温检测学习教案

1、会计学1温检测温检测(jin c)第一页，共72页。2 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(yunl)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72页。3互动：温度互动：温度(wnd)(wnd)检测的例子和相应的检测方法检测的例子和相应的检测方法？第2页/共71页第三页，共72页。4第3页/共71页第四页，共

2、72页。5第4页/共71页第五页，共72页。6第5页/共71页第六页，共72页。7第6页/共71页第七页，共72页。8nyn)中，温度及温度检测与控制第7页/共71页第八页，共72页。9n国际实用温标飞机温度场飞机温度场 热应力和热变形热应力和热变形(bin xng)分析分析第8页/共71页第九页，共72页。10人的体表(t bio)温度37 ，应为多少 ？T=t+273.15 Kt=T-273.15 Fahrenheit =1.8*37+32=98.6第9页/共71页第十页，共72页。110100100等分摄氏温标(sh sh wn bio)32F212F180等分华氏温标(hu sh wn

3、 bio)热力学温标0K国际实用温标第10页/共71页第十一页，共72页。12第11页/共71页第十二页，共72页。131K等于水三相点热力学温度等于水三相点热力学温度(wnd)的的1/273.16 ITS90 基准仪器及温度基准仪器及温度(wnd)范围：范围： 0.655.0K 3He和和4He蒸气压温度蒸气压温度(wnd)计（计（He同位素）同位素） 3.024.5561K 3He、4He 定容气体温度定容气体温度(wnd)计计 13.80331234.93K 基准铂电阻温度基准铂电阻温度(wnd)计计 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，

4、共72页。141511,2TCTeCTE第13页/共71页第十四页，共72页。15第14页/共71页第十五页，共72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72页。17第16页/共71页第十七页，共72页。18TT0AB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(zyu)端 0000,TTeTTeTeTeTTEBAABABABl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（

5、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72页。19（1）接触电势BAABNNekTTeln)(eAB(T)导体A、B结点在温度T 时形成(xngchng)的接触电动势；e单位电荷， 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接触电势的大小与温度高低(god)及导体中的电子密度有关。及导体中的电子密度有关。电子扩散速率电子扩散速率(sl)(sl)与两种导体

6、的电子密度有关，并与接触区的温度成正比与两种导体的电子密度有关，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72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)电势TTAAdTTTe0),(0单一导体，如果两端温度不同，则：高温端自由电子动能大，因而向低温端扩单一导体，

7、如果两端温度不同，则：高温端自由电子动能大，因而向低温端扩散。动态平衡时，产生电位差散。动态平衡时，产生电位差-温差温差(wnch)(wnch)电势。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72页。21由导体材料由导体材料(cilio)A(cilio)A、B B组成的闭合回路，其接点温度分别为组成的闭合回路，其接点温度分别为T T、T0,T0,如果如果T TT0T0，则必存在着两个接触电势和两个温差电势，回路总电势：，则必存在着两个接触电势和两个温差电势，回路总电势：（3） 回路(hul)总电势),(),()()(),(000

8、0TTeTTeTeTeTTEBAABABABNAT、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)ABTTABBTATBTATTNNekTNNekT000dlnln0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72页。22),(),()()(),(0000TTeTTeTeTeTTEBAABABABTTABBTATBTATTNNekTNNekT000dlnln0T0TeAB(T)eAB(T0)eA(T,

9、T0)eB(T,T0)AB第21页/共71页第二十二页，共72页。23EAB(T,T0) =E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+积分积分(jfn)（B）dTTT0ABLn(1)=0第22页/共71页第二十三页，共72页。24T0T0ABC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-0000000lnlnln0TTCTTBAATCTCTBTBTATdTd

10、TNNNNekTNNekT=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72页。25ET0T0TET0T1T1T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72页。26 E总=EAB（T）+EBC（T）+ECA（T）= 0三种不同三种不同(b tn)导体组成的热电偶回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，只要它们彼此连接的接点温度(wnd)相同，则此回路各接点产生的热电

11、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72页。27ABTT0TT0TC00,TTETTETTECABCABAB因此，只要列出热电势因此，只要列出热电势(dinsh)(dinsh)在冷端温度为在冷端温度为00的分度表的分度表，就可以求出冷端在其它温度时的热电势，就可以求出冷端在其它温度时的热电势(dinsh)(dinsh)值。值。 第26页/共71页第二十七页，共72页。28差等等第27页/共71页第二十八页，共72页。29n机械强度要高，复制性要好，复制工艺(gngy)要简单，价格便宜)()(),(00tetettEABAB

12、AB目前在国际上被公认的比较好的热电材料只有几种。根据目前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，目前我国已经推荐，目前我国已经为八种热电偶制定为八种热电偶制定(zhdng)(zhdng)了标准，被称为标准热电偶了标准，被称为标准热电偶 第28页/共71页第二十九页，共72页。30第29页/共71页第三十页，共72页。31第30页/共71页第三十一页，共72页。32第31页/共71页第三十二页，共72页。33)()(),(00tetettEABABABConsttt 0CteAB)(0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

13、测出各种不同热电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） CtettEABAB)(),(0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，热电势为时，热电势为零（）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72页。340 ,0 ,00tEttEtE第33页/共71页第三十四页，

14、共72页。35型热电偶在工作时自由型热电偶在工作时自由(zyu)端端温度温度0t3030，现测得热电偶的电势为，现测得热电偶的电势为7.57.5，求被测介，求被测介质质(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72页。36TT0AB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)()(),(00tetettEABABAB?)0 ,(t

15、EAB),()0 ,(0ttEtEABAB)()(0teteABAB)0 ,()0()(00tEeteABABAB)0()(ABABete第35页/共71页第三十六页，共72页。37E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情况，不的情况，不需再进行温度需再进行温度(wnd)值修正了。（）值修正了。（）第36页/共71页第三十七页，共72页。38C-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72页。39TT0E总总=E(T,0) =E(T

16、,T0)+E(T0,0)第38页/共71页第三十九页，共72页。40mVABABTCC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72页。41 mVEAB(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72页。42K型型KXK型型3005020（1）E总，总，T显；显；（2）补偿导线）补偿导线(doxin)为铜，或显示仪表为为铜，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

17、)+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72页。43第42页/共71页第四十三页，共72页。44(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; 3热电极热电极(dinj)

18、 (a)碰底型碰底型; (b)不碰底型不碰底型; (c)露头型露头型; (d)帽型帽型第43页/共71页第四十四页，共72页。45第44页/共71页第四十五页，共72页。46配套配套(pi to)使用使用自由自由(zyu)端温度补端温度补偿器偿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72页。47如如Pt100在室温在室温(sh wn)20时电阻时电阻107.79（附表（附表3.1,3.2）0第46页/共71页第四十七页，共72页。48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

19、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，不污染有稳定的物理、化学性能，不污染(wrn)电阻丝电阻丝 有足够的机械强度，加工性能好有足够的机械强度，加工性能好 内引线（接内引线（接触电势小，触电势小，大直径，大大直径，大电阻）电阻）第47页/共71页第四十八页，共72页。49热电阻热电阻专用显示专用显示(xinsh)仪表仪表配套使用配套使用(shyng)非线性处理或补偿非线性处理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

20、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 可用普可用普通导线（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72页。50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

21、确度引的影响，准确度第49页/共71页第五十页，共72页。51第50页/共71页第五十一页，共72页。52第51页/共71页第五十二页，共72页。53第52页/共71页第五十三页，共72页。54第53页/共71页第五十四页，共72页。55一般一般(ybn)不具备远传功不具备远传功能，作为现场指示之用能，作为现场指示之用第54页/共71页第五十五页，共72页。56不一样）n毛细管：容积尽量，但太小会增加传递阻力n弹性元件、传动(chundng)机构合理合理(hl)设计毛细管、弹性设计毛细管、弹性元件和传动机构元件和传动机构第55页/共71页第五十六页，共72页。57双金属温度计结构图第56页/共

22、71页第五十七页，共72页。58第57页/共71页第五十八页，共72页。59第58页/共71页第五十九页，共72页。60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非接触式温度(wnd)探测与检测探测与检测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72页。61 TFTdTEE40, （1） 整个(zhngg)波长内的能量 （令T=1）土星土星(txng)(txng)的温度辐射图的温度辐射图 斯蒂芬斯蒂芬-玻尔兹曼定律玻尔兹曼定律 1511,2TCTeCTET物体在温度T下的辐射率(也称“黑度系数”) 为辐射波长 1C为第一辐射常数 2C为第二辐射常数

23、 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 TfeCTETCCTCC1511,2（3 3）两个特定波长，能量之比）两个特定波长，能量之比 )(,1221152121TeTETETC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72页。62第61页/共71页第六十二页，共72页。63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：测量距离；根据辐射率修正注意：测量距离；根据辐射率修正400-2000 1.5%2.0% 400-2000 1.5%2.0% 优点优点(yudin)(yudin)：简单方便：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72页。64两束辐射能量（即亮度）不同时，光电元件输出对应于两辐射能量差的交变电信号两束辐射能量（即亮度）不同时，光电元件输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(jl)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2001500 1.0%1.