温度检测及仪表.ppt

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1、3.5 温度检测及仪表温度是化工过程中最普遍而重要的操作参数。所有的过程都是在一定的温度条件下进行的；温度决定一些反应能否进行和反应方向；温度决定一些反应的进程程度；温度显示反应的能量变化。一、测温原理一、测温原理温度不能直接测量。温度的测量都是通过温度传递到敏感元件后，该敏感元件的物理性质随温度变化而进行的。热交换 热辐射 3.5.1 3.5.1 概述概述概述概述二、温标二、温标 1 1、温度的数值表示方法称为温标温度的数值表示方法称为温标。它规定了温。它规定了温度的读数的起点（即零点）以及温度的单位。度的读数的起点（即零点）以及温度的单位。各类温度计的刻度均由温标确定。各类温度计的刻度均由

2、温标确定。2 2、国际上规定的温标有：摄氏温标、华氏温标、国际上规定的温标有：摄氏温标、华氏温标、热力学温标等。热力学温标等。几种温标的对比几种温标的对比正常体温正常体温为为37 C C，相当于华相当于华氏温度多氏温度多少度？少度？热力学温标（热力学温标（K K）热力学温标是建热力学温标是建立在热力学第二定律立在热力学第二定律基础上的最科学的温基础上的最科学的温标，是由开尔文标，是由开尔文（Kelvin）根据热力）根据热力学定律提出来的，因学定律提出来的，因此又称开氏温标。它此又称开氏温标。它的符号是的符号是T，单位是，单位是开尔文（开尔文（K）。威廉威廉汤姆逊汤姆逊开尔文勋爵开尔文勋爵像像1

3、990国际温标国际温标(ITS-90)从从19901990年年1 1月月1 1日开始在全世界范围内日开始在全世界范围内采用采用19901990年国际温标，简称年国际温标，简称ITS-90ITS-90。它定。它定义了一系列温度的固定点，测量和重现这义了一系列温度的固定点，测量和重现这些固定点的标准仪器以及计算公式，例如些固定点的标准仪器以及计算公式，例如水的三相点为水的三相点为273.16K273.16K（0.010.01 C C）等。）等。600C以上-高温计 600C以下-温度计接触式、非接触式三、温度测量仪表的种类四、温度测量的基本原理及方法四、温度测量的基本原理及方法1、物体受热，体积膨

4、胀、物体受热，体积膨胀 V-T2、压力随温度变化、压力随温度变化 P-T3、金属导体电阻随温度变化、金属导体电阻随温度变化 R-T4、热电效应原理、热电效应原理 E-T5、热辐射原理、热辐射原理常用温度计的种类及适用温度1、膨胀式温度计玻璃液体温度计利用液体受热膨胀并沿玻璃毛细管延伸而直接显示温度双金属温度计不同金属受热膨胀不同，双金属片在受热情况下发生弯曲而显示温度t=t0tt0双金属温度计2、压力式温度计利用液体的蒸发或气体的膨胀而引起的压力变化进行测量。温包：传热、容纳膨胀介质；毛细管：传递压力；弹簧管：显示压力（温度）。3、辐射式温度计通过特定波长光波的强度或热辐射强度来确定光源温度。

5、1.辐射式温度计辐射式温度计：测定热辐射强度；2.光学温度计光学温度计：采用光学分频法，测定不同频率光波的强度比值；3.比色法比色法：直接通过可见光颜色的对比，确定光源温度。辐射式温度计，通常用于测量高温条件，特别是光学温度计和比色温度计需要利用物体在高温下发射的可见光进行检测。1.1.红外线辐射温度计红外线辐射温度计 红外辐射温度计既可用于高温测量，又可用于冰点以下的温度测量，市售的红外辐射温度计的温度范围可以从-303000，中间分成若干个不同的规格，可根据需要选择适合的型号。一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物

6、体的红外辐射能量的大小及其按波长出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度。它的表面温度。红外辐射红外辐射红外辐射红外辐射温度计温度计温度计温度计测温依据测温依据测温依据测温依据红外系统：红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置

7、确定。红外能量聚焦在光电小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变处理电路，并按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。为被测目标的温度值。红外线辐射温度计外形红外线辐射温度计外形激光仅用于瞄准激光仅用于瞄准红外线辐射温度计红外线辐射温度计在非接触体温测量中的应用在非接触体温测量中的应用耳温仪耳温仪红外线辐射温度计在非接触温度测量中的应用红外线辐射温度计在非接触温度测量中的应用利用红色激光瞄准被利用红色激光瞄准被

8、测物（电控柜、天花测物（电控柜、天花板内的布线层）板内的布线层）温度温度采集系统采集系统CIT比色在线式红外测温仪 测温范围-203500 比色式温度传感器比色式温度传感器 比色式温度传感器采用比色式（双波段）测比色式温度传感器采用比色式（双波段）测温原理实现对被测目标的非接触测温，用户不需知温原理实现对被测目标的非接触测温，用户不需知道物质的发射率。它抗烟雾、水蒸气和灰尘能力较道物质的发射率。它抗烟雾、水蒸气和灰尘能力较强，不受窗口玻璃影响，能瞄准强，不受窗口玻璃影响，能瞄准,测量小目标，可测量小目标，可不考虑距离系数，可以不完全被目标充满，不需调不考虑距离系数，可以不完全被目标充满，不需调

9、焦就可准确测量。焦就可准确测量。比色温度计适于环境条件恶劣的工业现场中使用，如比色温度计适于环境条件恶劣的工业现场中使用，如:烟雾、水蒸气、灰尘比较严重的钢铁、焦化和炉窑等应用现烟雾、水蒸气、灰尘比较严重的钢铁、焦化和炉窑等应用现场。场。WFT-202辐射温度计 根据物体的热辐射效应原理来测量物体表根据物体的热辐射效应原理来测量物体表面温度。面温度。测量范围测量范围 4002000 光学高温计光学高温计隐丝式光学高温计 测量方法：调节电阻R以改变灯丝亮度,当它与待测光源像的亮度相等时，灯丝在光源的像上消失,这时由电表G上读出物体的亮度温度；或用补偿法由电位差计测量电流的精确值，再通过计算求出亮

10、度温度，后一方法适用于精密测量温度。非接触式光纤传感测温仪 热电偶测温的主要优点1、它属于、它属于自发电型自发电型传感器：测量时可以不需外加电源，传感器：测量时可以不需外加电源，可直接驱动动圈式仪表；可直接驱动动圈式仪表；2、测温范围广：下限可达、测温范围广：下限可达-270 C C，上限可达，上限可达18001800 C C以以上；上；3 3、各温区中的热电势均符合、各温区中的热电势均符合国际计量委员会国际计量委员会的标准。的标准。3.5.2 热电偶温度计热电偶温度计热电偶温度计分三部分热电偶温度计分三部分热电偶温度计分三部分热电偶温度计分三部分热电偶补偿导线测温仪表热电效应热电效应1821

11、年，德国物理学家年，德国物理学家赛贝克赛贝克用两种不同金属组成用两种不同金属组成闭合回路，并用酒精灯加热其中一个接触点（称为结点闭合回路，并用酒精灯加热其中一个接触点（称为结点)，发现放在回路中的指南针发生偏转（说明什么，发现放在回路中的指南针发生偏转（说明什么?)，如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热，指南针的偏转如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热，指南针的偏转角反而减小（又说明什么？）角反而减小（又说明什么？）。指南针的偏转说明回路中有电动势产生并有电流在回路指南针的偏转说明回路中有电动势产生并有电流在回路中流动，电流的强弱与两个结点的温差有关。中流动，电流的强弱与两个结点的温差有关。一、热

12、电偶一、热电偶结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。热电极热电极A A右端称为：右端称为：自由端自由端(参考端、参考端、冷端）冷端）（1 1）.热电现象及测温原理热电现象及测温原理左端称为：左端称为：测量端测量端(工作端、工作端、热端热端)热电极热电极B B热电势热电势AB热电偶工作原理演示热电偶工作原理演示热电势的产生热电势的产生不同金属具有不同的电子密度；两种金属接触面因为电子的扩散作用而产生电场；电子在扩散作用和电场力作用下最终达到平衡；电子的扩散与温度相关，温度越高，扩散作用越强。+-扩散作用扩散作用电场作用电场作用金属金属

13、A金属金属B+-金属A金属B接触电势eABe eABAB(t)t(t)t对于一定材料对于一定材料图3-57 热电偶原理ABeAB(t)eAB(t0)eA(t,t0)eB(t,t0)闭闭闭闭合合合合回回回回路路路路中中中中所所所所产产产产生生生生的的的的热热热热电电电电势势势势由由由由接接接接触触触触电电电电势势势势和和和和温温温温差差差差电势电势电势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

14、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：ABeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)注注注注意意意意：如如如如果果果果下下下下标标标标次次次次序序序序改改改改为为为为e eBABA，则则则则热热热热电电电电势势势势e e e e前前前前面面面面的的的的符符符符号号号号也也也也应应应应相相相相应应应应改变，即改变，即改变，即改变，即式式式式(i)(i)当当当当冷冷冷冷端端端端温温温温度度度度t t0 0一一一一定定定定时时时时，对对对对于于于于确确确确定定定定的的的的热热热热电电电电偶偶偶偶来来来来说说说说，e eABAB(t(t0 0

15、)为为为为常常常常数数数数，因因因因此此此此，其其其其总总总总热热热热电电电电势势势势E EABAB(t,t(t,t0 0)就就就就与与与与温温温温度度度度t t 成成成成单单单单值值值值函函函函数数数数对对对对应应应应关关关关系系系系，和和和和热热热热电电电电偶偶偶偶的的的的长长长长短短短短、直直直直径径径径无无无无关关关关。只只只只要要要要测测测测量量量量出出出出热热热热电电电电势势势势大大大大小小小小，就就就就能能能能判判判判断断断断被被被被测测测测温温温温度度度度的的的的高高高高低低低低，这就是热电偶的温度测量原理。这就是热电偶的温度测量原理。这就是热电偶的温度测量原理。这就是热电偶的

16、温度测量原理。=eAB(t)+eBA(t0)重要结论：重要结论：重要结论：重要结论：1.1.如果组成热电偶的两种电极材料相同，则如果组成热电偶的两种电极材料相同，则如果组成热电偶的两种电极材料相同，则如果组成热电偶的两种电极材料相同，则无论热电偶冷、热两端的温度如何，闭合回路无论热电偶冷、热两端的温度如何，闭合回路无论热电偶冷、热两端的温度如何，闭合回路无论热电偶冷、热两端的温度如何，闭合回路中的总热电势为零；中的总热电势为零；中的总热电势为零；中的总热电势为零；2.2.如果热电偶冷、热两端的温度相同，则无如果热电偶冷、热两端的温度相同，则无如果热电偶冷、热两端的温度相同，则无如果热电偶冷、热

17、两端的温度相同，则无论两电极材料如何，闭合回路中的总热电势也论两电极材料如何，闭合回路中的总热电势也论两电极材料如何，闭合回路中的总热电势也论两电极材料如何，闭合回路中的总热电势也为零为零为零为零 3.3.热电偶产生的热电势除了冷、热两端的温热电偶产生的热电势除了冷、热两端的温热电偶产生的热电势除了冷、热两端的温热电偶产生的热电势除了冷、热两端的温度有关之外，还与电极材料有关，也就是说由度有关之外，还与电极材料有关，也就是说由度有关之外，还与电极材料有关，也就是说由度有关之外，还与电极材料有关，也就是说由不同电极材料制成的热电偶在相同的温度下产不同电极材料制成的热电偶在相同的温度下产不同电极材

18、料制成的热电偶在相同的温度下产不同电极材料制成的热电偶在相同的温度下产生的热电势是不同的。生的热电势是不同的。生的热电势是不同的。生的热电势是不同的。中间导体定律中间导体定律ABtt0当当t tt t0 0时时，有有于是可得于是可得 同同理理还还可可以以证证明明，在在热热电电偶偶中中接接入入第第四四种种、第第五五种种导导体体以以后后，只只要要接接入入导导体体的的两两端端温温度度相相同同，接接入入的的导导体体对对原原热电偶回路中的热电势均没有影响。热电偶回路中的热电势均没有影响。根根据据这这一一性性质质，可可以以在在热热电电偶偶回回路路中中接接入入各各种种仪仪表表和和连连接接导导线线，只只要要保

19、保证证两两个个接接点点的的温温度度相相同同就就可可以以对对热热电电势势进进行行测量而不影响热电偶的输出。测量而不影响热电偶的输出。tt0ABCC毫伏计(2)(2)中间导体定律和热电势的测量中间导体定律和热电势的测量tABCt0t0中间导体定律中间导体定律例：求例：求热电热电偶回路的偶回路的电势电势。已知：已知：e eABAB(240)=9.747mV(240)=9.747mV，e eABAB(50)=2.023mV(50)=2.023mV，e eACAC(50)=3.048mV(50)=3.048mV，e eACAC（l0l0）=0.591mV=0.591mV。解一：解一：E=eE=eABAB

20、(240)+e(240)+eBCBC(50)+e(50)+eCACA(10)(10)，而而 e eABAB(50)+e(50)+eBCBC(50)+e(50)+eCACA(50)=0(50)=0 E=e E=eABAB(240)+e(240)+eCACA(10)-e(10)-eABAB(50)-e(50)-eCACA(50)=10.181 mV(50)=10.181 mV解二：利用中间导体定律解二：利用中间导体定律 E=e E=eABAB(240)+e(240)+eBABA(50)+e(50)+eACAC(50)+e(50)+eCACA(10)(10)=e =eABAB(240)+e(240)

21、+eCACA(10)-e(10)-eABAB(50)-e(50)-eCACA(50)=10.181 mV(50)=10.181 mV。热电偶AB在接点温度为T、T0时的热电势EAB(T,T0)等于热电偶AB在接点温度为T、TC和TC、T0的热电势EAB(T,TC)和EAB(TC,T0)的代数和EAB(T,T0)=EAB(T,TC)+EAB(TC,T0)(3)(3)热电偶的热电偶的“中间温度定律中间温度定律”热电偶的材质要求：单位温度变化的热电势大，且尽量接近线性关系；热电性质稳定；化学稳定性好：高温下抗氧化，抗腐蚀；具有较好的延展性，易于加工成丝；复现性好，便于批量生产和互换。不同材质的热电偶

22、有不同的特性，应根据实际需要选择测量范围、放大系数（以分度值表示）、测量精度、抗腐蚀能力、价格等。(4).(4).热电偶的种类热电偶的种类 八种八种国际标准化热电偶：国际标准化热电偶：B:B:铂铑铂铑3030铂铑铂铑6 6 、R:R:铂铑铂铑1313铂铂 、S S:铂铑铂铑1010铂铂 、K:K:镍铬镍铬镍硅镍硅 、N:N:镍铬硅镍铬硅镍硅镍硅 、E:E:镍铬镍铬铜镍、铜镍、J:J:铁铁铜镍铜镍 、T:T:铜铜铜镍铜镍 用于制造用于制造铂铂热电偶的各种热电偶的各种铂铂热电偶丝热电偶丝几种常用热电偶的测温范围及热电势几种常用热电偶的测温范围及热电势分度号分度号 名称名称 测量温度范围测量温度范围

23、 1000 C热电势热电势/mVB铂铑铂铑3030铂铑铂铑6 6501800 C C4.8344.834R铂铑铂铑1313铂铂-401600 C C10.50610.506S铂铑铂铑1010铂铂-401600 C C9.5879.587K镍铬镍硅镍铬镍硅(铝铝)-2701200 C C41.27641.276E镍铬铜镍镍铬铜镍(康康铜铜)270900 C C76.3735种热电偶的测温范围与热电势各有什么特点？种热电偶的测温范围与热电势各有什么特点？几种常用热电偶的热电势与温度的关系几种常用热电偶的热电势与温度的关系曲线分析曲线分析哪几种热电偶的哪几种热电偶的测温上限较高？测温上限较高？结论：

24、结论：哪几种热电偶的线哪几种热电偶的线性较差性较差？哪一种热电偶的哪一种热电偶的灵敏度高？灵敏度高？哪一种热电偶的哪一种热电偶的灵敏度较低灵敏度较低？为什么所有的曲线均过原点（零度点）？为什么所有的曲线均过原点（零度点）？常用工业热电偶比较常用工业热电偶比较热电偶的分度表热电偶的分度表 热电偶的线性较差，多数情况下采用查表法热电偶的线性较差，多数情况下采用查表法 我国从我国从1991年开始采用国际计量委员会规定的年开始采用国际计量委员会规定的“1990年国年国际温标际温标”（简称（简称ITS-90）的新标准。按此标准，制定了相应的）的新标准。按此标准，制定了相应的分度表，并且有相应的线性化集成

25、电路与之对应。分度表，并且有相应的线性化集成电路与之对应。直接从热电偶的分度表查温度与热电势的关系时直接从热电偶的分度表查温度与热电势的关系时的约束条件是：的约束条件是：自由端（冷端）温度必须为自由端（冷端）温度必须为 C C。分度表：分度表：当当t0=0时，时，与温度与温度t对应的数值对应的数值表。（表。（非线性非线性）分度号：分度号：与分度表所对应的热电偶的代号。与分度表所对应的热电偶的代号。举例举例例1 今用一只镍铬-镍硅热电偶,测量小氮肥厂中转化炉的温度,已知热电偶工作端温度为800,自由端(冷端)温度为30,求热电偶产生的热电势 E(800,30)。解：由附录三可以查得 E(800,

26、0)=33.277(mV)E(30,0)=1.203(mV)将上述数据代入式(5-3),即得E(800,30)=E(800,0)-E(30,0)=32.074(mV)(5).热电偶的结构热电偶的结构热电极工作部分绝缘子防止电极与电极、套管短路保护套管保护接线盒常用热电偶类型：常用热电偶类型：普通型热电偶普通型热电偶铠装铠装型型热电偶热电偶多点式热多点式热电电偶偶防爆型热防爆型热电电偶偶表面型热表面型热电电偶偶普通装配型普通装配型热电偶的热电偶的外形外形安装安装螺纹螺纹安装安装法兰法兰普通装配型普通装配型热电热电偶的结构放大图偶的结构放大图接线盒接线盒引出线套管引出线套管固定螺纹固定螺纹（出厂时

27、用塑料包裹）（出厂时用塑料包裹）热电偶工作端（热端）热电偶工作端（热端）不锈钢不锈钢保护管保护管铠装型热电偶外形铠装型热电偶外形法兰法兰铠装型热电偶可铠装型热电偶可 长达上百米长达上百米薄壁金属薄壁金属 保护套管保护套管（铠体）（铠体）BA绝缘绝缘 材料材料铠装型热电偶铠装型热电偶横截面横截面铠装型热电偶的三种结构铠装型热电偶的三种结构铠装型热电偶铠装型热电偶 铠装热电偶的制造工艺：铠装热电偶的制造工艺：把热电极材料与高温绝缘材料预把热电极材料与高温绝缘材料预置在金属保护管中、运用同比例压缩延伸工艺、将这三者合为置在金属保护管中、运用同比例压缩延伸工艺、将这三者合为一体，一体，制成各种直径、规

28、格的铠装偶体，再截取适当长度、将制成各种直径、规格的铠装偶体，再截取适当长度、将工作端焊接密封、配置接线盒即成为柔软、细长的铠装热电偶。工作端焊接密封、配置接线盒即成为柔软、细长的铠装热电偶。铠装热电偶特点：铠装热电偶特点：内部的热电偶丝与外界空气隔绝，有着内部的热电偶丝与外界空气隔绝，有着良好的抗高温氧化、抗低温水蒸气冷凝、抗机械外力冲击的特良好的抗高温氧化、抗低温水蒸气冷凝、抗机械外力冲击的特性。性。热响应时间少，减小动态误差；热响应时间少，减小动态误差；可弯曲安装使用可弯曲安装使用,解决微小、狭窄场合的测温问解决微小、狭窄场合的测温问题题.测量范围大；测量范围大；机械强度高，耐压性能好；

29、机械强度高，耐压性能好；多点热电偶多点热电偶 适用于生产现场存在温度梯度不显著，须同时测适用于生产现场存在温度梯度不显著，须同时测量多个位置或位置的多处测量。广泛应用于大化肥合量多个位置或位置的多处测量。广泛应用于大化肥合成塔、存储罐等装置中。成塔、存储罐等装置中。图图3.4多点热电偶多点热电偶隔爆隔爆型热电偶外形型热电偶外形厚壁保护管厚壁保护管压铸的接线盒压铸的接线盒电缆线电缆线隔爆隔爆型热电偶型热电偶 结构特点结构特点：隔爆热电偶的接线盒在设计时采用防爆的隔爆热电偶的接线盒在设计时采用防爆的特殊结构，它的接线盒是经过特殊结构，它的接线盒是经过压铸压铸而成的，有而成的，有一定的一定的厚度、隔

30、爆空间，厚度、隔爆空间，机构强度机构强度较高；采用螺纹隔爆接合较高；采用螺纹隔爆接合面，并采用密封圈进行密封，因此，当接线盒内一旦面，并采用密封圈进行密封，因此，当接线盒内一旦放弧时，不会与外界环境的危险气体传爆，能达到预放弧时，不会与外界环境的危险气体传爆，能达到预期的防爆、隔爆效果。期的防爆、隔爆效果。使用场合：使用场合：工业用的隔爆型热电偶多用于工业用的隔爆型热电偶多用于化学工化学工业业自控系统中（自控系统中（由于在化工生产厂、生产现场常伴有由于在化工生产厂、生产现场常伴有各种易燃、易爆等化学气体或蒸汽，如果用普通热电各种易燃、易爆等化学气体或蒸汽，如果用普通热电偶则非常不安全、很容易引

31、起环境气体爆炸）。偶则非常不安全、很容易引起环境气体爆炸）。其他其他热电偶外形热电偶外形小形小形K K型热电偶型热电偶补偿导线连接图补偿导线连接图二二.补偿导线补偿导线解决参比端温度的恒定问题。解决参比端温度的恒定问题。用廉价材料将冷端延伸到温度相对稳定的控制室内。在在0100 C范围内与所接热电偶有相同的范围内与所接热电偶有相同的热电特性热电特性的廉价金属制成的廉价金属制成的廉价金属制成的廉价金属制成,其作用是将热电偶的其作用是将热电偶的其作用是将热电偶的其作用是将热电偶的冷端延伸到温度恒定的操作室冷端延伸到温度恒定的操作室冷端延伸到温度恒定的操作室冷端延伸到温度恒定的操作室.可可延长热电偶

32、的冷端延长热电偶的冷端，可节约大量贵金属；易弯曲，便于敷设。，可节约大量贵金属；易弯曲，便于敷设。型号型号配用热电偶配用热电偶正正-负负补偿补偿导线外皮颜色导线外皮颜色 正正-负负SCSC铂铑铂铑1010-铂铂红红-绿绿KCKC镍铬镍铬-镍硅镍硅红红-蓝蓝v补偿导线应与热电偶的电极材料配合使用；v补偿导线的材质不同，接线时应特别注意不能接错。补偿导线外形补偿导线外形AB屏蔽层屏蔽层保护层保护层三、热电偶的冷端温度补偿三、热电偶的冷端温度补偿必要性必要性：1、用热电偶的分度表查毫伏数、用热电偶的分度表查毫伏数-温度时，温度时，必须满足必须满足t0=0 C的条件的条件。在实际测温中，冷。在实际测温

33、中，冷端温度常随环境温度而变化，这样端温度常随环境温度而变化，这样t0不仅不仅不是不是0 C，而且也不恒定，而且也不恒定，因此因此将产生误差将产生误差。2、一般情况下，冷端温度均高于一般情况下，冷端温度均高于0 C，热电势总是偏小热电势总是偏小。应想办法。应想办法消除或补偿消除或补偿热电偶热电偶的的冷端损失冷端损失。冷端温度补偿的方法冷端温度补偿的方法(1)、冷端恒温法：将热电偶的冷端置于装有将热电偶的冷端置于装有冰水混合物的恒温容器中，使冰水混合物的恒温容器中，使冷端的温度保持在冷端的温度保持在0 C不变。不变。此法也称此法也称冰浴法冰浴法，它消除了，它消除了t0不等于不等于0 C而引入的误

34、差，由而引入的误差，由于冰融化较快，所以一般只适于冰融化较快，所以一般只适用于用于实验室实验室中。中。冰浴法接线图冰浴法接线图1被被测测流体管道流体管道2热电热电偶偶3接线盒接线盒 4补偿导线补偿导线 5铜质导线铜质导线6毫伏表毫伏表 7冰瓶冰瓶8冰水混合物冰水混合物9试管试管10新新的冷端的冷端(2)、计算修正法 当当热热电电偶偶的的冷冷端端温温度度t0 0 C时时，由由于于热热端端与与冷冷端端的的温温差差随随冷冷端端的的变变化化而而变变化化，所所以以测测得得的的热热电电势势EAB（t，t0）与冷端为与冷端为0 C时所测得的热电势时所测得的热电势EAB（t，0 C）不等。）不等。EAB（t，

35、t0）=EAB（t，0 C）若若冷冷端端温温度度高高于于0 C，则则EAB（t，t0）tttt0 0 0 0，热热热热电电电电偶偶偶偶输输输输出出出出的的的的热热热热电电电电势势势势减减减减小小小小，但但但但电电电电桥桥桥桥中中中中R R R RCuCuCuCu随随随随温温温温度度度度的的的的上上上上升升升升而而而而增增增增大大大大，于于于于是是是是电电电电桥桥桥桥两两两两端端端端会会会会产产产产生生生生一一一一个个个个不不不不平平平平衡衡衡衡电电电电压压压压U U U Uabab(t(t(t(t0 0 0 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此时回路中输出的热电势为此时回路

36、中输出的热电势为:经过设计，可使电桥的不平衡电压等于因冷端温度变化引起的热电势变化，即经过设计，可使电桥的不平衡电压等于因冷端温度变化引起的热电势变化，即经过设计，可使电桥的不平衡电压等于因冷端温度变化引起的热电势变化，即经过设计，可使电桥的不平衡电压等于因冷端温度变化引起的热电势变化，即于是实现了冷端温度的自动补偿。于是实现了冷端温度的自动补偿。于是实现了冷端温度的自动补偿。于是实现了冷端温度的自动补偿。实际的补偿电桥一般是按实际的补偿电桥一般是按实际的补偿电桥一般是按实际的补偿电桥一般是按t t t t0 0 0 020202020设计的，即设计的，即设计的，即设计的，即t t t t0

37、0 0 020202020时，补偿电桥平衡无电压输出。时，补偿电桥平衡无电压输出。时，补偿电桥平衡无电压输出。时，补偿电桥平衡无电压输出。如用一台显示仪表显示多点温度时,可按下图连接,这样可节约显示仪表和补偿导线。法法法法(5)补偿热电偶法四、热电偶的配套仪表四、热电偶的配套仪表我国生产的热电偶均符合我国生产的热电偶均符合ITS-90国际温标所规定的国际温标所规定的标准，国家又规定了与标准热电偶配套的仪表，它标准，国家又规定了与标准热电偶配套的仪表，它们的显示值为温度，而且均已线性化。们的显示值为温度，而且均已线性化。如如:国家标准的国家标准的动圈式显示仪表命名为动圈式显示仪表命名为XC系列系

38、列。有指示型（有指示型（XCZ）和指示调节型（）和指示调节型（XCT）等系列品种。数字）等系列品种。数字式仪表也有式仪表也有指示型（指示型（XMZ）和指示调节型（）和指示调节型（XMT）等几种系等几种系列品种。列品种。XC系列系列动圈式仪表动圈式仪表（指针式显示仪表）指针式显示仪表）测量测量机构的核心部件是一个磁机构的核心部件是一个磁电式毫伏计。电式毫伏计。动圈式仪表与热电偶动圈式仪表与热电偶配套测温时，热电偶、连配套测温时，热电偶、连接导线、补偿导线、调整接导线、补偿导线、调整电阻和显示仪表组成了一电阻和显示仪表组成了一个闭合回路。个闭合回路。1热电偶热电偶2补偿导线补偿导线3冷端补偿器冷端

39、补偿器4外接外接调整电阻调整电阻5铜导线铜导线6动圈动圈7张丝张丝8磁钢磁钢（极靴）（极靴）9指针指针10刻度面板刻度面板1 1、XCZ-101XCZ-101型动圈式仪表型动圈式仪表型动圈式仪表型动圈式仪表动圈式仪表的工作原理动圈式仪表的工作原理磁电式毫伏计磁电式毫伏计组成：磁钢、动圈、组成：磁钢、动圈、指针、张丝、标尺指针、张丝、标尺通电线圈在磁场里会通电线圈在磁场里会 产生扭矩，指针偏转产生扭矩，指针偏转 (1)外接电阻外接电阻与热电偶配套使用的接线与热电偶配套使用的接线图图 规定规定规定规定R R外外外外=15=15（2）动圈温度补偿）动圈温度补偿动圈内铜导线的电阻随温度动圈内铜导线的电

40、阻随温度动圈内铜导线的电阻随温度动圈内铜导线的电阻随温度改变改变改变改变热敏电阻：温度热敏电阻：温度热敏电阻：温度热敏电阻：温度，电阻，电阻，电阻，电阻值值值值 指数变化指数变化指数变化指数变化T T，R R动动动动，（，（，（，（RtRt、R R并）并）并）并）R R串串串串2 2、电位差计、电位差计（1）手动电位差计）手动电位差计平衡法平衡法（用于热电偶）（用于热电偶）原理：原理：便携式手动电位差计RPERRNENGCIBEtK+-12测量原理图（2）自动电子电位差计）自动电子电位差计原理：原理：原理：原理：不平衡时，有电压差，不平衡时，有电压差，不平衡时，有电压差，不平衡时，有电压差，经

41、电子放大，驱动可逆经电子放大，驱动可逆经电子放大，驱动可逆经电子放大，驱动可逆电机转动，使变阻器触电机转动，使变阻器触电机转动，使变阻器触电机转动，使变阻器触点改变位置，使压差减点改变位置，使压差减点改变位置，使压差减点改变位置，使压差减少，直到压差为零。少，直到压差为零。少，直到压差为零。少，直到压差为零。图4-2 电子电位差计原理图图4-4 XW系列电位差计测量桥路原理图3.3.自动电子电位差计的测量桥路自动电子电位差计的测量桥路自动电子电位差计的测量桥路自动电子电位差计的测量桥路桥路中各电阻的作用桥路中各电阻的作用(1)1)1)1)滑滑线线电电阻阻RP与与工工艺艺电电阻阻 RB 改变滑动

42、触点在RP上的位置,可以产生不同的桥路输出电压以平衡热电偶的热电势。(2)2)始始端端 (下下限限)电电阻阻 RG RG的大小取决于测量下限的高低。Rc为RP、RM、RB并联的等效电阻（从C端看）(5)(5)冷端温度补偿电阻冷端温度补偿电阻 R2 降低测量误差，不同的热电偶配不同阻值的补偿电阻。(4)(4)上支路限流电阻上支路限流电阻R R4 4 把上支路的工作电流限定在4mA。（6-1）(6)(6)下下支支路路限限流流电电阻阻R3 它与R2配合，保证了下支路回路的工作电流为2mA。（6-2）2.2.自动电子电位差计的测量桥路自动电子电位差计的测量桥路自动电子电位差计的测量桥路自动电子电位差计

43、的测量桥路(3)(3)量量程程电电阻阻RM RM是决定仪表量程大小的电阻。它的大小由仪表测量范围与所采用的热电偶分度号来决定。补充题补充题用镍铬-镍硅热电偶配电子电位差计测量某炉温,温度的测量范围在400900。图6-4是电位差计测量桥路。已 知 E=1V；I1=4mA；I2=2mA；R2=5.33；RPRB=90。试根据测温要求确定桥路中的其他电阻值。3.5.3 3.5.3 热电阻温度计热电阻温度计 利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的。概述概述热电阻分为热电阻分为金属热电阻和半导体热电阻两大类两大类,一般把金属热电阻称为热电阻热电阻,而把半导体热电阻称为热敏电阻热敏电阻

44、。热电阻温度计分三部分热电阻温度计分三部分热电阻温度计分三部分热电阻温度计分三部分热电阻显示仪表连接导线取一只取一只100W/220V灯泡，用万用表测量其电阻灯泡，用万用表测量其电阻值，可以发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到值，可以发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到的额定热态电阻值应为的额定热态电阻值应为484。一、热电阻 1.1.测温原理测温原理特点：测量精度高；有较大的测量范围；200500 易于使用在自动测量和远距离测量中金属导体的电阻值随温度变化而变化2、工业常用热电阻、工业常用热电阻 用于制造热电阻的材料应具有用于制造热电阻的材料应具有尽可能大和稳定的电阻温度系数和电阻率尽可

45、能大和稳定的电阻温度系数和电阻率;R-t 关系最好成线性关系最好成线性;物理化学性能稳定物理化学性能稳定,复现性好等。复现性好等。目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻。其目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻。其他有镍、铁。他有镍、铁。(1)铂电阻铂电阻(WZP)热电特性精度高、稳定性好、性能可靠,所以得到了广泛应用。按IEC标准,铂热电阻的使用温度范围为-200+850。铂电阻的特性方程为 在-2000的温度范围内:在0850的温度范围内:式中Rt和R0分别为t和0时铂电阻值;A、B和C为常数。热电阻在温度t时的电阻值与R0有关。目前我国规定工业用铂热电阻有两种R0分度号10Pt10100

46、Pt100,其中以Pt100为常用。铂电阻不同分度号亦有相应分度表,即Rt-t 的关系表,这样在实际测量中,只要测得热电阻的阻值Rt,便可从分度表上查出对应的温度值。(2)铜电阻:由于铂是贵重金属,因此,在一些测量精度要求不高且温度较低的场合,可采用铜电阻进行测温,它的测量范围为-50+150。铜热电阻在测量范围内其电阻值与温度的关系几乎是线性的,可近似地表示为:-为铜热电阻的电阻温度系数,取=4.2510-3/。铜热电阻线性好,价格便宜,但它易氧化,不适宜在腐蚀性介质或高温下工作。电阻体大铜电阻有两种R0分度号50Cu50100Cu100普通型铂热电阻普通型铂热电阻 热电阻的结构形式：热电阻

47、的结构形式：普通型、铠装型、专用型普通型、铠装型、专用型固定螺纹式热电固定螺纹式热电阻阻活动法兰式热活动法兰式热电电阻阻固定螺纹固定螺纹锥锥式热式热电电阻阻薄膜型薄膜型防水式铠装热电阻防水式铠装热电阻圆接插式圆接插式铠装热电阻铠装热电阻防喷式铠装热电阻防喷式铠装热电阻端面热电阻端面热电阻适合于测量电厂汽轮机及电机轴瓦或其适合于测量电厂汽轮机及电机轴瓦或其它机体表面温度。它机体表面温度。防腐防腐热电阻热电阻采用新型防腐材料，采用新型防腐材料，外包覆聚四氟乙烯外包覆聚四氟乙烯F46F46，适合于石，适合于石油化工各种腐蚀性介质中测温。是油化工各种腐蚀性介质中测温。是氯碱行业的专用测温仪表。氯碱行业

48、的专用测温仪表。端面热电阻端面热电阻防腐热电阻防腐热电阻微型热电偶微型热电偶/热电阻热电阻适用于狭小场所适用于狭小场所的温度测量与控制。的温度测量与控制。是纺织、绦纶等行业是纺织、绦纶等行业业不可缺少的温度测业不可缺少的温度测量装置。量装置。炉壁热电偶炉壁热电偶/热电阻热电阻 适合于电厂锅炉炉壁，适合于电厂锅炉炉壁，管壁及其它圆柱体表管壁及其它圆柱体表面测量。面测量。微型热电偶微型热电偶/热电阻热电阻特殊热电偶特殊热电偶/热电阻热电阻炉壁炉壁热电偶热电偶/热电阻热电阻图图3.13小型铂热电阻小型铂热电阻 防爆型铂热电阻防爆型铂热电阻 汽车用水温传感器及水温表汽车用水温传感器及水温表 铜热电阻铜

49、热电阻电子自动平衡电桥电子自动平衡电桥（1 1 1 1）平衡电桥测温原理）平衡电桥测温原理）平衡电桥测温原理）平衡电桥测温原理利用平衡电桥来测量热电阻变化。利用平衡电桥来测量热电阻变化。图4-6 平衡电桥 当被测温度为下限时，Rt有最小值Rt0，滑动触点应在RP的左端，此时电桥的平衡条件是（4-3）当被测温度升高后的平衡条件是（4-4）用式（4-4）减式（4-3），则得（4-5）二、仪表二、仪表r r1 1与与RRt t成正比关系，即滑动触点成正比关系，即滑动触点B B的位置反映了热电阻的变化，的位置反映了热电阻的变化，也即反映了温度的变化。也即反映了温度的变化。（2 2 2 2）自动电子平衡

50、电桥）自动电子平衡电桥）自动电子平衡电桥）自动电子平衡电桥 为为了了准准确确地地指指示示出出被被测测温温度度的的数数值值，将将热热电电阻阻的的连接采用三线制接法，并加外接调整电阻（连接采用三线制接法，并加外接调整电阻（2.52.5欧）。欧）。图4-7 自动平衡电桥工作原理将检流计换成电子放大器，将检流计换成电子放大器，利用放大后的不平衡电压利用放大后的不平衡电压去驱动可逆电机，使可逆去驱动可逆电机，使可逆电机带动滑动触点电机带动滑动触点B以达到以达到电桥平衡，电桥平衡，-电子自动平电子自动平衡电桥的工作原理衡电桥的工作原理热电阻热电阻Rt采用三线制接法，规定导线电阻是采用三线制接法，规定导线电