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1、 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 第七章 熱電偶傳感器 熱電偶傳感器基于 熱電效應(yīng) 原理而工作。屬于 有源 傳感器 ，使用時(shí)不需要外加電源，可以方便地測(cè)量爐子、 管道中的氣體或液體溫度，也可以測(cè)量固體表面溫度。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、測(cè)量范圍廣、精度高、慣性小、 便于遠(yuǎn)距離傳送。 與熱電阻的主要區(qū)別： 1、原理不同 信號(hào)性質(zhì)不同：熱電阻是阻值的變化，而熱 電偶是熱電動(dòng)勢(shì)的變化。 2、測(cè)溫范圍：熱電阻適用于測(cè)低溫，而熱電偶適用于高溫 測(cè)量 3、材料不同：熱電阻是金屬材料，而熱電偶是雙金屬材料。 軌道交通學(xué)院 School of Railway Tra

2、nsportation 結(jié)論：當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫 度不相同時(shí)，回路中 將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。 熱電極 A 右端稱為： 自由端 （參考 端、 冷 端 ） 左端稱為： 測(cè)量端 （工作 端、 熱 端 ） 熱電極 B 熱電勢(shì) A B 1.兩種 不同 導(dǎo)體 2.接成閉合 回路 3.兩個(gè) 接點(diǎn) 處溫度不同 回路中會(huì)產(chǎn)生 熱電動(dòng)勢(shì) 。 熱電極 熱電偶 工作端（熱端）、自由端（冷端） 第一節(jié) 熱電偶的工作原理 一 、 熱電效應(yīng) 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 從實(shí)驗(yàn)到理論： 熱電效應(yīng)（塞貝克效應(yīng)） 1821年，德國(guó)物理學(xué)家 賽貝克 用兩種不同金 屬組成 閉合回路 ，并用酒精燈

3、加熱其中一個(gè)接觸 點(diǎn)（稱為結(jié)點(diǎn)），發(fā)現(xiàn)放在回路中的 指南針發(fā)生 偏轉(zhuǎn) （說(shuō)明什么？）， 如果用兩盞酒精燈對(duì)兩個(gè) 結(jié)點(diǎn) 同時(shí)加熱，指南針的偏轉(zhuǎn)角反而減小 （又說(shuō) 明什么？） 。 顯然，指南針的偏轉(zhuǎn)說(shuō)明回路中有電動(dòng)勢(shì)產(chǎn) 生并有電流在回路中流動(dòng)，電流的強(qiáng)弱與兩個(gè)結(jié) 點(diǎn)的溫差有關(guān)。 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 熱電動(dòng)勢(shì) （電荷擴(kuò)散） 溫差電動(dòng)勢(shì) : 同一導(dǎo)體 上因兩端溫度不同引起。 接觸電動(dòng)勢(shì) : 兩種不同導(dǎo)體 的接觸引起。 BtAtAB UUte )( 000 )( BtAtAB UUte 00 ),( AtAtA UUtte 00 ),( BtB

4、tB UUtte BtU 0BtU AtU 0AtU 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 熱電偶回路總電動(dòng)勢(shì) ),(),()()(),( 0000 ttettetetettE BAABABAB 熱電偶回路中的溫差電動(dòng)勢(shì)很小，忽略之，可得 )()(),( 00 tetettE ABABAB )()( 0tete BAAB （ t0端以 B為正） 結(jié)論： 熱電偶回路中熱電動(dòng)勢(shì)的大?。海?1）取決于兩接 點(diǎn)間的溫度差，（ 2）取決于兩種不同電極的材料。與 熱電偶的形狀尺寸無(wú)關(guān)。 )()(),( 00 tftfttE AB 如果冷端溫度 t0不變， 被測(cè)溫度

5、 t可通過(guò)溫差電動(dòng)勢(shì)獲得。 其順序表示電動(dòng)勢(shì)的方向， 即由正到負(fù) 很小 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 二、 熱電偶基本定律 1.均質(zhì)導(dǎo)體定律 ：如果構(gòu)成熱電偶的兩種材料相同， 不會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。 利用該定律，可以檢查兩種熱電極材料是否相同，或 一種熱電極材料是否均勻。 2.中間導(dǎo)體定律 ：斷開(kāi)熱電偶回路，接入第三種導(dǎo)體， 只要兩個(gè)新接入點(diǎn)等溫 ，則回路總熱電動(dòng)勢(shì)不變。 該定律說(shuō)明在回路中接入各種儀表，不會(huì)影響結(jié)果。 3.標(biāo)準(zhǔn)電極定律 ：如果已知兩種導(dǎo)體分別對(duì)第三種導(dǎo) 體的熱電動(dòng)勢(shì)，則前兩種導(dǎo)體之間的熱電動(dòng)勢(shì)可求。 簡(jiǎn)化了各種金屬間組成的熱電偶的

6、熱電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量。 ),(),(),( 000 ttEttEttE BCACAB 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 4.中間溫度定律 ： 如熱電偶在兩端接點(diǎn)溫度 t、 t0時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)為 在兩端接點(diǎn)溫度 t、 tn時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)為 在兩端接點(diǎn)溫度 tn、 t0時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)為 ),( 0ttE AB ),( nAB ttE ),( 0ttE nAB ),(),(),( 00 ttEttEttE nnAB 則： 根據(jù)該定律，熱電偶本身的導(dǎo)線如果不夠長(zhǎng)，可 以用同樣性質(zhì)（ 同樣熱電特性 ）的補(bǔ)償導(dǎo)線加以延長(zhǎng)。 延長(zhǎng)后的熱電動(dòng)勢(shì)與延長(zhǎng)線的中間溫度無(wú)關(guān)，只與延

7、長(zhǎng)后的兩端溫度有關(guān)。 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 第二節(jié) 熱電偶材料、結(jié)構(gòu)和種類 對(duì)制成熱電偶的材料 的要求： （ 1）溫度測(cè)量范圍廣，溫度線性度好，測(cè)量精確度高， 輸出熱電動(dòng)勢(shì)大。 （ 2）熱電性能穩(wěn)定。 （ 3）物理化學(xué)性能好。不蒸發(fā)、抗氧化等。 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)熱電偶 有六種： 銅 -康銅 鎳鉻 -考銅 鎳鉻 -鎳硅 鎳鉻 -鎳鋁 鉑銠 10-鉑 鉑銠 30-鉑銠 6 非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶 ： 鉑銠 13-鉑 鉑銠 -銥 等 發(fā)展中產(chǎn)品 ： 鎳鉻 -康銅 鐵 -康銅 一、 熱電偶材料 銠質(zhì)量的百分比 軌道交通學(xué)院 School of Railway T

8、ransportation 用于制造 鉑 熱電偶 的各種 鉑 熱電偶絲 八種 國(guó)際通用熱電偶： B:鉑銠 30 鉑銠 6 、 R:鉑銠 13 鉑 、 S:鉑銠 10 鉑 、 K:鎳鉻 鎳硅 、 N:鎳鉻硅 鎳硅 、 E:鎳鉻 銅鎳 、 J:鐵 銅鎳 、 T:銅 銅鎳 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 1.普通工業(yè)熱電偶的結(jié)構(gòu) （ 1）熱電極（偶絲） 普通的直徑為 0.53.2mm 貴重的直徑為 0.30.6mm 長(zhǎng)度為 3002000mm，一般 350mm （ 2）絕緣管 對(duì)熱電極間、熱電極與保護(hù)套管間 進(jìn)行絕緣保護(hù)。 （ 3）保護(hù)套管 保護(hù)熱電偶

9、感溫元件免受被測(cè)介質(zhì) 化學(xué)腐蝕和機(jī)械損傷 (4) 接線盒 固定接線座和作為連接補(bǔ)償導(dǎo)線的裝置。 有普通式、防濺式、防水式和接插座式。 二、 熱電偶結(jié)構(gòu) 熱電極 絕緣管 保護(hù)套管 接線盒 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 普通裝配型 熱電偶的外形 安裝 螺紋 安裝 法蘭 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 普通裝配 型 熱電偶 的結(jié)構(gòu)放 大圖 接線盒 引出線套管 固定螺紋 （出廠時(shí)用塑料包裹） 熱電偶工作端（熱端） 不銹鋼 保護(hù)管 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportatio

10、n 鎧裝型熱電偶 制造工藝： 把熱電極材料與高溫絕緣材料預(yù)置在金屬保護(hù)管中、 運(yùn)用同比例壓縮延伸工藝、將這三者合為一體，制成各種直徑、 規(guī)格的鎧裝偶體，再截取適當(dāng)長(zhǎng)度、將工作端焊接密封、配置 接線盒即成為柔軟、細(xì)長(zhǎng)的鎧裝熱電偶。 特點(diǎn)： 鎧裝熱電偶可以制作得很細(xì)，能解決 微小、狹窄場(chǎng)合 的測(cè) 溫問(wèn)題，且具有抗震、可彎曲、超長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。使用壽命長(zhǎng)、機(jī) 械性能好、耐高壓、具有可撓性，因此應(yīng)用廣泛。 根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的溫度、化學(xué)性質(zhì)以及所需時(shí)間常數(shù)，其測(cè)量端有 5種形式 （ 1）露端型：測(cè)量溫度不高、無(wú)腐蝕性的介質(zhì)，時(shí)間常數(shù)小、反映速度快。 （ 2）接殼型：測(cè)量溫度高、壓力高、腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)，時(shí)間常數(shù)較

11、露端型大， 壽命也較露端型長(zhǎng)。 （ 3）絕緣型：使用范圍同上，具有電氣絕緣性能。 (4) 圓變截面型：時(shí)間常數(shù)小。 (5) 扁變截面型：時(shí)間常數(shù)最小。 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 鎧裝型熱電偶外形 法蘭 鎧裝型熱電偶可 長(zhǎng)達(dá)上百米 薄壁金屬 保護(hù)套管 （鎧體） B A 絕緣 材料 鎧裝型熱電偶 橫截面 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 隔爆 型熱電偶外形 厚壁保護(hù)管 壓鑄的接線盒 電纜線 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 隔爆 型熱電偶 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ：隔

12、爆熱電偶的接線盒在設(shè)計(jì)時(shí)采用防 爆的特殊結(jié)構(gòu)，它的接線盒是經(jīng)過(guò) 壓鑄 而成的，有一 定的厚度、隔爆空間， 機(jī)構(gòu)強(qiáng)度 較高；采用螺紋隔爆 接合面，并采用密封圈進(jìn)行密封，因此，當(dāng)接線盒內(nèi) 一旦放弧時(shí)，不會(huì)與外界環(huán)境的危險(xiǎn)氣體傳爆，能達(dá) 到預(yù)期的防爆、隔爆效果。 使用場(chǎng)合： 工業(yè)用的隔爆型熱電偶多用于 化學(xué)工 業(yè)自控系統(tǒng)中 （由于在化工生產(chǎn)廠、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)常伴有 各種易燃、易爆等化學(xué)氣體或蒸汽，如果用普通熱電 偶則非常不安全、很容易引起環(huán)境氣體爆炸）。 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 其他 熱電偶外形 小形 K型熱電偶 軌道交通學(xué)院 School of R

13、ailway Transportation 二、 熱電偶種類 1.標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶 （ 1）鉑銠 30-鉑銠 6 分度號(hào) B 0 1700度 （ 2）鉑銠 10-鉑 分度號(hào) S 0-1600度 （ 3）鎳鉻 -鎳硅 分度號(hào) K -200-1200度 (4) 鎳鉻 -康銅 分度號(hào) E -200-900度 (5) 鐵 -康銅 分度號(hào) J -200-750度 (6) 銅 -康銅 分度號(hào) T -200-350度 標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)見(jiàn)表 7-1。 2.非標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶 鉑銠系、銥銠系、鎢錸系熱電偶，用于高溫測(cè)量， 可達(dá) 2500度。 貴金屬 熱電偶 廉金屬 熱電偶 軌道交通學(xué)院 School of Rail

14、way Transportation 幾種常用熱電偶的測(cè)溫范圍及熱電勢(shì) 分度號(hào) 名稱 測(cè)量溫度范圍 1000C 熱電勢(shì) / mV B 鉑銠 30鉑銠 6 50 1820 C 4.834 R 鉑銠 13 鉑 -50 1768 C 10.506 S 鉑銠 10 鉑 -50 1768 C 9.587 K 鎳鉻鎳鉻 (鋁 ) -270 1370 C 41.276 E 鎳鉻銅鎳 (康 銅 ) 270 800 C ? 5種熱電偶的測(cè)溫范圍與熱電勢(shì)各有什么特點(diǎn)？ 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 幾種常用熱電偶的熱電勢(shì)與 溫度的關(guān)系曲線分析 哪幾種熱 電偶的測(cè)溫

15、上 限較高？ 結(jié)論： 哪幾種熱電 偶的線性較差？ 哪一種熱電 偶的靈敏度較高？ 哪一種熱電 偶的靈敏度較低？ 為什么所有的曲線均過(guò)原點(diǎn)（零度點(diǎn)）？ 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 熱電偶的分度表 熱電偶的線性較差，多數(shù)情況下采用查表法 我國(guó)從 1991年開(kāi)始采用國(guó)際計(jì)量委員會(huì)規(guī) 定的 “ 1990年國(guó)際溫標(biāo) ” （簡(jiǎn)稱 ITS-90）的新 標(biāo)準(zhǔn)。按此標(biāo)準(zhǔn)，制定了相應(yīng)的分度表，并且 有相應(yīng)的線性化集成電路與之對(duì)應(yīng)。 直接從熱電偶的分度表查溫度與熱電 勢(shì)的關(guān)系時(shí)的約束條件是： 自由端（冷端） 溫度必須為 0C。 軌道交通學(xué)院 School of Ra

16、ilway Transportation K熱電偶的 分度表 比較 查出的 3個(gè) 熱電勢(shì)， 可以看出 熱電勢(shì)是 否 線性？ 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 第三節(jié) 熱電偶的冷端補(bǔ)償 一、 冷端恒溫法 標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)表是以冷端溫度為 0度的情況 下給出的。只有在冷端溫度不變時(shí)，熱端溫度才能通過(guò)熱 電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)出來(lái)。如果冷端溫度因環(huán)境而變化，會(huì)嚴(yán)重影 響溫度測(cè)量數(shù)據(jù)的精度。因此冷端溫度變化必須進(jìn)行修正 和補(bǔ)償。 1.采用 0度恒溫器，保持冷端溫度為 0 度。 用于精密溫度測(cè)量 2.采用其他恒溫器，保持冷端溫度一定 需進(jìn)行修正 軌道交通學(xué)院 Sch

17、ool of Railway Transportation 冰浴法 在冰瓶中，冰水混合物的溫 度能較長(zhǎng)時(shí)間地保持在 0C不變。 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 冰浴法接線圖 1 被測(cè)流體管道 2 熱電偶 3 接線盒 4 補(bǔ)償導(dǎo)線 5 銅質(zhì)導(dǎo)線 6 毫伏表 7 冰瓶 8 冰水混合物 9 試管 10 新的 冷端 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 二、 補(bǔ)償導(dǎo)線法（冷端延長(zhǎng)線） 利用與熱電偶熱電特性一致的補(bǔ)償導(dǎo)線，將熱電偶的冷 端延長(zhǎng)，使之遠(yuǎn)離高溫區(qū)，冷端恒溫，如儀表室?？晒?jié)約大 量貴金屬，易于彎曲，便于安

18、裝。 A B 屏蔽層 保護(hù)層 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 冷端溫度為 t1不為 t0(0度 )時(shí)，可以通過(guò)計(jì)算獲得 冷端為 t0(0度 )時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)： 三、 計(jì)算修正法（中間溫度定律） ),(),(),( 0110 ttEttEttE AB 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 四、電橋補(bǔ)償法 （近似補(bǔ)償） XT-WBC熱電 偶 冷端補(bǔ)償器 電橋補(bǔ)償法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的不平衡電壓 來(lái)自動(dòng)補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢(shì)變 化值，可購(gòu)買(mǎi)與被補(bǔ)償熱電偶對(duì)應(yīng)型號(hào)的補(bǔ)償電橋。 軌道交通學(xué)院 Sch

19、ool of Railway Transportation 冷端 熱端 漆包銅電阻 當(dāng)溫度升高 阻值增大 + - - - + + + - 5RR C M UUeU 恒定電阻 冷端升溫 不 變 變 大 變 小 taRIe CM 1補(bǔ)償條件： 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation )(31 1 teIR CM 例如在冷端溫度變化范圍 0 50度情況下，鉑銠 10-鉑 熱電偶的 e=0.299,電流 I1=0.5mA,補(bǔ)償電阻的溫度系數(shù) a=0.00391/度 ,補(bǔ)償電阻大小可按補(bǔ)償條件選擇： 熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)與溫度是非線性關(guān)系，每變 化一度所對(duì)應(yīng)的熱電動(dòng)勢(shì)

20、并非相同，但補(bǔ)償 熱電阻與溫度卻是線性關(guān)系，因此這種方法 是近似的。但由于熱電偶的冷端溫度變化范 圍不會(huì)很大，所以，常采用這種補(bǔ)償方法。 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 五、采用 PN結(jié)溫度傳感器作冷端補(bǔ)償 圖中，熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)經(jīng) A1放大后通過(guò) R9加到 A3的反 相端，二極管 D作為 PN結(jié)溫度傳感器，與 R4、 R5、 W1構(gòu)成直流電橋， 置于熱電偶的冷端處， 當(dāng)冷端不為零時(shí)，橋路有一個(gè)不平衡電勢(shì) 輸出， 經(jīng) A2放大后通過(guò) R10加到 A3的同相端， A3的增益為 1，其輸 出 VO為熱電偶的熱電勢(shì)與補(bǔ)償電勢(shì)之和，從而達(dá)到了冷端溫度

21、自 動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪康摹?冷端 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 六 、 采用集成溫度傳感器作冷端補(bǔ)償 圖中冷端補(bǔ)償采用 TMP35，這 是一種高精度的電壓型集成溫度 傳感器，其主要特點(diǎn)是：工作電 壓低，僅為 2.7 5.5V；靜態(tài)電流 小于 50mA；外圍元件少，使用相 當(dāng)方便。 TMP35的測(cè)溫范圍為 +10 +125 C，正處于熱電偶的 冷端變化范圍內(nèi)，它的靈敏度為 10mV/ C,在 0 C時(shí)輸出電壓為 0V， 當(dāng)溫度為 25 C時(shí)，輸出電壓為 250mV。 TMP35的輸出經(jīng) R1與 R2的分壓， R2上得到的壓降 V2為冷端補(bǔ) 償電壓， V1

22、為熱電勢(shì)， Vo = V1 + V2為經(jīng)補(bǔ)償后的輸出。 冷端 補(bǔ)償電壓 補(bǔ)償后 的總電壓 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 這是采用該補(bǔ)償器的熱電偶測(cè)量電路，測(cè)溫范圍為 0 250 C，用運(yùn)放 OP193作為放大器，相應(yīng)的輸出電壓為 0 2.5V （靈敏度為 10mV/ C）。圖中，經(jīng) TMP35補(bǔ)償后的輸出加到 OP193的同相端， 調(diào)節(jié)電位器 RP1，改變放大器的增益，使溫度 在 250 C時(shí)，輸出 2.5V即可。 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 給出一個(gè)帶 冷端補(bǔ)償 及 非線性校正 的熱電偶測(cè)溫

23、基本電路。 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 冷端補(bǔ)償 : 采用 電流型 集成溫度傳感器 AD592,其輸出電流與絕對(duì)溫 度成正比。在 0 時(shí)， AD592輸出電流為 273.2A，靈敏度為 1A/ 。 對(duì)于 K型熱電偶，在 25 中心范圍，具有 40.44V/ 的 溫度系數(shù) .。 AD592輸出電流在電阻 Ra上轉(zhuǎn)換為補(bǔ)償電壓。當(dāng)環(huán)境溫度 為 T時(shí)，適當(dāng)調(diào)整 Rw2，使得 Ra上的壓降為（ 273.2+T） A40.44 ，其中 T A40.44 提供 40.44V/ 的冷端 補(bǔ)償。 另一項(xiàng)（ 273.2A40.44 ）使熱電偶正極對(duì)地存在 11

24、.05mV的誤差電壓即 ,解決的方法是在運(yùn)算放大器 OP07的反 相輸入部 分加偏置電壓抵償。在電路中，通過(guò) AD538的 4腳引 出 10V電壓，經(jīng) R1及 R2分壓，由于 R1=1.1 ， R2=10k，故 R1上 的壓降為 11mV,從而引入了抵償電壓。 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 非線性校正 : 測(cè)溫電路配用 K型熱電偶 ; 測(cè)溫范圍 :0 -600; 要求相應(yīng)的輸出電壓為 0V 6V(6000mV) K型熱電偶 0 和 600 時(shí)的熱電勢(shì)分別為 0mV和 24.902mV , 測(cè)溫電路放大倍數(shù)應(yīng)為 :6000mV/24.902mv2

25、40.94 若電路為線性 ,被測(cè)溫度為 300 時(shí) ,測(cè)溫電路的輸出電壓為 : 12.207mV 240.94 2941.15mV3000mV, 儀表的指示并不是 300 . 這是由熱電偶本身的非線性造成的 . 利用高次多項(xiàng)式實(shí)現(xiàn)線性化。 熱電偶的溫差電勢(shì)可近似 表示為： )137(.)0,( 2210 NNAB TaTaTaaTE )137(.)0,( 2210 NNAB TaTaTaaTE 溫差電勢(shì)的近似表達(dá)式，可由切比雪夫 (Chebyshev)展開(kāi)式 求得。 (取到 2次冪 ) )147()(0 3 4 7 3 3 4.09952.24776.0 2 mVUUU ininout 軌道交

26、通學(xué)院 School of Railway Transportation 將 600 時(shí)的溫差電勢(shì) Uin=24.902mV代入上式，得到輸出 Uout=600mV，要得到滿量程時(shí) 6V的輸出，將上式擴(kuò)大 10倍后得 到： )157()(3 4 7 3 3 4.09 5 2.2 4 976.7 2 mVUUU inino u t 由上式可驗(yàn)證， 300 時(shí)， E=12.207mV， Uout=2991.6mV （相當(dāng)于 299.2 ）； 600 時(shí)， E=24.902mV， Uout=6001.2mV（相當(dāng)于 600.1 ）。從而完成了非線性校正。 式 7-15就相當(dāng)于給出了具有 非線性校正的

27、熱電偶測(cè)溫電 路輸入、輸出表達(dá)式 . 電路中使用了非線性集成電路芯片 AD538實(shí)現(xiàn)乘法及指 數(shù)運(yùn)算 .。 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 對(duì)式（ 7-15）進(jìn)行系數(shù)轉(zhuǎn)換后得到： )167()()9 5 2.2 4 9(1056.5)9 5 2.2 4 9(76.7 26 mVUUU ininout 若適當(dāng)調(diào)整 Rw1，使運(yùn)放 A1的增益為 250倍，則輸出 Ua為 : ina UU 9 5 2.2 4 9 式（ 7-16）可寫(xiě)成： )177()(1056.576.7 26 mVUUU aaout 根據(jù)圖中的連接方式， AD538的輸入 UY=U

28、Z=Ua ， UX=10V， m=1. Uout=-7.76+Ua-0.0556Uo(mV) 其輸出 Uo Ua2/10V Ua2/1000mv，將其代入上式得到： 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 分析輸出電壓表達(dá)式 : Uout=-7.76+Ua-0.0556Uo(mV) 常數(shù)項(xiàng) 7.76mV是電路圖中 AD538第 15腳輸出 10V電壓通過(guò) R5及 R6的分壓后獲得的； 其它兩項(xiàng)是運(yùn)放 A2的 輸出 , A2接成差動(dòng)形式 ,兩個(gè) 輸入電壓 分別是 運(yùn)放 A1的 輸出 Ua和非線性集成電路 AD538 的輸出 Uo.經(jīng) 推導(dǎo) A2輸出應(yīng)為 :

29、 Ua(1+R4/R7) R3/( R8+ R3) U0(R4/R7) 將圖中 各 電阻值代入 ,可得到 運(yùn)放 A2的 輸出 : Ua- 0.0556Uo 由此可見(jiàn)電路可以達(dá)到予期的效果 . 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 第四節(jié) 熱電偶測(cè)溫線路 一、 測(cè)量某一點(diǎn)的溫度 熱端 熱端 冷端 冷端 補(bǔ)償導(dǎo)線 補(bǔ) 償 導(dǎo) 線 （在表內(nèi)） （在表外） 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 二、測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間溫度差 熱電動(dòng)勢(shì) 1 熱電動(dòng)勢(shì) 2 補(bǔ)償導(dǎo)線 兩熱電動(dòng) 勢(shì)的差值 軌道交通學(xué)院 School of Railway Transportation 三、熱電偶并聯(lián) -測(cè)多點(diǎn)平均溫度 四、熱電偶串聯(lián) -增加測(cè)量靈敏度