自动化仪表2续.ppt

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1、第二章检测仪表检测仪表物位检测仪表物位检测仪表第二章检测仪表第二章检测仪表温度检测仪表温度检测仪表 流量检测仪表流量检测仪表检测仪表的性能指标检测仪表的性能指标 压力检测仪表压力检测仪表成份检测仪表成份检测仪表2第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送一、概念一、概念 温度是化工生产中既普遍而又十分重要的参数之一。任何一个温度是化工生产中既普遍而又十分重要的参数之一。任何一个 化工生产过程，都伴随着物质的物理和化学性质的改变，都必然有能化工生产过程，都伴随着物质的物理和化学性质的改变，都必然有能 量的转化和交换，而热交换则是这些能量转换中最普遍的交换形式。量的转化和交换，而热交换则是这些

2、能量转换中最普遍的交换形式。因此，在很多化工反应的过程中，温度的测量和控制，常常是保证因此，在很多化工反应的过程中，温度的测量和控制，常常是保证 这些反应过程正常进行与安全运行的重要环节；它对产品产量和质量这些反应过程正常进行与安全运行的重要环节；它对产品产量和质量 的提高都有很大的影响。的提高都有很大的影响。温标是表示物体冷热程度的物理量，用来度量物体温度高低的标温标是表示物体冷热程度的物理量，用来度量物体温度高低的标 尺叫做温度标尺，简称温标。尺叫做温度标尺，简称温标。它规定了温度的起点和测量温度的基本它规定了温度的起点和测量温度的基本 单位单位，各种温度计的分度值都是由温标决定的，目前国

3、际上用得较多，各种温度计的分度值都是由温标决定的，目前国际上用得较多 的温标有摄氏温标和国际实用温标，我国法定计量单位现已采用了这的温标有摄氏温标和国际实用温标，我国法定计量单位现已采用了这 两种温标。两种温标。3第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送 1 1、摄氏温标、摄氏温标 摄氏温标是根据物体受热后体积膨胀的性质建立起来的，一般用摄氏温标是根据物体受热后体积膨胀的性质建立起来的，一般用 符号符号t t表示，单位是度，记作表示，单位是度，记作 规定在标准大气压下冰的融点为零度（规定在标准大气压下冰的融点为零度（0 0），将水的沸点定为），将水的沸点定为 为为100100，在在0-1

4、000-100之间划分一百等分，每一等分为摄氏之间划分一百等分，每一等分为摄氏1 1度，摄氏温度，摄氏温 标是工程上通用的温度标尺。标是工程上通用的温度标尺。2 2、国际实用温标、国际实用温标 国际温标是一个国际温标是一个国际协议性温标国际协议性温标，选择了选择了一些纯物质的平衡态温一些纯物质的平衡态温 度作为温标的度作为温标的基准点基准点，规定了规定了不同温度范围内的不同温度范围内的标准仪器标准仪器，如铂电，如铂电 阻、铂铑阻、铂铑-铂热电偶和光学温度计等，铂热电偶和光学温度计等，建立了建立了标准仪器的示值与国际标准仪器的示值与国际 温标关系的温标关系的补插公式补插公式，应用应用这些公式可以

5、这些公式可以求出求出任何两个相邻基准点温任何两个相邻基准点温 度之间的度之间的温度值温度值。4第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送 根据国际实用温标规定：热力学温度是基本温度，用符号根据国际实用温标规定：热力学温度是基本温度，用符号T T表表 示，单位是开尔文，记为示，单位是开尔文，记为K K。它规定水的三相点热力学温度为它规定水的三相点热力学温度为273.16K273.16K，定义为，定义为1K1K等于水的三等于水的三 相点热力学温度的相点热力学温度的1/273.161/273.16。通常将比水的三相点低通常将比水的三相点低0.01K0.01K的温度值规定为摄氏零度，它与摄的温度值

6、规定为摄氏零度，它与摄氏温度之间的关系为：氏温度之间的关系为：t=T-273.15 t=T-273.15 5第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送 二、温度测量仪表的分类：二、温度测量仪表的分类：按工作原理分：按工作原理分：膨胀式膨胀式 热电阻热电阻 热电偶热电偶 辐射式辐射式 按测量方式分：接触式按测量方式分：接触式 非接触式非接触式6第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送 A A、接触式测温仪表接触式测温仪表 为了实现精确测量，必须使温度计的感温元件与被测物体有良好为了实现精确测量，必须使温度计的感温元件与被测物体有良好 的接触，它可以得到被测物体的真实温度。的接触，它可以

7、得到被测物体的真实温度。测温的准确性较高，应用广泛，但因感温元件与被测物体之间产测温的准确性较高，应用广泛，但因感温元件与被测物体之间产 生的热传递，会存在一定的测量滞后，特别对于热容量较小的被测对生的热传递，会存在一定的测量滞后，特别对于热容量较小的被测对 象，还会因传热而破坏被测物体原有的温度场，测温上限也受到感温象，还会因传热而破坏被测物体原有的温度场，测温上限也受到感温 材料耐温性能的限制。材料耐温性能的限制。B B、非接触式测温仪表、非接触式测温仪表 目前此类仪表工业上还以是辐射式测温为主，它的特点是感温元目前此类仪表工业上还以是辐射式测温为主，它的特点是感温元件不与被测物体相接触，

8、而通过被测物体与感温元件之间的热辐射作件不与被测物体相接触，而通过被测物体与感温元件之间的热辐射作用实现测温。用实现测温。不破坏被测对象的温度场。但其测温准确性一般不高，仅用于高不破坏被测对象的温度场。但其测温准确性一般不高，仅用于高温测量。温测量。7第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送 下下表表列列出出了了常常用用测测温温仪仪麦麦的的测测温温原原理理、测测温温范范围围和和主主要要特特点点。表表中中所所列列的的各各种种温温度度计计，机机械械式式的的大大多多只只能能就就地地指指示示，幅幅射射式式的的精精度度较较差差，只只有有电电的的测测温温仪仪表表精精度度高高，且且测测温温元元件件很很

9、容容易易与与温温度度变变送送器器配配用用，转转换换成成统统一一标标准准信信号号进进行行远远传传，以以实实现现对对温温度度的的自自动动记记录录和和调调节节。因因此此，在在生生产产过过程程控控制制中中应用最多的是热电偶和热电阻温度计。应用最多的是热电偶和热电阻温度计。89第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送三、热电偶与热电阻温度计三、热电偶与热电阻温度计 1 1、热电偶温度计、热电偶温度计 热电偶温度计由热电偶、电测部份热电偶温度计由热电偶、电测部份 (动圈仪表、电位差计或动圈仪表、电位差计或DCS)DCS)及及连接导线组成如图所示。由于热电偶的性能稳定、结构简单、使用方连接导线组成如图

10、所示。由于热电偶的性能稳定、结构简单、使用方便、测量范围广、有较高的准确度，且能方便地将温度信号转换为电便、测量范围广、有较高的准确度，且能方便地将温度信号转换为电势信号，便于信号的远传和多点集中测量，因而在石油化工生产中应势信号，便于信号的远传和多点集中测量，因而在石油化工生产中应用极为普遍。用极为普遍。10第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送 热热电电偶偶是是由由两两根根不不同同的的导导体体或或半半导导体体材材料料(如如上上图图中中的的A A和和B)B)焊焊接接或或绞绞接接而而成成。焊焊接接的的一一端端称称为为热热电电偶偶的的热热端端(测测量量端端或或工工作作端端)，和和导导线线

11、连连接接的的一一端端称称为为热热电电偶偶的的冷冷端端 (自自由由端端)。组组成成热热电电偶偶的的两两根根导导体体或或半半导导体体称称作作热热电电极极。把把热热电电偶偶的的热热端端插插入入需需要要测测温温的的生生产产设设备备中中，冷冷端端置置于于生生产产设设备备的的外外面面，如如果果两两端端所所处处的的温温度度不不同同(譬譬如如，热热端端温温度度为为t t，冷冷瑞瑞温温度度为为to)to)，则则在在热热电电偶偶回回路路中中便便会会产产生生热热电电势势E E。该该热热电电势势E E与与热热电电偶偶两两端端的的温温度度t t和和toto均均E E有有关关。如如果果保保持持t t。不不变变，则则热热电

12、电势势E E只只是是被被测测温温度度t t的的函函数。用电测仪表测得数。用电测仪表测得E E的数值后，便知道被测温度的数值后，便知道被测温度t t的大小。的大小。231热电偶温度计测量线路热电偶温度计测量线路1 1、热电偶、热电偶 2 2、连接导线、连接导线 3 3、电测仪表、电测仪表t0t0tABA A、热电偶的工作原理、热电偶的工作原理11第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送在热电偶回路中产生的热电势由温差电势和接触电势两部分组成。在热电偶回路中产生的热电势由温差电势和接触电势两部分组成。温差电势：在同一导体材料的两端因其温度不同而产生的热电势称为温温差电势：在同一导体材料的两端

13、因其温度不同而产生的热电势称为温 差电势，记作差电势，记作e eA A(t,t(t,t0 0)。此电势只与导体性质和导体两端温度有关，而与导体长度、此电势只与导体性质和导体两端温度有关，而与导体长度、截面大小及沿导体长度上的温度分布无关。截面大小及沿导体长度上的温度分布无关。接触电势：两种电子密度不同的导体，相互接触时产生的一种热电势，接触电势：两种电子密度不同的导体，相互接触时产生的一种热电势，当两种不同的导体当两种不同的导体A A、B B相接触时，在相接触时，在A A、B B之间形成的电位之间形成的电位 差，称为接触电势，记作差，称为接触电势，记作e eABAB(t)(t)。此电势只与两导

14、体的性能和接触点的温度有关，当两种导体此电势只与两导体的性能和接触点的温度有关，当两种导体 村料一定，接触电势仅与其接点温度有关，温度越高接触电村料一定，接触电势仅与其接点温度有关，温度越高接触电 势就越大。势就越大。12第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送ABeA(t,t0)分析与说明（如图示）分析与说明（如图示）tt0eAB(t)eB(t,t0)eAB(t0)由由A A、B B两种不同导体组成的热电偶回路中，如果两接触点的温度不同，两种不同导体组成的热电偶回路中，如果两接触点的温度不同，假如假如tt0tt0，NANBNANB，则会存在两个温差电势，则会存在两个温差电势e eA A

15、(t,t(t,t0 0)，e eB B(t,t(t,t0 0)，e eABAB(t)(t)，e eABAB(t(t0 0)，其方向如图示。，其方向如图示。回路中的总电势回路中的总电势 E EABAB(t,t(t,t0 0)=e)=eABAB(t)-e(t)-eABAB(t(t0 0)e eABAB(t)=-e(t)=-eBABA(t)(t)E EABAB(t,t(t,t0 0)=-E)=-EBABA(t,t(t,t0 0)=-E)=-EABAB(t(t0 0,t),t)所以只要测出所以只要测出E EABAB(t,t(t,t0 0)的大小，就能得到被测温度的大小，就能得到被测温度t t，这就是利

16、用热电现，这就是利用热电现象来测温的。象来测温的。13第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送B B、引入第三种导体问题的讨论、引入第三种导体问题的讨论 为了测量热电偶产生的热电势，必须要用导线与显示仪表构成闭合为了测量热电偶产生的热电势，必须要用导线与显示仪表构成闭合 回路，这样就在热电偶回路中加入了第三种导体，而第三种导体的引入回路，这样就在热电偶回路中加入了第三种导体，而第三种导体的引入 又构成了新的接点。又构成了新的接点。情况一：情况一：E EABCABC（t,tt,t1 1,t,t0 0)=e)=eABAB(t)-e(t)-eABAB(t(t0 0)=E)=EABAB(t,t(

17、t,t0 0)情况二：情况二：E EABCABC（t,tt,t0 0)=e)=eABAB(t)-e(t)-eABAB(t(t0 0)=E)=EABAB(t,t(t,t0 0)结论：在热电偶回路中，接入第三种导体后，结论：在热电偶回路中，接入第三种导体后，只要与第三种导体相接的只要与第三种导体相接的两接点温度相同两接点温度相同，则对热电偶回路中的热电势无影响，同样如果在回，则对热电偶回路中的热电势无影响，同样如果在回路中引入多种导体，路中引入多种导体，只要保证引入的导体两端温度相同只要保证引入的导体两端温度相同，均不会影响，均不会影响热电偶回路中的热电势，这是热电偶回路中一个很重要的性质，正是热

18、电偶回路中的热电势，这是热电偶回路中一个很重要的性质，正是由于这种性质的存在，才可以在回路中根据需要方便地引入各种连接由于这种性质的存在，才可以在回路中根据需要方便地引入各种连接导线及显示仪表。导线及显示仪表。14第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送C C、常用热电偶、常用热电偶 由于热电极的材料不同，所产生的接触电势亦不同，因此不同热电由于热电极的材料不同，所产生的接触电势亦不同，因此不同热电极材料制成的热电偶在相同温度下产生的热电势是不同的，这在各种极材料制成的热电偶在相同温度下产生的热电势是不同的，这在各种热电偶的分度表中可以查到。根据热电测温的基本原理，理论上似乎热电偶的分度

19、表中可以查到。根据热电测温的基本原理，理论上似乎任意两种导体都可以组成热电偶。但实际情况它们还必须进行严格的任意两种导体都可以组成热电偶。但实际情况它们还必须进行严格的选择，热电极材料应满足如下要求。选择，热电极材料应满足如下要求。1 1在测温范围内其热电性质要稳定，不随时间变化。在测温范围内其热电性质要稳定，不随时间变化。2 2稳定性要高，即在高温下不被氧化和腐蚀。稳定性要高，即在高温下不被氧化和腐蚀。3 3电阻温度系数要小，导电率要高，组成热电偶后产生的热电势要电阻温度系数要小，导电率要高，组成热电偶后产生的热电势要 大，热电势与温度间要成线性关系，这样有利于提高仪表的测量精度。大，热电势

20、与温度间要成线性关系，这样有利于提高仪表的测量精度。4 4复现性要好复现性要好 (同种成分的材料制成的热电偶，其热电特性相一致的性同种成分的材料制成的热电偶，其热电特性相一致的性质称复现性质称复现性)，这样便于成批生产，而且在使用上也可保证良好的互，这样便于成批生产，而且在使用上也可保证良好的互换性。换性。5 5、材料组织要均匀，要有良好的韧性，便于加工成丝。、材料组织要均匀，要有良好的韧性，便于加工成丝。15第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送 国际电工委员会（国际电工委员会（IECIEC）对其中已被国际公认，性能优良和产量最）对其中已被国际公认，性能优良和产量最大的七种制定了标准

21、，即大的七种制定了标准，即IEC584-1IEC584-1和和IEC584-2IEC584-2中所规定的：中所规定的：S S分度分度(铂铑铂铑10-10-铂铂)；B B分度号分度号 (铂铑铂铑30-30-铂铑铂铑6)6)；K K分度号分度号(镍铬镍铬-镍硅镍硅)；E E分度号分度号(镍铬镍铬-康铜康铜 )；T T分度号分度号 (铜铜-康铜康铜)；J J分度号（铁分度号（铁-康铜）等。康铜）等。注：一般各种热电偶的热电势与温度的关系，可由标准数据表中醒到，注：一般各种热电偶的热电势与温度的关系，可由标准数据表中醒到，这种表称为热电偶的分度表，此分度表是在热电偶冷端温度这种表称为热电偶的分度表，此

22、分度表是在热电偶冷端温度t t0 0为为0 0摄氏摄氏度的条件下得到的热电势与测量端温度的对应关系，分度号相同的热度的条件下得到的热电势与测量端温度的对应关系，分度号相同的热电偶可以共用同一分度表。电偶可以共用同一分度表。热电偶根据测温条件和安装位置的不同，具有多种结构型式。虽热电偶根据测温条件和安装位置的不同，具有多种结构型式。虽然它们的结构和外形不尽相同，但其基本结构通常均由热电极、绝缘然它们的结构和外形不尽相同，但其基本结构通常均由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒等主要部分组成。管、保护套管和接线盒等主要部分组成。16第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送D D、热电偶冷端温度的

23、处理方法、热电偶冷端温度的处理方法 为了使用上的方便，与各种标准化热电偶配套的显示仪表是根据所配热为了使用上的方便，与各种标准化热电偶配套的显示仪表是根据所配热电偶的分度表将热电势转换为对应的温度值来进行刻度的，前面提到过各热电偶的分度表将热电势转换为对应的温度值来进行刻度的，前面提到过各热电偶的分度表均是在冷端温度为零的条件下热电势与温度之间的关系，因此电偶的分度表均是在冷端温度为零的条件下热电势与温度之间的关系，因此要求在热电偶测温时，冷端必须保持在要求在热电偶测温时，冷端必须保持在0 0摄氏度，否则将产生误差，但在工业摄氏度，否则将产生误差，但在工业上使用时，要冷端保持零度比较困难，这样

24、要根据不同的使用条件及要求的上使用时，要冷端保持零度比较困难，这样要根据不同的使用条件及要求的测量精度，对热电偶冷端采用一些不同的处理方法。测量精度，对热电偶冷端采用一些不同的处理方法。补偿导线延伸法补偿导线延伸法(C(C型和型和X X型）型）冰点法冰点法 计算修正法计算修正法 仪表零点校正法仪表零点校正法 补偿电桥法补偿电桥法 补偿热电偶法补偿热电偶法17第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送2 2、热电阻温度计、热电阻温度计 热电偶温度计是一种较为理想的高温测量仪表但在测量较热电偶温度计是一种较为理想的高温测量仪表但在测量较低温度时，由于产生的热电势较小，测量精度相应降低，因此低温

25、度时，由于产生的热电势较小，测量精度相应降低，因此在零下在零下200200至零上至零上500500摄氏度温度范围内，一般用热电阻温度计摄氏度温度范围内，一般用热电阻温度计测量效果较好。测量效果较好。热电阻温度计由热电阻、连接导线及显示仪表组成，由于热电阻温度计由热电阻、连接导线及显示仪表组成，由于热电阻测得的是电阻信号，所以热电阻温度计与热电偶温度计热电阻测得的是电阻信号，所以热电阻温度计与热电偶温度计一样，也便于远距离显示或传送信号，一样，也便于远距离显示或传送信号，但由于热电阻温度计的但由于热电阻温度计的感温部件感温部件热电阻的体积较大，因此热容量较大，而其动态特热电阻的体积较大，因此热容

26、量较大，而其动态特性则不如热电偶。性则不如热电偶。18第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送A A、热电阻的测温原理、热电阻的测温原理19第四节、第四节、温度的测量与变送温度的测量与变送 金属导体的电阻值随温度的变化而变化的。一般说来，他们之间金属导体的电阻值随温度的变化而变化的。一般说来，他们之间的关系为的关系为:R Rt t=R=R0 01+(t-t1+(t-t0 0)R Rt t=R=Rt t-R-R0 0=R=R0 0t t 式中式中 R Rt t 温度为温度为tt时的电阻值时的电阻值;R R。温度为。温度为t t0 0(通常为通常为0)0)时的电阻值时的电阻值;电阻温度系数即

27、温度变化电阻温度系数即温度变化11时电阻值的相对变化量，时电阻值的相对变化量，单位是单位是 -1-1，;t t 温度的变化量，即温度的变化量，即t-tt-t。=t=t R Rt t 温度改变温度改变tt时的电阻变化量。时的电阻变化量。注：由于一般金属材料的电阻与温度的关系并非线性，故注：由于一般金属材料的电阻与温度的关系并非线性，故值也随温度值也随温度 而变化，并非常数，但在某一范围内可近似为常数。而变化，并非常数，但在某一范围内可近似为常数。20第四节、第四节、温度的测量与变送温度的测量与变送 非金属导体的电阻值随温度的变比而变化的。一般说来，半导体非金属导体的电阻值随温度的变比而变化的。一

28、般说来，半导体当温度上升当温度上升11时，其电阻值由下降时，其电阻值由下降3%-6%3%-6%，具体如下，具体如下：式中式中 R RT T 温度为温度为T T时的电阻值时的电阻值;A A、b b 常数，其值与半导体材料结构有关。常数，其值与半导体材料结构有关。21第四节、第四节、温度的测量与变送温度的测量与变送 由上可知，温度的变化，导致了导体电阻的变化。实验证明，大由上可知，温度的变化，导致了导体电阻的变化。实验证明，大多数金属导体在温度每升高多数金属导体在温度每升高11时，其电阻值要增加时，其电阻值要增加0.40.4一一0.6%0.6%，热电，热电阻温度计就是把温度变化所引起热电阻的变化值

29、，通过测量电路阻温度计就是把温度变化所引起热电阻的变化值，通过测量电路 (电电桥桥)转换成电压转换成电压(毫伏毫伏)信号，然后由显示仪表指示或记录被测温度。信号，然后由显示仪表指示或记录被测温度。热电阻温度计与热电偶温度计的测温原理是不相同的。热电偶温热电阻温度计与热电偶温度计的测温原理是不相同的。热电偶温度计把温度的变化通过感温元件度计把温度的变化通过感温元件热电偶转换为热电势的变化值来热电偶转换为热电势的变化值来测量温度的；而热电阻温度计则是把温度的变化通过感温元件测量温度的；而热电阻温度计则是把温度的变化通过感温元件热热电阻转换为电阻的变化来测量温度的。电阻转换为电阻的变化来测量温度的。

30、22第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送B B、常用热电阻材料、常用热电阻材料 对金属热电阻材料的要求：对金属热电阻材料的要求：1 1电阻温度系数大，即灵敏度高。电阻温度系数大，即灵敏度高。2 2物理化学性能稳定，能长期适应较恶劣的测温环境。物理化学性能稳定，能长期适应较恶劣的测温环境。3 3电阻率要大，以便电阻体积较小，减小测温的热惯性。电阻率要大，以便电阻体积较小，减小测温的热惯性。4 4电阻与温度之间近似为线性关系。电阻与温度之间近似为线性关系。5 5、价格低廉，便于复制。、价格低廉，便于复制。注：使用金属热电阻材料有铜、铂、镍、铁等，其中因铁、镍提纯比较注：使用金属热电阻材料

31、有铜、铂、镍、铁等，其中因铁、镍提纯比较困难，其电阻与温度的关系线性较差，所以实际应用最广的是铜、铂困难，其电阻与温度的关系线性较差，所以实际应用最广的是铜、铂两种材料，已列入标准化生产。两种材料，已列入标准化生产。（另热电阻结构与热电偶近似）（另热电阻结构与热电偶近似）23第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送C C、常用热电阻：、常用热电阻：铂电阻：铂电阻由纯铂丝绕制而成，其使用温度范围为：铂电阻：铂电阻由纯铂丝绕制而成，其使用温度范围为：-200-850-200-850 摄氏度，摄氏度，其特点是精度高，性能可靠，抗氧化性好，物理其特点是精度高，性能可靠，抗氧化性好，物理 化学性能

32、稳定，另外它易提纯，有良好的工艺性，可以制化学性能稳定，另外它易提纯，有良好的工艺性，可以制 成极细的铂丝与极薄的铂箔，与其它热电阻材料相比，有成极细的铂丝与极薄的铂箔，与其它热电阻材料相比，有 较高的电阻率。较高的电阻率。因此铂是一种较为理想的热电阻材料，除作为一般工业测量元件因此铂是一种较为理想的热电阻材料，除作为一般工业测量元件外，还外，还可作为标准器件，可作为标准器件，但但它的缺点是电阻温度系数小，电阻与温度呈它的缺点是电阻温度系数小，电阻与温度呈非线性，高温下不可在还原性介质中使用，且价格较贵。非线性，高温下不可在还原性介质中使用，且价格较贵。24第四节第四节 温度的检测与变送温度的

33、检测与变送 一般工业上常用的铂电阻，我国规定的分度号为一般工业上常用的铂电阻，我国规定的分度号为P Pt t1010和和P Pt t100100。P Pt t1010：即相应：即相应0 0时，时，R R0 0=10=10；主要应用于；主要应用于600600以上的温度检测。以上的温度检测。P Pt t100100：即相应：即相应0 0时，时，R R0 0=100=100。对于金属铂电阻：对于金属铂电阻：-200-0 -200-0范围内：范围内：R Rt t=R=R0 01+At+Bt1+At+Bt2 2+C(t-100)t+C(t-100)t3 3 0-850 0-850范围内：范围内：R Rt

34、 t=R=R0 01+At+Bt1+At+Bt2 2 其中其中A=3.90802*10A=3.90802*103 3 ；B=-5.80195*10B=-5.80195*10-7-7 ；C=-4.27350*10C=-4.27350*10-12-12 满足上述关系的热电阻，其平均温度系数为满足上述关系的热电阻，其平均温度系数为=3.85*10=3.85*10-3-325第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送 一般工业上常用的铜电阻，我国规定的分度号为一般工业上常用的铜电阻，我国规定的分度号为Cu50Cu50和和Cu100Cu100。Cu50Cu50：即相应：即相应0 0时，时，R R0

35、0=50=50；Cu100Cu100：即相应：即相应0 0时，时，R R0 0=100=100。对于金属鲷电阻：对于金属鲷电阻：R Rt t=R=R0 0（1+t1+t）其温度系数为其温度系数为=4.25-4.28*10=4.25-4.28*10-3-3 铜电阻一般用于铜电阻一般用于-50-150-50-150 范围的温度测量，它的特点是电阻值与温范围的温度测量，它的特点是电阻值与温度之间基本为线性关系，电阻温度系数大，且材料易提纯，价格便宜，度之间基本为线性关系，电阻温度系数大，且材料易提纯，价格便宜，但它的电阻率低，易氧化，所以在温度不同，则测温元件体积无特殊限但它的电阻率低，易氧化，所以

36、在温度不同，则测温元件体积无特殊限制时，可以使用铜电阻温度计。制时，可以使用铜电阻温度计。26第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送 半导体热电阻半导体热电阻 半导体热电亦称热敏电阻，通常用铁、锰、钼、钛、镍、铜等金属氧半导体热电亦称热敏电阻，通常用铁、锰、钼、钛、镍、铜等金属氧化物或碳酸盐、硝酸盐、氧化物等材料制造。化物或碳酸盐、硝酸盐、氧化物等材料制造。其电阻温度系数为：其电阻温度系数为：其中：其中：B B为常数，与半导体材料及结构有关，为常数，与半导体材料及结构有关，T T为绝对温度。为绝对温度。半导体电阻具有负的电阻温度系数，即温度升高，电阻减小，此外半导体电阻具有负的电阻温度

37、系数，即温度升高，电阻减小，此外随温度上升电阻温度系数急剧减压小，即高温下的测量灵敏度很低。随温度上升电阻温度系数急剧减压小，即高温下的测量灵敏度很低。27第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送 半导体热电阻半导体热电阻 注：注：半导体热电阻与一般的金属热电阻不同，它是由铁、镍等氧化物混半导体热电阻与一般的金属热电阻不同，它是由铁、镍等氧化物混合，再有机粘合剂成形，并经烧结而成，根据实际需要可以做成不同的合，再有机粘合剂成形，并经烧结而成，根据实际需要可以做成不同的结构形式。半导体热电阻的电阻温度系数比金属热电阻要大，灵敏度高，结构形式。半导体热电阻的电阻温度系数比金属热电阻要大，灵敏

38、度高，此外由于其电阻率大，因此可做成体积小巧的感温部件，此外由于其电阻率大，因此可做成体积小巧的感温部件，可以测量可以测量“点点温温”，一般的测量范围为，一般的测量范围为-100-300-100-300。半导体热电阻的缺点是同一型号号的热电阻得现性（互换性）差，半导体热电阻的缺点是同一型号号的热电阻得现性（互换性）差，特性较分散，非线性严重，电阻与温度关系不稳定，随时间变化，因此特性较分散，非线性严重，电阻与温度关系不稳定，随时间变化，因此测温误差较大，使用受到一定的限制。测温误差较大，使用受到一定的限制。28第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送四、热辐射温度计（非接触测温仪表的一种

39、）四、热辐射温度计（非接触测温仪表的一种）利用物体的热辐射与其温度的关系实现温度测量，仪表不需要与利用物体的热辐射与其温度的关系实现温度测量，仪表不需要与测温对象直接接触，其测温上限很高，并不会破坏被测对象原有的温度测温对象直接接触，其测温上限很高，并不会破坏被测对象原有的温度场。场。1 1、热辐射温度计测温原理、热辐射温度计测温原理 任何物体都会以电磁波形式向外折射能量，这就是热辐射。对于外界任何物体都会以电磁波形式向外折射能量，这就是热辐射。对于外界其它物体辐射来的能量，物体也具有吸收、反射、透射的性质，吸收其它物体辐射来的能量，物体也具有吸收、反射、透射的性质，吸收的部分辐射能又可能转化

40、为热能，从而使物体温度升高。的部分辐射能又可能转化为热能，从而使物体温度升高。2 2、绝对黑体热辐射能与温度之间的关系、绝对黑体热辐射能与温度之间的关系29第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送 注：大多数固体及液体的辐射波长是连续的，但均低于同温度下黑体的注：大多数固体及液体的辐射波长是连续的，但均低于同温度下黑体的波长，这种物体称为灰体。波长，这种物体称为灰体。灰体的全辐射能灰体的全辐射能E ET T与同温度下黑体的全辐射能与同温度下黑体的全辐射能E E0T0T之比之比称之为灰体称之为灰体的黑度。的黑度。所有物体的黑度均小于所有物体的黑度均小于1 1，即有，即有0101，因此实际物

41、体（灰体）的，因此实际物体（灰体）的全辐射能可表达为：全辐射能可表达为：30第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送五、测温仪表的选用五、测温仪表的选用 在选用测温仪表解决现场测温问题时，在选用测温仪表解决现场测温问题时，首先要分析被测对象特点及首先要分析被测对象特点及状态，然后根据现有温度计的特点及其技术指标确定选用的类型状态，然后根据现有温度计的特点及其技术指标确定选用的类型。一。一般应考虑以下几个方面般应考虑以下几个方面:1 1仪表的可能测温范围及常用测温范围，是否符合被测对象的温度仪表的可能测温范围及常用测温范围，是否符合被测对象的温度变化范围的要求变化范围的要求;2 2仪表的精

42、度、稳定性、响应时间是否适应测温要求仪表的精度、稳定性、响应时间是否适应测温要求;3 3根据测量场所有无冲击、振动及电磁场，来考虑仪表的防震、根据测量场所有无冲击、振动及电磁场，来考虑仪表的防震、防冲击、抗干扰性能是否良好防冲击、抗干扰性能是否良好;4 4仪表输出信号能否自动记录和远传仪表输出信号能否自动记录和远传;5 5仪表的防腐性、防爆性和连续使用期限，是否满足被测对象的、仪表的防腐性、防爆性和连续使用期限，是否满足被测对象的、要求要求;6 6电源电压、频率变化及环境温度变化对仪表示值的影响程度电源电压、频率变化及环境温度变化对仪表示值的影响程度;7 7测温元件的体积大小是否适当测温元件的

43、体积大小是否适当;8 8仪表使用是否方便、安装维护是否容易。仪表使用是否方便、安装维护是否容易。31第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送六、测温元件的安装六、测温元件的安装 A A、接触式测温元件的安装、接触式测温元件的安装 测量元件的安装要求测量元件的安装要求 合理确定测温元件的插入深度合理确定测温元件的插入深度 测温元件的安装应确保安全可靠测温元件的安装应确保安全可靠 连接导线的安装连接导线的安装 B B、非接触式测温元件的安装、非接触式测温元件的安装32第四节第四节 温度的检测与变送温度的检测与变送思考题：思考题：用分度号为用分度号为K K的热电偶进行测温，误用了分度号为的热电

44、偶进行测温，误用了分度号为E E的补的补偿导线，接配在型号为偿导线，接配在型号为K K的电子电位计（本身带冷端温度补偿）的电子电位计（本身带冷端温度补偿）上，如图示，已知电子电位计读取数为上，如图示，已知电子电位计读取数为650650，问被测实际值，问被测实际值为多少？为多少？XWC K配E型补偿导线+-K40 20 33第五节第五节 物位的检测与变送物位的检测与变送l物位物位l液位液位l料位料位l界面界面34第五节第五节 物位的检测与变送物位的检测与变送一、概述一、概述 在生产过程中，常遇到测量容器中介质的液位和界面的位置问在生产过程中，常遇到测量容器中介质的液位和界面的位置问题，液位测量是

45、这个问题的一个方面。一般液位测量有三种目的：一种题，液位测量是这个问题的一个方面。一般液位测量有三种目的：一种是通过液位测量来确定容器里的原料或产品的数量，以保证生产过程中是通过液位测量来确定容器里的原料或产品的数量，以保证生产过程中各环节得到预先计划好的原料用量或进行经济核算；另一种是通过液位各环节得到预先计划好的原料用量或进行经济核算；另一种是通过液位测量，了解液位是否在规定范围内，使之保持在一定高度，对物位允许测量，了解液位是否在规定范围内，使之保持在一定高度，对物位允许的上下限发出报警，保证安全生产以及产品的质量和数量；还有一种就的上下限发出报警，保证安全生产以及产品的质量和数量；还有

46、一种就是连续监视或调节容器中流入流出的物料的平衡。是连续监视或调节容器中流入流出的物料的平衡。二、分类二、分类 A A、宽界液位计与狭界液位计、宽界液位计与狭界液位计 B B、由于各种被测介质的性质不同，各种生产设备的操作条件也不同，、由于各种被测介质的性质不同，各种生产设备的操作条件也不同，所以需要各种各样的液位测量仪表，以满足生产的不同需要，下表列所以需要各种各样的液位测量仪表，以满足生产的不同需要，下表列出了各种液位测量仪表的主要特点和应用场合。出了各种液位测量仪表的主要特点和应用场合。35第五节第五节 物位的检测与变送物位的检测与变送 36第五节第五节 物位的检测与变送物位的检测与变送

47、三、浮力式液位检测仪表三、浮力式液位检测仪表 利用液体浮力测液位的原理应用广泛，靠浮子随液面升降的位移反利用液体浮力测液位的原理应用广泛，靠浮子随液面升降的位移反映液位变化的，属于恒浮力式，靠液面升降对物体浮力的改变反映液位映液位变化的，属于恒浮力式，靠液面升降对物体浮力的改变反映液位的属于变浮力式。的属于变浮力式。1 1、恒浮力式、恒浮力式 A A、基本原理、基本原理 B B、关于定位力的讨论关于定位力的讨论 C C、了解浮顶罐、了解浮顶罐 D D、两相物位应用浮子法测量、两相物位应用浮子法测量 E E、恒浮力式物位检测仪表改良成数字式仪表、恒浮力式物位检测仪表改良成数字式仪表 37第五节第

48、五节 物位的检测与变送物位的检测与变送浮标平衡重物标尺38第五节第五节 物位的检测与变送物位的检测与变送UFB系列磁浮球液位变送器浮球液位计（水位开关仪）浮球液位计（水位开关仪）39带远传信号的浮球钢带液位计带远传信号的浮球钢带液位计第五节第五节 物位的检测与变送物位的检测与变送40浮子钢带液位计浮子钢带液位计(Float and tape)(Float and tape)第五节第五节 物位的检测与变送物位的检测与变送41第五节第五节 物位的检测与变送物位的检测与变送2 2、变浮力式、变浮力式 变浮力式液位计俗称变浮力式液位计俗称“浮筒浮筒”液位计。液位计。A A、基本原理、基本原理 浮筒式液

49、位计是一种应用浮力原理测量液位的仪表。利用浮筒浸浮筒式液位计是一种应用浮力原理测量液位的仪表。利用浮筒浸沉在被测液体中，当液位变化时，浮筒被浸没程度不同，浮筒所受浮沉在被测液体中，当液位变化时，浮筒被浸没程度不同，浮筒所受浮力也不同。只要测出浮力的变化，液位的高低便确定了。力也不同。只要测出浮力的变化，液位的高低便确定了。B B、讨论：增大筒直径的好处、讨论：增大筒直径的好处 C C、变浮力式物位检测仪表改良成数字式仪表、变浮力式物位检测仪表改良成数字式仪表 附讨论：变浮力也能测两相物体的界面附讨论：变浮力也能测两相物体的界面 42第五节第五节 物位的检测与变送物位的检测与变送BW25浮筒液位

50、计 根据阿基米德原理进行液根据阿基米德原理进行液位测量的液位计。可用于位测量的液位计。可用于测量开口和压力容器内的测量开口和压力容器内的液位，尤其适合在高温高液位，尤其适合在高温高压条件下使用压条件下使用43第五节第五节 物位的检测与变送物位的检测与变送 它主要由浮筒、杠杆、扭力臂及芯轴等组成。浮筒垂直地悬挂在杠杆它主要由浮筒、杠杆、扭力臂及芯轴等组成。浮筒垂直地悬挂在杠杆的一端，杠杆的另一端与扭力管、芯轴的的一端，杠杆的另一端与扭力管、芯轴的B B端垂直地固定在一起，并由固端垂直地固定在一起，并由固定在外壳上的支点所支撑。扭力管的定在外壳上的支点所支撑。扭力管的A A端通过法兰固定在仪表外壳