温检测学习教案.pptx

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1、会计学1温检测温检测(jin c)第一页，共71页。23.2温度温度(wnd)检测仪表检测仪表n n3.2.1 3.2.1 概述概述n n温标温标n n温度温度(wnd)(wnd)检测仪表分类检测仪表分类n n3.2.2 3.2.2 热电偶温度热电偶温度(wnd)(wnd)计计n n标准化热电偶与分度表标准化热电偶与分度表n n热电偶自由端温度热电偶自由端温度(wnd)(wnd)的处理的处理n n结构形式结构形式n n热电偶温度热电偶温度(wnd)(wnd)检测系统检测系统n n3.2.3 3.2.3 热电阻温度热电阻温度(wnd)(wnd)计计n n3.2.4 3.2.4 其它接触式其它接触

2、式n n3.2.5 3.2.5 非接触式非接触式n n3.2.6 3.2.6 温度温度(wnd)(wnd)检测仪表的使用检测仪表的使用 知识要点知识要点热电偶的基本定律（回顾）热电偶的基本定律（回顾）标准热电偶的分度和查表方法标准热电偶的分度和查表方法热电偶自由端温度补偿热电偶自由端温度补偿(bchng)标准热电偶的选型标准热电偶的选型热电阻的分度、查表、选型热电阻的分度、查表、选型辐射式温度检测仪表的原理辐射式温度检测仪表的原理普朗克定律普朗克定律温度检测仪表的选型温度检测仪表的选型第1页/共71页第二页，共71页。3温度检测的应用温度检测的应用温度检测的应用温度检测的应用(yngyng)(

3、yngyng)例子例子例子例子互动：温度检测的例子和相应互动：温度检测的例子和相应(xingyng)(xingyng)的检测方法的检测方法？第2页/共71页第三页，共71页。美丽美丽美丽美丽(mil)(mil)(mil)(mil)的济公故里的济公故里的济公故里的济公故里4第3页/共71页第四页，共71页。5发酵罐温度发酵罐温度发酵罐温度发酵罐温度(wnd)(wnd)(wnd)(wnd)检测检测检测检测第4页/共71页第五页，共71页。6发酵罐温度控制发酵罐温度控制发酵罐温度控制发酵罐温度控制第5页/共71页第六页，共71页。7温度检测温度检测(jinc)的应用例子的应用例子第6页/共71页第七

4、页，共71页。83.2.1概述概述(ish)n n温度n n描述系统不同自由度之间能量分布状况的基本物理量，决定(judng)一系统是否与其它系统处于热平衡的宏观性质（互为热平衡相同温度）n n分子物理学：大量分子的平均动能，无规则运动的剧烈程度n n物理、化学性质与温度的关系n n工业生产和科学实验中，温度及温度检测与控制第7页/共71页第八页，共71页。93.2.1.13.2.1.1温标温标温标温标(wnbio)(wnbio)n n温标n n温度的数值表示方法(fngf)，标尺n n规则和方法(fngf)（如零点）n n测量单位n n常用的温标n n经验温标n n热力学温标n n国际实用温

5、标飞机飞机(fij)温度场温度场 热应力和热变形分析热应力和热变形分析第8页/共71页第九页，共71页。10n n经验温标经验温标n n借助于某一种物质的物理量与温度变化的关系，用实验方借助于某一种物质的物理量与温度变化的关系，用实验方法法(fngf(fngf)或经验公式所确定的温标或经验公式所确定的温标n n根据液体（水银）受热后体积膨胀的性质根据液体（水银）受热后体积膨胀的性质n n摄氏温标（摄氏温标（）-中国暂时使用中国暂时使用-标准大气压下，冰点和沸点标准大气压下，冰点和沸点（0-1000-100，100100等分）等分）n n华氏温标（华氏温标（）-中国已不用中国已不用-（32-21

6、232-212，180180等分）等分）n n/=(1.8t/=(1.8t/+32)+32)n nt/t/=(/=(/-32)/1.8 -32)/1.8 n n热力学温标热力学温标n n开尔文温标（开尔文温标（KelvinKelvin，K K）n n以热力学第二定律为基础的理论温标，被采纳为国际统一以热力学第二定律为基础的理论温标，被采纳为国际统一基准温标基准温标n n绝对零度绝对零度n n不与温度计、不与测温物质的性质相联系（纯理论）不与温度计、不与测温物质的性质相联系（纯理论）n n国际实用温标（国际温标）国际实用温标（国际温标）人的体表温度(wnd)37，应为多少？T=t+273.15

7、Kt=T-273.15 Fahrenheit =1.8*37+32=98.6第9页/共71页第十页，共71页。11n n国际实用温标（国际温标）n n温标基准点：选择了一些固定点（可复现的平衡态）温度作为温标基准点n n基准仪器(yq)：规定了不同温度范围内的基准仪器(yq)n n内插公式：标准仪器(yq)示值与国际温标数值间的关系n n越来越接近热力学温标n nITS-27（第一个国际温标）ITS-48 ITS-68 ITS-900100100等分摄氏温标(sh sh wn bio)32F212F180等分华氏温标(hu sh wn bio)热力学温标0K国际实用温标第10页/共71页第十一

8、页，共71页。12n n1990年国际温标（ITS-90）简介n n定义固定点：17个n n标准(biozhn)仪器：4个温区n n下限：0.65Kn n上限：单色辐照的普朗克辐射定律实际可测的最高温度n n内插公式：每种内插标准(biozhn)仪器在n个固定点温度下分度第11页/共71页第十二页，共71页。131K等于水三相点热力学温度的等于水三相点热力学温度的 1/273.16 ITS90 基准仪器及温度范围：基准仪器及温度范围：0.655.0K 3He和和4He蒸气压温度计（蒸气压温度计（He同位素）同位素）3.024.5561K 3He、4He 定容气体定容气体(qt)温度计温度计 1

9、3.80331234.93K 基准铂电阻温度计基准铂电阻温度计 1234.96K以上以上 光学或光电高温计光学或光电高温计第12页/共71页第十三页，共71页。143.2.1.23.2.1.2温度温度温度温度(wnd)(wnd)检测仪表的分类检测仪表的分类检测仪表的分类检测仪表的分类n n接触式接触式n n膨胀式膨胀式 （体积（体积/长度长度-温度）温度）n n热电阻式热电阻式 （电阻值（电阻值-温度）温度）n n热电偶热电偶 （热电效应）（热电效应）n n非接触式非接触式n n主要是利用物体的热辐射特性与温度之间的对应主要是利用物体的热辐射特性与温度之间的对应关系（普朗克定律关系（普朗克定律

10、 E(,T)E(,T)能量（波长能量（波长(bchng)(bchng)，温度），温度）n n亮度法亮度法 n n全辐射法全辐射法n n比色法比色法第13页/共71页第十四页，共71页。15接触式和非接触式的比较接触式和非接触式的比较接触式和非接触式的比较接触式和非接触式的比较(b(b jio)jio)n n接触式接触式n n被测物体温度被测物体温度，若被测物体热容量较，若被测物体热容量较小小测量精度较低测量精度较低n n要准确：被测物体的热容量要准确：被测物体的热容量 n n非接触式非接触式n n利用被测物体热辐射而发出红外线利用被测物体热辐射而发出红外线n n制造成本较高，测量精度却较低制造

11、成本较高，测量精度却较低n n优点：优点：n n可进行遥测可进行遥测n n不从被测物体上吸收热量不从被测物体上吸收热量n n不会干扰被测对象的温度场不会干扰被测对象的温度场n n连续测量不会产生消耗连续测量不会产生消耗(xioho)(xioho)n n反应快等反应快等第14页/共71页第十五页，共71页。16互动：选择互动：选择(xunz)(xunz)检测方法检测方法？第15页/共71页第十六页，共71页。173.2.2热电偶温度计热电偶温度计n n温差热电偶（简称热电偶）n n使用最普遍的传感元件之一n n结构简单，测量范围宽、准确度高、热惯性小，输出信号为电信号便于远传或信号转换n n测量

12、流体(lit)、固体、固体壁面的温度n n微型热电偶还可测快速及动态温度变化第16页/共71页第十七页，共71页。18TT0AB热电偶热电偶热电极热电极热端（工作端、测量端）热端（工作端、测量端）冷端（自由端、参考端）冷端（自由端、参考端）接触电势接触电势(dinsh)(dinsh)（帕尔（帕尔贴电势贴电势(dinsh)(dinsh)）两种导）两种导体接触体接触E E温差电势温差电势(dinsh)(dinsh)（汤姆（汤姆逊电势逊电势(dinsh)(dinsh)）单一导）单一导体体E E差差总热电势总热电势(dinsh)=接触电势接触电势(dinsh)+温差电势温差电势(dinsh)热端自由(

13、zyu)端l热电效应热电效应两种两种不同的导体或半导体不同的导体或半导体A和和B组合成闭合回路组合成闭合回路导体导体A和和B的连接处的连接处温度不同温度不同（设（设TT0）在此闭合回路中就在此闭合回路中就有电流产生有电流产生也称西拜克（也称西拜克（Seeback）效应（）效应（1821年）年）第17页/共71页第十八页，共71页。19（1）接触电势eAB(T)导体A、B结点在温度T 时形成的接触电动势；e单位电荷(dinh)，e=1.610-19C；k波尔兹曼常数，k=1.3810-23 J/K；NA、NB 导体A、B在温度为T 时的电子密度。接触电势的大小与温度高低及导体接触电势的大小与温度

14、高低及导体(dot)中的电子密度有关。中的电子密度有关。电子扩散速率与两种导体的电子密度有关电子扩散速率与两种导体的电子密度有关(yugun)(yugun)，并与接触区的温度成正比，并与接触区的温度成正比 接触电势原理图+ABTeAB(T)-eAB(T)e接触接触(T)=系数系数*T*ln(电子密度之比电子密度之比)第18页/共71页第十九页，共71页。20eA(T，T0)导体A两端温度为T、T0时形成的温差电动势；T，T0 高低端的绝对温度(juduwnd)；A 汤姆逊系数，表示导体A两端的温度差为1时所产生的温差电动势，例如在0时，铜的=2V/。AeA(T,To)ToT（2）温差(wnch

15、)电势单一导体，如果两端温度不同，则：高温单一导体，如果两端温度不同，则：高温(gown)(gown)端自由电子动能端自由电子动能大，因而向低温端扩散。动态平衡时，产生电位差大，因而向低温端扩散。动态平衡时，产生电位差-温差电势。温差电势。E温差温差(T,T0)=温度差范围内对温度的积分温度差范围内对温度的积分第19页/共71页第二十页，共71页。21由由导导体体材材料料A A、B B组组成成的的闭闭合合回回路路(hul)(hul)，其其接接点点温温度度分分别别为为T T、T0,T0,如如果果T TT0T0，则必存在着两个接触电势和两个温差电势，回路，则必存在着两个接触电势和两个温差电势，回路

16、(hul)(hul)总电势：总电势：（3）回路(hul)总电势NAT、NAT0导体A在结点温度(wnd)为T和T0时的电子密度；NBT、NBT0导体B在结点温度(wnd)为T和T0时的电子密度；A、B导体A和B的汤姆逊系数。T0TeAB(T)eAB(T0)eA(T,T0)eB(T,T0)AB可忽略温差可忽略温差电势电势第20页/共71页第二十一页，共71页。22n n四点结论：（提问：为什么？判断题）n nAB为同种导体，不论温差(wnch)为多大，EAB(T,T0)=0n n材料不同，有温差(wnch)才有热电势n n热电势只与热电极材料和两端温差(wnch)有关，与热电 极几何尺寸（长短、

17、粗细等）无关n n热电极材料确定之后，热电势只与T，T0有关。若T0已定，则E与T为单值函数。T0TeAB(T)eAB(T0)eA(T,T0)eB(T,T0)AB第21页/共71页第二十二页，共71页。23n n热电偶的基本定律热电偶的基本定律n n均质导体定律、中间导体定律、中间温度定律均质导体定律、中间导体定律、中间温度定律n n（1 1）均质导体定律）均质导体定律n n由一种导体组成的闭合回路由一种导体组成的闭合回路(hul)(hul)，不论导体的截，不论导体的截面积和长度如何，也不论各处的温度如何都不产生热面积和长度如何，也不论各处的温度如何都不产生热电势。电势。EAB(T,T0)=E

18、接接T+EB-E接接T0 EA =(E接接T-E接接T0)EA+EB =X*Tln(NAT/NBT)-X*Tln(NAT0/NBT0)积分积分(jfn)（A）dT+积积分分(jfn)（B）dTTT0ABLn(1)=0第22页/共71页第二十三页，共71页。24n n（2）中间导体定律n n在热电偶回路(hul)中接入第三种导体，只要中间导体两端温度相同，那么中间接入导体对热电偶回路(hul)总热电势没有影响 n n应用：引入各种检测仪表、各种连线，不影响测量T0T0ABC接入第三种导体示意图接入第三种导体示意图TEABC(T,T0)=e接ABT+eB+e接BCT0 +eC+e接ACT0-eA-

19、=e接ABT+e接BCT0+e接ACT0-（eA eB）+eCLn(B/C)+Ln(C/A)=Ln(B/A)第23页/共71页第二十四页，共71页。25n n中间(zhngjin)导体定律的应用ET0T0TET0T1T1T电位电位(din wi)(din wi)计接入计接入 热电偶回路热电偶回路第24页/共71页第二十五页，共71页。26E总=EAB（T）+EBC（T）+ECA（T）=0三种三种(snzhn)不同导体组成的热电偶回不同导体组成的热电偶回路路TABCTT中间导体定律（引伸）：一个由几种不同导体材料连接成的闭合回路，只要(zhyo)它们彼此连接的接点温度相同，则此回路各接点产生的热

20、电势的代数和为零。如图，由A、B、C三种(sn zhn)材料组成的闭合回路，则第25页/共71页第二十六页，共71页。27n n（3）中间(zhngjin)温度定律ABTT0TT0TC因此因此(ync)(ync)，只要列出热电势在冷端温度为，只要列出热电势在冷端温度为00的分度表，就可以的分度表，就可以求出冷端在其它温度时的热电势值。求出冷端在其它温度时的热电势值。第26页/共71页第二十七页，共71页。28n n热电偶的误差热电偶的误差n n（1 1）分度引起的误差）分度引起的误差n n热电偶的输出电势与温度之间是非线性关系热电偶的输出电势与温度之间是非线性关系 n n（2 2）冷端温度引起

21、的误差）冷端温度引起的误差n n工业上使用的热电偶分度表和根据分度表刻度的工业上使用的热电偶分度表和根据分度表刻度的显示仪表都是在冷端温度为零时进行的（需补偿）显示仪表都是在冷端温度为零时进行的（需补偿）n n（3 3）测量线路及仪表误差）测量线路及仪表误差n n需有配套的测量电路和相应的仪表，要选用合适需有配套的测量电路和相应的仪表，要选用合适的仪表量程，热电偶与仪表连接时应选用电阻小的仪表量程，热电偶与仪表连接时应选用电阻小且恒定的导线且恒定的导线 n n（4 4）干扰和漏电引起的误差）干扰和漏电引起的误差n n电磁场电磁场n n绝缘不好可能造成热电势的分流绝缘不好可能造成热电势的分流n

22、n（5 5）其它）其它n n热电偶的材料不均匀、补偿导线与热电偶的热电热电偶的材料不均匀、补偿导线与热电偶的热电特性特性(txng)(txng)不完全一致、热电偶的热惰性引起不完全一致、热电偶的热惰性引起的动态误差等等的动态误差等等 第27页/共71页第二十八页，共71页。293.2.2.13.2.2.1标准化热电偶与分度表标准化热电偶与分度表标准化热电偶与分度表标准化热电偶与分度表 n n热电偶电极材料的要求（可靠性、准确度）n n热电性质、物理化学性能稳定（时间和被测介质、不易氧化或腐蚀）n n导电(dodin)率要高，并且电阻温度系数要小n n热电势随温度的变化率要大，constn n机

23、械强度要高，复制性要好，复制工艺要简单，价格便宜 目前目前(mqin)(mqin)在国际上被公认的比较好的热电材料只有几种。根据在国际上被公认的比较好的热电材料只有几种。根据IECIEC推荐，推荐，目前目前(mqin)(mqin)我国已经为八种热电偶制定了标准，被称为标准热电偶我国已经为八种热电偶制定了标准，被称为标准热电偶 第28页/共71页第二十九页，共71页。30n n同一型号的标准化热电偶，国家进行了统一同一型号的标准化热电偶，国家进行了统一(t(t ngy)ngy)规定规定（因此，互换性好）（因此，互换性好）n n热电极材料及其化学成分热电极材料及其化学成分n n热电性质热电性质n

24、n允许偏差允许偏差 n nS R B K N T E JS R B K N T E Jn n选型考虑：测量范围、精度和稳定性要求、被测对象的特选型考虑：测量范围、精度和稳定性要求、被测对象的特殊要求、成本等殊要求、成本等 第29页/共71页第三十页，共71页。31标准化热电偶标准化热电偶标准化热电偶标准化热电偶第30页/共71页第三十一页，共71页。32标准化热电偶（续）标准化热电偶（续）标准化热电偶（续）标准化热电偶（续）第31页/共71页第三十二页，共71页。33n n标准化热电偶的分度表根据国际温标规定：根据国际温标规定：t0t000时，用实验的方法测出各时，用实验的方法测出各种不同热电

25、极组合的热电偶在不同的工作温度下所产生种不同热电极组合的热电偶在不同的工作温度下所产生的热电势的热电势(dinsh)(dinsh)值，列成一张张表格，这就是常说值，列成一张张表格，这就是常说的分度表（也可用参考函数表示）的分度表（也可用参考函数表示）判断题：各种标准判断题：各种标准(biozhn)(biozhn)热电偶，当热电偶，当t t00时，热电势为零时，热电势为零（）（）分度表分度表参考函数参考函数热电特性热电特性(txng)曲线曲线第32页/共71页第三十三页，共71页。34n n热电偶温度特性(txng)曲线：n nEn nt=0E=0n nt0E0n nt0E0n n不同型号，E有

26、较大差别n n非线性n n自由端t00，求t，需用如下公式：第33页/共71页第三十四页，共71页。35n n例子(l zi)：型热电偶在工作型热电偶在工作(gngzu)时自由端时自由端温度温度3030，现测得热电偶的电势为，现测得热电偶的电势为7.57.5，求，求被测介质被测介质(jizh)(jizh)实际温度。实际温度。l解：解：S型，型，E(t0,0)=E(30,0)=0.173mV（P440/P289）E(t,0)=E(t,30)+E(30,0)=7.5+0.173=7.673mV查表：查表：830（P442/P291）第34页/共71页第三十五页，共71页。363.2.2.23.2.

27、2.2热电偶自由端温度热电偶自由端温度热电偶自由端温度热电偶自由端温度(wnd)(wnd)的处理的处理的处理的处理TT0AB总热电势总热电势=接触电势接触电势+温差电势温差电势热端自由端第35页/共71页第三十六页，共71页。37n n（1）补偿导线法n n用较廉价的导体来加长热电偶（要求(yoqi)热电特性相近）n n中间导体定律n n中间温度定律n n若自由端不为0，n n 仍需修正E总总=EAB(t,t0)+EAB(t0,t0)=EAB(t,t0)判断题：热电偶的补偿导线法，可补偿自由端不为零判断题：热电偶的补偿导线法，可补偿自由端不为零的的情况情况(qngkung)，不需再进行温度值修

28、正了。（，不需再进行温度值修正了。（）第36页/共71页第三十七页，共71页。38n n补偿导线法注意事项n n补偿导线只能在一定温度范围(fnwi)内与热电偶特性相近n n不同型号-不同型号n nt0处的两个点，温度需一致n n+/-接+/-n n补偿导线的作用只是延伸自由端，当自由端温度不为0时，仍需进行其他补偿与修正C-补偿补偿(bchng)型、型、X-延伸型延伸型第37页/共71页第三十八页，共71页。39n n（2）计算修正(xizhng)法n n需查表、计算，难进行连续测量TT0E总总=E(T,0)=E(T,T0)+E(T0,0)第38页/共71页第三十九页，共71页。40n n（

29、3）自由(zyu)端恒温法n n自由(zyu)端引至电加热的恒温器中（如冰浴法）mVABABTCC仪表铜导线试管补偿导线热电偶冰点槽冰水溶液T0第39页/共71页第四十页，共71页。41n n（4）自动补偿法n n采用补偿电桥(din qio)，补偿自由端温度变化导致的热电势n n自由端温度补偿器n n4V DC、电桥(din qio)、RsmVEAB(T,T0)T0T0TAB+-abUUabRCuR1R2R3RsUab=E(t0,0)、锰铜电阻、锰铜电阻(dinz)铜电阻铜电阻(dinz)第40页/共71页第四十一页，共71页。42n n例3.4K型型KXK型型3005020（1）E总，总，

30、T显；显；（2）补偿）补偿(bchng)导线为铜，或显示仪表为导线为铜，或显示仪表为 E型，求型，求E总，总，T显显解：（解：（1）K,K,K型型 E总总=E(t,0)=E1(t,tc)+E2(tc,t0)+E3(t0,0)（2）K,铜，且铜，且K型显示型显示(xinsh)：E总总=E1(t,tc)+E2CU(tc,t0)+E3(t0,0)=E1(t,t0)-E1(tc,0)+0+E3(t0,0)K,K型，型，E型显示型显示(xinsh)：E总总=E1K(t,tc)+E2K(tc,t0)+E3E(t0,0)WHY第41页/共71页第四十二页，共71页。433.2.2.33.2.2.3热电偶的结

31、构热电偶的结构热电偶的结构热电偶的结构(jigu)(jigu)形式形式形式形式n n（1）普通型热电偶 第42页/共71页第四十三页，共71页。44n n铠装热电偶铠装热电偶n n测量端热容量小，动态响应快；测量端热容量小，动态响应快；机械强度机械强度(qingd)(qingd)高；挠性好，高；挠性好，可安装在结构复杂的装置上可安装在结构复杂的装置上n n工业应用广泛工业应用广泛 (a)(b)(c)(d)132铠装式热电偶断面结构示意图铠装式热电偶断面结构示意图1金属套管金属套管;2绝缘材料绝缘材料(juyuncilio);3热热电极电极(a)碰底型碰底型;(b)不碰底型不碰底型;(c)露头型

32、露头型;(d)帽型帽型第43页/共71页第四十四页，共71页。45n n薄膜热电偶n n可以实现物体表面(biomin)的温度的测量n n体积很小，所以热容量小n n快速温度变化的测量，时间常数小于10ms。第44页/共71页第四十五页，共71页。463.2.2.43.2.2.4热电偶温度热电偶温度热电偶温度热电偶温度(wnd)(wnd)检测系统检测系统检测系统检测系统配套配套(pi to)使用使用自由端温度自由端温度(wnd)补偿补偿器器非线性补偿非线性补偿标度变换标度变换可使用通用的显示仪表可使用通用的显示仪表标度变换标度变换第45页/共71页第四十六页，共71页。473.2.3热电阻温度

33、计热电阻温度计n n热电阻效应热电阻效应n n热电阻热电阻n n铂（铂（PtPt）n n铜（铜（CuCu）n n半导体热敏电阻半导体热敏电阻(r m(r m n din n din z z)n n热电阻的分度号和分度表热电阻的分度号和分度表 n nR0R0要合适要合适n nPt:R0=10Pt:R0=10；R0=100R0=100n n分度号分度号Pt10Pt10；Pt100Pt100n nCuCu：R0=50R0=50；R0=100R0=100n n分度号分度号Cu50Cu50；Cu100Cu100如如Pt100在室温在室温(sh wn)20时时电阻电阻107.79（附表（附表3.1,3.2

34、）0第46页/共71页第四十七页，共71页。48n n热电阻的结构(jigu)型式 无感无感(w n)绕绕法法支架材料：云母、石英玻璃、陶瓷等支架材料：云母、石英玻璃、陶瓷等 电绝缘性能电绝缘性能 热膨胀系数要与热电丝的一致或相近热膨胀系数要与热电丝的一致或相近 较高的热电率，较小的比热较高的热电率，较小的比热 有稳定的物理、化学性能，不污染电阻丝有稳定的物理、化学性能，不污染电阻丝 有足够的机械强度有足够的机械强度(qingd)，加工性能好，加工性能好 内引线（接触内引线（接触电势小，大直电势小，大直径，大电阻）径，大电阻）第47页/共71页第四十八页，共71页。49n n热电阻温度(wnd

35、)检测系统（与热电偶的异同点）热电阻热电阻专用专用(zhunyng)显显示仪表示仪表配套使用配套使用非线性处理非线性处理(chl)或补偿或补偿热电阻热电阻通用显示仪表通用显示仪表配套使用配套使用非线性处理或补偿非线性处理或补偿变送器变送器热电阻和热电偶温度检测系统的热电阻和热电偶温度检测系统的区别区别输入电路形式不同输入电路形式不同热电偶热电偶自由端补偿器；热电阻自由端补偿器；热电阻 测量电桥测量电桥引线：引线：热电偶热电偶补偿导线（补偿导线（E接接，T0一致）；热电阻一致）；热电阻 可用可用普通导线（普通导线（R引线引线=Const、R接、接、E接）接）第48页/共71页第四十九页，共71页

36、。50n n热电阻的三线(sn xin)制接法减小引线电阻对热电阻测温的影响减小引线电阻对热电阻测温的影响接到电源和两个桥臂，接到电源和两个桥臂，R引引 R桥，桥，而而u影响不大，从而影响不大，从而(cng r)较好消除较好消除了了R引的影响，准确度引的影响，准确度第49页/共71页第五十页，共71页。51n n热电阻的外引线(ynxin)接线方法n n二线制、三线制、四线制第50页/共71页第五十一页，共71页。52n n二线(r xin)制第51页/共71页第五十二页，共71页。53n n三线(sn xin)制第52页/共71页第五十三页，共71页。54n n四线制第53页/共71页第五十

37、四页，共71页。553.2.43.2.4其它其它其它其它(qt)(qt)接触式温度检测仪表接触式温度检测仪表接触式温度检测仪表接触式温度检测仪表n n接触式：除了热电偶、热电阻式，还有n n玻璃管温度计n n压力(yl)式温度计n n双金属温度计n n集成温度传感器一般不具备远传功能，作一般不具备远传功能，作为为(zuwi)现场指示之用现场指示之用第54页/共71页第五十五页，共71页。56n n（1）玻璃管温度计n n玻璃温包、毛细管、工作液体和刻度标尺等n n体积膨胀系数n n水银、酒精等为工作液n n工业、标准和实验室n n（2）压力式温度计n n受热后体积膨胀或压力增大的原理n n液体

38、、气体、蒸汽压力式，结构基本相同，但原理有些区别（关系式不一样）n n毛细管：容积尽量，但太小会增加(zngji)传递阻力n n弹性元件、传动机构合理合理(hl)设计毛细管、弹设计毛细管、弹性元件和传动机构性元件和传动机构第55页/共71页第五十六页，共71页。57n n（3）双金属温度(wnd)计n n利用两种膨胀系数不同的金属元件来测量温度(wnd)，替代水银温度(wnd)计n n测量范围较宽-80600，准确度等级12.5级，但测量滞后较大 双金属温度计结构图第56页/共71页第五十七页，共71页。58n n（4 4）集成温度传感器）集成温度传感器n n晶体三极管发射结电压与温度晶体三极

39、管发射结电压与温度T T、反向饱和电流与温度、反向饱和电流与温度T T等变化关等变化关系系n n敏感元件、放大电路和补偿电路等部分集成化，并封装起来敏感元件、放大电路和补偿电路等部分集成化，并封装起来n n特点：体积小、反应快的优点外，还具有线性好、性能高、价格特点：体积小、反应快的优点外，还具有线性好、性能高、价格低等低等n nAD590AD590，输出电流，输出电流绝对温度的微安，可测绝对温度。绝对温度的微安，可测绝对温度。n n注意：注意：AD590 AD590输出不是标准输出不是标准(biozh(biozh n)n)信号，需转换信号，需转换 第57页/共71页第五十八页，共71页。59

40、3.2.5非接触式温度非接触式温度(wnd)检测仪表检测仪表n n主要是辐射式n n物体的辐射能随温度而变化n n优点：非接触(jich)，运动，不破坏温度场n n原理n n普朗克定律第58页/共71页第五十九页，共71页。603.2.5非接触式温度非接触式温度(wnd)检测仪表检测仪表士兵突击士兵突击(tj)防红外探测侦察防红外探测侦察非接触式温度探测与检测非接触式温度探测与检测(jin c)具有重要的应用价值具有重要的应用价值第59页/共71页第六十页，共71页。61n n普朗克定律(dngl)（1）整个波长(bchng)内的能量 （令T=1）土星土星(txng)(txng)的温度辐射图的

41、温度辐射图 斯蒂芬斯蒂芬-玻尔兹曼定律玻尔兹曼定律 物体在温度 T下的辐射率(也称“黑度系数”)为辐射波长 为第一辐射常数 为第二辐射常数 普朗克公式普朗克公式 （2 2）特定波长）特定波长 令波长令波长c c为常数为常数（3 3）两个特定波长，能量之比）两个特定波长，能量之比 维恩公式维恩公式 全辐射法全辐射法 亮度法亮度法 比色法比色法 需需T T校正校正第60页/共71页第六十一页，共71页。62n n辐射式温度计主要(zhyo)组成框图第61页/共71页第六十二页，共71页。633.2.5.23.2.5.2辐射辐射辐射辐射(fsh)(fsh)温度计温度计温度计温度计n n（1）全辐射(

42、fsh)高温计透射：高温测量，反射：中温测量透射：高温测量，反射：中温测量检测元件：热电偶堆、热释电元件、硅光电池和热敏电阻等检测元件：热电偶堆、热释电元件、硅光电池和热敏电阻等注意注意(zh y)(zh y)：测量距离；根据辐射率修正：测量距离；根据辐射率修正400-2000 1.5%2.0%400-2000 1.5%2.0%优点：简单方便优点：简单方便 缺点：易受干扰缺点：易受干扰 测量距离测量距离第62页/共71页第六十三页，共71页。64n n（2）光电温度计两束辐射能量（即亮度）不同时，光电元件两束辐射能量（即亮度）不同时，光电元件(yunjin)输出对应于两辐射能量差的交变电信号输

43、出对应于两辐射能量差的交变电信号 人工瞄准系统人工瞄准系统测量距离测量距离0.53m根据辐射率修正根据辐射率修正结构复杂结构复杂可接受能量小可接受能量小 优点：抗干扰能力强优点：抗干扰能力强20015001.0%1.5%，响应时间，响应时间.55s第63页/共71页第六十四页，共71页。65n n（3）比色温度计基于维恩位移定律（维恩公式）工作基于维恩位移定律（维恩公式）工作被测物体的辐射能中对应波长为被测物体的辐射能中对应波长为1和和2的的辐射交替地投射到同一光电元件上，经转换后得出比色温度辐射交替地投射到同一光电元件上，经转换后得出比色温度1/2，基本，基本(jbn)不受物体辐射率的影响不

44、受物体辐射率的影响结构复杂，成本高结构复杂，成本高40020001.0%第64页/共71页第六十五页，共71页。66n n（4）红外温度计检测被测物体检测被测物体(wt)产生的红外波长段的辐射能，红外检测产生的红外波长段的辐射能，红外检测器器不同光学元器件材料不同光学元器件材料适用波长、测温范围也不同适用波长、测温范围也不同光学玻璃、石英；氟化镁、氧化镁；硅、锗光学玻璃、石英；氟化镁、氧化镁；硅、锗第65页/共71页第六十六页，共71页。673.2.63.2.6温度温度温度温度(wnd)(wnd)检测仪表的使用检测仪表的使用检测仪表的使用检测仪表的使用n n接触式和非接触式接触式和非接触式n

45、n目前目前 工业应用大部分是接触式工业应用大部分是接触式n n非接触：接触式不能胜任之处，选之，比如炉膛火焰温度检测非接触：接触式不能胜任之处，选之，比如炉膛火焰温度检测n n热电偶、金属热电阻热电偶、金属热电阻 比如铂电阻可做标准仪器比如铂电阻可做标准仪器n n工业现场就地指示工业现场就地指示n n半导体热敏电阻和集成温度传感器半导体热敏电阻和集成温度传感器n n接触式温度检测仪表使用接触式温度检测仪表使用n n测温位置测温位置n n尽可能缩小温度敏感元件和保护套管的体积尽可能缩小温度敏感元件和保护套管的体积n n正确安装正确安装 1 2 3 1 2 3n n一体型温度变送器一体型温度变送器

46、 测温元件和变送模块测温元件和变送模块(m kui)(m kui)集成集成n n智能型温度变送器智能型温度变送器 可作温度变送模块可作温度变送模块(m kui)(m kui)也可用作仪表也可用作仪表 功能丰富功能丰富 5 5点点互动：温度互动：温度(wnd)(wnd)检测正确检测正确安装安装？P134P134第66页/共71页第六十七页，共71页。68n n温度检测仪表小结n n接触式（常用）和非接触式n n现场就地指示：一般用膨胀式温度仪表n n集中显示(xinsh)、记录和控制用的温度检测：热电偶、热电阻n n非工业生产过程领域：半导体热敏电阻和集成温度传感器n n接触式：缩小温度敏感元件

47、的体积（热平衡时间）；保护套管（抗腐蚀、机械强度）第67页/共71页第六十八页，共71页。69思考题思考题用热电偶测温时为什么要保持参比端温度恒定用热电偶测温时为什么要保持参比端温度恒定?一一般都采用哪些方法般都采用哪些方法?用电桥法测定热电阻的电阻值时，为什么常采用用电桥法测定热电阻的电阻值时，为什么常采用三线制接线方法三线制接线方法?辐射测温仪表辐射测温仪表(ybio)(ybio)的基本组成是什么？的基本组成是什么？列举出生活中见到的几个测温的例子。列举出生活中见到的几个测温的例子。温度检测仪表温度检测仪表(ybio)(ybio)的选型主要考虑些什么因的选型主要考虑些什么因素？如何选型？素？如何选型？第68页/共71页第六十九页，共71页。70科研科研科研科研(kyn)(kyn)训练小贴士训练小贴士训练小贴士训练小贴士n n蔬菜大棚的温度检测与控制系统蔬菜大棚的温度检测与控制系统n n特种特种(tzhng)(tzhng)养殖的温度控制系统养殖的温度控制系统n n基于彩色三基色原理的测温技术基于彩色三基色原理的测温技术n n小的新的点子小的新的点子 第69页/共71页第七十页，共71页。71谢谢 谢谢 ！第70页/共71页第七十一页，共71页。