自动化仪表 (2)精品文稿.ppt

《自动化仪表 (2)精品文稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动化仪表 (2)精品文稿.ppt（18页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、自动化仪表第1页，本讲稿共18页 1.1 温度检测仪表温度检测仪表v分类：分类：从感受温度的途径分从感受温度的途径分 1、接触式。直接与被测介质接触感受温度的高低。、接触式。直接与被测介质接触感受温度的高低。有：各种膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶、有：各种膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶、热电阻等。热电阻等。2、非接触式。不直接与被测介质接触感受温度的高低。、非接触式。不直接与被测介质接触感受温度的高低。有：红外、热辐射。非典时期的测温计。有：红外、热辐射。非典时期的测温计。v1、膨胀式温度计：、膨胀式温度计：v测温原理：测温原理：用热膨胀系数较大的用热膨胀系数较大的固体、液体固体、液体

2、感受温度的变感受温度的变 化，从而使其体积变化与温度呈一定关系。化，从而使其体积变化与温度呈一定关系。v仪表举例：仪表举例：体温温度计体温温度计 双金属温度计双金属温度计 杆式温度计杆式温度计 玻璃温度计玻璃温度计 等。等。第2页，本讲稿共18页2、压力式温度计、压力式温度计u测温原理：测温原理：密闭容器中的气体或液体受热膨胀，则容器所受密闭容器中的气体或液体受热膨胀，则容器所受 的压力不同，使建立了压力与温度的关系。的压力不同，使建立了压力与温度的关系。u结构：结构：u特点：特点：温度变为压力测量。温度变为压力测量。精度较低。精度较低。第3页，本讲稿共18页3、热电偶温度计、热电偶温度计u测

3、温原理：测温原理：两种不同导体的接触面在环境温度不同时，产生两种不同导体的接触面在环境温度不同时，产生 不同的热电势不同的热电势(毫伏级毫伏级)，称热电效应；则温度与电势建立了一定的关系，称热电效应；则温度与电势建立了一定的关系，所以测接触面的热电势则可测温度。所以测接触面的热电势则可测温度。u 特点：特点：温度测量变为电势测量。温度测量变为电势测量。精度较高，可测温度较高的介质。精度较高，可测温度较高的介质。存在非线性。存在非线性。4、热电阻温度计、热电阻温度计u测温原理：测温原理：金属导体或半导体随温度变化，其阻值不同，金属导体或半导体随温度变化，其阻值不同，称热阻效应。测温变成测电阻。称

4、热阻效应。测温变成测电阻。u 特点：特点：精度较高，测温范围比热电偶低，存在非线性。精度较高，测温范围比热电偶低，存在非线性。第4页，本讲稿共18页5、非接触式、非接触式u测温原理：测温原理：物体的温度不同，其辐射的能量有差异、物体的物体的温度不同，其辐射的能量有差异、物体的 炽热亮度也有差异。炽热亮度也有差异。u温度计结构：温度计结构：热辐射温度计热辐射温度计 光学温度计（炽热亮度）光学温度计（炽热亮度）u特点：特点：超高温测量，超高温测量，1800以上。以上。精度不高。精度不高。近来低温测量有所发展。近来低温测量有所发展。1.1.2 热电偶热电偶 1、组成、组成：两种不同的导体或半导体连接

5、成闭合回路，若两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，若 两接触面所处的环境温度则不同，进而热电势两接触面所处的环境温度则不同，进而热电势 不同，回路产生电势差，形成电流。不同，回路产生电势差，形成电流。第5页，本讲稿共18页2、原理、原理：3、回路热电势公式表示：、回路热电势公式表示：第6页，本讲稿共18页4、在热电偶中插入其它导线：、在热电偶中插入其它导线：实际应用中必须把热电偶接入仪表指示，因此，要回答实际应用中必须把热电偶接入仪表指示，因此，要回答 当接入其它导线时，是否影响电势的大小？当接入其它导线时，是否影响电势的大小？回路热电势回路热电势若：若：T=TO E=？第7页，本讲稿共18

6、页v冷端、热端均处于同一环境，若冷端、热端均处于同一环境，若E0，则，则 I 0，I2R 0，则为永动机。很显然则为永动机。很显然E0。v热力学第二定律：热力学第二定律：不可能制成一种循环动作的热机，从一个不可能制成一种循环动作的热机，从一个 热源吸取热量，使之完全变成有用功，而其它物体不变化。热源吸取热量，使之完全变成有用功，而其它物体不变化。则：则：v结论：当回路插入其它导体时，不影响回路中的热电势。结论：当回路插入其它导体时，不影响回路中的热电势。v推论：上述结论的重要性在于，热电偶可直接接入仪表或其它推论：上述结论的重要性在于，热电偶可直接接入仪表或其它 导体，进行温度的测量。导体，进

7、行温度的测量。第8页，本讲稿共18页5、热电偶制作材料：、热电偶制作材料：原则上不同的导体均可，但是要求：原则上不同的导体均可，但是要求：、热电势要大热电势要大 、物理化学性能稳定物理化学性能稳定 、热电势与温度尽量呈线性关系、热电势与温度尽量呈线性关系 、具有较好的延展性、具有较好的延展性 、易于加工复现性好，便于批量生产和互换。、易于加工复现性好，便于批量生产和互换。见见P9表表1-1。GB、IEC标准。标准。说明：说明：分度号：特定材料的热电偶冷端同一温度时，热端在不同温度分度号：特定材料的热电偶冷端同一温度时，热端在不同温度 下标准的热电势值，称分度表，名称用英语大写下标准的热电势值，

8、称分度表，名称用英语大写 字母代替称分度号，字母代替称分度号，IEC、GB 如：如：B、S、K、E、T与制作材料有关。与制作材料有关。第9页，本讲稿共18页6、热电偶使用注意事项：、热电偶使用注意事项：热电偶使用应注意环境条件。如有腐蚀气体、液体；易热电偶使用应注意环境条件。如有腐蚀气体、液体；易 造成接触点不稳定或腐蚀，电势值不符合标准。使用中造成接触点不稳定或腐蚀，电势值不符合标准。使用中 对该类环境常加保护套，材质有陶瓷、不锈钢，但加护对该类环境常加保护套，材质有陶瓷、不锈钢，但加护 套后增加了测量滞后，一般套后增加了测量滞后，一般1.54分钟。给系统控制带分钟。给系统控制带 来麻烦。来

9、麻烦。热电偶冷端处理及补偿导线。热电偶冷端处理及补偿导线。a）热电势的大小与冷端温度有关，为了测量准确，）热电势的大小与冷端温度有关，为了测量准确，应保持冷端温度恒定应保持冷端温度恒定0。第10页，本讲稿共18页 通常是显示或变送仪表产生与环境温度变化热电偶所产生通常是显示或变送仪表产生与环境温度变化热电偶所产生 的热电势相抵消，由电路产生。的热电势相抵消，由电路产生。b）补偿导线。冷端（显示仪表端）一般距热端（测量端）补偿导线。冷端（显示仪表端）一般距热端（测量端）较远，热电偶材料属贵重金属，因此常用热电特性与热较远，热电偶材料属贵重金属，因此常用热电特性与热 电偶的温度特性相近的廉价金属做

10、引线，称补偿导线。电偶的温度特性相近的廉价金属做引线，称补偿导线。如：铂铑如：铂铑铂铂 用铜（正极）用铜（正极）-锂铜合金（负极）锂铜合金（负极）7、热电偶选择注意事项：、热电偶选择注意事项：热电偶分正负极使用，连接时注意热电偶分正负极使用，连接时注意+-号。号。测量范围一般为测量范围一般为500以上。以上。技术经济比较与测量范围及材质统一考虑。技术经济比较与测量范围及材质统一考虑。使用环境及护套的选择。使用环境及护套的选择。热电偶的形状大小和安装。热电偶的形状大小和安装。第11页，本讲稿共18页1.1.3、热电阻温度计、热电阻温度计 v1、热电阻的测量原理及构成：、热电阻的测量原理及构成：一

11、些金属当环境温度不同时，其自身的导电特性改变一些金属当环境温度不同时，其自身的导电特性改变-热热阻特性。阻特性。如：如：Cu：电阻温度系数：电阻温度系数 当温度从当温度从0 100，电阻增加，电阻增加42.8%。既测量电阻的变化则可测量温度的变化。既测量电阻的变化则可测量温度的变化。构成：一段金属加上引线。构成：一段金属加上引线。测量手段：电桥平衡。测量手段：电桥平衡。v2、热电阻材料：、热电阻材料：第12页，本讲稿共18页v工业热电阻温度计主要有两种材质：工业热电阻温度计主要有两种材质：铂电阻：铂电阻：-200C500C，A=3.908X10-3/c B=-5.802X10-7/c 2铜电阻

12、：铜电阻：-50+150C，v结构：普通型，铠装型，薄膜型结构：普通型，铠装型，薄膜型v3、分度号：、分度号：Pt10：T=0C R0=10Pt100：T=0C R0=100Cu50：T=0C R0=50Cu100:T=0C R0=1004、热电阻的实际连接：、热电阻的实际连接：第13页，本讲稿共18页 根据材料的不同，温度传感器有负温度系数和正温度系数之分。通过研究发现，金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性，利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器。通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100，电阻变化率为0.3851/。铂电阻温度传感器精度高，稳定

13、性好，应用温度范围广，是中低温区（-200650）最常用的一种温度检测器，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计（涵盖国家和世界基准温度）供计量和校准使用。按IEC751国际标准，温度系数TCR=TCR=(R100-R0)/(R0100)=0.003851，Pt100（R0=100）、Pt1000（R0=1000）为统一设计型铂电阻。第14页，本讲稿共18页电路图第15页，本讲稿共18页v三线制：三线制：连接导线为铜线，环境温度变化，则阻值变，若采用平衡电桥连接导线为铜线，环境温度变化，则阻值变，若采用平衡电桥三线连接，连线三线连接，连线R使桥路电阻变化相同，则桥路的输出不变，使桥路电阻变化相同，则桥路的输出不变，既确保检流计的输出为被测温度的输出。既确保检流计的输出为被测温度的输出。R3作为仪表的输出调整。作为仪表的输出调整。第16页，本讲稿共18页常用温度计的种类及适用温度常用温度计的种类及适用温度第17页，本讲稿共18页v作业：1-1、2v自学：1.1.4第18页，本讲稿共18页