PDF《Keysight Technologies》

Keysight Technologies 实际温度量测 应用说明 目录 简介.

2 热电耦.4 实际热电耦量测

12 RTD

21 热敏电阻.26 IC 感测器

27 量测系统.28 附录 A

31 附录 B

32 热电耦硬体

34 参考文献.35 简介 此应用说明旨在探索更多常见的温度量 测技术,并介绍可提高准确度的程序. 本文将重点放在四个最常见的温度传感 器:热电耦、RTD(电阻温度检测器)、 热敏电阻和IC(积体电路)感测器.其 中热电耦的应用围最广,但却经常被 误用.有鉴於此,我们将重点放在热电 耦量测技术上. 附录A包含热电耦经验法则,它同时也 是本文中全部推导的基础.如欲深入t 解热电耦理论,请参阅参考文件3. 对热电耦应用有特殊要求的使用者,可 参考附录B以选择最合适的热电耦. 本文将强调传感器放置、信号调节和量 测的实际考量. 早期量测装置 伽利略在1592年左右发明了温度计.1, 2他先在一个开口容器中注入染色的酒 精,然后再放置一根窄长的玻璃管,玻 璃管顶端是一个中空的球体.将容器加 热后,球体内的空气膨胀,并以气泡的 形式穿过液体.冷却后球体则导致液体 在玻璃管内向上移.1 注意观察玻璃管 内液体位置,可看到球体温度的波动. 这种「上下颠倒」的简陋指示器会随著 气压变化而改变液体位置,而且玻璃管 上也没有刻度.随后,佛罗伦萨温度计 问世,在整合了密封结构和刻度之后, 大幅提高了温度量测精准度. 接下来几十年又出现了许多不同的温度 计刻度,它们全都基於两个或两个以上 的定点.问题是,在这期间一直没有 出现一种被普遍认可的衡量标准.直到18世纪初期,一名荷兰仪器制造者 Gabriel Fahrenheit打造了一种精确并具 有可重复性的水银温度计.Fahrenheit 在低温刻度的一个定点上,使用一种 冰水和盐(或氯化铵)的混合物.这 是他可以实现的最低温度,并将其标 记为「零度」,另外,他在高温刻度 上选择人类血液温度,并将其标为 96度. 为什麽是96而不是100度呢?因为早期 的刻度被分为十二等分.为了获得更 高精准度,他将刻度细分为24等分、 然后是48等分,并最终成为96等分. 由於Fahrenheit温度计具有可重复性及 卓越品质,华氏刻度就此流传开来. 约在1742年,Anders Celsius提出将冰 块的溶点和水的沸点作为两个温度基 准点.Celsius最初选择将零度作为沸 点并将100度作为溶点.之后,两个端 点被互换,并且由此诞生了百分度的 刻度.1948年,其温度刻度被正式命 名为摄氏刻度.

2 | Keysight | 实际温度量测―应用说明 热电耦 RTD 热敏电阻 I. C. 感测器 表1 :ITS-90 定点 温度 元件 类型 K ?C (H2) 氢 三相点 13.8033 K C259.3467 °C (Ne) 氖 三相点 24.5561 K C248.5939 °C (02) 氧 三相点 54.3584 K C218.7916 °C (Ar) 氩 三相点 83.8058 K C189.3442 °C (Hg) 水银 三相点 234.315 K C38.8344 °C (H2O) 水 三相点 273.16 K +0.01 °C (Ga) 镓 熔点 302.9146 K 29.7646 °C (In) 铟 冰点 429.7485 K 156.5985 °C (Sn) 锡 冰点 505.078 K 231.928 °C (Zn) 锌 冰点 692.677 K 419.527 °C (Al) 铝 冰点 933.473 K 660.323 °C (Ag) 银 冰点 1234.93 K 961.78 °C (Au) 金 冰点 1337.33 K 1064.18 °C 在十九世纪初期,William Thomson (Kelvin炀)根硐肫迮蛘拖 数,开发了一套通用的热力学温度刻 度.Kelvin确立了绝对零度的概念,他 的刻度成为现代热力学的标准. 以下为四种现代温度刻度转换公式: °C = 5/9 (°F - 32) °F = 9/5°C +