傳感器與檢測技術(shù) 6

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1、項(xiàng) 目 6 溫 度 測 量 【 知 識 目 標(biāo) 】學(xué) 習(xí) 熱 電 偶 和 熱 電 阻 的 的 工 作 原 理 ， 熟 悉 常 用 熱 電 極 材 料的 類 型 、 性 能 特 點(diǎn) ?！?能 力 目 標(biāo) 】學(xué) 會 識 別 一 般 溫 度 檢 測 元 件 和 測 溫 儀 表 ， 能 夠 使 用 熱 電 偶和 熱 電 阻 ， 利 用 手 冊 查 閱 測 溫 元 件 的 技 術(shù) 參 數(shù) ， 解 決 簡 單的 溫 度 檢 測 問 題 。 任 務(wù) 導(dǎo) 入 在 軋 鋼 過 程 中 ， 鋼 坯 的 軋 制 溫 度 是 關(guān) 鍵 的 工 藝 參 數(shù) ，鋼 坯 溫 度 控 制 的 好 壞 ， 將 直 接 影 響 產(chǎn)

2、 品 的 質(zhì) 量 ， 加 熱 爐 的爐 溫 在 950 1200 之 間 ， 它 要 跟 隨 軋 機(jī) 軋 制 節(jié) 奏 的 變 化 來隨 時(shí) 調(diào) 節(jié) ， 所 以 能 否 有 效 地 控 制 加 熱 爐 的 溫 度 ， 直 接 影 響鋼 坯 的 質(zhì) 量 和 成 本 ， 而 對 溫 度 進(jìn) 行 精 確 地 測 量 是 控 制 的 前提 。 本 任 務(wù) 就 是 針 對 軋 鋼 工 藝 鋼 坯 溫 度 的 控 制 ， 來 選 擇 一種 溫 度 傳 感 器 來 進(jìn) 行 溫 度 測 量 。 基 本 知 識 與 技 能 熱 電 偶 的 認(rèn) 識 熱 電 偶 是 工 程 上 常 用 的 一 種 的 溫 度 檢 測

3、 傳 感 器 ， 它 是一 種 自 發(fā) 電 式 傳 感 器 ， 測 量 時(shí) 不 需 要 外 加 電 源 ， 直 接 將 被 測溫 度 轉(zhuǎn) 換 成 電 勢 輸 出 。 熱 電 偶 在 溫 度 測 量 中 應(yīng) 用 具 有 結(jié) 構(gòu) 簡單 、 使 用 方 便 、 測 量 精 度 高 、 測 量 范 圍 寬 等 優(yōu) 點(diǎn) 。 常 用 的 熱電 偶 測 量 范 圍 為 -50 1600 。 如 果 配 用 特 殊 材 料 ， 測 量 范圍 會 更 廣 ， 某 些 特 殊 熱 電 偶 最 低 可 測 到 -270 （ 如 金 鐵 鎳鉻 ） ， 最 高 可 達(dá) +2800 （ 如 鎢 錸 ） 。 6.1.1 熱

4、 電 偶 的 工 作 原 理 1. 熱 電 效 應(yīng) 當(dāng) 有 兩 種 不 同 的 導(dǎo) 體 或 半 導(dǎo) 體 A和 B組 成 一 個(gè) 回 路 ，其 兩 端 相 互 連 接 時(shí) ， 只 要 兩 結(jié) 點(diǎn) 處 的 溫 度 不 同 ， 回 路 中將 產(chǎn) 生 一 個(gè) 電 動 勢 ， 形 成 電 流 ， 這 種 現(xiàn) 象 稱 為 “ 熱 電 效應(yīng) ” 。 如 圖 所 示 ， 兩 種 導(dǎo) 體 所 組 成 的 閉 合 回 路 稱 為 熱 電偶 ， 回 路 中 的 電 勢 稱 為 熱 電 勢 ； 兩 個(gè) 導(dǎo) 體 A和 B稱 為 熱 電極 。 測 量 溫 度 時(shí) ， 兩 個(gè) 熱 電 極 的 一 個(gè) 接 點(diǎn) 1置 于 被

5、測 溫 度場 （ T） 中 ， 稱 該 點(diǎn) 為 測 量 端 ， 也 叫 工 作 端 或 熱 端 ； 另 一個(gè) 接 點(diǎn) 2置 于 某 個(gè) 恒 定 溫 度 （ T 0） 的 地 方 ， 稱 參 考 端 或 自由 端 、 冷 端 。 熱 電 偶 測 溫 原 理 圖 6.1.1 熱 電 偶 的 工 作 原 理 2. 熱 電 勢 的 組 成 熱 電 偶 回 路 內(nèi) 產(chǎn) 生 的 熱 電 勢 由 接 觸 電 勢 和 溫 差 電 勢 兩 部分 組 成 ， 下 面 以 導(dǎo) 體 為 例 說 明 熱 電 勢 的 產(chǎn) 生 。 （ 1） 接 觸 電 勢 由 于 不 同 的 金 屬 材 料 所 具 有 的 自 由 電 子

6、 密 度 不 同 ， 當(dāng) 兩種 不 同 的 金 屬 導(dǎo) 體 接 觸 時(shí) ， 在 接 觸 面 上 就 會 發(fā) 生 電 子 擴(kuò) 散 。電 子 的 擴(kuò) 散 速 率 與 兩 導(dǎo) 體 的 電 子 密 度 有 關(guān) 并 和 接 觸 區(qū) 的 溫度 成 正 比 。 設(shè) 導(dǎo) 體 A和 B的 自 由 電 子 密 度 為 NA和 NB， 且 有NA NB， 電 子 擴(kuò) 散 的 結(jié) 果 使 導(dǎo) 體 A失 去 電 子 而 帶 正 電 ， 導(dǎo)體 B則 因 獲 得 電 子 而 帶 負(fù) 電 ， 在 接 觸 面 形 成 電 場 。 這 個(gè) 電 場阻 礙 了 電 子 繼 續(xù) 擴(kuò) 散 ， 達(dá) 到 動 態(tài) 平 衡 時(shí) ， 在 接 觸

7、區(qū) 形 成 一個(gè) 穩(wěn) 定 的 電 位 差 ， 即 接 觸 電 動 勢 ， 如 圖 所 示 。 接 觸 電 勢 6.1.1 熱 電 偶 的 工 作 原 理 2. 熱 電 勢 的 組 成 （ 2） 溫 差 電 勢 同 一 導(dǎo) 體 中 的 ， 如 果 兩 端 溫 度 不 同 ， 在 兩 端 間 會 產(chǎn) 生 電動 勢 ， 即 產(chǎn) 生 單 一 導(dǎo) 體 的 溫 差 電 動 勢 ， 這 是 由 于 導(dǎo) 體 內(nèi) 自由 電 子 在 高 溫 端 具 有 較 大 的 動 能 ， 因 而 向 低 溫 端 擴(kuò) 散 的 結(jié)果 。 高 溫 端 因 失 去 電 子 而 帶 正 電 ， 低 溫 端 由 于 獲 得 電 子 而帶

8、 負(fù) 電 ， 在 高 低 溫 端 之 間 形 成 一 個(gè) 電 位 差 。 溫 差 電 動 勢 的大 小 與 導(dǎo) 體 的 性 質(zhì) 和 兩 端 的 溫 差 有 關(guān) 。 6.1.1 熱 電 偶 的 工 作 原 理結(jié) 論 ：1） 熱 電 偶 的 兩 個(gè) 熱 電 極 必 須 是 兩 種 不 同 材 料 的 均 質(zhì) 導(dǎo) 體 ，否 則 熱 電 偶 回 路 的 總 電 勢 零 。2） 熱 電 偶 兩 接 點(diǎn) 溫 度 必 須 不 等 ， 否 則 ， 熱 電 偶 回 路 總 熱電 勢 也 為 零 。3） 當(dāng) 熱 電 偶 材 料 均 勻 時(shí) ， 熱 電 偶 的 熱 電 勢 只 與 兩 個(gè) 接 點(diǎn)溫 度 有 關(guān) ，

9、而 與 中 間 溫 度 無 關(guān) ， 與 熱 電 偶 的 材 料 有 關(guān) ， 而與 熱 電 偶 的 尺 寸 、 形 狀 無 關(guān) 。 6.1.2 熱 電 偶 的 材 料 及 結(jié) 構(gòu) 1. 熱 電 偶 的 材 料 根 據(jù) 金 屬 的 熱 電 效 應(yīng) 原 理 ， 任 意 兩 種 不 同 材 料 的 導(dǎo) 體 都可 以 作 為 熱 電 極 組 成 熱 電 偶 ， 但 是 在 實(shí) 際 應(yīng) 用 中 ， 用 作 熱電 極 的 材 料 應(yīng) 具 備 如 下 幾 方 面 的 條 件 ： （ 1） 熱 電 勢 應(yīng) 足 夠 大 ； （ 2） 熱 電 性 能 穩(wěn) 定 ， 熱 電 勢 與 溫 度 有 單 值 關(guān) 系 或 簡

10、單的 函 數(shù) 關(guān) 系 ； （ 3） 電 阻 溫 度 系 數(shù) 和 電 阻 率 要 小 ； （ 4） 易 于 復(fù) 制 ， 工 藝 性 與 互 換 性 好 ， 便 于 制 定 統(tǒng) 一 的分 度 表 ， 材 料 要 有 一 定 的 韌 性 ， 焊 接 性 能 好 ， 以 利 于 制 作 。 常 用 的 熱 電 偶 材 料 有 鉑 銠 、 鎳 鉻 、 鎳 硅 、 康 銅 、 鎳 銅 、純 鉑 絲 等 。 6.1.2 熱 電 偶 的 材 料 及 結(jié) 構(gòu) （ 1） 普 通 型 熱 電 偶 。 該 類 型 的 熱 電 偶 外 形 如 圖 所 示 ， 主 要 用 于 測 量 氣 體 、 蒸汽 和 液 體 等 介

11、 質(zhì) 的 溫 度 ， 熱 電 偶 通 常 由 熱 電 極 、 絕 緣 管 、保 護(hù) 套 管 和 接 線 盒 等 幾 個(gè) 主 要 部 分 組 成 。 它 的 熱 電 極 是 一端 焊 在 一 起 的 兩 根 金 屬 絲 ， 兩 熱 電 極 之 間 用 絕 緣 管 絕 緣 。 1熱 電 極 2絕 緣 套 管 3保 護(hù) 套 管 4接 線 盒普 通 熱 電 偶 結(jié) 構(gòu) 6.1.2 熱 電 偶 的 材 料 及 結(jié) 構(gòu) （ 2） 鎧 裝 熱 電 偶 （ 纜 式 ） 。它 是 將 熱 電 極 、 絕 緣 材 料 和 金 屬 保 護(hù) 套 管 組 合 在 一 起 ， 經(jīng)拉 伸 加 工 而 成 。 根 據(jù) 測 量

12、 端 的 形 式 不 同 ， 可 分 為 碰 底 型 、不 碰 底 型 、 露 頭 型 、 帽 型 等 。 鎧 裝 熱 電 偶 具 有 能 彎 曲 、 耐高 壓 、 熱 響 應(yīng) 時(shí) 間 快 和 堅(jiān) 固 耐 用 等 許 多 優(yōu) 點(diǎn) ， 適 用 于 位 置狹 小 、 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 的 測 量 對 象 ， 其 實(shí) 物 外 形 如 圖 所 示 。 鎧 裝 熱 電 偶 6.1.2 熱 電 偶 的 材 料 及 結(jié) 構(gòu) （ 3） 薄 膜 熱 電 偶 用 真 空 蒸 鍍 （ 或 真 空 濺 射 ） 、 化 學(xué) 涂 層 等 工 藝 ， 將 熱 電極 材 料 沉 積 在 絕 緣 基 板 上 形 成 的 一 層

13、金 屬 薄 膜 。 熱 電 偶 測量 端 既 小 又 薄 （ 厚 度 可 達(dá) 0.01 0.1m ） ， 因 而 熱 慣 性 小 ，反 應(yīng) 快 ， 可 用 于 測 量 瞬 變 的 表 面 溫 度 和 微 小 面 積 上 的 溫 度 。薄 膜 熱 電 偶 分 為 片 狀 、 針 狀 等 。 （ 4） 表 面 熱 電 偶 。 表 面 熱 電 偶 是 用 來 測 量 各 種 狀 態(tài) 的 固 體 表 面 溫 度 ， 如 測量 軋 輥 、 金 屬 塊 、 爐 壁 、 橡 膠 筒 和 渦 輪 葉 片 等 表 面 溫 度 。 （ 5） 浸 入 式 熱 電 偶 。 浸 入 式 熱 電 偶 主 要 用 來 測

14、量 液 態(tài) 金 屬 溫 度 ， 它 可 直 接 插入 液 態(tài) 金 屬 中 ， 常 用 于 鋼 水 、 鐵 水 、 銅 水 、 鋁 水 和 熔 融 合金 溫 度 的 測 量 。 6.1.3 熱 電 偶 的 溫 度 補(bǔ) 償 從 熱 電 效 應(yīng) 的 原 理 可 知 ， 熱 電 偶 產(chǎn) 生 的 熱 電 勢 與 兩 端 溫度 有 關(guān) 。 只 有 將 冷 端 的 溫 度 恒 定 ， 熱 電 勢 才 是 熱 端 溫 度 的單 值 函 數(shù) 。 由 于 熱 電 偶 分 度 表 是 以 冷 端 溫 度 為 0 時(shí) 作 出 的 ，因 此 在 使 用 時(shí) 要 正 確 反 映 熱 端 溫 度 ， 最 好 設(shè) 法 使 冷

15、 端 溫 度恒 為 0 。 但 實(shí) 際 應(yīng) 用 中 ， 熱 電 偶 的 冷 端 通 常 靠 近 被 測 對 象 ，且 受 到 周 圍 環(huán) 境 溫 度 的 影 響 ， 其 溫 度 不 是 恒 定 不 變 的 。 為此 ， 必 須 采 取 一 些 相 應(yīng) 的 措 施 進(jìn) 行 補(bǔ) 償 或 修 正 ， 常 用 的 方法 有 以 下 幾 種 ： 1. 0 恒 溫 法 將 熱 電 偶 的 參 考 端 置 于 0 的 恒 溫 容 器 中 ， 從 而 保 證 參考 端 的 溫 度 恒 為 0 。 這 種 方 法 只 適 用 于 實(shí) 驗(yàn) 室 或 精 密 的 溫度 測 量 。 6.1.3 熱 電 偶 的 溫 度

16、補(bǔ) 償 2. 參 考 端 恒 溫 法 在 實(shí) 際 測 量 中 ， 要 把 參 考 端 恒 定 在 0 常 常 會 遇 到 困 難 ，因 此 可 以 設(shè) 法 使 參 考 端 恒 定 在 某 一 常 溫 Tn下 。 通 常 采 用 恒 溫器 盛 裝 熱 電 偶 的 參 考 端 ， 或 將 參 考 端 置 于 溫 度 變 化 緩 慢 的大 油 槽 中 。 3. 電 橋 補(bǔ) 償 法 。 若 實(shí) 現(xiàn) 參 考 端 恒 溫 也 有 困 難 ， 可 采 用 電 橋 補(bǔ) 償 法 。電 橋 補(bǔ) 償 原 理 圖 6.1.3 熱 電 偶 的 溫 度 補(bǔ) 償 4. 補(bǔ) 償 導(dǎo) 線 法 。 補(bǔ) 償 導(dǎo) 線 法 又 稱 參

17、 考 端 延 長 法 ， 在 實(shí) 際 工 作 中 ， 熱 電 偶常 置 于 所 測 的 溫 度 場 中 ， 指 示 儀 表 與 溫 度 場 往 往 相 距 很 遠(yuǎn) 。熱 電 偶 的 材 料 通 常 為 貴 重 金 屬 ， 從 經(jīng) 濟(jì) 的 角 度 考 慮 ， 常 用廉 價(jià) 的 補(bǔ) 償 導(dǎo) 線 來 完 成 這 種 遠(yuǎn) 距 離 的 連 接 ， 所 用 的 連 接 線稱 為 參 考 端 補(bǔ) 償 導(dǎo) 線 或 延 長 線 。 所 謂 補(bǔ) 償 導(dǎo) 線 ， 實(shí) 際 上 是一 對 材 料 化 學(xué) 成 分 不 同 的 導(dǎo) 線 ， 在 0 150 溫 度 范 圍 內(nèi) 與配 接 的 熱 電 偶 有 一 致 的 熱 電

18、 特 性 ， 但 價(jià) 格 相 對 要 便 宜 。 如圖 所 示 是 補(bǔ) 償 導(dǎo) 線 法 示 意 圖 。 該 方 法 中 熱 電 極 加 長 的 部 分是 另 外 兩 根 不 同 金 屬 的 長 導(dǎo) 線 P和 Q， 稱 參 考 端 補(bǔ) 償 導(dǎo) 線 。 參 考 端 延 長 法 示 意 圖 任 務(wù) 實(shí) 施 ： 據(jù) 軋 鋼 爐 的 測 溫 范 圍 及 使 用 要 求 ， 結(jié) 合 熱 電 偶 的 相關(guān) 知 識 ， 選 用 性 價(jià) 比 最 優(yōu) 的 鎳 鉻 鎳 硅 （ K） 熱 電 偶 作 為測 溫 傳 感 器 。 如 圖 所 示 ， 將 熱 電 偶 的 熱 端 插 入 爐 內(nèi) 檢 測 爐 溫 T，冷 端

19、通 過 補(bǔ) 償 導(dǎo) 線 與 測 量 儀 表 的 輸 入 銅 導(dǎo) 線 相 連 ， 并 插 入冰 瓶 ， 保 證 T0 0 ， 此 時(shí) 通 過 測 量 儀 表 測 得 的 熱 電 勢 即 可確 定 爐 內(nèi) 的 實(shí) 際 溫 度 。 測 量 爐 溫 示 意 圖 任 務(wù) 導(dǎo) 入 在 煉 油 、 化 工 行 業(yè) 常 用 到 氣 化 爐 ， 爐 內(nèi) 正 常 溫 度 在1300 左 右 ， 甚 至 高 達(dá) 1500 以 上 。 爐 內(nèi) 所 襯 爐 磚 在 高 溫時(shí) 會 熔 蝕 ， 受 熱 氣 體 和 融 渣 的 沖 刷 ， 耐 火 磚 不 斷 變 薄 。 爐內(nèi) 耐 火 磚 的 減 薄 甚 至 脫 落 ， 使

20、熾 熱 氣 體 通 過 磚 縫 侵 入 到 氣化 爐 爐 壁 ， 使 其 表 面 溫 度 升 高 ， 氣 化 爐 金 屬 外 殼 強(qiáng) 度 降 低 ，造 成 設(shè) 備 不 安 全 。 本 課 題 的 任 務(wù) 就 是 要 檢 測 氣 化 爐 表 面 溫度 并 給 予 報(bào) 警 ， 以 便 及 時(shí) 確 定 更 換 耐 火 磚 的 時(shí) 間 。 氣 化 爐的 耐 壓 壓 力 為 6.5MPa(G)， 爐 表 面 溫 度 在 400 450 之間 ， 正 常 值 為 425 左 右 。 根 據(jù) 傳 感 器 溫 度 測 量 范 圍 ， 可 以 選 擇 熱 電 阻 溫 度 傳 感 器為 測 溫 元 件 ， 組 成

21、 溫 度 報(bào) 警 系 統(tǒng) 。 熱 電 阻 溫 度 傳 感 器 是 如何 測 量 溫 度 ？ 其 結(jié) 構(gòu) 、 特 點(diǎn) 如 何 ？ 基 本 知 識 與 技 能 電 阻 式 溫 度 傳 感 器 的 認(rèn) 識 電 阻 式 溫 度 傳 感 器 就 是 將 溫 度 變 化 轉(zhuǎn) 化 為 溫 度 敏 感 元 件的 電 阻 變 化 ， 進(jìn) 而 通 過 電 路 變 成 電 壓 或 電 流 信 號 輸 出 。 它 是利 用 導(dǎo) 體 或 半 導(dǎo) 體 材 料 的 電 阻 值 隨 溫 度 變 化 而 變 化 的 原 理 進(jìn)行 溫 度 測 量 ， 即 材 料 的 電 阻 率 隨 溫 度 的 變 化 而 變 化 ， 這 種 現(xiàn)

22、象 稱 為 熱 電 阻 效 應(yīng) ， 一 般 把 金 屬 導(dǎo) 體 制 成 的 測 溫 元 件 稱 為 金屬 熱 電 阻 ， 簡 稱 熱 電 阻 ； 把 由 半 導(dǎo) 體 材 料 制 成 的 測 溫 元 件 稱為 半 導(dǎo) 體 熱 電 阻 ， 簡 稱 熱 敏 電 阻 。 6.2.1 熱 電 阻 1. 熱 電 阻 基 本 工 作 原 理 熱 電 阻 通 常 是 用 純 金 屬 制 成 的 ， 它 是 基 于 金 屬 導(dǎo) 體的 電 阻 值 隨 溫 度 的 增 加 而 增 加 這 一 特 性 來 進(jìn) 行 溫 度 測 量的 。 熱 電 阻 是 中 低 溫 區(qū) （ 200 650 ） 最 常 用 的 一 種測

23、溫 敏 感 元 件 。 它 的 主 要 特 點(diǎn) 是 測 量 精 度 高 ， 性 能 穩(wěn) 定 。 常 用 的 金 屬 熱 電 阻 主 要 有 ： 鉑 電 阻 和 銅 電 阻 。 6.2.1 熱 電 阻 2. 常 用 熱 電 偶 （ 1） 鉑 電 阻 鉑 電 阻 是 目 前 公 認(rèn) 的 制 造 熱 電 阻 的 最 好 材 料 ， 它 性 能穩(wěn) 定 ， 重 復(fù) 性 好 ， 測 量 精 度 高 ， 其 電 阻 值 與 溫 度 之 間 有很 近 似 的 線 性 關(guān) 系 。 缺 點(diǎn) 是 電 阻 溫 度 系 數(shù) 小 ， 價(jià) 格 較 高 。鉑 電 阻 主 要 用 于 制 成 標(biāo) 準(zhǔn) 電 阻 溫 度 計(jì) ， 其

24、 測 量 范 圍 一 般為 -200 +650 。 按 照 ITS-1990標(biāo) 準(zhǔn) ， 國 內(nèi) 統(tǒng) 一 設(shè) 計(jì) 的最 常 用 的 工 業(yè) 用 鉑 電 阻 為 Pt100和 Pt1000， 即 在 0 時(shí) 鉑電 阻 阻 值 R0值 為 100和 1000。 6.2.1 熱 電 阻 2. 常 用 熱 電 偶 （ 2） 銅 電 阻 銅 材 料 容 易 提 純 ， 具 有 較 大 的 電 阻 溫 度 系 數(shù) ， 銅 電阻 的 阻 值 與 溫 度 之 間 接 近 線 性 關(guān) 系 ， 銅 的 價(jià) 格 比 較 便 宜 。銅 電 阻 的 缺 點(diǎn) 是 電 阻 率 較 小 ， 所 以 體 積 較 大 ， 穩(wěn) 定

25、性 也較 差 ， 容 易 氧 化 。 在 一 些 測 量 精 度 要 求 不 高 ， 測 溫 范 圍較 小 (-50 150 )的 情 況 下 ， 普 遍 采 用 銅 電 阻 。我 國 常 用 的 銅 電 阻 為 Cu50和 Cu100， 即 在 0 時(shí) 其 阻 值R0值 為 50和 100， 銅 電 阻 值 與 溫 度 之 間 的 關(guān) 系 可 以 查熱 電 阻 分 度 表 Cu50或 Cu100。 （ 3） 其 他 熱 電 阻 鎳 和 鐵 的 電 阻 溫 度 系 數(shù) 大 ， 電 阻 率 高 ， 可 用 于 制 成體 積 大 、 靈 敏 度 高 的 熱 電 阻 。 但 由 于 容 易 氧 化

26、， 化 學(xué) 穩(wěn)定 性 差 ， 不 易 提 純 ， 重 復(fù) 性 和 線 性 度 差 ， 目 前 應(yīng) 用 還 不 多 。 6.2.1 熱 電 阻 3. 熱 電 阻 的 結(jié) 構(gòu) 在 測 量 環(huán) 境 良 好 、 無 腐 蝕 性 的 氣 體 或 固 體 表 面 溫 度時(shí) ， 可 直 接 使 用 電 阻 式 溫 度 敏 感 元 件 。 但 在 測 量 液 體 或測 量 環(huán) 境 比 較 惡 劣 時(shí) 無 法 直 接 使 用 電 阻 式 溫 度 敏 感 元 件 ，需 要 在 其 外 表 加 防 護(hù) 罩 進(jìn) 行 保 護(hù) 。 在 工 業(yè) 測 量 過 程 中 ，為 了 防 腐 蝕 ， 抗 沖 擊 ， 延 長 使 用

27、壽 命 ， 便 于 安 裝 、 接 線 ，常 用 以 下 四 種 標(biāo) 準(zhǔn) 結(jié) 構(gòu) 。 （ 1） 普 通 型 熱 電 阻 溫 度 傳 感 器 （ 2） 鎧 裝 熱 電 阻 溫 度 傳 感 器 （ 3） 端 面 熱 電 阻 溫 度 傳 感 器 （ 4） 隔 爆 型 熱 電 阻 溫 度 傳 感 器 6.2.1 熱 電 阻 4. 熱 電 阻 的 測 量 電 路 最 常 用 的 熱 電 阻 測 溫 電 路 是 電 橋 電 路 ， 如 圖 所 示 。圖 中 R1、 R2、 R3和 Rt（ 或 Rq、 RM） 組 成 電 橋 的 四 個(gè) 橋 臂 ，其 中 Rt是 熱 電 阻 ， Rq和 RM分 別 是 調(diào)

28、零 和 調(diào) 滿 刻 度 的 調(diào) 整電 阻 （ 電 位 器 ） 。 測 量 時(shí) 先 將 切 換 S扳 到 “ 1”位 置 ， 調(diào) 節(jié)Rq使 儀 表 指 示 為 零 ， 然 后 將 S扳 到 “ 3”位 置 ， 調(diào) 節(jié) RM使儀 表 指 示 到 滿 刻 度 ， 作 這 種 調(diào) 整 后 再 將 S扳 到 “ 2”位 置 ，則 可 進(jìn) 行 正 常 測 量 。 熱 電 阻 測 溫 電 路 6.2.1 熱 電 阻 在 實(shí) 際 應(yīng) 用 中 ， 熱 電 阻 敏 感 元 件 安 裝 在 測 量 現(xiàn) 場 ， 感受 被 測 介 質(zhì) 的 溫 度 變 化 ， 而 測 量 電 路 、 顯 示 儀 表 安 裝 在遠(yuǎn) 離 現(xiàn)

29、 場 的 控 制 室 內(nèi) ， 熱 電 阻 的 引 線 電 阻 將 對 測 量 結(jié) 果有 較 大 影 響 ， 造 成 測 量 誤 差 。 為 了 克 服 環(huán) 境 溫 度 的 影 響常 采 用 三 線 單 臂 電 橋 電 路 。 下 圖 為 熱 電 阻 的 三 線 連 接 法 。熱 電 阻 測 量 電 橋 的 三 線 連 接 6.2.2 熱 敏 電 阻 1. 熱 敏 電 阻 的 特 性 熱 敏 電 阻 是 一 種 新 型 的 半 導(dǎo) 體 測 溫 元 件 ， 它 是 用 電 阻 值 隨溫 度 而 顯 著 變 化 的 半 導(dǎo) 體 電 阻 制 成 的 。 通 常 采 用 重 金 屬 氧 化物 錳 、 鈦

30、 、 鈷 等 材 料 ， 在 高 溫 下 燒 結(jié) 混 合 而 成 。 用 半 導(dǎo) 體 材 料 制 成 的 熱 敏 電 阻 ， 與 金 屬 熱 電 阻 相 比 ， 有 如下 特 點(diǎn) ： 電 阻 溫 度 系 數(shù) 大 ， 靈 敏 度 高 ， 比 金 屬 電 阻 大 倍 ； 結(jié)構(gòu) 簡 單 ， 體 積 小 ； 電 阻 率 高 ， 熱 慣 性 小 ， 適 宜 動 態(tài) 測 量 ； 阻值 與 溫 度 變 化 呈 非 線 性 關(guān) 系 ； 穩(wěn) 定 性 和 互 換 性 相 對 較 差 。 熱敏 電 阻 的 常 見 結(jié) 構(gòu) 和 表 示 符 號 如 圖 所 示 。 a） 圓 片 型 熱 敏 電 阻 b） 柱 型 熱 敏

31、電 阻 c） 珠 型 熱 敏 電 阻 d） 鎧 裝 型 e） 厚 膜 型 f） 圖 形 符 號1-熱 敏 電 阻 2-玻 璃 外 殼 3-引 出線 4-紫 銅 外 殼 5-傳 熱 安 裝 孔 熱 敏 電 阻 的 結(jié) 構(gòu) 與 符 號 6.2.2 熱 敏 電 阻 2. 熱 敏 電 阻 的 分 類 熱 敏 電 阻 按 其 溫 度 特 性 通 常 分 為 兩 大 類 ： 負(fù) 溫 度 系 數(shù) 熱 敏電 阻 NTC、 正 溫 度 系 數(shù) 熱 敏 電 阻 PTC。 NTC和 PTC熱 敏 電 阻 都可 以 細(xì) 分 為 指 數(shù) 變 化 型 和 突 變 型 (又 稱 臨 界 溫 度 型 ， 英 文 縮 寫CTR

32、)。 它 們 的 電 阻 和 溫 度 特 性 的 變 化 關(guān) 系 曲 線 如 圖 所 示 。 熱 敏 電 阻 溫 度 特 性 圖 任 務(wù) 實(shí) 施 ： 電 阻 式 溫 度 傳 感 器 的 結(jié) 構(gòu) 安 裝 形 式 和 種 類 較 多 ， 分 析 氣 化爐 的 使 用 及 安 裝 要 求 和 溫 度 測 量 范 圍 ， 確 定 熱 電 阻 溫 度 傳 感器 的 結(jié) 構(gòu) 。 方 案 一 ： 選 擇 端 面 熱 電 阻 溫 度 傳 感 器 為 測 溫 元 件 。 這 種 傳感 器 的 熱 電 阻 感 溫 元 件 緊 貼 在 溫 度 計(jì) 端 面 ， 能 更 正 確 和 快 速地 反 映 被 測 端 面 的 實(shí) 際 溫 度 ， 適 用 于 爐 體 表 面 溫 度 的 測 量 。在 爐 體 表 面 安 裝 一 固 定 支 架 ， 再 將 傳 感 器 安 裝 在 支 架 上 ， 使傳 感 器 端 面 緊 貼 爐 體 表 面 ， 即 可 測 得 爐 體 表 面 溫 度 。 選 擇 該種 傳 感 器 測 量 精 度 高 ， 使 用 壽 命 長 ， 但 價(jià) 格 偏 高 。