溫度傳感器標(biāo)志：常用溫度傳感器原理講義

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1、常用溫度傳感器原理一、 概述：1. 定義：傳感器是一種轉(zhuǎn)換裝置，其作用是借助檢測(cè)元件把被測(cè)對(duì)象的力、位移、速度、加速度、溫度、壓力等參數(shù)轉(zhuǎn)換為可以檢測(cè)、傳輸、處理的信號(hào)（如電壓信號(hào)、電流信號(hào)等）。又稱變換器或檢測(cè)器，在聲學(xué)里也稱換能器，測(cè)量振動(dòng)的傳感器又稱拾振器。2. 分類：按輸入量性質(zhì)的不同可分為加速度、速度、位移、溫度、壓力傳感器等。按變換原理的不同可分為電阻式、電感式、電容式、壓電式、磁電式傳感器等。按測(cè)量參數(shù)分類按工作原理分類二、 溫度傳感器：溫度是國(guó)際單位制給出的基本物理量之一，它是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)試驗(yàn)中需要經(jīng)常測(cè)量和控制的主要參數(shù)，也是與人們?nèi)粘Ｉ罹o密相關(guān)的一個(gè)重要物理量。通常把

2、長(zhǎng)度、時(shí)間、質(zhì)量等基準(zhǔn)物理量稱作“外延量”，它們可以疊加，例如把長(zhǎng)度相同的兩個(gè)物體連接起來(lái)，其總長(zhǎng)度為原來(lái)的單個(gè)物體長(zhǎng)度的兩倍。溫度是一種“內(nèi)涵量”，疊加原理不再適用，例如把兩瓶 的水倒在一起，其溫度絕不可能增加，更不可能成為 。從熱平衡的觀點(diǎn)看，溫度是物體內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志，溫度高的物體，其內(nèi)部分子平均動(dòng)能大；溫度低的物體，其內(nèi)部分子的平均動(dòng)能小。熱力學(xué)的第零定律指出：具有相同溫度的兩個(gè)物體，它們必然處于熱平衡狀態(tài)；當(dāng)兩個(gè)物體分別與第三個(gè)物體處于熱平衡狀態(tài)時(shí)，這兩個(gè)物體也處于熱平衡狀態(tài)，即這三個(gè)物體處于同一溫度。因此，如果我們能用可復(fù)現(xiàn)的手段建立一系列基準(zhǔn)溫度值，就可將其他待

3、測(cè)物體的溫度和這些基準(zhǔn)溫度進(jìn)行比較，從而得到待測(cè)物體的溫度。1、 溫標(biāo)與標(biāo)定：a) 溫標(biāo)：現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)力學(xué)雖然建立了溫度和分子動(dòng)能之間的函數(shù)關(guān)系，但由于目前還難以直接測(cè)量物體內(nèi)部的分子動(dòng)能，因而只能利用一些物質(zhì)的某些物性（諸如尺寸、密度、硬度、彈性模量、輻射強(qiáng)度等）隨溫度變化的規(guī)律，通過(guò)這些量來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行間接測(cè)量。為了保證溫度量值的準(zhǔn)確并利于傳遞，需要建立一個(gè)衡量溫度的統(tǒng)一尺度，即溫標(biāo)。隨著溫度測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，溫標(biāo)也經(jīng)歷了一個(gè)逐漸發(fā)展，不斷修改和完善的漸進(jìn)過(guò)程。從早期建立的一些經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)，發(fā)展為后來(lái)的理想熱力學(xué)溫標(biāo)和絕對(duì)氣體溫標(biāo)，到現(xiàn)今使用的具有較高精度的國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)，其間經(jīng)歷了幾百年時(shí)間。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)

4、根據(jù)某些物質(zhì)的體積膨脹與溫度的關(guān)系，用實(shí)驗(yàn)方法或經(jīng)驗(yàn)公式所確定的溫標(biāo)稱為經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。*華氏溫標(biāo)：年德國(guó)人法勒海特（）以水銀為測(cè)溫介質(zhì)，制成玻璃水銀溫度計(jì)，選取氯化銨和冰水的混合物的溫度為溫度計(jì)的零攝氏度，人體溫度為溫度計(jì)的 度，把水銀溫度計(jì)從 度到 度按水銀的體積膨脹距離分成份，每一份為 華氏度，記作“”。按照華氏溫標(biāo)，水的冰點(diǎn)為，沸點(diǎn)為。*攝氏溫標(biāo)：年瑞典人攝氏（）提出在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，把水的冰點(diǎn)規(guī)定為度，水的沸點(diǎn)規(guī)定為度。根據(jù)水這兩個(gè)固定溫度點(diǎn)來(lái)對(duì)玻璃水銀溫度計(jì)進(jìn)行分度，平均分成等份，每一份稱為攝氏度，記作 。攝氏溫度和華氏溫度的關(guān)系為(/)*（）式中，為華氏溫度值；為攝氏溫度值。除華氏溫標(biāo)和

5、攝氏溫標(biāo)外，還有一些類似經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)，如列氏溫標(biāo)、蘭氏溫標(biāo)等，這里不再一一列舉。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)均依賴于其規(guī)定的測(cè)量物質(zhì)，測(cè)溫范圍也不能超過(guò)其上、下限（如攝氏溫標(biāo)為 、），超過(guò)了這個(gè)溫區(qū)，攝氏溫標(biāo)將不能進(jìn)行溫度標(biāo)定?？傊?，經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)具有很大的局限性，很快就不能適應(yīng)工業(yè)和科技等領(lǐng)域的測(cè)溫需要。熱力學(xué)溫標(biāo)年由開爾文（）提出的以卡諾循環(huán)（）為基礎(chǔ)建立的熱力學(xué)溫標(biāo)，是一種理想而不能真正實(shí)現(xiàn)的理論溫標(biāo)，它是國(guó)際單位制中七個(gè)基本物理單位之一。該溫標(biāo)為了在分度上和攝氏溫標(biāo)相一致，把理想氣體壓力為零時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度絕對(duì)零度（在實(shí)驗(yàn)中無(wú)法達(dá)到的理論溫度，低于 的溫度不可能存在）與水的三相點(diǎn)溫度分成份，每份為（）。熱力學(xué)溫度的單位

6、為“”。a)b) 標(biāo)定：對(duì)溫度計(jì)的標(biāo)定，有標(biāo)準(zhǔn)值法和標(biāo)準(zhǔn)表法兩種方法。標(biāo)準(zhǔn)值法就是用適當(dāng)?shù)姆椒ń⑵鹨幌盗袊?guó)際溫標(biāo)定義的固定溫度點(diǎn)（恒溫）作標(biāo)準(zhǔn)值，把被標(biāo)定溫度計(jì)（或傳感器）依次置于這些標(biāo)準(zhǔn)溫度值之下，記錄下溫度計(jì)的相應(yīng)示值（或傳感器的輸出），并利用國(guó)際溫標(biāo)規(guī)定的內(nèi)插公式對(duì)溫度計(jì)（傳感器）的分度進(jìn)行對(duì)比記錄，從而完成對(duì)溫度計(jì)的標(biāo)定。標(biāo)定后的溫度計(jì)可作為標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)使用。另一種更為一般和常用的標(biāo)定方法是把被標(biāo)定溫度計(jì)（傳感器）與已被標(biāo)定好的更高一級(jí)精度的溫度計(jì)（傳感器），緊靠在一起，共同置于可調(diào)節(jié)的恒溫槽中，分別把槽溫調(diào)節(jié)到所選擇的若干溫度點(diǎn)，比較和記錄兩者的讀數(shù)，獲得一系列對(duì)應(yīng)差值，經(jīng)多次升溫、

7、降溫，重復(fù)測(cè)試，若這些差值穩(wěn)定，即可把記錄下的這些差值作為被標(biāo)定溫度計(jì)的修正量，完成對(duì)被標(biāo)定溫度計(jì)的標(biāo)定。各國(guó)都根據(jù)國(guó)際溫標(biāo)規(guī)定建立了自己的標(biāo)準(zhǔn)，并定期和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)比，以保證其精度和可靠性。我國(guó)的國(guó)家溫度標(biāo)準(zhǔn)保存在中國(guó)計(jì)量科學(xué)院。各?。ㄖ陛犑小⒆灾螀^(qū)）市縣計(jì)量部門的溫度標(biāo)準(zhǔn)定期進(jìn)行下級(jí)與上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比（修正）、標(biāo)定，據(jù)此進(jìn)行溫度標(biāo)準(zhǔn)的傳遞，從而保證溫度標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確與統(tǒng)一。2、 測(cè)量方法分類及其特點(diǎn)：根據(jù)傳感器的測(cè)溫方式，溫度基本測(cè)量方法通常可分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式溫度測(cè)量的特點(diǎn)是感溫元件直接與被測(cè)對(duì)象相接觸，兩者進(jìn)行充分的熱交換，最后達(dá)到熱平衡，此時(shí)感溫元件的溫度與被測(cè)對(duì)象的溫度必

8、然相等，溫度計(jì)的示值就是被測(cè)對(duì)象的溫度。接觸式測(cè)溫的測(cè)溫精度相對(duì)較高，直觀可靠，測(cè)溫儀表價(jià)格較低，但由于感溫元件與被測(cè)介質(zhì)直接接觸，會(huì)影響被測(cè)介質(zhì)的熱平衡狀態(tài)，而接觸不良又會(huì)增加測(cè)溫誤差；若被測(cè)介質(zhì)具有腐蝕性或溫度太高亦將嚴(yán)重影響感溫元件的性能和壽命。根據(jù)測(cè)溫轉(zhuǎn)換的原理，接觸式測(cè)溫可分為膨脹式、熱阻式、熱電式等多種形式。非接觸式溫度測(cè)量的特點(diǎn)是感溫元件不與被測(cè)對(duì)象直接接觸，而是通過(guò)接受被測(cè)物體的熱輻射能實(shí)現(xiàn)熱交換，據(jù)此測(cè)出被測(cè)對(duì)象的溫度。因此，非接觸式測(cè)溫具有不改變被測(cè)物體的溫度分布，熱慣性小，測(cè)溫上限可設(shè)計(jì)得很高，便于測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的溫度和快速變化的溫度等優(yōu)點(diǎn)。兩類測(cè)溫方法的主要特點(diǎn)如下表：各

9、類溫度檢測(cè)方法構(gòu)成的測(cè)溫儀表的大體測(cè)溫范圍如表：3、 熱阻式測(cè)量方法：熱阻式測(cè)溫是根據(jù)金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的性質(zhì)，將電阻值的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而達(dá)到測(cè)溫的目的。用于制造熱電阻的材料，電阻率、電阻溫度系數(shù)要大，熱容量、熱慣性要小，電阻與溫度的關(guān)系最好近于線性。另外，材料的物理、化學(xué)性質(zhì)要穩(wěn)定，復(fù)現(xiàn)性好，易提純，同時(shí)價(jià)格盡可能便宜。熱電阻測(cè)溫的優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)靈敏度高，易于連續(xù)測(cè)量，可以遠(yuǎn)傳（與熱電偶相比），無(wú)需參比溫度；金屬熱電阻穩(wěn)定性高，互換性好，精度高，可以用作基準(zhǔn)儀表。熱電阻主要缺點(diǎn)是需要電源激勵(lì)，有自熱現(xiàn)象（會(huì)影響測(cè)量精度），測(cè)量溫度不能太高。常用熱電阻主要有鉑電阻、銅電阻和半

10、導(dǎo)體熱敏電阻。a) 鉑電阻測(cè)溫：鉑電阻的電阻率較大，電阻溫度關(guān)系呈非線性，但測(cè)溫范圍廣，精度高，且材料易提純，復(fù)現(xiàn)性好；在氧化性介質(zhì)中，甚至高溫下，其物理、化學(xué)性質(zhì)都很穩(wěn)定。國(guó)際規(guī)定，在 溫度范圍內(nèi)，以鉑電阻溫度計(jì)作為基準(zhǔn)溫度儀器。鉑的純度用百度電阻比 表示。它是鉑電阻在 時(shí)電阻值 與 時(shí)電阻值 之比，即 。越大，其純度越高。目前技術(shù)已達(dá)到，其相應(yīng)的鉑純度為 。國(guó)際規(guī)定，作為標(biāo)準(zhǔn)儀器的鉑電阻 應(yīng)大于。一般工業(yè)用鉑電阻的 應(yīng)大于。目前工業(yè)用鉑電阻分度號(hào)為和，其中更為常用；而是用較粗的鉑絲制作的，主要用于 以上的測(cè)溫。鉑電阻測(cè)溫范圍通常最大為。在 以上高溫（真空和還原氣氛將導(dǎo)致電阻值迅速漂移）只適

11、合在氧化氣氛中使用。鉑電阻與溫度的關(guān)系為當(dāng) 時(shí)：當(dāng) 時(shí)：式中， 為溫度為零時(shí)鉑熱電阻的電阻值（為，為）；（）為溫度為時(shí)鉑熱電阻的電阻值；、為系數(shù)， ； ； 。熱電阻的結(jié)構(gòu)：工業(yè)熱電阻的基本結(jié)構(gòu)如圖：熱電阻主要由感溫元件、內(nèi)引線、保護(hù)管三部分組成。通常還具有與外部測(cè)量及控制裝置、機(jī)械裝置連接的部件。它的外形與熱電偶相似，使用時(shí)要注意避免用錯(cuò)。熱電阻感溫元件是用來(lái)感受溫度變化的電阻器，它是熱電阻的核心部分，由電阻絲及絕緣骨架構(gòu)成。作為熱電阻絲的材料應(yīng)具備如下條件：電阻溫度系數(shù)大，線性好，性能穩(wěn)定；使用溫度范圍廣，加工方便；固有電阻大，互換性好，復(fù)制性強(qiáng)。能夠滿足上述要求的絲材，最好是純鉑絲。我國(guó)純

12、鉑絲品種及應(yīng)用范圍如下表絕緣骨架是用來(lái)纏繞、支承或固定熱電阻絲的支架。它的質(zhì)量將直接影響電阻的性能。因此，作為骨架材料應(yīng)滿足如下要求：在使用溫度范圍內(nèi)，電絕緣性能好；熱膨脹系數(shù)要與熱電阻相近；物理及化學(xué)性能穩(wěn)定，不產(chǎn)生有害物質(zhì)污染熱電阻絲；足夠的機(jī)械強(qiáng)度及良好的加工性能；比熱容小，熱導(dǎo)率大。目前常用的骨架材料有云母、玻璃、石英、陶瓷等。用不同骨架可制成多種熱電阻感溫元件。采用云母骨架的感溫元件特點(diǎn)是：抗機(jī)械振動(dòng)性能強(qiáng)，響應(yīng)快。很久以來(lái)多用云母做骨架。但是，由于云母是天然物質(zhì)，其質(zhì)量不穩(wěn)定，即使是優(yōu)質(zhì)云母，在 以上也要放出結(jié)晶水并產(chǎn)生變形。所以，采用云母骨架的感溫元件使用溫度宜在以下。因其電阻絲

13、并非完全固定，故受熱后引起電阻變化小，電阻性能比較穩(wěn)定，但體積較大，不適宜在狹小場(chǎng)所進(jìn)行測(cè)量，并且響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。采用玻璃骨架的感溫元件特點(diǎn)是：體積小，響應(yīng)快，抗振性強(qiáng)。因鉑絲已固定在玻璃骨架上，故在使用中不產(chǎn)生變形，因此，必須選取與電阻絲具有相同膨脹系數(shù)的玻璃作骨架，否則，當(dāng)溫度變化時(shí)引起膨脹或收縮，就會(huì)改變熱電阻的性能。感溫元件較通用的尺寸是外徑為，長(zhǎng)度為。這種玻璃骨架的軟化點(diǎn)約為 ，最高安全使用溫度為，而且，低溫到仍然可用。采用陶瓷骨架的感溫元件特點(diǎn)是：體積小，響應(yīng)快，絕緣性能好。使用溫度上限可達(dá) 。陶瓷骨架的缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度差，不易加工。熱電阻的引線形式：內(nèi)引線是熱電阻出廠時(shí)自身具備的引線

14、，其功能是使感溫元件能與外部測(cè)量及控制裝置相連接。內(nèi)引線通常位于保護(hù)管內(nèi)。因保護(hù)管內(nèi)溫度梯度大，作為內(nèi)引線要選用純度高且不產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)的材料。對(duì)于工業(yè)鉑熱電阻而言，中低溫用銀絲作引線，高溫用鎳絲。這樣，既可降低成本，又能提高感溫元件的引線強(qiáng)度。對(duì)于銅和鎳熱電阻的內(nèi)引線，一般都用銅、鎳絲。為了減少引線電阻的影響，內(nèi)引線直徑通常比熱電阻絲的直徑大很多。熱電阻的外引線有兩線制、三線制及四線制三種，如圖兩線制：在熱電阻感溫元件的兩端各連一根導(dǎo)線的引線形式為兩線制熱電阻。這種兩線制熱電阻配線簡(jiǎn)單，安裝費(fèi)用低，但要帶進(jìn)引線電阻的附加誤差。因此，不適用于高精度測(cè)溫場(chǎng)合使用。并且在使用時(shí)引線及導(dǎo)線都不宜過(guò)長(zhǎng)。

15、采用兩線制的測(cè)溫電橋如下圖，（）為接線示意圖，（）為等效原理圖。從圖中可以看出熱電阻兩引線電阻 和熱電阻 一起構(gòu)成電橋測(cè)量臂，這樣引線電阻 因沿線環(huán)境溫度改變引起的阻值變化量 和因被測(cè)溫度變化引起熱電阻 的增量值 一起成為有效信號(hào)被轉(zhuǎn)換成測(cè)量信號(hào)，從而影響溫度測(cè)量精度。三線制：在熱電阻感溫元件的一端連接兩根引線，另一端連接一根引線，此種引線形式稱為三線制熱電阻。用它構(gòu)成如下圖所示測(cè)量電橋，可以消除內(nèi)引線電阻的影響，測(cè)量精度高于兩線制。目前三線制在工業(yè)檢測(cè)中應(yīng)用最廣。而且，在測(cè)溫范圍窄或?qū)Ь€長(zhǎng)，導(dǎo)線途中溫度易發(fā)生變化的場(chǎng)合必須考慮采用三線制熱電阻。四線制：在熱電阻感溫元件的兩端各連兩根引線，此種

16、引線形式稱為四線制熱電阻。在高精度測(cè)量時(shí)，要采用如下圖所示四線制測(cè)溫電橋。此種引線方式不僅可以消除內(nèi)引線電阻的影響，而且在連接導(dǎo)線阻值相同時(shí)，可消除該電阻的影響，還可以通過(guò) 定時(shí)控制繼電器的一對(duì)觸點(diǎn) 和 的通斷，改變測(cè)量熱電阻中的電流方向，消除測(cè)量過(guò)程中的寄生電勢(shì)影響。另外，為保護(hù)感溫元件、內(nèi)引線免受環(huán)境的有害影響，熱電阻外面往往裝有可拆卸式或不可拆卸式的保護(hù)管。保護(hù)管的材質(zhì)有金屬、非金屬等多種材料，可根據(jù)具體使用特點(diǎn)選用合適的保護(hù)管。b) 銅電阻和熱名電阻測(cè)溫：銅電阻：銅電阻的電阻值與溫度的關(guān)系幾乎呈線性，其材料易提純，價(jià)格低廉；但因其電阻率較低（僅為鉑的左右）而體積較大，熱響應(yīng)慢；另因銅在

17、 以上溫度本身易于氧化，故通常工業(yè)用銅熱電阻（分度號(hào)分別為 和）一般工作溫度范圍為 。其電阻值與溫度的關(guān)系為：當(dāng) 時(shí)，式中， 為溫度為零時(shí)銅熱電阻的電阻值（為，為）；（）為溫度為時(shí)銅熱電阻的電阻值；， 為系數(shù)。 ； ； 。半導(dǎo)體熱敏電阻：目前世界各國(guó)，特別是工業(yè)化國(guó)家，在低溫段 且測(cè)溫要求不高的場(chǎng)合，采用半導(dǎo)體熱敏元件作溫度傳感器。大量用于各種溫度測(cè)量、溫度補(bǔ)償及要求不高的溫度控制。熱敏電阻的優(yōu)點(diǎn)熱敏電阻和熱電阻、熱電偶及其他接觸式感溫元件相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，其靈敏度比熱電阻要大 個(gè)數(shù)量級(jí)；由于靈敏度高，可大大降低后面調(diào)理電路的要求；標(biāo)稱電阻有幾歐到十幾兆歐之間的不同型號(hào)和規(guī)格，因而不

18、僅能很好地與各種電路匹配，而且遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)幾乎無(wú)需考慮連線電阻的影響；體積?。ㄗ钚≈闋顭崦綦娮柚睆絻H），可用來(lái)測(cè)量“點(diǎn)溫”；熱慣性小，響應(yīng)速度快，適用于快速變化的測(cè)量場(chǎng)合；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固，能承受較大的沖擊、振動(dòng)，采用玻璃、陶瓷等材料密封包裝后，可應(yīng)用于有腐蝕性氣氛的惡劣環(huán)境；資源豐富，制作簡(jiǎn)單，可方便地制成各種形狀（如圖所示），易于大批量生產(chǎn)，成本和價(jià)格十分低廉。熱敏電阻的主要缺點(diǎn)：阻值與溫度的關(guān)系為非線性；元件的一致性差，互換性差；元件易老化，穩(wěn)定性較差；除特殊高溫?zé)崦綦娮柰?，絕大多數(shù)熱敏電阻僅適合 范圍的溫度測(cè)量，使用時(shí)必須注意。4、 熱電式測(cè)量方法：a) 熱電偶測(cè)溫：熱電偶測(cè)溫的特點(diǎn)是測(cè)

19、溫范圍寬，測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且動(dòng)態(tài)響應(yīng)較好；輸出直接為電信號(hào)，可以遠(yuǎn)傳，便于集中檢測(cè)和自動(dòng)控制。測(cè)溫原理：熱電偶的測(cè)溫原理基于熱電效應(yīng)：將兩種不同的導(dǎo)體 和 連成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)處的溫度不同時(shí)，回路中將產(chǎn)生熱電勢(shì)。由于這種熱電效應(yīng)現(xiàn)象是年塞貝克（）首先提出的，故又稱塞貝克效應(yīng)。人們把上圖中兩種不同材料構(gòu)成的上述熱電變換元件稱為熱電偶，導(dǎo)體和 稱為熱電極，通常把兩熱電極的一個(gè)端點(diǎn)固定焊接，用于對(duì)被測(cè)介質(zhì)進(jìn)行溫度測(cè)量，這一接點(diǎn)稱為測(cè)量端或工作端，俗稱熱端；兩熱電極另一接點(diǎn)處通常保持為某一恒定溫度或室溫，被稱作參比端或參考端，俗稱冷端。熱電偶閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)由溫差電勢(shì)（又稱湯

20、姆遜電勢(shì)）和接觸電勢(shì)（又稱珀?duì)柼妱?shì)）兩種電勢(shì)組成。溫差電勢(shì)是指同一熱電極兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢(shì)。當(dāng)同一熱電極兩端溫度不同時(shí)，高溫端的電子能量比低溫端的大，因而從高溫端擴(kuò)散到低溫端的電子數(shù)比逆向的多，結(jié)果造成高溫端因失去電子而帶正電荷，低溫端因得到電子而帶負(fù)電荷。當(dāng)電子運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡后，在導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生較穩(wěn)定的電位差，即為溫差電勢(shì)，如下圖所示。熱電偶接觸電勢(shì)是指兩熱電極由于材料不同而具有不同的自由電子密度，在熱電極接點(diǎn)接觸面處產(chǎn)生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象；擴(kuò)散的結(jié)果，接觸面上逐漸形成靜電場(chǎng)。該靜電場(chǎng)具有阻礙原擴(kuò)散繼續(xù)進(jìn)行的作用，當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，在熱電極接點(diǎn)處便產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定電勢(shì)差，稱為接觸電勢(shì)，如

21、上圖所示。其數(shù)值取決于熱電偶兩熱電極的材料和接觸點(diǎn)的溫度，接點(diǎn)溫度越高，接觸電勢(shì)越大。設(shè)熱電偶兩熱電極分別為（為正極）和（為負(fù)極），兩端溫度分別為、，且 ；則熱電偶回路總電勢(shì)為：由于溫差電勢(shì)（，）和（，）均比接觸電勢(shì)小很多，通常均可忽略不計(jì)。又因?yàn)?，故總電勢(shì)的方向取決于接觸電勢(shì)（）的方向，并且（）總與（）的方向相反；這樣，可簡(jiǎn)化為：由此可見，當(dāng)熱電偶兩熱電極材料確定后，其總電勢(shì)僅與其兩端點(diǎn)溫度、有關(guān)。為統(tǒng)一和實(shí)施方便，世界各國(guó)均采用在參比端保持為零攝氏度，即 條件下，用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)出各種不同熱電極組合的熱電偶在不同熱端溫度下所產(chǎn)生的熱電勢(shì)值，制成測(cè)量端溫度（通常用國(guó)際攝氏溫度單位）和熱電偶電

22、勢(shì)對(duì)應(yīng)關(guān)系表，即分度表；也可據(jù)此計(jì)算得兩者的函數(shù)表達(dá)式。為了得到實(shí)用性好，性能優(yōu)良的熱電偶，其熱電極材料需具有以下性能：優(yōu)良的熱電特性熱電勢(shì)及熱電勢(shì)率（靈敏度）要大，熱電關(guān)系接近單值線性或近似線性，熱電性能穩(wěn)定；良好的物理性能高電導(dǎo)率，小比熱，耐高溫，低溫下不易脆斷，高、低溫下不發(fā)生再結(jié)晶等；優(yōu)良的化學(xué)性能如抗氧化、抗還原性和耐其他腐蝕性介質(zhì)等；優(yōu)良的機(jī)械性能易于提純和機(jī)械加工、工藝性好，易于大批量生產(chǎn)和復(fù)制；足夠的機(jī)械強(qiáng)度和長(zhǎng)的使用壽命；制造成本低，價(jià)值比較便宜。熱電偶的分類及特性近一個(gè)世紀(jì)來(lái)，各國(guó)先后生產(chǎn)的熱電偶的種類有幾百種，應(yīng)用較廣的有幾十種，而國(guó)際電工委員會(huì)（）推薦的工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶

23、為八種（目前我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一）。其中分度號(hào)為、 的三種熱電偶均由鉑和鉑銠合金制成，屬貴金屬熱電偶。分度號(hào)分別為、的五種熱電偶，是由鎳、鉻、硅、銅、鋁、錳、鎂、鈷等金屬的合金制成，屬賤金屬熱電偶。這八種標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的熱電極材料、最大測(cè)溫范圍、適用氣氛等見下表：不同等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)熱電偶的允差熱電偶的選用除了考慮被測(cè)對(duì)象的溫度范圍外，還需考慮熱電偶使用環(huán)境的氣氛，通常被測(cè)對(duì)象的溫度范圍在 時(shí)可優(yōu)選型熱電偶，因?yàn)樗谫v金屬熱電偶中精度最高，或選型熱電偶，它是賤金屬熱電偶中熱電勢(shì)最大、靈敏度最高的熱電偶；當(dāng)上限溫度 ，可優(yōu)先選 型熱電偶，其特點(diǎn)為使用溫度范圍寬（上限最高可達(dá) ），高溫性能較穩(wěn)

24、定，價(jià)格較滿足該溫區(qū)的其他熱電偶低；當(dāng)上限溫度 ，可選 型或 型；當(dāng)測(cè)溫范圍為 時(shí)，可選或 型熱電偶；當(dāng)測(cè)溫范圍為時(shí)，應(yīng)選型熱電偶；當(dāng)測(cè)溫上限大于，應(yīng)考慮選用還屬非國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的鎢錸系列熱電偶（其最高上限溫度可達(dá)，但超過(guò)其準(zhǔn)確度要下降；要注意保護(hù)，因?yàn)殒u極易氧化，必須用惰性或干燥氫氣把熱電偶與外界空氣嚴(yán)格隔絕。不能用于含碳?xì)夥眨┗蚍墙饘倌透邷責(zé)犭娕迹▏?guó)內(nèi)還未商品化，這里不再一一列舉）。在氧化氣氛下，且被測(cè)溫度上限小于 ，應(yīng)優(yōu)先選用抗氧化能力強(qiáng)的賤金屬 型或 型；當(dāng)測(cè)溫上限高于 ，應(yīng)選、 或 型貴金屬熱電偶。在真空或還原性氣氛下，當(dāng)上限溫度低于 時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用型熱電偶（不僅可在還原氣氛下工作，也可在

25、氧化氣氛中使用），高于此限，選鎢錸系列熱電偶，或非貴金屬系列熱電偶，或選采取特別的隔絕保護(hù)措施的其他標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。工業(yè)熱電偶的結(jié)構(gòu)如圖。常用熱電偶的熱電特性均有現(xiàn)成分度表可查。溫度與熱電勢(shì)之間的關(guān)系也可以用函數(shù)式表示，稱為參考函數(shù)。給出了新的熱電偶分度表和參考函數(shù)，它們是熱電偶測(cè)溫的依據(jù)。熱電偶結(jié)構(gòu)（） 普通工業(yè)用熱電偶普通工業(yè)用熱電偶的種類很多，結(jié)構(gòu)和外形也不盡相同。如圖所示，熱電偶通常主要由熱端、熱偶絲、保護(hù)管、安裝固定件和接線盒部分組成。為了保證熱電偶正常工作，對(duì)其結(jié)構(gòu)提出如下要求： 測(cè)量端的焊接要牢固； 熱電極間必須有良好的絕緣； 參比端與導(dǎo)線的連接要方便、可靠； 用于對(duì)熱電極有害的介質(zhì)

26、進(jìn)行測(cè)量時(shí)，須采用保護(hù)管，將有害介質(zhì)隔開。（） 鎧裝熱電偶所謂鎧裝熱電偶，是將熱電偶絲和絕緣材料一起緊壓在金屬保護(hù)管中制成的熱電偶。鎧裝熱電偶材料是將熱電偶絲裝在有絕緣材料的金屬套管中，三者經(jīng)組合加工成可彎曲的堅(jiān)實(shí)的組合體。將此鎧裝熱電偶線按所需長(zhǎng)度截?cái)?，?duì)其測(cè)量端和參比端進(jìn)行加工，即制成鎧裝熱電偶。由于它具有許多優(yōu)點(diǎn)，因而受到用戶歡迎，應(yīng)用很普通。它的主要優(yōu)點(diǎn)是： 測(cè)量范圍寬鎧裝熱電偶規(guī)格多，品種齊全，適合于各種測(cè)量場(chǎng)合，在 溫度范圍內(nèi)均能使用； 響應(yīng)速度快與裝配式熱電偶相比，因?yàn)橥鈴郊?xì)、熱容量小，故微小的溫度變化也能迅速反應(yīng)，尤其是微細(xì)鎧裝熱電偶更為明顯，露端鎧裝熱電偶的時(shí)間常數(shù)只有； 撓

27、性好、安裝使用方便鎧裝熱電偶材料可在其外徑倍的圓柱體上繞圈，并可在多處位置彎曲； 使用壽命長(zhǎng)普通熱電偶易引起熱電偶劣化、斷線等事故，而鎧裝熱電偶用氧化鎂絕緣，氣密性好，致密度高，壽命長(zhǎng)； 機(jī)械強(qiáng)度、耐壓性能好在有強(qiáng)烈震動(dòng)、低溫、高溫、腐蝕性強(qiáng)等惡劣條件下均能安全使用，鎧裝熱電偶最高可承受的壓力； 鎧裝熱電偶外徑尺寸范圍寬鎧裝熱電偶材料的外徑范圍為，特殊要求時(shí)可提供直徑達(dá)的產(chǎn)品； 鎧裝熱電偶的長(zhǎng)度可以做得很長(zhǎng)鎧裝熱電偶材料的最大長(zhǎng)度可達(dá)。熱電偶溫度測(cè)量（） 補(bǔ)償導(dǎo)線在一定溫度范圍內(nèi)，與配用熱電偶的熱電特性相同的一對(duì)帶有絕緣層的導(dǎo)線稱為補(bǔ)償導(dǎo)線。若與所配用的熱電偶正確連接，其作用是將熱電偶的參比端

28、延伸到遠(yuǎn)離熱源或環(huán)境溫度較恒定的地方。使用補(bǔ)償導(dǎo)線的優(yōu)點(diǎn)： 改善熱電偶測(cè)溫線路的機(jī)械與物理性能，采用多股或小直徑補(bǔ)償導(dǎo)線可提高線路的撓性，接線方便，也可以調(diào)節(jié)線路的電阻或屏蔽外界干擾； 降低測(cè)量線路的成本。當(dāng)熱電偶與儀表的距離很遠(yuǎn)時(shí)，可用賤金屬補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線代替貴金屬熱電偶。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫中，補(bǔ)償導(dǎo)線除了可以延長(zhǎng)熱電偶參比端，節(jié)省貴金屬材料外，若采用多股補(bǔ)償導(dǎo)線，還便于安裝與鋪設(shè)；用直徑粗、電導(dǎo)系數(shù)大的補(bǔ)償導(dǎo)線，還可減少測(cè)量回路電阻。采用補(bǔ)償導(dǎo)線雖有許多優(yōu)點(diǎn)，但必須掌握它的特點(diǎn)，否則，不僅不能補(bǔ)償參比端溫度的影響，反而會(huì)增加測(cè)溫誤差。補(bǔ)償導(dǎo)線的特點(diǎn)是：在一定溫度范圍內(nèi)，其熱電性能與熱電偶基本一致。

29、它的作用只是把熱電偶的參比端移至離熱源較遠(yuǎn)或環(huán)境溫度恒定的地方，但不能消除參比端不為 的影響，所以，仍須將參比端的溫度修正到 。補(bǔ)償導(dǎo)線使用時(shí)的注意事項(xiàng)如下： 各種補(bǔ)償導(dǎo)線只能與相應(yīng)型號(hào)的熱電偶匹配使用；連接時(shí)，切勿將補(bǔ)償導(dǎo)線極性接反； 補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接點(diǎn)的溫度，不得超過(guò)規(guī)定的使用溫度范圍，通常接點(diǎn)溫度在 以下，耐熱用補(bǔ)償導(dǎo)線可達(dá) ； 由于補(bǔ)償導(dǎo)線與電極材料通常并不完全相同，因此兩連接點(diǎn)溫度必須相同，否則會(huì)產(chǎn)生附加電勢(shì)、引入誤差； 在需高精度測(cè)溫場(chǎng)合，處理測(cè)量結(jié)果時(shí)應(yīng)加上補(bǔ)償導(dǎo)線的修正值，以保證測(cè)量精度。（） 參比端處理我們經(jīng)常使用的熱電偶分度表，都是以熱電偶參比端為條件下制作的。在實(shí)驗(yàn)室

30、條件下可采取諸如在保溫瓶?jī)?nèi)盛滿冰水混合物（最好用蒸餾水及用蒸餾水制成的冰），并且，保溫瓶?jī)?nèi)要有足夠數(shù)量的冰塊，保證參比端為 （值得注意的是，冰水混合物并不一定就是 ，只有在冰水兩相界面處才是 ）?；蚶冒雽?dǎo)體制冷的原理制成的電子式恒溫槽使參比端溫度保持在 。在工業(yè)測(cè)溫現(xiàn)場(chǎng)一般不能使參比端保持 ，在計(jì)算機(jī)尤其是微處理器和單片機(jī)推廣普及前，這是個(gè)十分令人頭痛的問(wèn)題。各國(guó)從事熱電偶溫度測(cè)量研究與應(yīng)用的科技工作者，對(duì)各種分度號(hào)熱電偶參比端不為，設(shè)計(jì)了許多補(bǔ)償方案和專用補(bǔ)償電路，并因此申報(bào)了許多專利。但這些成果的適用范圍和應(yīng)用效果都不很理想。現(xiàn)在由于計(jì)算機(jī)，尤其是微處理器和單片機(jī)的推廣普及，智能化測(cè)溫儀

31、普遍采用下述以軟件為主的補(bǔ)償方式：當(dāng)熱電偶的測(cè)量端和參比端溫度分別為、，假定，則熱電動(dòng)勢(shì)可變成式中，（，）為測(cè)量端和參比端溫度分別為、 時(shí)的熱電勢(shì)；（ ，）為測(cè)量端和參比端溫度分別為、 時(shí)的熱電勢(shì)；（，）為測(cè)量端和參比端溫度分別為、時(shí)的熱電勢(shì)。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量溫度時(shí)，智能化儀器增加一路測(cè)量參比端（由于其置于現(xiàn)場(chǎng)正常環(huán)境中，溫度變動(dòng)范圍不大，因此，測(cè)量參比端的感溫元件可采用價(jià)格十分低廉的銅電阻或半導(dǎo)體集成溫度傳感器或等）溫度的電路。（，）是由智能化儀器通過(guò)測(cè)量端和參比端輸入回路直接測(cè)得，（ ，）則由智能化儀器根據(jù)另一路測(cè)得的參比端環(huán)境溫度，通過(guò)查找存入儀器程序存儲(chǔ)器中的對(duì)應(yīng)熱電偶分度表得到，兩

32、者相加求得（，）；再由（，）儀器程序存儲(chǔ)器中的對(duì)應(yīng)熱電偶分度表得到熱電偶測(cè)量端的真實(shí)溫度的數(shù)值。以上這種方法對(duì)各種標(biāo)準(zhǔn)化與非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶均適用，具有成本十分低廉，補(bǔ)償精度高的特點(diǎn)，因此目前已被各種智能化（熱電偶）測(cè)溫控溫儀器廣泛采用?！纠坑?型熱電偶測(cè)爐溫時(shí)，測(cè)得參比端溫度；測(cè)得測(cè)量端和參比端間的熱電動(dòng)勢(shì)（，），試求實(shí)際爐溫?！窘狻坑?型分度表查得（，），由公式可得到：再查 型分度表，由 查得實(shí)際爐溫。上述例子中，若參比端不作修正，則按所測(cè)測(cè)量端和參比端間的熱電動(dòng)勢(shì)（，） 查型分度表得對(duì)應(yīng)的爐溫為 ，與實(shí)際爐溫 相差 ，由此產(chǎn)生的相對(duì)誤差約為 。由此可見，如果不考慮參比端溫度修正和補(bǔ)償，有時(shí)

33、將產(chǎn)生相當(dāng)大的（溫度）測(cè)量誤差。5、 新型溫度傳感器及其測(cè)溫技術(shù)：a) 石英溫度傳感器：b) 一線制數(shù)字溫度傳感器DS18B20：的封裝與外部引腳是美國(guó) 公司新推出的熱電式半導(dǎo)體數(shù)字集成溫度傳感器。它也是利用半導(dǎo)體 結(jié)在其正常工作溫度范圍內(nèi)結(jié)電壓隨溫度上升而下降的原理精心設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。有多種封裝形式，其中一種外形與小功率晶體管非常相像，體積與一顆綠豆差不多大小。幾種形式的封裝與引腳定義如圖。內(nèi)部功能電路模塊的主要功能和特點(diǎn)對(duì)外有效引腳僅條，即電源、地和信號(hào)線。其主要功能和特點(diǎn)如下：（） 采用獨(dú)特的“一線制”通信方式，信號(hào)符合電平，無(wú)須任何外圍器件，可直接和各種單片機(jī)或微處理器的引腳相連，為簡(jiǎn)化系

34、統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了極大的方便；（） 溫度測(cè)量范圍為 ，在 溫度范圍內(nèi)，測(cè)量精度可達(dá)到 ；（） 可編程的溫度轉(zhuǎn)換分辨率，可根據(jù)應(yīng)用需要在之間選取；（） 在溫度轉(zhuǎn)換分辨率下，溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間最大為；（） 用戶可編程自設(shè)置報(bào)警溫度存入片內(nèi)非易失性存儲(chǔ)器中，實(shí)現(xiàn)溫度上、下限自動(dòng)報(bào)警功能；（） 電源供電范圍，的讀、寫操作以及溫度轉(zhuǎn)換期間所需的電能可通過(guò)數(shù)據(jù)線提供，也可由外部電源提供；（）采用節(jié)能設(shè)計(jì)，在等待狀態(tài)下功耗近似為零。的應(yīng)用 三、 誤差：1、 誤差的含義：測(cè)量是一個(gè)變換、放大、比較、顯示、讀數(shù)等環(huán)節(jié)的綜合過(guò)程。由于檢測(cè)系統(tǒng)（儀表）不可能絕對(duì)精確，測(cè)量原理的局限、測(cè)量方法的不盡完善、環(huán)境因素和外界干擾的存在

35、以及測(cè)量過(guò)程可能會(huì)影響被測(cè)對(duì)象的原有狀態(tài)等，也使得測(cè)量結(jié)果不能準(zhǔn)確地反映被測(cè)量的真值而存在一定的偏差，這個(gè)偏差就是測(cè)量誤差。2、 檢測(cè)儀器的精度等級(jí)與容許誤差：精度等級(jí)：工業(yè)檢測(cè)儀器（系統(tǒng)）常以最大引用誤差作為判斷精度等級(jí)的尺度。人為規(guī)定：取最大引用誤差百分?jǐn)?shù)的分子作為檢測(cè)儀器（系統(tǒng)）精度等級(jí)的標(biāo)志，也即用最大引用誤差去掉正負(fù)號(hào)和百分號(hào)后的數(shù)字來(lái)表示精度等級(jí)，精度等級(jí)用符號(hào)表示。為統(tǒng)一和方便使用，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量指示儀表通用技術(shù)條件規(guī)定，測(cè)量指示儀表的精度等級(jí) 分為、七個(gè)等級(jí)，這也是工業(yè)檢測(cè)儀器（系統(tǒng)）常用的精度等級(jí)。檢測(cè)儀器（系統(tǒng)）的精度等級(jí)由生產(chǎn)廠商根據(jù)其最大引用誤差的大小并以選大不選小的原則

36、就近套用上述精度等級(jí)得到。例如，量程為的數(shù)字電壓表，如果其整個(gè)量程中最大絕對(duì)誤差為，則有由于不是標(biāo)準(zhǔn)化精度等級(jí)值，因此需要就近套用標(biāo)準(zhǔn)化精度等級(jí)值。位于 級(jí)和級(jí)之間，盡管該值與更為接近，但按選大不選小的原則該數(shù)字電壓表的精度等級(jí)應(yīng)為級(jí)。因此，任何符合計(jì)量規(guī)范的檢測(cè)儀器（系統(tǒng)）都滿足由此可見，儀表的精度等級(jí)是反映儀表性能的最主要的質(zhì)量指標(biāo)，它充分地說(shuō)明了儀表的測(cè)量精度，可較好地用于評(píng)估檢測(cè)儀表在正常工作時(shí)（單次）測(cè)量的測(cè)量誤差范圍。容許誤差容許誤差是指檢測(cè)儀器在規(guī)定使用條件下可能產(chǎn)生的最大誤差范圍，它也是衡量檢測(cè)儀器的最重要的質(zhì)量指標(biāo)之一。檢測(cè)儀器的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定度等指標(biāo)都可用容許誤差來(lái)表征。按照

37、部頒標(biāo)準(zhǔn)電子儀器誤差的一般規(guī)定的規(guī)定，容許誤差可用工作誤差、固有誤差、影響誤差、穩(wěn)定性誤差來(lái)描述，通常直接用絕對(duì)誤差表示。（） 工作誤差工作誤差是指檢測(cè)儀器（系統(tǒng)）在規(guī)定工作條件下正常工作時(shí)可能產(chǎn)生的最大誤差。即當(dāng)儀器外部環(huán)境的各種影響、儀器內(nèi)部的工作狀況及被測(cè)對(duì)象狀態(tài)為任意的組合時(shí)，儀器工作所能產(chǎn)生誤差的最大值。這種表示方式的優(yōu)點(diǎn)是使用方便，可利用工作誤差直接估計(jì)測(cè)量結(jié)果誤差的最大范圍。缺點(diǎn)是由于工作誤差是在最不利組合下給出的，而在實(shí)際測(cè)量中環(huán)境條件、儀表本身和被測(cè)對(duì)象所有最不利組合出現(xiàn)的概率很小，所以，用工作誤差來(lái)估計(jì)平時(shí)某次正常測(cè)量誤差，往往偏大。（） 固有誤差當(dāng)環(huán)境和各種試驗(yàn)條件均處于

38、基準(zhǔn)條件下時(shí)，檢測(cè)儀器所反映的誤差稱固有誤差。由于基準(zhǔn)條件比較嚴(yán)格，所以，固有誤差可以比較準(zhǔn)確地反映儀器本身所固有的技術(shù)性能。（） 影響誤差影響誤差是指僅有一個(gè)參量處在檢測(cè)儀器（系統(tǒng)）規(guī)定工作范圍內(nèi)，而其他所有參量均處在基準(zhǔn)條件時(shí)檢測(cè)儀器（系統(tǒng)）所具有的誤差，如環(huán)境溫度變化產(chǎn)生的誤差、供電電壓波動(dòng)產(chǎn)生的誤差等。影響誤差可用于分析檢測(cè)儀器（系統(tǒng)）誤差的主要構(gòu)成，以及尋找減小和降低儀器誤差的主要方向。（） 穩(wěn)定性誤差穩(wěn)定性誤差是指儀表工作條件保持不變的情況下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，檢測(cè)儀器（系統(tǒng)）各測(cè)量值與其標(biāo)稱值間的最大偏差。用穩(wěn)定性誤差估計(jì)平時(shí)某次正常測(cè)量誤差，通常比實(shí)際測(cè)量誤差偏小。工程上，常用工

39、作誤差和穩(wěn)定性誤差結(jié)合來(lái)估計(jì)平時(shí)測(cè)量誤差和測(cè)量誤差范圍，評(píng)價(jià)檢測(cè)儀器在正常使用時(shí)所具有的實(shí)際精度。一般情況下，儀表精度等級(jí)的數(shù)字愈小，儀表的精度愈高。如級(jí)的儀表精度優(yōu)于級(jí)儀表，而劣于級(jí)儀表。工程上，單次測(cè)量值的誤差通常就是用檢測(cè)儀表的精度等級(jí)來(lái)估計(jì)的。但值得注意的是，精度等級(jí)高低僅說(shuō)明該檢測(cè)儀表的引用誤差最大值的大小，它決不意味著該儀表某次實(shí)際測(cè)量中出現(xiàn)的具體誤差值是多少?！纠勘粶y(cè)電壓實(shí)際值約為，現(xiàn)有四種電壓表： 級(jí)、量程為的 表；級(jí)、量程為 的表；級(jí)、量程為的表；級(jí)、量程為 的 表。請(qǐng)問(wèn)選用哪種規(guī)格的電壓表進(jìn)行測(cè)量產(chǎn)生的測(cè)量誤差較??？【解】分別用四種表進(jìn)行測(cè)量可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差如下：表B表C表D表答：四者比較，通常選用 表進(jìn)行測(cè)量所產(chǎn)生的測(cè)量誤差較小。由上例不難看出，檢測(cè)儀表產(chǎn)生的測(cè)量誤差不僅與所選儀表精度等級(jí) 有關(guān)，而且與所選儀表的量程有關(guān)。通常量程和測(cè)量值 相差愈小，測(cè)量準(zhǔn)確度較高。所以，在選擇儀表時(shí)，應(yīng)選擇測(cè)量值盡可能接近的儀表量程。

溫度傳感器標(biāo)志：溫度傳感器

綜述
Figure1 展示了DS18B20的結(jié)構(gòu)圖。內(nèi)部64位ROM用于存儲(chǔ)設(shè)備唯一的串號(hào)。scratchpad包含一個(gè)2字節(jié)的溫度寄存器，用于存儲(chǔ)由溫度傳感器件發(fā)送來(lái)的數(shù)字輸出。另外，scratchpad還提供了用于訪問(wèn)1個(gè)字節(jié)的最大值警報(bào)觸發(fā)寄存器和1個(gè)字節(jié)的最小值警報(bào)觸發(fā)寄存器的接口（TH和TL）,和一個(gè)字節(jié)的配置寄存器。配置寄存器允許用戶設(shè)置溫度轉(zhuǎn)數(shù)字值的分辨率(9位—12位)。TH、TL和配置寄存器都是EEPROM，所以，當(dāng)斷電時(shí)他們將保持?jǐn)?shù)據(jù)不丟失。
DS18B20采用DALLAS公司獨(dú)特的單總線協(xié)議，使總線傳輸只需一根控制信號(hào)。因?yàn)樗械脑O(shè)備都通過(guò)三態(tài)或漏極開路端口鏈接到總線控制線需要一個(gè)弱上拉電阻(the DQ pin in the case of the DS18B20).在此單總線系統(tǒng)中，微控制器(主控機(jī))通過(guò)每個(gè)芯片內(nèi)部的64位串號(hào)來(lái)區(qū)分和尋址。單總線協(xié)議包含了一個(gè)詳細(xì)的關(guān)于命令和“time slots”的說(shuō)明（在單總線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)手冊(cè)中有所介紹）。
DS18B20另外的一個(gè)特色是，它具備在沒(méi)有外部電源的情況下正常工作的能力。當(dāng)總線為高電平時(shí)，電源被接有上拉電阻的DQ引腳所取代。當(dāng)總線為低電平時(shí)，高總線信號(hào)也可以指示內(nèi)部(Cpp)給設(shè)備提供電源(The high bus signal also charges an internal capacitor (CPP), which then supplies power to the device when the bus islow.)。這是一種被稱為備用電源的單總線供電方式。作為一個(gè)備胎，DS18B20也可以通過(guò)VDD直接作為外部電源。

DS18B20 區(qū)塊圖 Figure 1

操作
DS18B20的核心是它的直接轉(zhuǎn)換數(shù)字溫度傳感器件。溫度傳感器件的分辨率可由用戶定義為9、10、11、12位，顯然，伴隨分辨率的增加，可識(shí)別的溫度增益單位分別為0.5C、0.25C、0.125C和0.0625C。默認(rèn)分辨率為12位。DS18B20上電后即進(jìn)入閑置狀態(tài)，要讓它進(jìn)行一個(gè)溫度測(cè)量和A/D轉(zhuǎn)換，控制者必須發(fā)出一個(gè)轉(zhuǎn)換命令T [44h]。當(dāng)其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完畢后，將把數(shù)據(jù)存入scratchpad中的2字節(jié)溫度寄存器中，接著DS18B20會(huì)從新進(jìn)入閑置狀態(tài)。如果DS18B20使用外部電源供電，在轉(zhuǎn)換命令T發(fā)出后不久，控制者可以發(fā)出“read time slots”，此時(shí)如果DS18B20傳回0進(jìn)則表示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行，傳回1表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。如果DS18B20使用備用電源供電(parasite power),這種方式將不適用，因?yàn)樵谡麄€(gè)的溫度轉(zhuǎn)換過(guò)程中，由于上拉電阻的作用，總線一定是高電平?？偩€需要備用電源的情況在數(shù)據(jù)手冊(cè)的 POWERING THE DS18B20 處有說(shuō)明。
DS18B20的輸出溫度被校正為百分率，溫度數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)為一個(gè)16位數(shù)(由溫度寄存器擴(kuò)展兩位而來(lái))。標(biāo)志位S表示溫度是正值還是負(fù)值：S=0表示正值，S=1表示負(fù)值。如果DS18B20分辨率被設(shè)置為12位，則溫度寄存器所有位都將包含有效數(shù)據(jù)。分辨率設(shè)為11位，則bit0(最低位)無(wú)定義；分辨率設(shè)為10位，則bit1和bit0都無(wú)定義；分辨率設(shè)為9位，則bit2、bit1、bit0都無(wú)定義。

溫度寄存器格式  Figure 2

溫度/數(shù)據(jù) 關(guān)聯(lián)  Table 2

操作——警告信號(hào)
在DS18B20提交了一次溫度值后，該溫度值需要比較一下定義在一個(gè)字節(jié)的TH和TL寄存器（see Figure3）中的兩個(gè)補(bǔ)充警告觸發(fā)值。標(biāo)志位S表示溫度值是正或者負(fù)值：S=0代表正值，相反S=1代表負(fù)值。TH和TL可以通過(guò)scratchpad中的第二和第三字節(jié)訪問(wèn)到。

TH  和 TL 寄存器格式 Figure 3

only bits 11 through 4 of the temperature register are used in the TH and TL comparison since TH and TL are 8-bit registers.如果測(cè)量的溫度小于等于TL或大于TH的值，一個(gè)警告標(biāo)志將在DS18B20內(nèi)產(chǎn)生，每次溫度測(cè)量結(jié)束后，該標(biāo)志都會(huì)更新；因此，如果警告標(biāo)志產(chǎn)生，這個(gè)標(biāo)志將停止下一次的溫度轉(zhuǎn)換。
主控設(shè)備可以通過(guò)發(fā)送警告搜索命令[ECh],來(lái)檢查DS18B20的警告標(biāo)志狀態(tài)。任何一個(gè)DS18B20s都有該標(biāo)志，它將應(yīng)答你發(fā)出的查詢命令，所以控制者可以知道芯片是否已經(jīng)觸發(fā)了警告標(biāo)志。If an alarm condition existsand the TH or TL settings have changed, another temperatur e conversion should be done to validate the alarm condition.

AC ELECTRICAL CHARACTERISTICS
電源
DS18B20可以通過(guò)VDD腳接外部電源，或者它可以使用備用電源模式，備用電源模式保證DS18B20在沒(méi)有外部供應(yīng)的情況下工作。對(duì)于需要遠(yuǎn)程溫度感知或者非常嚴(yán)格的空間限制下的應(yīng)用程序非常有用。Figure1 展示了DS18B20的備用電源控制電路，當(dāng)單總線為高電平時(shí)，備用電源控制電路汲取由DQ管腳輸送的能量(就是給電容充電)。當(dāng)總線為高電平，汲取的電荷一方面提供給芯片工作用，另外一方面存儲(chǔ)進(jìn)備用電源（Cpp）以備總線為低電平時(shí)再取用。當(dāng)DS18B20工作于備用電源模式，VDD管腳必須接地。
在備用電源模式，單總線和Cpp可以提供足夠電流給DS18B20進(jìn)行大部分的操作。。。。。。

SUPPLYING THE PARASITE-POWERED DS18B20 DURING TEMPERATURE ConVERSIONS Figure 4

POWERING THE DS18B20 WITH AN EXTERNAL SUPPLY Figure 5

1-WIRE SIGNALING
DS18B20使用嚴(yán)格的單總線傳輸協(xié)議來(lái)確保數(shù)據(jù)的完整性。該協(xié)議定義了幾個(gè)信號(hào)：復(fù)位脈沖、存在脈沖、寫0脈沖、寫1脈沖、讀0脈沖、讀1脈沖。除了存在沖，其他脈沖都由控制者發(fā)出。

INITIALIZATION PROCEDURE: RESET AND PRESENCE PULSES
DS18B20的所有傳輸開始于一個(gè)初始化序列，其中包含一個(gè)復(fù)位脈沖，緊隨復(fù)位脈沖的是由DS18B20發(fā)回的存在脈沖，當(dāng)DS18B20對(duì)復(fù)位脈沖回應(yīng)存在脈沖時(shí)，表示總線現(xiàn)在已經(jīng)準(zhǔn)備好了，放馬來(lái)吧。
在初始化序列中，總線的控制者通過(guò)把總線拉低（至少持續(xù)480us）來(lái)發(fā)送（Tx）復(fù)位脈沖。總線控制者接著釋放總線并進(jìn)入接受模式（Rx）。當(dāng)總線被釋放，5K的上拉電阻使總線至高。當(dāng)DS18B20發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)一個(gè)上升沿，它等待15us—60us接著通過(guò)將總線拉低（60us—240us）來(lái)傳送一個(gè)存在脈沖。

DS18B20 MEMORY MAP  Figure 7

INITIALIZATION TIMING  Figure 13

READ/WRITE TIME SLOTS
The bus master writes data to the DS18B20 during write time slots and reads data from the DS18B20 during read time slots. One bit of data is transmitted over the 1-Wire bus per time slot.

WRITE TIME SLOTS
有兩種寫時(shí)序：“Write 1”和“Write 0”，總線控制者使用 Write 1 時(shí)序?qū)懸粋€(gè)邏輯1給DS18B20，使用 Write 0 時(shí)序?qū)懸粋€(gè)邏輯0給DS18B20。所有的寫時(shí)序至少持續(xù)60us，最少1us的恢復(fù)時(shí)序在單獨(dú)的一個(gè)寫操作中。每一種寫時(shí)序通過(guò)主控將總線拉低進(jìn)行表示（see Figure14）。
為了生成一個(gè)寫1時(shí)序，在把總線拉低后，總線的控制者必須在15us內(nèi)將其釋放。為生成一個(gè)寫0時(shí)序，在總線被拉低后，總線的控制者必須繼續(xù)保持拉低狀態(tài)（至少持續(xù)60us）。
DS18B20采樣單總線在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)（15us—60us），在控制者開始總線時(shí)序后。如果在采樣時(shí)間段內(nèi)，總線是高電平，則1被寫入DS18B20，如果總線為低，則0被寫入DS18B20

READ/WRITE TIME SLOT TIMING DIAGRAM  Figure 14

READ TIME SLOTS
當(dāng)控制者發(fā)出讀時(shí)序時(shí)，DS18B20可以只傳送數(shù)據(jù)。因此，控制者在發(fā)出一個(gè)讀Scratchpad[BEh]或讀電源支持[B4h]命令后，必須直接生成讀時(shí)序，所以DS18B20可以提供要求的數(shù)據(jù)。另外，控制者在發(fā)出轉(zhuǎn)換命令T[44h]或Recall EE [B8h]命令后，可以生成讀時(shí)序。。。。。。
所有的讀時(shí)序必須持續(xù)至少60us，恢復(fù)時(shí)間至少持續(xù)1us?？刂普咄ㄟ^(guò)把總線拉低至少1us然后釋放來(lái)表示一個(gè)度時(shí)序的產(chǎn)生。在控制者開始讀時(shí)序后，DS18B20將開始通過(guò)總線發(fā)送1或0。The DS18B20 transmits a 1 by leaving the bus high and transmits a 0 by pulling the bus low.當(dāng)傳送0，DS18B20在時(shí)序的結(jié)尾將釋放總線（總線將被拉高）。Output data from the DS18B20 is valid for 15 us after the falling edge that initiated the read time slot.因此，控制者必須在15us內(nèi)釋放總線并且采樣總線狀態(tài)，在時(shí)序的開始時(shí)。

DETAILED MASTER READ 1 TIMING Figure 15
Figure 15 illustrates that the sum of Tinit , Trc, and Tsample must be less than 15us for a read time slot.
Figure 16 shows that system timing margin is maximized by keeping Tinit and Trc as short as possible and by locating the master sample time during read time slots towards the end of the 15 us period

單總線時(shí)序

1、初始化(復(fù)位和存在脈沖)
由控制者將總線拉低（>480us），釋放總線；當(dāng)器件檢測(cè)到上升沿時(shí)，等待15~60us，器件再將總線拉低（60~240us）。控制者檢測(cè)到此存在脈沖后，表明器件已經(jīng)做好讀/寫準(zhǔn)備。
2、寫
一個(gè)單獨(dú)的寫時(shí)序至少要持續(xù)60us（<120us）. 上升沿至少持續(xù)1us 寫1：控制者將總線拉低（

DS18B20 OPERATION EXAMPLE 1
In this example there are multiple DS18B20s on the bus and they are using parasite power. The bus master initiates a temperature conversion in a specific DS18B20 a nd then reads its scratchpad and recalculates the CRC to verify the data.

DS18B20 OPERATION EXAMPLE 2
In this example there is only one DS18B20 on the bus  and it is using parasite power. The master writes to the TH, TL, and configuration registers in the DS18B20 scratchpad and then reads the scratchpad and recalculates the CRC to verify the data. The master  then copies the scratchpad contents to EEPROM.

關(guān)于85度問(wèn)題
DS18B20默認(rèn)12位分辨率，在手冊(cè)的 AC ELECTRICAL CHARACTERISTICS 下已經(jīng)說(shuō)明，不同分辨率所需要的轉(zhuǎn)換時(shí)間不同，12位分辨率一般在500—750ms之間，很多人寫程序，發(fā)送完轉(zhuǎn)換指令[44h],就直接讀，由于DS18B20默認(rèn)上電溫度寄存器的值為85，第一次讀由于轉(zhuǎn)換時(shí)間不足，讀回的是85.一旦轉(zhuǎn)換時(shí)間夠長(zhǎng)，則新的數(shù)據(jù)將覆蓋85，然后傳回。

#include

dula=1;
  P0=table[A1];        //顯示百位
  dula=0;
  wela=1;
  P0=0x7e;
  wela=0;
  delay(1);

dula=1;
  P0=table1[A2];        //顯示十位
  dula=0;
  wela=1;
  P0=0x7d;
  wela=0;
  delay(1);
  dula=1;
  P0=table[A3];        //顯示個(gè)位
  dula=0;
  wela=1;
  P0=0x7b;
  wela=0;
  delay(1);
}
void dsreset()    //復(fù)位脈沖的低電平至少持續(xù)480us
{
DS=0;
delay(1);     //延時(shí)一毫秒
DS=1;
delay(1);      //延時(shí)一下
}
bit read_bit()    // 一個(gè)讀的標(biāo)志是控制者拉低總線(<15us),再釋放總線 {    bit dat;    DS=0;    delay3us(1);  // 低電平維持3us    DS=1;    delay3us(1);    dat=DS;      // 從總線讀回一位    delay3us(3);    DS=1;          // 讀0時(shí)，在用戶取樣過(guò)后，最后將總線釋放(時(shí)序圖中要求，但實(shí)測(cè)此步可省)    return dat; } uchar read_byte() {    uchar i,j,dat;    dat=0;    for (i=0;i < 8;i ++)    {        j=read_bit();        dat=(j << 7) | (dat >> 1);    //讀時(shí)先發(fā)最低位，我們需要反向變換一下
}
return dat;
}
void write_byte(uchar dat)
{
uchar j;
bit testb;
for (j=1;j

溫度傳感器標(biāo)志：溫度傳感器基礎(chǔ)知識(shí)

溫度傳感器基礎(chǔ)知識(shí)

一、溫度測(cè)量的基本概念

1、溫度定義：

溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度只能通過(guò)物體隨溫度變化的某些特性來(lái)間接測(cè)量，而用來(lái)量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)（零點(diǎn)）和測(cè)量溫度的基本單位。目前國(guó)際上用得較多的溫標(biāo)有華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)和國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)。

攝氏溫標(biāo)（℃）規(guī)定：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)為0度，水的沸點(diǎn)為100度，中間劃分100等份，每等分為攝氏1度，符號(hào)為℃。

華氏溫標(biāo)（℉）規(guī)定：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)為32度，水的沸點(diǎn)為212度，中間劃分180等份每等份為華氏1度符號(hào)為℉。

熱力學(xué)溫標(biāo)（符號(hào)T）又稱開爾文溫標(biāo)（符號(hào)K），或絕對(duì)溫標(biāo)，它規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為絕對(duì)零度。

國(guó)際溫標(biāo)：國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)是一個(gè)國(guó)際協(xié)議性溫標(biāo)，它與熱力學(xué)溫標(biāo)相接近，而且復(fù)現(xiàn)精度高，使用方便。目前國(guó)際通用的溫標(biāo)是1975年第15屆國(guó)際權(quán)度大會(huì)通過(guò)的《1968年國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)-1975年修訂版》，記為：IPTS-68（REV-75）。但由于IPTS-68溫度存在一定的不捉，國(guó)際計(jì)量委員會(huì)在18屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)第七號(hào)決議授權(quán)予1989年會(huì)議通過(guò)1990年國(guó)際ITS-90，ITS-90溫標(biāo)替代IPS-68。我國(guó)自1994年1月1日起全面實(shí)施ITS-90國(guó)際溫標(biāo)。

1990年國(guó)際溫標(biāo)：

a、溫度單位：熱力學(xué)溫度是基本功手物理量，它的單位開爾文，定義為水三相點(diǎn)的熱力學(xué)溫度的1/273.16，使用了與273.15K（冰點(diǎn)）的差值來(lái)表示溫度，因此現(xiàn)在仍保留這個(gè)方法。根據(jù)定義，攝氏度的大小等于開爾文，溫差亦可用攝氏度或開爾文來(lái)表示。國(guó)際溫標(biāo)ITS-90同時(shí)定義國(guó)際開爾文溫度（符號(hào)T90）和國(guó)際攝氏溫度（符號(hào)t90）。

b、國(guó)際溫標(biāo)ITS-90的通則：ITS-90由0.65K向上到普朗克輻射定律使用單色輻射實(shí)際可測(cè)量的最高溫度。ITS-90是這樣制訂的即在全量程，任何于溫度采納時(shí)T的最佳估計(jì)值，與直接測(cè)量熱力學(xué)溫度相比T90的測(cè)量要方便的多，而且更為精密，并且有很高的復(fù)現(xiàn)性。

c、ITS-90的定義：

第一溫區(qū)為0.65K到5.00K之間，T90由3He和4He的蒸汽壓與溫度的關(guān)系式來(lái)定義。

第二溫區(qū)為3.0K到氖三相點(diǎn)（24.5661K）之間T90是氦氣體溫度計(jì)來(lái)定義。

第三溫區(qū)為平蘅氫三相點(diǎn)（13.8033K）到銀的凝固點(diǎn)（961.78℃）之間，T90是由鉑電阻溫度計(jì)來(lái)定義，它使用一組規(guī)定的定義內(nèi)插法來(lái)分度。銀凝固點(diǎn)（961.78℃）以上的溫區(qū)，T90是按普朗克輻射定律來(lái)定義的，復(fù)現(xiàn)儀器為光學(xué)高溫計(jì)。

二、溫度測(cè)量?jī)x表的分類

溫度測(cè)量?jī)x表按測(cè)溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。通常來(lái)說(shuō)接觸式測(cè)溫儀表比較簡(jiǎn)單、可靠、測(cè)量精度較高；但因測(cè)溫元件與被測(cè)介質(zhì)需要進(jìn)行充分的熱交金剛，需要一定的時(shí)間才能達(dá)到熱平衡，所以存在測(cè)溫的延遲現(xiàn)象，同時(shí)受耐高溫材料的限制，不能應(yīng)用于很高的溫度測(cè)量。非接觸式儀表測(cè)溫是通過(guò)熱輻射原理來(lái)測(cè)量溫度的，測(cè)量元件不需要與被測(cè)介質(zhì)接觸，測(cè)溫范圍廣，不受測(cè)溫上限的限制，也不會(huì)破壞被測(cè)物體的溫度場(chǎng)，反應(yīng)速度一般也比較快；但受到物體的發(fā)射率、測(cè)量距離、煙塵和水氣等外界因素的影響，其測(cè)量誤差較大。

三、傳感器的選用

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。

（一）、現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬(wàn)別，如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量時(shí)首先要解決的問(wèn)題。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也可以確定了。測(cè)量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。

1、根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型：要進(jìn)行一個(gè)具體的測(cè)量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)?，即使測(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，那一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下具體問(wèn)題：量程的大小；被測(cè)位置對(duì)傳感器的體積要求；測(cè)量方式為接觸式或非接觸式；信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測(cè)量；傳感器的來(lái)源，是進(jìn)口還是國(guó)產(chǎn)的，價(jià)格能否接受，還是自行研制。

2、靈敏度的選擇：通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好，因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)才比較大有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測(cè)量精度，因此要求傳感器本身具有很高的信躁比，盡量減少?gòu)耐饨缫氲膹S憂信號(hào)。傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測(cè)量是單向量，而且對(duì)其方向性要求較高，則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器，如果被測(cè)量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。

3、頻率響應(yīng)特性：傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有一定的延遲，希望延遲越短越好。傳感器的頻率響應(yīng)高，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)（穩(wěn)態(tài)、隨機(jī)等）響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過(guò)火的誤差。

4、線性范圍：傳感器的線性范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。從理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值，傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測(cè)量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線性，其線性度也是相對(duì)的。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)可以將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性，這會(huì)給測(cè)量帶來(lái)極大的方便。

5、穩(wěn)定性：傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱穩(wěn)定性。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧瑴p少環(huán)境影響。在某些要求傳感器能長(zhǎng)期使用而又輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能夠經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。

6、精度：精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過(guò)高，這樣就可以在滿足同一測(cè)量的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。對(duì)某些特殊使用場(chǎng)合，無(wú)法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器，自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。

（二) 測(cè)溫器：

1、熱電阻：熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測(cè)量精度是最高的，它不廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。

① 熱電阻測(cè)溫原理及材料：熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。熱電阻大都由金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用銠、鎳、錳等材料制造熱電阻。

② 熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)的組成：熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)一般由熱電阻、連接導(dǎo)線和數(shù)碼溫度控制顯示表等組成。必須注意兩點(diǎn)：“熱電阻和數(shù)碼溫度控制顯示表的分度號(hào)必須一致；為了消除連接導(dǎo)線電阻變化的影響，必須采取三線制接法?！?/p>

2、熱敏電阻：NTC熱敏電阻器，具有體積小，測(cè)試精度高，反應(yīng)速度快，穩(wěn)定可靠，抗老化，互換性，一致性好等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于空調(diào)、暖氣設(shè)備、電子體溫計(jì)、液位傳感器、汽車電子、電子臺(tái)歷等領(lǐng)域。

3、熱電偶：熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是：

① 測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)影響。

② 測(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續(xù)測(cè)量，某些特殊熱電偶最低-269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達(dá)+2800℃（如鎢-錸）。

③ 構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來(lái)非常方便。

(1)．熱電偶測(cè)溫基本原理

將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。

(2)．熱電偶的種類

常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。

標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。

非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒(méi)有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量。

我國(guó)從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。

(3)．熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償

由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時(shí)），而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對(duì)測(cè)溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號(hào)相配，極性不能接錯(cuò)，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過(guò)100℃。

四、我國(guó)在溫控領(lǐng)域的八大進(jìn)展

我國(guó)儀器儀表在實(shí)現(xiàn)微型化、數(shù)字化、智能化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化等方面緊跟國(guó)際發(fā)展的步伐，加大具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)部分的開發(fā)研制及產(chǎn)業(yè)化的力度，取得了顯著的進(jìn)展。其中，值得提出的重大科技進(jìn)展主要包括以下八個(gè)方面：

1.先進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化儀器儀表及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了模塊化與全數(shù)字集成，達(dá)到產(chǎn)業(yè)化要求，廣泛用于鋼、電、煤、化、油、交通、建筑、國(guó)防、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域，向具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)方向邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。

2.智能式系列測(cè)試儀器與自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的研究及產(chǎn)業(yè)化水平大幅度提高，組建了航空航天測(cè)試、機(jī)電產(chǎn)品測(cè)試、家用電器測(cè)試、地震監(jiān)測(cè)、氣象探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等各行業(yè)的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)?？傮w水平達(dá)到國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品水平，而售價(jià)明顯低于國(guó)外產(chǎn)品。

3.微波毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀研制成功及批量生產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)成為繼美國(guó)之后世界第二個(gè)能生產(chǎn)此類高精尖儀器的國(guó)家。

4.研究開發(fā)出有自己特色的納米測(cè)控及微型儀器，碳納米管的定向制備及結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)的探測(cè)居世界領(lǐng)先地位。

5.完成完整的電學(xué)量子標(biāo)準(zhǔn)和1.5×10－5級(jí)國(guó)家電能標(biāo)準(zhǔn)裝置，使我國(guó)電計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)處于國(guó)際先進(jìn)水平。

6.開展了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科學(xué)儀器攻關(guān)，提升了我國(guó)科學(xué)儀器的整體水平。

7.建立了產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合、國(guó)內(nèi)外相結(jié)合的發(fā)展機(jī)制，拓寬了科學(xué)儀器的應(yīng)用領(lǐng)域，如開發(fā)成功海關(guān)防偽票證的光譜儀器，在全國(guó)海關(guān)推廣后，累計(jì)查獲假票證價(jià)值540億元，為國(guó)家挽回巨大經(jīng)濟(jì)損失。國(guó)產(chǎn)科學(xué)儀器的市場(chǎng)占有率由“八五”期間的13%提高到“九五”末期的25%。

8.高強(qiáng)度聚焦超聲腫瘤治療系統(tǒng)研制成功并批量生產(chǎn)，超聲醫(yī)療儀器在腫瘤無(wú)創(chuàng)治療方面具有國(guó)際領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)

溫度傳感器標(biāo)志：溫度傳感器有哪些用途 標(biāo)致307溫度傳感器故障的表現(xiàn)是什么

在汽車當(dāng)中，會(huì)用到很多的傳感器，比如發(fā)動(dòng)機(jī)上會(huì)用到霍爾傳感器，空調(diào)、離合器上會(huì)使用溫度傳感器。下面?zhèn)鞲衅髂切┦戮徒o大家說(shuō)說(shuō)溫度傳感器有哪些用途，標(biāo)致307溫度傳感器故障的表現(xiàn)是什么?
　　標(biāo)致307溫度傳感器故障的表現(xiàn)
　　溫度傳感器有哪些用途
　　溫度傳感器是通過(guò)物體隨溫度變化而改變某種特性來(lái)間接測(cè)量的。不少材料、元件的特性都隨溫度的變化而變化，所以能作溫度傳感器的材料相當(dāng)多。溫度傳感器隨溫度而引起物理參數(shù)變化的有：膨脹、電阻、電容、而電動(dòng)勢(shì)、磁性能、頻率、光學(xué)特性及熱噪聲等等。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，新型溫度傳感器還會(huì)不斷涌現(xiàn)。
　　由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中溫度測(cè)量的范圍極寬，從零下幾百度到零上幾千度，而各種材料做成的溫度傳感器只能在一定的溫度范圍內(nèi)使用。
　　標(biāo)致307溫度傳感器故障的表現(xiàn)
　　標(biāo)致307溫度傳感器故障的表現(xiàn)
　　標(biāo)致307溫度傳感器搭鐵線接觸不良，數(shù)據(jù)流會(huì)顯示異常低溫，低溫空氣密度高，會(huì)加大噴油脈寬，造成混合汽過(guò)濃。傳感器短路，數(shù)據(jù)流會(huì)顯示異常高溫，高溫空氣密度低，會(huì)減少噴油脈寬，造成混合汽過(guò)稀。進(jìn)氣溫度傳感器溫度越高混合汽越濃，傳感器斷路或搭鐵不良會(huì)造成混合汽過(guò)稀，導(dǎo)致啟動(dòng)困難。傳感器專家網(wǎng)認(rèn)為，進(jìn)氣溫度傳感器壞了，起動(dòng)困難、怠速不穩(wěn)、尾氣排放超標(biāo);無(wú)法準(zhǔn)確的將信號(hào)傳遞給ecu。無(wú)法準(zhǔn)確控制噴油。會(huì)導(dǎo)致汽車油耗增加。
　　溫度傳感器的使用范圍非常廣泛，標(biāo)致307溫度傳感器故障的表現(xiàn)是起動(dòng)困難、怠速不穩(wěn)，而且還會(huì)使汽車的尾氣排放超標(biāo)。