眾所周知，熱電偶把溫度量轉(zhuǎn)化為電壓量，是測量溫度的常用工具。但是熱電偶只適于測量隨時(shí)間變化相對平穩(wěn)的溫度對象，而且溫度值一般限制在常溫至幾百度之間。脈動火焰的溫度在幾百度至一千多度之間振蕩，頻率分量可達(dá)幾千赫茲。在允許的溫度范圍內(nèi)，用熱電偶也只能測得火焰的平均溫度。基于激光的溫度測量技術(shù)可以測得溫度的脈動特性，但是激光技術(shù)系統(tǒng)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，而且頻帶較窄。在熱電偶測溫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上用微熱偶代替常規(guī)的熱電偶，輔以熱慣性補(bǔ)償技術(shù)，既保留了熱電偶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，又能實(shí)現(xiàn)寬帶、高溫的測量，成為測量脈動火焰溫度較理想的選擇。本文介紹兩種溫度傳感器和采用熱偶及2182A型納伏表的微熱量測量系統(tǒng)。

　　溫度傳感器

　　利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。這些呈現(xiàn)規(guī)律性變化的物理性質(zhì)主要有體。溫度傳感器是溫度測量儀表的部分，品種繁多。按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類?，F(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息采集（即傳感器技術(shù)）、信息傳輸（通信技術(shù)）和信息處理（計(jì)算機(jī)技術(shù)）。傳感器屬于信息技術(shù)的前沿產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之首。

　　熱敏電阻和熱偶是各種測溫學(xué)中常用的傳感器類型。傳感器的選擇依賴于特定的微熱量測量應(yīng)用。

　　熱敏電阻是對溫度敏感的電阻器，具有很好的線性度和準(zhǔn)確度特性。這些器件需要激勵信號，所以會以熱的形式耗散功率，從而可能導(dǎo)致測量的誤差。

　　熱偶是廣泛使用的溫度傳感器類型。這種堅(jiān)固而經(jīng)濟(jì)的器件是由兩種不同的金屬結(jié)合而成。熱偶有幾種不同的類型，覆蓋寬廣的溫度范圍。根據(jù)熱偶的類型和溫度范圍，熱偶的線性度有所變化。

　　介紹

　　根據(jù)要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)情況，微熱量計(jì)的設(shè)計(jì)可能有很大的不同。這里介紹的應(yīng)用工作使用一個簡單的量熱計(jì)來進(jìn)行微熱量測量。用差分熱偶溫度計(jì)測量溫度。在差分測溫配置中，一個熱偶放在量熱計(jì)的內(nèi)部，另一個熱偶則放在其外部。兩個熱偶的電壓差正比于其溫度差。測量的靈敏度大約為25m℃/μV （取決于熱偶的類型）。圖4-40示出一個典型微量熱計(jì)的設(shè)置情況，使用2182A納伏表進(jìn)行所需要的電壓測量。

　　量熱計(jì)內(nèi)部的溫度只需要以適中的準(zhǔn)確度測出即可；然而，為了測量出實(shí)驗(yàn)期間發(fā)生的小的變化，的和分辨率是基本的要求。測量差分熱偶的信號到毫度以下的分辨率，需要使用非常靈敏的電壓表。依據(jù)所使用的熱偶類型，2182A能夠檢測出大約100μ℃的溫度變化。對于一種給定類型的熱偶來說，其溫度變化對應(yīng)的電位變化量是一定的。

　　熱偶可以作為一個單獨(dú)的設(shè)備來校準(zhǔn)，或者也可以作為量熱計(jì)的一個組成元件就地校準(zhǔn)?？梢允褂靡粋€標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)在近似于測試溫度的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱偶的校準(zhǔn)；也可以用一個固定點(diǎn)的參考標(biāo)準(zhǔn)（例如氧的沸點(diǎn)）來進(jìn)行校準(zhǔn)。

　　在進(jìn)行測試之前，必須確定量熱計(jì)的熱容量。確定熱容量的方法可以采用向其加入已知的熱量，然后直接測量所引起的溫度增加量。標(biāo)定熱量的方法采用向已知的電阻送入一個準(zhǔn)確的電流，還可以用標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行加熱來確定熱量。

　　用熱偶進(jìn)行低溫測量意味著要測量低電平的電壓，所以這時(shí)要特別注意考慮熱電動勢及磁場對測量準(zhǔn)確度的影響。

　　運(yùn)行測試

　　為了獲得的結(jié)果，在2182A上選擇10mV量程，并選擇整數(shù)電源周期積分（1NPLC）以獲得的電源頻率噪聲抑制能力。打開濾波器可以進(jìn)一步降低噪聲。特別注意不要使濾波器的響應(yīng)時(shí)間在熱曲線的峰值點(diǎn)引起誤差。慢速響應(yīng)的濾波器能夠?qū)?shù)據(jù)的峰值點(diǎn)起平滑的作用，從而可能會丟失重要的溫度信息。2182A具有選擇濾波器設(shè)置的能力，可以使系統(tǒng)的噪聲抑制能力達(dá)到化，并保證合適的峰值檢測能力。

　　在實(shí)驗(yàn)開始之前，量熱計(jì)內(nèi)、外的溫度必須相同。其溫度差為0℃ 相當(dāng)于差分熱偶的輸出電壓為0V。這時(shí)，如果發(fā)生溫度變化，則認(rèn)為是由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所引起的。

　　測試完成后，可以使用校準(zhǔn)曲線將數(shù)據(jù)變換成溫度并進(jìn)行分析。圖 4-41為一個化學(xué)反應(yīng)的典型熱曲線。的結(jié)果通常表達(dá)為熱量（卡路里）或者能量（焦耳）。