课件：化工仪表自动化第二讲温度检测及仪表.ppt

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1、化学工业出版社化学工业出版社 检测仪表检测仪表与传感器与传感器第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表化学工业出版社化学工业出版社 内容提要内容提要n温度检测及仪表温度检测及仪表n温度检测方法温度检测方法n热电偶温度计热电偶温度计n热电阻温度计热电阻温度计n测温元件的安装测温元件的安装化学工业出版社化学工业出版社 温度检测的基本知识温度检测的基本知识温度：温度：反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学过程相联系。过程相联系。温度最本质的性质：温度最本质的性质：当两个冷热程度不同的物体接触后就会产当两个冷热程度不同的物体接触后就会产生导热

2、换热，换热结束后两物体处于热平衡状态，则它们具有生导热换热，换热结束后两物体处于热平衡状态，则它们具有相同的温度。相同的温度。第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表n一、温度检测方法一、温度检测方法化学工业出版社化学工业出版社 温温 标标热力学温标热力学温标 -又称开尔文温标，单位为开尔文（又称开尔文温标，单位为开尔文（K K）。）。n一、温度检测方法一、温度检测方法摄氏温标摄氏温标 -是把标准大气压下纯水的冰融点定为是把标准大气压下纯水的冰融点定为0 0度，纯水的沸点定为度，纯水的沸点定为100100度的一种度的一种温标。在温标。在0 0度和度和100100度之间分成度之间分成10010

3、0等分，每一分为一摄氏度，符号为等分，每一分为一摄氏度，符号为。华氏温标华氏温标 -规定在大气压下，纯水的冰融点为规定在大气压下，纯水的冰融点为3232度，纯水的沸点为度，纯水的沸点为212212度，中间划度，中间划分为分为180180等分，每一分为一华氏度，符号为等分，每一分为一华氏度，符号为。第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表化学工业出版社化学工业出版社 n一、温度检测方法一、温度检测方法 温度不能直接测量，只能借助于冷热不同物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不同而变化的特性来加以间接测量。分分类类按测量范围按测量范围按测量范围按测量范围 按用途按用途按用途按用途

4、高温计、温度计标准仪表、实用仪表 按工作原理按工作原理按工作原理按工作原理 膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计和辐射高温计 按测量方式按测量方式按测量方式按测量方式 接触式与非接触式 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表化学工业出版社化学工业出版社 测温方式测温方式测温方式测温方式温度计种类温度计种类温度计种类温度计种类 测温范围测温范围测温范围测温范围 优点优点优点优点 缺点缺点缺点缺点 接接触触式式测测温温仪仪表表膨膨胀胀式式玻璃液体玻璃液体 -50-50600600结构简单，使用方便，测量准确，结构简单，使用方便，测量准确，价格低廉价格低廉 测量上限和精度受玻璃

5、质量的测量上限和精度受玻璃质量的限制，易碎，不能记录远传限制，易碎，不能记录远传 双金属双金属-80-80 600600结构紧凑，牢固可靠结构紧凑，牢固可靠 精度低，量程和使用范围有限精度低，量程和使用范围有限 压压力力式式液体液体气体气体蒸汽蒸汽-30-30 600600-20-20 350350 0 0 250250结构简单，耐震，防爆能记录、报结构简单，耐震，防爆能记录、报警，价格低廉警，价格低廉 精度低，测温距离短，滞后大精度低，测温距离短，滞后大 热热电电偶偶铂铑铂铑-铂铂镍铬镍铬-镍硅镍硅镍铬镍铬-考铜考铜0 0 16001600-50-50 10001000-50-50 6006

6、00测温范围广，精度高，便于远距离、测温范围广，精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制多点、集中测量和自动控制 需冷端温度补偿，在低温段测需冷端温度补偿，在低温段测量精度较低量精度较低 热热电电阻阻铂铂铜铜-200-200 600600 -50 -50 150150测量精度高，便于远距离、多点、测量精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制集中测量和自动控制 不能测高温，需注意环境温度不能测高温，需注意环境温度的影响的影响 非接非接触式触式测温测温仪表仪表辐辐射射式式辐射式辐射式光学式光学式比色式比色式400 400 20002000700 700 32003200900 900 17

7、001700测温时，不破坏被测温度场测温时，不破坏被测温度场 低温段测量不准，环境条件会低温段测量不准，环境条件会影响测温准确度影响测温准确度 红红外外线线光电探测光电探测热电探测热电探测0 0 35003500200 200 20002000测温范围大，适于测温度分布，不测温范围大，适于测温度分布，不破坏被测温度场，响应快破坏被测温度场，响应快 易受外界干扰，标定困难易受外界干扰，标定困难 常用温度计的种类及优缺点常用温度计的种类及优缺点常用温度计的种类及优缺点常用温度计的种类及优缺点第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表化学工业出版社化学工业出版社 1.1.1.1.膨胀式温度计膨胀式温

8、度计膨胀式温度计膨胀式温度计双金属片双金属温度信号器1双金属片；2调节螺钉；3绝缘子；4信号灯膨胀式温度计是膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀基于物体受热时体积膨胀的性质而制成的。的性质而制成的。第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表化学工业出版社化学工业出版社 2.2.2.2.压力式温度计压力式温度计压力式温度计压力式温度计 它是根据在封闭系统中的液体、气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化这一原理而制成的，并用压力表来测量这种变化，从而测得温度。压力式温度计结构原理图 1传动机构；2刻度盘；3指针；4

9、弹簧管；5连杆；6接头；7毛细管；8温包；9工作物质 应用压力随温度的变化来测温的仪表叫应用压力随温度的变化来测温的仪表叫压力式温度计压力式温度计压力式温度计压力式温度计。第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表化学工业出版社化学工业出版社 3.3.3.3.辐射式温度计辐射式温度计辐射式温度计辐射式温度计辐射式高温计辐射式高温计辐射式高温计辐射式高温计是基于物体热辐射作用来测量温度的仪表。是基于物体热辐射作用来测量温度的仪表。压力式温度计的压力式温度计的压力式温度计的压力式温度计的构造构造构造构造由以下三部分组成由以下三部分组成由以下三部分组成由以下三部分组成 温包（高强度，小膨胀系数，高的

10、热导率，抗腐蚀等）毛细管 弹簧管（或盘簧管）第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表化学工业出版社化学工业出版社 n二、热电偶温度计二、热电偶温度计热电偶温度计热电偶温度计由三部分组成：热电偶；测量仪表；连接热电由三部分组成：热电偶；测量仪表；连接热电偶和测量仪表的导线（补偿导线）。偶和测量仪表的导线（补偿导线）。热电偶温度计热电偶温度计是以是以热电效应热电效应为基础的测温仪表。为基础的测温仪表。热电偶温度计测温系统示意图1热电偶；2导线；3测量仪表第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表化学工业出版社化学工业出版社 、热电偶、热电偶 热电偶是两种不同材料的导体或半导体焊接或绞接而成热电偶

11、是两种不同材料的导体或半导体焊接或绞接而成测温元件。测温元件。热电偶示意图热电偶示意图自由端（冷端）自由端（冷端）工作端（热端）工作端（热端）电极电极n二、热电偶温度计二、热电偶温度计第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表化学工业出版社化学工业出版社 热电现象n二、热电偶温度计二、热电偶温度计(1)热电现象（塞贝克效应）热电现象（塞贝克效应）第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表两种不同的导体或半导体连接成一个闭合回路，若两连接点温度不同，两种不同的导体或半导体连接成一个闭合回路，若两连接点温度不同，回路中会产生热电动势。这种电势包括温差电势和接触电势。回路中会产生热电动势。这种电势包

12、括温差电势和接触电势。化学工业出版社化学工业出版社 n二、热电偶温度计二、热电偶温度计 (2)测量原理测量原理 两金属的材料两金属的材料接触点的温度接触点的温度 在热电偶材料确定后，接触电势只和温度有关，故称为热电热，在热电偶材料确定后，接触电势只和温度有关，故称为热电热，记着记着e eABAB,下标下标A A表示正电极，表示正电极，B B表示负电极。表示负电极。影响因素影响因素接触电势形成的过程温差电势温差电势接触电势接触电势第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表化学工业出版社化学工业出版社 热电偶原理及电路图n二、热电偶温度计二、热电偶温度计闭合回路中所产生的热电势由闭合回路中所产生的

13、热电势由闭合回路中所产生的热电势由闭合回路中所产生的热电势由接触电势接触电势接触电势接触电势和和和和温差电势温差电势温差电势温差电势两部分组成两部分组成两部分组成两部分组成：由由由由于于于于温温温温差差差差电电电电势势势势比比比比接接接接触触触触电电电电势势势势小小小小很很很很多多多多，常常常常常常常常把把把把它它它它忽忽忽忽略略略略不不不不计计计计，这这这这样样样样热热热热电电电电偶偶偶偶的电势可表示为：的电势可表示为：的电势可表示为：的电势可表示为：第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表化学工业出版社化学工业出版社 n二、热电偶温度计二、热电偶温度计结论：结论：若热电偶两电极若热电偶两

14、电极A、B材料相同，则无论两端温度如何，则热材料相同，则无论两端温度如何，则热电偶回路的总热电势电偶回路的总热电势EAB(t,t0)恒为零。恒为零。如果热电偶两端温度相同（如果热电偶两端温度相同（t=t0），即使两电极），即使两电极A、B材料不同，材料不同，热电偶回路内的总热电势热电偶回路内的总热电势EAB(t,t0)恒为零。恒为零。热电偶的热电势仅与两热电极热电偶的热电势仅与两热电极A、B材料及端点温度材料及端点温度t、t0有关，有关，而与热电极的长度、形状、粗细及沿电极的温度分布无关。因而与热电极的长度、形状、粗细及沿电极的温度分布无关。因此，同种类型的热电偶在一定的允许误差范围内具有互换

15、性。此，同种类型的热电偶在一定的允许误差范围内具有互换性。第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表（1 1 1 1）插入第三种导线的问题）插入第三种导线的问题）插入第三种导线的问题）插入第三种导线的问题问题：问题：如何来检测热电偶产生的毫伏信号呢？如何来检测热电偶产生的毫伏信号呢？问题：问题：接入第三种金属导线对热电偶回路中的热电势是否会产生影响呢？接入第三种金属导线对热电偶回路中的热电势是否会产生影响呢？热电偶测温系统连接图化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表（2 2 2 2）插入第

16、三种导线的问题）插入第三种导线的问题）插入第三种导线的问题）插入第三种导线的问题热电偶测温系统连接图图（a）总的热电势（2-1）由于（2-4）（2-3）将式（2-2）、式（2-3）代入式（2-1）（2-2）第二导体定律第二导体定律化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表说明：说明：在热电偶回路中接入第三种金属导线对原热电偶在热电偶回路中接入第三种金属导线对原热电偶所产生的热电势数值并无影响。不过必须保证引入线两所产生的热电势数值并无影响。不过必须保证引入线两端的温度相同。端的温度相同。故得图（b）总的热电势化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪

17、表温度检测及仪表中间温度定律中间温度定律给出热端，冷端温度，通过查表的方法计算出回路总电势。给出热端，冷端温度，通过查表的方法计算出回路总电势。材料选定，且固定冷端温度，测的材料选定，且固定冷端温度，测的E E(t),(t),通过查表的方法计算出工作温度。通过查表的方法计算出工作温度。化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表（3 3）常用热电偶的种类）常用热电偶的种类工业上对热电极材料的要求工业上对热电极材料的要求工业上对热电极材料的要求工业上对热电极材料的要求温度每增加温度每增加时所能产生的热电势要大，而时所能产生的热电势要大，而且热电势与温度应尽可能成线性关

18、系；且热电势与温度应尽可能成线性关系；物理稳定性要高；物理稳定性要高；化学稳定性要高；化学稳定性要高；材料组织要均匀，要有韧性，便于加工成丝；材料组织要均匀，要有韧性，便于加工成丝；复现性好，便于成批生产，而且在应用上也可保复现性好，便于成批生产，而且在应用上也可保证良好的互换性。证良好的互换性。化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表热电偶名称热电偶名称代号代号分度号分度号热电极材料热电极材料测温范围测温范围/新新 旧旧正热电极正热电极负热电极负热电极长期使用长期使用短期使用短期使用铂铑铂铑3030-铂铑铂铑6 6铂铑铂铑1010-铂铂镍铬镍铬-镍硅镍硅镍铬镍

19、铬-铜镍铜镍铁铁-铜镍铜镍铜铜-铜镍铜镍WRRWRRWRPWRPWRNWRNWREWREWRFWRFWRCWRCB BS SK KE EJ JT TLL-2LL-2LB-3LB-3EU-2EU-2-CKCK铂铑铂铑3030合金合金铂铑铂铑1010合金合金镍铬合金镍铬合金镍铬合金镍铬合金铁铁铜铜铂铑铂铑6 6合金合金纯铂纯铂镍硅合金镍硅合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金30030016001600-20-2013001300-50-5010001000-40-40800800-40-40700700-400-40030030018001800160016001200120090

20、0900750750350350工业用热电偶工业用热电偶工业用热电偶工业用热电偶化学工业出版社化学工业出版社 第二讲温度检测及仪表第二讲温度检测及仪表（4 4）热电偶的结构）热电偶的结构普通型热电偶普通型热电偶热电偶的结构热电极热电极绝缘管绝缘管保护套管保护套管接线盒接线盒化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表材 料工作温度/橡皮、绝缘漆珐琅 玻璃管石英管瓷管纯氧化铝管 80 150 500120014001700常用绝缘子材料常用绝缘子材料常用保护套管常用保护套管材 料工作温度/无缝钢管不锈钢管石英管瓷管Al2O3陶瓷管 600100012001400 19

21、00以上化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表 铠装热电偶铠装热电偶 由金属套管、绝缘材料（氧化镁粉）、热电偶丝一起经由金属套管、绝缘材料（氧化镁粉）、热电偶丝一起经过复合拉伸成型，然后将端部偶丝焊接成光滑球状结构。过复合拉伸成型，然后将端部偶丝焊接成光滑球状结构。优点优点 反应速度快、使用方便、可弯曲、气密性好、不怕振、耐高压等。化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表 快速热电偶快速热电偶测量高温熔融物体一种专用热电偶。（消耗式热电偶）测量高温熔融物体一种专用热电偶。（消耗式热电偶）热电偶的结构形式可根据它的用途和安装位置来

22、确定。在热电偶选型时，要注意三个方面：热电极的材料；保护套管的结构，材料及耐压强度；保护套管的插入深度。表面型热电偶表面型热电偶 专门用来测量物体表面温度的一种特殊热电偶。专门用来测量物体表面温度的一种特殊热电偶。优点优点反应速度极快、热惯性极小。化学工业出版社化学工业出版社 2、热电偶的补偿导线问题、热电偶的补偿导线问题问题引出：问题引出：某热电偶，热端温度为某热电偶，热端温度为t t，冷端温度为，冷端温度为t tc c，显然冷端温度难以实现恒定，怎么办？，显然冷端温度难以实现恒定，怎么办？D DC C补偿导线补偿导线冷端的延伸冷端的延伸t tt tc cA AB B热电偶热电偶被测设备被测

23、设备生产现场生产现场t t0 0毫伏计毫伏计恒温环境恒温环境A AB B解决方法：解决方法：可以把热电偶做得很长，一直到控制室。可以把热电偶做得很长，一直到控制室。但热电偶一般为（较）贵重的金属，采用如图所示的延伸方式将需要大量的贵金属材料，不妥。但热电偶一般为（较）贵重的金属，采用如图所示的延伸方式将需要大量的贵金属材料，不妥。如如果果选选用用一一组组较较廉廉价价的的材材料料（C C、D D），且且CDCD在在一一定定温温度度范范围围内内所所产产生生的的热热电电势势与与热热电电偶偶ABAB在在同同一温度范围内所产生的一温度范围内所产生的热电势相等热电势相等，即，即 ，就可以用，就可以用CDC

24、D来替代来替代ABAB的延伸段。的延伸段。CDCD即即为为热热电电偶偶ABAB的的补补偿偿导导线线，通通常常CDCD采采用用比比热热电电偶偶电电极极材材料料更更廉廉价价的的两两种种金金属属材材料料做做成成，一一般般在在0 0100100范围内要求补偿导线要与被补偿的热电偶具有几乎完全相同的热电性质。范围内要求补偿导线要与被补偿的热电偶具有几乎完全相同的热电性质。此时，测得的热电势为此时，测得的热电势为冷端温度变为了冷端温度变为了t t0 0,比较容易恒定。比较容易恒定。化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表热电偶名称热电偶名称补偿导线补偿导线工作端为工作端为1

25、00，冷端为，冷端为00时的标准热电势时的标准热电势/mV/mV正极正极负极负极材料材料颜色颜色材料材料颜色颜色铂铑铂铑10-铂铂镍铬镍铬-镍硅（镍铝）镍硅（镍铝）镍铬镍铬-铜镍铜镍铜铜-铜镍铜镍铜铜铜铜镍铬镍铬铜铜红红红红红红红红铜镍铜镍铜镍铜镍铜镍铜镍铜镍铜镍绿绿蓝蓝棕棕白白0.6450.0370.0374.0954.0950.1050.1056.3176.3170.1700.1704.2774.2770.0470.047常用热电偶的补偿导线常用热电偶的补偿导线1 1、在选择和使用补偿导线时，要和热电偶的型号相匹配；在选择和使用补偿导线时，要和热电偶的型号相匹配；2 2、注意、注意极性不能

26、接错；极性不能接错；3 3、热电偶与补偿导线连接处的温度一般不能热电偶与补偿导线连接处的温度一般不能高于高于100100。注意事项：注意事项：化学工业出版社化学工业出版社 目前，热电偶冷端温度补偿主要有以下几种方法：目前，热电偶冷端温度补偿主要有以下几种方法：(1)(1)冷端温度保持为冷端温度保持为00的方法的方法(2)(2)冷端温度修正方法冷端温度修正方法(3)(3)校正仪表零点法校正仪表零点法(4)(4)补偿电桥法补偿电桥法(5)(5)补偿热电偶法补偿热电偶法第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表.冷端温度的补偿冷端温度的补偿冷端温度的补偿冷端温度的补偿中间导体定律中间导体定律冷端恒定

27、问题冷端恒定问题利利用用补补偿偿导导线线来来延延伸伸冷冷端端，是是把把热热电电偶偶的的冷冷端端从从温温度度较较高高和不稳定的现场延伸到温度较低和比较稳定的操作室内。和不稳定的现场延伸到温度较低和比较稳定的操作室内。由由于于操操作作室室内内的的温温度度往往往往高高于于00，而而工工业业上上常常用用的的各各种种热热电电偶偶的的温温度度电电势势关关系系曲曲线线以以及及配配套套使使用用的的仪仪表表，都都是是在在冷冷端端温温度度保保持持为为00的的情情况况下下得得到到。如如何何才才能能得得出出准准确确的的测测量量结结果果？拆拆开开冷冷端端，串串入入“毫毫伏伏计计”，可可以以测测量量热热电电势势，而而不不

28、影响总的热电势。影响总的热电势。问题引出：问题引出：解决方案：解决方案：冷端温度补偿，即将冷端温度保持为冷端温度补偿，即将冷端温度保持为0，或者进行必要的修正和处理。，或者进行必要的修正和处理。化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表.冷端温度的补偿冷端温度的补偿冷端温度的补偿冷端温度的补偿（1 1）冷端温度保持为）冷端温度保持为的方法的方法图3-61 热电偶冷端温度保持的方法适用于实验室中的精确测量和检定热电偶时使用。适用于实验室中的精确测量和检定热电偶时使用。注意：注意：化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表.冷端温度的补偿

29、冷端温度的补偿冷端温度的补偿冷端温度的补偿（2 2）冷端温度修正方法）冷端温度修正方法 在实际生产中，冷端温度往往不是0，而是某一温度t1，这就引起测量误差。因此，必须对冷端温度进行修正。某一设备的实际温度为某一设备的实际温度为t t，其冷端温度为，其冷端温度为t t1 1，这时测得，这时测得的热电势为的热电势为E E（t t，t t1 1）。为求得实际。为求得实际t t 的温度，可利用的温度，可利用下式进行修正，即下式进行修正，即 因为因为举例举例举例举例化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表.冷端温度的补偿冷端温度的补偿冷端温度的补偿冷端温度的补偿（2 2

30、）冷端温度修正方法）冷端温度修正方法 由此可知，冷端温度的修正方法是把测得的热电势由此可知，冷端温度的修正方法是把测得的热电势E E（t t，t t1 1），加上热端为室温，加上热端为室温t t，冷端为，冷端为00时的热电偶的热电时的热电偶的热电势势E E（t t1 1，0 0），才能得到实际温度下的热电势，才能得到实际温度下的热电势E E（t t，0 0）。该方法只适用于实验室或临时测温，在连续该方法只适用于实验室或临时测温，在连续测量中显然是不实用的。测量中显然是不实用的。注意：注意：化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表.冷端温度的补偿冷端温度的补偿冷端

31、温度的补偿冷端温度的补偿举例举例举例举例解解由附录由附录二二可以查得可以查得 则则再查附录二可以查得再查附录二可以查得68783V68783V对应的温度为对应的温度为900900。用镍铬用镍铬-铜镍热电偶测量某加热炉的温度。测得的热铜镍热电偶测量某加热炉的温度。测得的热电势电势E E（t t，t t1 1）66982V66982V，而自由端的温度，而自由端的温度t t1 13030，求被测的实际温度。求被测的实际温度。化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表 由于热电偶所产生的热电势与温度之间的关系都是非线性的（当然各种热电偶的非线性程度不同），因此在自由端的温

32、度不为零时，将所测得热电势对应的温度值加上自由端的温度，并不等于实际的被测温度。譬如在上例中，测得的热电势为66982V，由附录二可查得对应温度为876.6，如果再加上自由端温度30，则为906.6，这与实际被测温度有一定误差。其实际热电势与温度之间的非线性程度越严重，则误差就越大。化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表化学工业出版社化学工业出版社 化学工业出版社化学工业出版社 练习题练习题用镍铬用镍铬-镍硅镍硅(K)(K)热电偶测量温度，已知冷端温度为热电偶测量温度，已知冷端温度为4040，用，用高精度毫伏表测得这时的热电动势为高精度毫伏表测得这时的热电动势

33、为29.188mV29.188mV，求被测点的，求被测点的温度。温度。已知铂铑已知铂铑10-10-铂铂(S)(S)热电偶的冷端温度热电偶的冷端温度t t0 02525，现测得热，现测得热电动势电动势E(tE(t，t t0 0)11.712mV11.712mV，求热端温度是多少度？，求热端温度是多少度？化学工业出版社化学工业出版社 练习题练习题已知镍铬已知镍铬-镍硅镍硅(K)(K)热电偶的热端温度热电偶的热端温度t t800800，冷端温度，冷端温度t t0 02525，求，求E(tE(t，to)to)是多少毫伏是多少毫伏?化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表

34、（3 3）校正仪表零点法）校正仪表零点法 若采用测温元件为热电偶时，要使测温时指示值不偏低，可预先将仪表指针调整到相当于室温的数值上。注意：注意：只能在测温要求不太高的场合下应用。（4 4）补偿电桥法）补偿电桥法 利用不平衡电桥产生的电势，来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值。化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表具有补偿电桥的热电偶测温线路(1)(1)设计设计t t0 000时，满足时，满足R R1 1R R2 2，R R3 3R RCuCu，U Uabab=0=0 回路输出电势为热电势回路输出电势为热电势(2)(2)当当t t0 0 t t0 0

35、，热电偶输出的热电势热电偶输出的热电势减小，但电桥中减小，但电桥中R Rt t随温度的上升而随温度的上升而增大，于是电桥两端会产生一个不增大，于是电桥两端会产生一个不平衡电压平衡电压U Uabab(t(t0 0)此时回路中输出的热电势为此时回路中输出的热电势为:如适当选择桥臂电阻和电流的数值，可以使电产生的不平衡电压正如适当选择桥臂电阻和电流的数值，可以使电产生的不平衡电压正好补偿由于冷端温度变化引起的热电势变化值，即好补偿由于冷端温度变化引起的热电势变化值，即从而实现了冷端温度的自动补偿。从而实现了冷端温度的自动补偿。此时回路中输出的热电势为此时回路中输出的热电势为:化学工业出版社化学工业出

36、版社 由于电桥是在由于电桥是在2020时平衡的，所以采用这种补偿电桥时时平衡的，所以采用这种补偿电桥时须把仪表的机械零位预先调到须把仪表的机械零位预先调到2020处。处。如果补偿电桥是在如果补偿电桥是在00时平衡设计的（时平衡设计的（DDZ-DDZ-型温度变送型温度变送器中的补偿电桥），则仪表零位应调在器中的补偿电桥），则仪表零位应调在00处。处。第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表化学工业出版社化学工业出版社 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表（5 5）补偿热电偶法）补偿热电偶法补偿热电偶连接线路 在实际生产中，为了节省补偿导线和投资费用，常用多支热电偶而配用一台测温仪表。化学

37、工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表n三、热电阻温度计三、热电阻温度计 在中、低温区，一般是使用热电阻温度计来进行温度的在中、低温区，一般是使用热电阻温度计来进行温度的测量较为适宜。测量较为适宜。Why?热电阻温度计热电阻温度计是由热电阻（感温元件），显示仪表（不平衡电桥或平衡电桥）以及连接导线所组成。热电阻温度计化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表1.1.1.1.测温原理测温原理测温原理测温原理 金金属属热热电电阻阻：利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性（电阻温度效应）来进行温度测量的。一般可以用以下的近似关系式表示：

38、式中，为温度t时对应的电阻值 为温度t0(通常t00)时对应的电阻值 为温度系数 热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出被测温度。目前，主要有金属热电阻金属热电阻和半导体热敏电阻半导体热敏电阻两类。化学工业出版社化学工业出版社 半导体热敏电阻半导体热敏电阻：半导体热敏电阻的阻值和温度的关系为：式中，为温度t时对应的电阻值 A、B是取决于半导体材料和结构的常数 金属热电阻金属热电阻和和和和半导体热敏电阻半导体热敏电阻的比较的比较的比较的比较：热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上），但

39、互换性较差，非线性严重，测温范围只有50300左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于测量200500范围内的温度测量，其特点测量准确、稳定性好、性能可靠，在过程控制领域中的应用极其广泛。一般用金属热电阻一般用金属热电阻。第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表化学工业出版社化学工业出版社 常用的热电阻：常用的热电阻：常用的热电阻：常用的热电阻：铂热电阻有铂热电阻有铂热电阻有铂热电阻有R R R R0 0 0 010101010、R R R R0 0 0 0100100100100和和和和R R R R0 0 0 01000100010001000等几种，等几种，等几种

40、，等几种，分度号分别为分度号分别为分度号分别为分度号分别为Pt10Pt10Pt10Pt10、Pt100 Pt100 Pt100 Pt100 和和和和 Pt1000Pt1000Pt1000Pt1000；铜热电阻有铜热电阻有铜热电阻有铜热电阻有R R R R0 0 0 050505050和和和和R R R R0 0 0 0100100100100两种，两种，两种，两种，分度号分别为分度号分别为分度号分别为分度号分别为Cu50Cu50Cu50Cu50和和和和 Cu100Cu100Cu100Cu1002.2.2.2.工业常用热电阻工业常用热电阻工业常用热电阻工业常用热电阻作为热电阻的材料一般要求是：作

41、为热电阻的材料一般要求是：作为热电阻的材料一般要求是：作为热电阻的材料一般要求是：电阻温度系数、电阻率要大；热容量要小；在整个测温范围内，应具有稳定的物理、化学性质和良好的复制性；电阻值随温度的变化关系，最好呈线性。第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表（1 1）铂电阻）铂电阻在0650的温度范围内，铂电阻与温度的关系为由实验求得化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表（2 2）铜电阻）铜电阻 金属铜易加工提纯，价格便宜；它的电阻温度系数很大，且电阻与温度呈线性关系；在测温范围为-50+

42、150内，具有很好的稳定性。在-50+150的范围内，铜电阻与温度的关系是线性的。即化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表.热电阻的结构热电阻的结构热电阻的结构热电阻的结构（1 1 1 1）普通型热电阻）普通型热电阻）普通型热电阻）普通型热电阻 主要由电阻体、保护套管和接线盒等主要部件所组成。热电阻的支架形状(已绕电阻丝)（2 2 2 2）铠装热电阻）铠装热电阻）铠装热电阻）铠装热电阻 将电阻体预先拉制成型并与绝缘材料和保护套管连成一体。（3 3 3 3）薄膜热电阻）薄膜热电阻）薄膜热电阻）薄膜热电阻 将热电阻材料通过真空镀膜法，直接蒸镀到绝缘基底上。化学工业

43、出版社化学工业出版社 4.4.热电阻热电阻热电阻热电阻的信号连接方式的信号连接方式的信号连接方式的信号连接方式 热热热热电电电电阻阻阻阻是是是是把把把把温温温温度度度度变变变变化化化化转转转转换换换换为为为为电电电电阻阻阻阻值值值值变变变变化化化化的的的的一一一一次次次次元元元元件件件件，通通通通常常常常需需需需要要要要把把把把电电电电阻阻阻阻信信信信号号号号通通通通过过过过引引引引线线线线传传传传递递递递到计算机控制装置或者其它二次仪表上。常用的引线方式有三种：到计算机控制装置或者其它二次仪表上。常用的引线方式有三种：到计算机控制装置或者其它二次仪表上。常用的引线方式有三种：到计算机控制装置

44、或者其它二次仪表上。常用的引线方式有三种：E ER R1 1R R2 2R R3 3二线制：二线制：二线制：二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号。这种引线方式最简单在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号。这种引线方式最简单在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号。这种引线方式最简单在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号。这种引线方式最简单但由于连接导线必然存在引线电阻但由于连接导线必然存在引线电阻但由于连接导线必然存在引线电阻但由于连接导线必然存在引线电阻r r r r，r r r r的大小与导线的材质和长度等因素有关的大小与导线的材质和长度等因素有关的大小与导线的材质

45、和长度等因素有关的大小与导线的材质和长度等因素有关很明显，图中的很明显，图中的很明显，图中的很明显，图中的因此，这种引线方式只适用于测量精度要求较低的场合。因此，这种引线方式只适用于测量精度要求较低的场合。因此，这种引线方式只适用于测量精度要求较低的场合。因此，这种引线方式只适用于测量精度要求较低的场合。第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表化学工业出版社化学工业出版社 E ER R1 1R R2 2R R3 3三线制：三线制：三线制：三线制：在热电阻根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制在热电阻根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制在热电阻根部的一

46、端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制在热电阻根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制 这这这这种种种种方方方方式式式式通通通通常常常常与与与与电电电电桥桥桥桥配配配配套套套套使使使使用用用用，可可可可以以以以较较较较好好好好地地地地消消消消除除除除引引引引线线线线电电电电阻阻阻阻的的的的影影影影响响响响，是是是是工工工工业业业业过过过过程程程程中最常用的引线方式。中最常用的引线方式。中最常用的引线方式。中最常用的引线方式。I II IA A A AB B B BC C C C事事事事实实实实上上上上电电电电桥桥桥桥上上上上R R R R1 1 1 1R R R

47、R2 2 2 2RRRRt t t t、R R R R3 3 3 3，经经经经过过过过设设设设计计计计可可可可以以以以使使使使两两两两个个个个桥桥桥桥臂上的电流相等，均为臂上的电流相等，均为臂上的电流相等，均为臂上的电流相等，均为I I I I，且，且，且，且I I I I几乎不受几乎不受几乎不受几乎不受R R R Rt t t t的影响的影响的影响的影响三线制的连接，每根线上同样也存在导线电阻三线制的连接，每根线上同样也存在导线电阻三线制的连接，每根线上同样也存在导线电阻三线制的连接，每根线上同样也存在导线电阻r r r r此时，此时，此时，此时，U U U Ui i i iU U U UA

48、CACACAC？可以起到调零的作用可以起到调零的作用可以起到调零的作用可以起到调零的作用四四四四线线线线制制制制：在在在在热热热热电电电电阻阻阻阻根根根根部部部部两两两两端端端端各各各各连连连连接接接接两两两两根根根根导导导导线线线线的的的的方方方方式式式式称称称称为为为为四四四四线线线线制制制制，其其其其中中中中两两两两根根根根引引引引线线线线为为为为热热热热电电电电阻阻阻阻提提提提供供供供恒恒恒恒定定定定电电电电流流流流I I I Is s s s，把把把把R R R Rt t t t转转转转换换换换为为为为电电电电压压压压信信信信号号号号U U U Ui i i i，再再再再通通通通过过

49、过过另另另另两两两两根根根根引引引引线线线线把把把把U U U Ui i i i引引引引至至至至二二二二次次次次仪仪仪仪表表表表。可可可可见见见见这这这这种种种种引引引引线线线线方方方方式式式式可可可可以以以以完完完完全全全全消消消消除除除除引引引引线线线线电电电电阻阻阻阻的影响，主要用于高精度的温度检测。的影响，主要用于高精度的温度检测。的影响，主要用于高精度的温度检测。的影响，主要用于高精度的温度检测。化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表n四、电动温度变送器四、电动温度变送器 DBWDBWDBWDBW型温度（温差）变送器型温度（温差）变送器型温度（温差）

50、变送器型温度（温差）变送器是DDZ-系列电动单元组合式检测调节仪表中的一个主要单元。它既可与各种类型的热电偶、热电阻配套使用，又可与具有毫伏输出的各种变送器配合，然后，它和显示单元、控制单元配合，实现对温度或温差及其他各种参数进行显示、控制。化学工业出版社化学工业出版社 第二讲第二讲 温度检测及仪表温度检测及仪表DDZ-DDZ-型的温度变送器与型的温度变送器与型的温度变送器与型的温度变送器与DDZ-DDZ-型的温度变送器进型的温度变送器进型的温度变送器进型的温度变送器进行比较，它有以下主要特点。行比较，它有以下主要特点。行比较，它有以下主要特点。行比较，它有以下主要特点。线路上采用了安全火花型