在各種測(cè)量技術(shù)中，溫度的測(cè)量可能是zui常見(jiàn)的一種，在任何應(yīng)用領(lǐng)域，掌握溫度的正確數(shù)值，了解溫度與實(shí)際狀態(tài)的差異等都具有極其重要的意義。 以測(cè)定為例，在力的測(cè)定、壓力、流量、位置、水平的高低等測(cè)定過(guò)程中，為了提高測(cè)定精度，大多要求壓力或力的測(cè)定等對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)視，大多使用惠斯登電橋，但是，由于構(gòu)成電橋的電阻的溫度變化引起的誤差使由于測(cè)定的力引起的電阻值的變化變大 其他參數(shù)的測(cè)定也存在同樣的問(wèn)題，各種物理量是溫度的函數(shù)，為了得到測(cè)定結(jié)果，可以說(shuō)必須對(duì)溫度的變化進(jìn)行校正。 有助于讀者根據(jù)特定用途選擇zui作為適當(dāng)?shù)臏囟葌鞲衅鬟M(jìn)行溫度測(cè)量。 工業(yè)上常用的溫度傳感器有熱電偶、熱電阻RTD、熱敏電阻及集成電路溫度傳感器4種，各種溫度傳感器有自己獨(dú)特的溫度測(cè)量范圍，自己適用的溫度環(huán)境所在的熱電偶的可測(cè)量溫度范圍zui寬，熱電阻的測(cè)量直線度zui優(yōu)良，沒(méi)有熱敏電阻的測(cè)量精度zui高的溫度傳感器。 表1與4種傳感器各自獨(dú)特的性能特性相互比較。 表2是四種傳感器的典型應(yīng)用領(lǐng)域。 熱電偶--共同的經(jīng)濟(jì)熱電偶是兩根不同的金屬線材，它們的一端焊接而構(gòu)成。 如圖1所示，基準(zhǔn)端溫度(也稱為冷補(bǔ)償端)被置于需要溫度測(cè)量的目標(biāo)位置，所述溫度測(cè)量的目標(biāo)是鐵-銅的連接和康銅-銅的連接端用于消除貢獻(xiàn)誤差的兩種不同的金屬的焊接端。 如果兩種材料以這種方式結(jié)合，則在未焊接的一側(cè)產(chǎn)生電壓。 電壓的數(shù)值是所有耦合端溫度的函數(shù)，熱電偶不需要用電壓或電流激勵(lì)。 在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)引入了電壓和電流供應(yīng)的誤差。 由于熱電偶的電壓發(fā)生在兩種不同線材的開(kāi)路端，因此，為了能夠通過(guò)直接測(cè)量?jī)筛€材之間的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)與外部的接口，如果熱電偶的兩端不與其他金屬連接，通常為銅，此前的工作很簡(jiǎn)單。 然而，熱電偶需要與另一金屬耦合的事實(shí)是，實(shí)際上建立了一對(duì)新的熱電偶，向系統(tǒng)引入了較大的誤差，這種誤差得以消除*的方法是檢測(cè)參考端溫度(參見(jiàn)圖1 )，并且這種耦合以硬件或者硬件和軟件的方式減去了這種耦合貢獻(xiàn)的誤差 純硬件消除技術(shù)是線性化校正的主要原因，比軟件和硬件結(jié)合的技術(shù)限制更大。 一般來(lái)說(shuō)，基準(zhǔn)端溫度的檢測(cè)通過(guò)測(cè)溫電阻RTD、熱敏電阻或集成電路溫度傳感器來(lái)進(jìn)行。 原則上，熱電偶可以由任意兩種不同的金屬組成，但實(shí)際上，熱電偶的兩種金屬的組合是標(biāo)準(zhǔn)化的。 因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)組合的線性和產(chǎn)生的電壓和溫度的關(guān)系變得更理想。 表3和圖2是常用的熱電偶e、j、t、k、n、s、BR的特性。 熱電偶是高級(jí)非線性器件，需要強(qiáng)大的線性化算法。 表3塞貝克系數(shù)為某熱電偶在規(guī)定溫度下的平均漂移。 交付熱電偶時(shí)，其性能由制造商以NIST175規(guī)格保證(該規(guī)格被ASTM采用)，規(guī)格規(guī)定了熱電偶的溫度特性和所使用的原材料的質(zhì)量。 與熱阻RTD、熱敏電阻及集成電路硅傳感器相比，由于熱電偶的非線性極其嚴(yán)重，因此在電路部分必須進(jìn)行復(fù)雜的算法處理，在表4中示出復(fù)雜的算法的一例，其是k型熱電偶的溫度系數(shù)，可以在0度至1372度的范圍內(nèi)線性化 t是溫度的另一復(fù)雜計(jì)算方法的應(yīng)用是通過(guò)處理程序制作對(duì)照表，這樣表4所示的k型熱電偶的系數(shù)計(jì)算對(duì)照表是11X14陣列的十進(jìn)制數(shù)，范圍是0.000-13.820，除此之外，熱電偶與基準(zhǔn)溫度有一定的函數(shù)關(guān)系， 可確定溫度的數(shù)值(參考溫度定義為熱電偶導(dǎo)線相對(duì)于焊接端的遠(yuǎn)端溫度，通常由熱阻RTD、熱敏電阻或硅集成電路傳感器測(cè)量)。 與熱阻RTD、熱敏電阻相比，熱電偶的熱質(zhì)量小，因此響應(yīng)速度快。 由于這種溫度傳感器的溫度檢測(cè)范圍很廣，因此在嚴(yán)酷的環(huán)境下幾乎可以選擇*。 熱電偶誤差分析熱電偶比其他溫度傳感器成本低、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大、體積小，但材料受到的應(yīng)力如彎曲、拉伸、壓縮可以改變熱梯度特性，腐蝕介質(zhì)貫穿絕緣外皮，引起熱力學(xué)特性的變化，可以在熱電偶上加入保護(hù)性封裝 熱電偶的電壓在兩種不同金屬的長(zhǎng)度方向上有電壓降，這并不意味著長(zhǎng)度短的熱電偶與長(zhǎng)度大的熱電偶相比，必定有不同的塞貝克系數(shù)。 如果線材的長(zhǎng)度短，則溫度梯度變陡是理所當(dāng)然的，但從導(dǎo)電效果來(lái)看，線材的長(zhǎng)度大的熱電偶具有其自身的優(yōu)點(diǎn)，在這種情況下，溫度梯度變小，但是導(dǎo)電損失也變小，但是從長(zhǎng)的導(dǎo)線的負(fù)效果來(lái)看，長(zhǎng)的線材熱電偶的輸出電壓變小，后續(xù)的信號(hào)調(diào)整電路的負(fù)擔(dān)增加 除輸出信號(hào)小外，設(shè)備線性差異需要大額校正，通常通過(guò)硬件和軟件實(shí)現(xiàn)，通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)，溫度參考需要作為冷端參考，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)照表和多項(xiàng)式計(jì)算減少熱電偶誤差。 zui后，電磁干擾與該雙線系統(tǒng)耦合的小線條可用于高溫檢測(cè)，壽命長(zhǎng)，但靈敏度成為zui的重要因素，大線條的測(cè)量性能良好。 總之，熱電偶能夠測(cè)量的溫度范圍廣，機(jī)械強(qiáng)度高，價(jià)格低，因此成為溫度測(cè)量的常選。 實(shí)現(xiàn)高精度系統(tǒng)所要求的線性度和精度并不容易。 要求更高精度時(shí)，請(qǐng)選擇其他溫度傳感器。 熱電阻RTD--熱電偶替代設(shè)備的熱電阻測(cè)溫元件技術(shù)不斷改進(jìn)，溫度測(cè)量質(zhì)量不斷提高，但實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高精度的溫度測(cè)量系統(tǒng)，熱電阻設(shè)備的選擇仍然至關(guān)重要。 測(cè)溫電阻體是電阻性的元件，由鉑、鎳、銅等金屬構(gòu)成，所選金屬必須具有能夠預(yù)測(cè)溫度引起的電阻值變化的特性。 其物理性能易加工，電阻溫度系數(shù)應(yīng)足夠大。 雖然其他溫度檢測(cè)元件，例如熱電偶，根據(jù)溫度而不能使設(shè)計(jì)者具有相當(dāng)線性的電阻變化特性，但是熱電阻這種線性優(yōu)良的電阻溫度特性大幅度地簡(jiǎn)化了信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)制作。 圖5所示的系熱電阻體的溫度電阻特性具有鉑電阻體在3種金屬中可以信賴zui的溫度電阻特性。 因此，鉑電阻zui適用于zui需要高精度和再現(xiàn)性的情況，對(duì)環(huán)境的靈敏度極低，而銅電阻容易發(fā)生腐蝕，長(zhǎng)期穩(wěn)定性差，與此相對(duì)，鎳電阻環(huán)境容忍度好，但適用溫度范圍窄。 鉑電阻體對(duì)溫度響應(yīng)的直線性好，化學(xué)惰性，容易加工直徑細(xì)的線材和厚度小的箔片，鉑的電阻率比其他熱電阻材料高，電阻值相同時(shí)要求使用材料少，對(duì)成本的考慮強(qiáng)，適用于熱響應(yīng)的情況。 鉑電阻的熱響應(yīng)速度影響測(cè)量時(shí)間，它還取決于電阻殼體及其本身的尺寸情況，元件本身的尺寸小，殼體的尺寸也小。 一般來(lái)說(shuō)，鉑電阻的響應(yīng)速度比半導(dǎo)體制作的溫度傳感器快。 由于測(cè)溫電阻體在攝氏零度的電阻值范圍較大，因此鉑電阻體的標(biāo)準(zhǔn)電阻為100歐元，但也有50、100、200、5001000or2000的等電阻值。 大致要點(diǎn):1.溫度傳感器概要:應(yīng)用領(lǐng)域，重要性2 .四種主要溫度傳感器類型的橫向比較3 .熱電偶傳感器4 .測(cè)溫電阻傳感器5 .測(cè)溫電阻傳感器6 .集成電路溫度傳感器和代表性產(chǎn)品的例子7 .溫度傳感器的正確選擇和應(yīng)用背景進(jìn)行

本文熱電偶高頻詞： 測(cè)量  金屬 

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