分析及选择 大致的要点： 1．温度传感器概述：应用领域，重要性； 2．四种主要的温度传感器类型的横向比较 3．热电偶传感器 4．热电阻传感器 5．热敏电阻传感器 6．集成电路温度传感器以及典型产品举例 7．温度传感器的正确选择及应用 在各种各样的测量技术中，温度的测量可能是最为常见的一种，因为任何的应用领域，掌握温度的确切数值，了解温度与实际状态之间的差异等，都具有极为重要的意义。就以测量为例，在力的测量，压力，流量，位置及电平高低等测量的过程中，为了提高测量精度，通常都会要求对温度进行监视，如压力或力的测量，往往是使用惠斯登电阻电桥，但组成电桥的电阻随温度变化引起的误差，往往会大大超过待测力引起的电阻值变化，如不对温度进行监控并据此校正测量结果，则测量完全不可能进行或者毫无效果。其他参数测量也有类似问题，可以说，各种的物理量都是温度的函数，要得到精确的测定结果，必须针对温度的变化，作出精确的校正。本文就是帮助读者针对特定的用途，选择最为合适的温度传感器，并进行精确的温度测量。 工业上常用的温度传感器有四类：即热电偶、热电阻RTD、热敏电阻及集成电路温度传感器；每一类温度传感器有自己独特的温度测量范围，有自己适用的温度环境；没有一种温度传感器可以通用于所有的用途：热电偶的可测温度范围最宽，而热电阻的测量线性度最优，热敏电阻的测量精度最高。表1是四类传感器的各自独特的性能特性及相互比较。表2是四类传感器的典型应用领域。

热电偶--通用而经济 热电偶由二根不同的金属线材，将它们一端焊接在一起构成，如图1所示；参考端温度（也称冷补偿端）用来消除铁-铜相联及康铜-铜联接端所贡献的误差；而两种不同金属的焊接端放置于需要测量温度的目标上。 两种材料这样联接后会在未焊接的一端产生一个电压，电压数值是所有联接端温度的函数，热电偶无需电压或电流激励。实际应用时，如果试图提供电压或电流激励反而会将误差引进系统。 鉴于热电偶的电压产生于两种不同线材的开路端，其与外界的接口似乎可通过直接测量两导线之间的电压实现；如果热电偶的的两端头不是联接至另外金属，通常是铜，那末事情真会简单至此。 但热电偶需与另外一种金属联接这一事实，实际上又建立了新的一对热电偶，在系统中引入了极大的误差，消除此误差的唯一办法是检测参考端的温度（参见图1），以硬件或硬件-软件相结合的方式将这一联接所贡献的误差减掉，纯硬件消除技术由于线性化校正的因素，比软件-硬件相结合技术受限制更大。一般情况下，参考端温度的精确检测用热电阻RTD，热敏电阻或是集成电路温度传感器进行。原则上说，热电偶可由任意的两种不同金属构建而成，但在实践中，构成热电偶的两种金属组合已经标准化，因为标准组合的线性度及所产生的电压与温度的关系更趋理想。 表3与图2是常用的热电偶E,J,T,K,N,S,B R的特性。

第九章热电偶传感器习题及答案

1、简述热电偶与热电阻的测量原理的异同。 答：(1). 相同点：都能测温度且只能直接测温度量 (2). 不同点：热电阻传感器原理为阻值大小变化对应温度变化，而热电偶传感器为热电动势大小变化对应温度变化 2、设一热电偶工作时产生的热电动势可表示为E AB(t , t0)，其中A、B、t、t0各代 表什么意义？t0在实际应用时常应为多少？ 答：A、B——两热电极 T——热端温度，即被测温度 t0————冷端温度 t0常应为0℃ 3、用热电偶测温时，为什么要进行冷端补偿？冷端补偿的方法有哪几种？ 答：因工作现场常常缺乏使热电偶传感器的冷端保持在0℃的条件 4、热电偶在使用时为什么要连接补偿导线？ 答：因为在使用热电偶测温时，必须将热电偶的参考端温度保持恒定，但在现场使用时，热电偶参考端往往处于高温热源附近，必须将它远离热源，移动到温度较为稳定的场所，又因补偿导线在规定使用温度范围内具为与热电偶相同的温度—热电势关系，因而它可以起到延长热电偶的作用，所以热电偶在使用时要连接补偿导线 5、什么叫测温仪表的准确度等级？ 答：测温仪表的准确度等级是指测温仪表准确度的数字部分，也就是仪表的准确度去掉百分号。 6、什么是热电偶？ 答：热电偶是通过测量电势从而测量温度的一种感温元件，是由两种不同成分的导体焊接在一起构成的。当两端温度不同时，在回路中就会有热电势产生，将温度信号转变为电信号，再由显示仪表显示出来。 7、为什么要进行周期检定？ 答：各种计量器具由于在频繁的使用中会发生变化和磨损，失去原有的精度，从而影响量值的准确性。为使测量的数据准确，必须对各种计量器具进行周期检定。

8、利用热电偶测温具有什么特点？ 答：测量精度高；结构简单；动态响应快；可作远距离测量；测量范围广。 计算题 1、用一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此时的热电动势为29.186mV，求被测的温度大小？ 1、E AB（t0，t）= E AB（t0，t n）+ E AB（t n，t） 即E AB（0，t）= E AB（0，40℃）+ E AB（40℃，t）查表，得： E AB（0，40℃）=1.612 所以：E AB（0，t）=1.612+29.186=30.798（mV） 查表，得t=740℃ 2、用一K型热电偶测钢水温度，形式如图示。已知A、B分别为镍铬、镍硅材料制成，A`、B`为延长导线。问： 1）满足哪些条件时，此热电偶才能正常工作？ t01=t02，t n1=t n2 2）A、B开路是否影响装置正常工作？原因？ 不影响。因钢水导电且温度处处相同。 3）采用A`、B`的好处？为了使冷端远离高温区，降低测量成本 4）若已知t01=t02=40℃，电压表示数为37.702mV，则钢水温度为多少？ 由E AB（t，t0）= E AB（t，t n）+ E AB（t n，t0）得： E AB（t，t0）=1.612+37.702=39.314（mV） 查表得t=950℃ 5）此种测温方法的理论依据是什么？中间温度定律

MAX6675的温度传感器报告

课程设计 课程名称：传感器原理及应用 实验项目：热电偶温度传感器的设计 实验地点：信息学院传感器实验室 专业班级：电科1401班学号：2014001864 学生姓名：李康泽 2018年12月26日

太原理工大学课程设计任务书 1.课程设计完成后，学生提交的归档文件应按照：封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订）。 2.可根据实际内容需要续表，但应保持原格式不变。

一、设计方案 设计中采用了两个方案，具体的方案见方案一和方案二。 方案一：分立元气件冷端补偿方案 该方案的热电偶冷端温度补偿器件是由分立元件构成的,其体积大,使用不够方便,而且在改变桥路电源或热电偶类型时需要重新调整电路的元件值。主要包括温度采集电路、信号放大电路、A/D转换电路、热电偶冷端补偿电路、数码管显示电路等。其系统框图如图1。 图1：分立元气件冷端补偿 方案二：集成电路温度补偿方案 采用热电偶冷端补偿专用芯片MAX6675，MAX6675温度转换芯片具有冷端温度补偿及对温度进行数字化测量这两项功能。一方面利用内置温度敏感二极管将环境温度转换成补偿电压，另一方面又通过模数转换器将热电势和补偿电压转换为代表温度的数字量, 将二者相加后从串行接口输出测量结果，即为实际温度数据。主要包括温度采集电路、MAX6675温度转换电路、数码管显示电路等。其系统框图如图2。 图2：集成电路温度补偿方案

测温的模拟电路是把当前K型热电偶传感器的电阻值，转换为容易测量的电压值，经过放大器放大信号后送给A/D转换器把模拟电压转为数字信号，再传给单片机AT89S51，单片机再根据公式换算把测量得的温度传感器的电阻值转换为温度值，并将数据送出到数码管进行显示。 综合对比以上两种方案，方案一电路复杂，且测量不精确照成误差较大，方案二采用集成温度转换芯片不仅能很好的解决冷端温度补偿及温度数值化问题，并消除由热电偶非线性而造成的测量误差,且精确度高，可实现电路的优化设计。故最后采用方案二。 二、传感器的选择: 物体的冷热水平可以通过温度来衡量，从分子水平看，又可以表示物体分子运动状态，温度越高，分子运动越猛烈。物体温度改变后显示出的一些特点只可以由温度间接测量。最基本的环境方法——温度，对周边环境会产生重要影响、和人们的衣食住行、农业生产等方面密不可分。温度的测量在工业、农业生产中必不可少，在工业生产中甚至需要时刻观察温度的变化。所以通过对温度的测量和测温设备的研究具有非比寻常的意义。 在社会生产力的不断提高下，对温度测量系统收集的温度数据方法要求越来越高，已经渗透到社会方方面面。温度的测量主要应用于工业、农业这两大领域。在这两大领域中，无论是机械的正常运转还是农作物的蓬勃生长，都离不开温度的测量。在工业生产中，由于生产环境的限制，员工不可长时间停留观察设备运行正常或因为其他原因不能在现场。这是找到最佳的方式收集数据的迫切需要，将数据发送到一个比较好操作的控制室，便于工作人员对数据的分析与处理；在农业生产上，对温室大棚的温度监测，以前都是选择分区取样的人工处理方式，工作辛苦，精确度不高。而且在实际操作中，因为大棚的诸多环境限制因素，例如占地面积广、测量点分散而且数目多，所以这种测量方式已经被淘汰。当前的科技水平下，为了取得更大的效益促使我们必须找到一种精确、简便易行的温度采集测量方法。在科学技术的不断发展下，现代社会对各种参数：准确度和精密度的要求有一个几何增长。在以此基础上，如何快速、准确获取这些参数需要依

热电偶传感器课后习题答案

1．什么是金属导体的热电效应?试说明热电偶的测温原理。 答：热电效应就是两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，回路中就会产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。热电偶测温就是利用这种热电效应进行的，将热电偶的热端插入被测物，冷端接进仪表，就能测量温度。 2．简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值。 答：一是匀质导体定律：如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势为零。根据这个定律，可以检验两个热电极材料成分是否相同，也可以检查热电极材料的均匀性。 二是中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。它使我们可以方便地在回路中直接接入各种类型的显示仪表或调节器，也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。 三是标准电极定律：如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势，则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可直接计算出来。 四是中间温度定律：热电偶在两接点温度t、t0时的热电动势等于该热电偶在接点温度为t、t n和t n、t0时的相应热电动势的代数和。中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据。 3．试述补偿导线法补偿原理。 答：将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所(如仪表室)，其实质是相当于将热电极延长。根据中间温度定律，只要热电偶和补偿导线的二个接点温度一致，是不会影响热电动势输出的。

热电偶温度传感器信号调理电路设计与仿真

目录 第1章绪论 (1) 1.1 课题背景与意义 (1) 1.2 设计目的与要求 (1) 1.2.1 设计目的 (1) 1.2.2 设计要求 (1) 第2章设计原理与内容 (2) 2.1 热电偶的种类及工作原理 (3) 2.1.1热电偶的种类 (3) 2.1.2工作原理分析 (4) 2.2 设计内容 (4) 2.2.1 总体设计 (4) 2.2.2 原理图设计 (5) 2.2.3 可靠性和抗干扰设计 (7) 第3章器件选型与电路仿真 (8) 3.1 器件选型说明 (8) 3.2 电路仿真 (8) 第4章设计心得与体会 (9) 参考文献 (10) 附录1：电路原理图 (11) 附录2：PCB图 (11) 附录3：PCB效果图 (11)

第1章绪论 1.1 课题背景与意义 温度是一个基本的物理量，在工业生产和实验研究中，如机械、食品、化工、电力、石油、等领域，温度常常是表征对象和过程状态的重要参数，温度传感器是最早开发、应用最广的一类传感器。本设计中正是关于温度的测量，采用热电偶温度测量具有很多的好处，它具有结构简单，制作方便，测量范围广，精度高，惯性小和输出信号便于远传等许多优点。 同时，热电偶作为有源传感器，测量时不需外加电源，使用十分方便，所以常在日常生活中被应用，如测量炉子，管道内的气体或液体温度及固体的表面温度。热电偶作为一种温度传感器，通常和显示仪表，记录仪表和电子调节器配套使用。热电偶可直接测量各种生产中从0℃到1300℃范围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。 1.2 设计目的与要求 1.2.1 设计目的 (1) 了解常用电子元器件基本知识（电阻、电容、电感、二极管、三极管、集成电路）； (2) 了解印刷电路板的设计和制作过程； (3) 掌握电子元器件选型的基本原理和方法； (4) 了解电路焊接的基本知识和掌握电路焊接的基本技巧； (5) 掌握热电偶温度传感器信号调理电路的设计，并利用仿真软件进行电路的调试。 1.2.2 设计要求 选用热电偶温度传感器进行温度测量，要求测温范围100-300℃、精度为0.1℃。设计传感器的信号调理电路，实现以下要求： （1）将传感器输出4.096-12.209mV的信号转换为0-5V直流电压信号； （2）对信号调理电路中采用的具体元器件应有器件选型依据； （3）电路的设计应当考虑可靠性和抗干扰设计内容； （4）电路的基本工作原理应有一定说明； （5）电路应当在相应的仿真软件上进行仿真以验证电路可行性

热电偶温度传感器

南昌航空大学 课程论文 题目热电偶温度传感器 姓名学号 1508408520316 姓名学号 1508208520322 姓名学号 1508081520330 专业年级 15级仪器仪表工程 2015年 12月 8日

目录 1 热电偶温度传感器的技术参数 (1) 1.1 热电偶、热电阻分度号 (1) 2 热电偶温度传感器的工作原理 (1) 2.1 温度传感器热电阻测温原理及材料 (2) 2.2.温度传感器热电阻的结构 (2) 3 热电偶温度传感器的基础指标 (2) 3.1 接触热电动势 (2) 3.2 温差电动势 (3) 3.3 热电偶回路总电动势 (3) 4 热电偶温度传感器的设计指标 (3) 5 热电偶温度传感器的静态指标及动态指标 (4) 5.1 静态指标 (4) 5.2 动态指标 (5) 6 热电偶温度传感器的静态及动态测试方法 (6) 6.1 静态测试方法 (6) 6.2 动态测试方法 (7) 7 热电偶温度传感器的安全性及可靠性分析 (7) 7.1 误差来源分析 (7) 7.2 补偿方法研究 (8) 参考文献 (9)

热电偶温度传感器 摘要 热电偶是将温度变化量转换为热电势大小的热电传感器，是一种广泛应用的间接测量温度的方法，即利用一些材料或元件的性能参数随温度而变化通过测量该性能参数，而得到被测温度的大小本文中主要介绍利用热电偶传感器测温的原理及系统设计。在论述测温的同时，针对不足,提出了一种基于数值计算软件化测温方法，并给出了实现这种测温的4个步骤，给出了相关电路、拟合关系式和计算方法。为了是测温精度更高，在此分析了误差优化方法，探讨了误差时间常数分析、非线性补偿法及冷端温度补偿技术。 【关键词】热电偶、软件化、时间常数、非线性补偿、冷端温度补偿

热电偶传感器试验指导书

热电偶传感器试验指导书

热电偶传感器试验 一、实验目的 1、了解热电偶的工作原理和结构特点，学会使用热电偶分度表； 2、熟悉热电偶测温基本公式； 3、熟悉热电偶的基本规律； 4、了解测温系统的组成和热电偶在温度控制系统中的应用。 二、试验仪器及设备 1、热电偶：镍铬-康铜一支 2、TDW电子式温度指示仪一台 3、电加热器一个 4、数字万用表一台 三、试验线路

四、试验原理 热电偶是将温度量转换为电势大小的一种传感器。它测温范围广，尤其是在高温时，准确度和灵敏度高，使用方便。热电偶的工作原理为热电效应。当其热端和冷端的温度不同时，在热电偶的两端产生热电动势。两端温差越大，产生的热电势就越大。其电势由接触电势和温差电势两部分组成。因此，通过对电动势的测量即可知道热电偶两端的温差。 根据热电偶测温的基本公式，将传感器插在电烙铁内，电烙铁通电以后温度上升，热电偶传感器将温度转换为输出电势，送到TDW电子式温度指示调节仪的桥路，经桥路处理后进放大电路，将毫伏级的微小电势信号放大。放大后的信号一路使表头指针偏转而直接显示被测温度值，另一路与设定值比较后送至继电器电路，以控制加热器的通断，同时还控制红绿灯的

状态。 五、试验内容 1、用数字万用表毫伏档测量镍铬-康铜热电偶传感器接入电烙铁 后的输出电势； 2、用镍铬-康铜热电偶测量电烙铁温度；设：冷端温度T=18℃,测 热电偶E(T, T0),计算后查分度表，对照镍铬-康铜热电偶传感器 温度，输出电势与实测值比较。 六、试验步骤 1、热电偶的引出线与TDW电子式温度指示调节仪背板接线端子 1、2相连，极性不能接反；13、14与市电相连。 2、把仪表设定旋钮的白色标记对准所需温度值，仪表绿灯亮。 3、电烙铁通电，随着电烙铁温度升高，表头及时显示测量温度值， 当超过设定值时，仪表红灯亮，仪表自动切断电烙铁加热电源，电烙铁温度下降，当温度降到设定值时，仪表又转至绿灯亮， 仪表又接通加热电源。 4、在室温至200℃区间内设定8组温度值，观测热电偶传感器工 作情况，并记录测量数据，将读数记录表1 表1 测量数据表 T(℃) U(mv)

热电偶温度传感器

热电偶温度传感器 热点偶温度传感器将被测温度转换为毫伏级热电势信号输出。热电偶温度传感器通过连接导线与显示仪表（如电测仪表）相连测温系统，实现远距离温度自动检测量、显示或记录、报警及温度控制等，热电偶本身虽然不能直接指示温度值，但习惯上称为热电偶温度计。 热电偶温度传感器的敏感元件是热电偶。热电偶由两根不同的导体或半导体一段焊接或铰接而成。组成热电偶的两根导体或半导体称为热电极；焊接的一端称为热电偶的热端，又称测量端、工作端；与导线连接的一端称为热点偶的冷端，又称参考端、自由端。 热电偶的热端一般要插入需要测温的生产设备中，冷端置于生产设备中，冷端置于生产设备外，如果两端所处温度不同，则测温回路中会产生热电势E。在冷端温度保持不变的情况下，用显示仪表测得E的数值后，便可知道被测温度的大小。 由于热电偶的性能稳定，结构简单、使用方便、测温范围广、具有较高的准确度，信号可以远传，所以在工业生产和科学实验中应用十分广泛。 一、热电偶测温原理 把两种不同的导体或半导体两端相接组成闭合回路，当两接点分别置于量中不同温度时，则在回路中就会产生热电势，形成回路电流。这种现象称塞贝效应，即热电偶是基于热点效应而工作的。 1.热电势的产生 热点偶回路产生的热电式由接触电势和温差电势两部分组成，下面以导体为例说明热电式的产生。温差电势；同一根导体两端处于不同温度，导体中会产生温势。 2.热电偶的基本定律 使用热电偶测温，要应用以下几条基本定律为理论依据。 二、热电极材料及常用热电偶 □热点极材料的要求 任何不同的导体或半导体构成均可以产生热电效应，但并非所有导体或半导体均可作为热点极来组成热电偶，必须对它们进行严格选择。作为热点极的材料应满足如下基本要求。 1）在测温范围内，材料的热电性能不随时间而变化，即热电特性的稳定。2）在测温范围内，电极材料有足够的物理、化学稳定性、不易被氧化和腐蚀。3）在测温范围内，单位温度变化引起的热电势变化要足够大，使测温系统具有较高灵敏度。4）热电势与温度关系具有单调性，最好呈线性或近似线性关系，便于仪表具有均匀刻度。5）材料复现性好，便于大批生产和互换。6）材料组织均匀（为匀质），机械性能好，易加工成丝。7）材料的电阻温度系数小，电阻率要降低。

热电阻热电偶温度传感器校准实验

热电阻热电偶温度传感器校准实验

湖南大学实验指导书 课程名称：实验类型： 实验名称：热电阻热电偶温度传感器校准实验 学生姓名：学号：专业： 指导老师：实验日期：年月日 一、实验目的 1.了解热电阻和热电偶温度计的测温原理 2.学会热电偶温度计的制作与校正方法 3.了解二线制、三线制和四线制热电阻温度测 量的原理 4.掌握电位差计的原理和使用方法 5.了解数据自动采集的原理 6.应用误差分析理论于测温结果分析。 二、实验原理 1.热电阻 (1) 热电阻原理 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0—630.74℃以内，电阻Rt与温度t的关系为： Rt=R (1+At+Bt2)

R 0系温度为0℃时的电阻，铂电阻内部引线方 式有两线制，三线制，和四线制三种，两线制中引线电阻对测量的影响最大，用于测温精度不高的场合，三线制可以减小热电阻与测量仪之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误 差。四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响，用与高精度温度检测。本实验是三线制连接，其中一端接二根引线主要是消除引线电阻对测量的影响。 (2) 热电阻的校验 热电阻的校验一般在实验室中进行，除标准铂电阻温度计需要作三定点，（水三相点，水沸点和锌凝固点）校验外，实验室和工业用的铂或铜电阻温度计的校验方法有采用比较法两种校验方法。比较法是将标准水银温度计或标准铂电阻温度计与被校电阻温度计一起插入恒温水浴中，在需要的或规定的几个稳定温度下读取标准温度计和被校验温度计的示值并进行比较，其偏差不超过最大允许偏差。在校验时使用的恒温器有冰点槽，恒温水槽和恒温油槽，根据所校验的温度范围选取恒温器。比较法虽然可用调整恒温器温度的方法对温度计刻度值逐个进行比较校验，但所用的恒温器规格多，一般实验室多不具备。因此，工业电阻温度计可用两点法进行校验，即只校验R0与R100/ R0两个参数。这种校验方法只需要有冰点槽和水沸点槽，分别在这两个恒温槽中测得被校验电阻温度计的电阻R0 和R100，然后检查R0 值和R100/R0 的比值是否满足规定的技术数据指标，以确定温度计是否合格。 (3) 热电阻的类型 1）普通型热电阻。从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。

热电偶使用说明书

WZP WZC型 热电偶 使用说明书 河南思达自动化仪表有限公司

一、 概述 工业用装配式热电偶作为测量温度的传感器，通常和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用。它可以直接测量各种生产过程中从0℃～1800℃范围内的液体、蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。 根据国家规定，我公司生产符合国家行业标准JB/T9238的镍铬— —镍硅、镍铬——铜镍、铂铑 30——铂 6 、铂铑 10 ——铂四大类装配式、 统一设计型热电偶。 二、 主要技术指标及型号规格 主要技术指标及型号规格请参见我公司编制的产品样本。 三、 参比端（自由端）温度补偿 热电偶的温度与热电动势（毫伏）关系曲线是在参比端温度为0℃时分度的。但实际应用时，由于热电偶测量端（工作端）和参比端（自由端）离得很近，同时，由于参比端暴露在空间，受到周围介质温度波动的影响，所以它的温度不会保持在0℃不变，因而引起测量误差。为了消除这些误差，可采取以下各种方法加以补偿修正。 1．参比端温度校正法 2．参比端恒温法 3．补偿导线法 4．补偿电桥法 在上述四种方法中，补偿导线是最基本的，它常被单独地或和其它方法配合使用。具体使用方法可参阅相关专业书籍。 四、 安装与使用 1．热电偶选择： ① 根据测量的范围和对象，选择适当的热电偶及热电偶保护套管材料和规格。 ② 根据测量氛围选择。热电偶能在氧化性介质中稳定地工作，在

还原性介质中工作时，性能就要差一些，特别是铂铑 30——铂 6 和铂铑 10 ——铂热电偶，将会大大改变本身的热电动势，并且很快就会变质损坏。 ③ 如果热电偶系在特殊的介质中使用时，应选用与其适应的合适的结构及保护套管。 2．安装条件选择： 热电偶的安装地点，应避免装在炉门旁边和加热物体距离过近以及具有强磁场之处，热电偶的接线盒不可碰到被测介质的容器壁。热电偶参比端（接线盒处）的温度一般不应超过100℃，并尽量保持其稳定不变。 热电偶的插入深度可按实际需要决定，但浸入被测介质中的长度，一般最少不小于热电偶保护套外径的8～10倍。 热电偶的安装位置应尽可能保持垂直（如图1），以防止保护管在高温下产生变形。但在有流速下，热电偶则必须倾斜安装（如图2），如有可能，最好尽量选择安装在管道的弯曲处（如图3）。热电偶的测量端应位于被测流体的中部，且与被测流体方向相对。倘不能达到上述要求而需要按水平位置安装时，则应装有用耐火粘土或耐热金属制成的支架，加以支撑（如图4）。接线盒的出线孔应该向下，以防因密封不良使水汽、灰尘和脏物等落入接线盒中。 对于承受压力的热电偶，必须严格保证其密封面的密封。 带瓷保护管的热电偶必须避免急冷和急热和强烈震动，以防瓷管爆裂。在安装时要选择不妨碍被加热物体移动的地方，以免碰断瓷管。 在使用时，如有可能的话，应经常或定期地检查热电偶的情况，例如保护管壁的厚度，焊缝处和表面的侵蚀情况以及热电偶热电极的状况及其分度特性等等。 3．热电偶接线： 热电偶接线时，应与显示仪表极性一致，应注意补偿导线的极性，

铂热电阻温度传感器测温电路

铂热电阻温度传感器测温电路 时间：2010-01-10 15:08:48 来源：深圳作者：徐明发 使用运算放大器和铂测温电阻温度检测电路 1，测温电阻转换电路 测温电阻是利用电阻值随温度变化的器件，在金属中，JIS规定了铂测温电阻、铜测温电阻的标准。而且，由0℃时的电阻值R0和t℃时的电阻值Rt之比(R t/R0)求温度t。在任意t℃时的电阻值R t为 R t=R0{1+a(t-t0)} (1) 这里，a是温度系数，铂为0.003916，铜为0.004250。 测温电阻的电阻值，在0℃用100Ω或50Ω。 铜测温电阻的温度系数不随温度变化，所以不需要线性补偿。但是缺点是能够使用的最高温度低，约为120℃。 铂测温电阻适合于±200℃左右比较低温的温度测定由于精度好，多被采用。但是，电阻温度系数稍有些非线性，所以需要进行线性补偿。 可是铂测温电阻的温度-电阻特性为饱和型，特性式为 R t＝R0（1+AT+BT2）（2） 的高次式。 2，测温电阻的线性补偿 图1表示铂（P t）测温电阻的温度－电阻特性是饱和型，所以关于线性补偿不需要使用热电偶那样的折线逼近电路和高次函数发生电路，对高温度可用提高输出电平那样的电路来实现。 图2表示测温电阻转换器的基本电路。在这个电路中E为基准电压，输出电压E0电压可以用 （3） 表示。R4是测温电阻的电阻值。 在测温（R4）流过的电流，JIS规定为10，5，2mA。这在测量测温电阻的电阻值时，由于测量电流而产生I2R的焦尔热，成为测定误差，不可忽视，所以规定了测定电流的上限。 测定电流小，焦尔热的产生少，输出电压也小，所以还必须考虑下级的放大器精度。 可是，在（3）式中，如果将E、R1、R2、R3一定，则产生对应于R4＝R t变化的输出电压E0。 选择R1＝R2，R3＝R4＝100Ω，如果R4电流5mA左右，设E为10V，从下式 （4） R1为2.4Ω。但是，图2的基本电路为反相电路，所以产生负的输出电压。 在图3中对基本电路为的下一级设计了反相放大电路，并设计了在0℃为0V的零调整和增益调整的电位器。 基准电源E使用温度变化小的。在图3中，使用温度系数小的（±50ppm/℃)TL430。 这个电路没有进行线性补偿，所以对大范围的温度测量误差大，不实用。但是，测温电阻的温度－电阻特性，如上所示，有随温度上升变化达到饱和的特性，因此，利用正反馈可以进行线性补偿。 图4是使用正反馈进行线性补偿的电路，由于把约4%左右的电压进行正反馈，如图5所示那样，在0～500℃的测温范围内，可进行线性补偿到0.4℃以内的精度。 可是，在用微机管理温度这样的模拟信号场合，要用A－D转换器读出输出电压，进行数据处理。测温电阻的线性补偿可以用软件进行比较简单地处理。所以，在考虑系统整体时，需要考虑用硬件进行或用软件进行的问题。 图1 铂测温电阻的温度-电阻特性非线性图2 测温电阻的基本电路