测 控 基 础(5-2)温度及显示08-5

七、测温元件的安装（一）接触式测温元件的安装接触式测量仪表测得的温度都是由测温元件决定的。在正确选择了测温元件和显示仪表之后，若不注意测温元件的正确安装，测量精度将得不到保证。工业上，一般按下列要求进行安装。测量元件的安装要求如下：,温度的测量与变送（续）,七、测温元件的安装（1）正确选择测温点a在测量管道温度时，应保证测温元件与流体充分接触，安装时测量元件应迎着被测介质流向插入，至少须与被测介质正交（成90），切勿与被测介质形成顺流，如图c所示。b测温点不应在死角区域，应尽量避开有电磁场干扰源的场合。避不开时应采取抗干扰措施。,温度的测量与变送（续）,（2）合理确定测温元件的插入深度应使感温元件能够充分地感受被测物体的实际温度。a在管道上安装时，测量元件的感温点应处于管道中心流速最大处。若工艺管道过细（直径小于80毫米），应插入弯头处或加装扩大管，测温元件安装如图所示。b在设备上安装时，一般插入深度应使感温部分处于具有代表性的热区域内。,测温元件的安装（续）,（3）测温元件的安装应确保安全可靠。a凡安装承受压力的感温元件，都必须保证其密封性。当介质工作压力超过10MPa时，还必须另外加装保护外套。薄壁管道上安装测温元件时，需在连接头处加装加强板。b在高温下工作的热电偶，其安装位置应尽可能保持垂直，以防止保护管在高温下产生变形。c在介质具有较大流速的管道中，安装测温元件时必须倾斜安装，以免受到过大的冲蚀。d热电偶、热电阻接线盒面盖应向上密封，以免雨水或其它液体、脏物进入接线盒中而影响测量。,测温元件的安装（续）,八、温度显示仪表利用热电偶和热电阻可以把被测温度的高低分别转换成相应热电势和电阻值，如何测量热电势和电阻值，并指示出对应于这些信号的温度。目前工业温度显示仪表三大类：动圈式显示仪表、电子自动平衡式显示仪表、数字式显示仪表。1、动圈式温度显示仪表（1）结构组成,温度显示仪表,：,（1）动圈式温度显示仪表结构组成,动圈表,A.永久磁铁：用于产生磁场；B.铁芯：使磁场的磁力线分布均匀合理；C.动圈：用铜漆包线绕制，置于空气隙磁场中；D.张丝：支承动圈，作连接导线用，平衡动圈扭转；E.指针：固定在动圈上，随动圈转动；F.刻度盘：指示被测参数；G.平衡重锤：调整转动部分重心与转轴中心重合；H.RT是动圈的温度补偿电阻，是半导体热敏电阻。补偿动圈铜线电阻随温度变化而变化所引起的误差；I.RB：锰铜电阻；热敏电阻RT温度特性曲线非线性，与RB并联以校正其温度特性。J.R串：动圈表的量程电阻。,动圈式温度显示仪表,（2）工作原理动圈仪表是利用永久磁铁形成的磁场，对通过信号电流的线圈产生作用力矩与弹性支承机构的反作用力矩相平衡而工作的一种磁电式仪表。其工作原理可用下式表示：=KI式中：动圈偏转角；I通过动圈的电流；K比例常数。又：式中：E动圈表的输入毫伏信号；R动圈表整个测量回路的电阻，包括动圈内阻和外线电阻。所以：由上式可知，动圈的偏转角与流过动圈的电流成正比。当配合热电偶测温时只要保证整个测量回路的总电阻R保持不变，则动圈偏转角就与电动势E成正比。,动圈式温度显示仪表,对应动圈表的电动势E，在动圈表电阻回路中就有一个I，动圈表就有一个相应的偏转角。如果E是由测温热电偶产生的毫伏信号，则动圈表可为温度刻度，指针可直接指示温度，因此动圈式仪表实际上是一种测量电流的仪表。配用热电偶测温的动圈仪表，一般情况下补偿电桥设计在室温（250c)平衡。由动圈仪表的测量原理知道配用热电偶测温时，测量电路总电阻必须恒定，在动圈仪表内阻已定的情况下，均规定外线电阻R外15。外线电阻包括热电偶电阻、补偿电桥等效电阻、补偿导线电阻。如果上述电阻不足15，需要锰铜丝电阻补足。例：,动圈式温度显示仪表,2、电子电位差计由于动圈式仪表实际上是一种测量电流的仪表，因此能引起电流变化的各种干扰因素都会导致测量误差，这种误差不是靠提高仪表的加工要求所能弥补的。同时，它的可动部分容易损坏，怕震动，且不便于实现自动记录。然而，利用自动电子电位差计来测量电势，就可以克服以上的缺点，提高测量精度。（1）.手动电位差计如图所示，当增减砝码与被称物体达到平衡时，被称物体的重量就等于砝码的重量。电位差计就是根据这种平衡法（也称补偿法、零值法）将被测电势与已知的标准电势进行比较而工作的。当两者的差值为零时，被测电势就等于已知的标准电势。,温度显示仪表,最简单的手动电位差计原理线路图如图b所示。图中滑线电阻R用线性度很高的锰铜线绕制，大小已知。通过它的电流是规定的（I的大小可通过调节RJ使电流表指在规定值上），所以R上的每一部分电压降都是已知的。G为检流计，是灵敏度很高的电流计。当测量未知电势时，只需把它接入电路，移动滑动触点C的位置，直至检流计指零为止。,电子电位差计,EX与RCA上的电压降相等，则得EX=UCA=IRCA（4-3-3）式中：EX被测电势；UCAA点与K点间的电位差；I通过滑线电阻的工作电流；RCAA点与C点间滑线电阻阻值。这样滑动触点C的位置就代表EX的大小，从而达到了对未知热电势测量的目的。,电子电位差计,利用电位差计来测量热电势时，当已知电势与未知电势完全达到平衡时，则检流计中（即测量回路中）无电流I通过，因此测量线路中电阻R的大小对测量没有影响，测量结果的准确性仅取决于工作电流和滑线电阻的准确程度，故电位差计测量精度比动圈仪表的精度高。为了确保工作电流I的恒定，可引入标定工作电流回路或稳压电源供电。如下图所示是使用标准电池标定工作电流的手动电位差计原理线路。,电子电位差计,工作电流的标定方法是将开关K合在“1”位置上，调节RJ使检流计G指零，此时工作电流在标准电阻RN上的电压降与标准电池电势EN相等，即EN=IRN当标定好工作电流以后，可以将开关K合到“2”位置上，这时标定电路断开，测量回路接通，移动滑动触点C的位置，直至检流计指零.,用标准电池标定工作电流E电源；RJ可变电阻；RN标准电阻;EN标准电池；R有分度的已知电阻G检流计；K转换开关,电子电位差计,于是被测热电势EX得到准确的测量。C点的位置与标准电势UBC或被测电势EX相对应，在滑线电阻上刻上相应的标准毫伏刻度，便可由C点的位置测得毫伏信号手动电位差计在使用时必须用手调节滑线电阻C点的位置，因此，它不能连续地、自动地指示出被测电势，因而常作为标准仪表用于实验室中,若用于生产过程中的连续测量，则必须采用自动电位差计.（2）.自动电位差计自动电子电位差计与手动电子电位差计比较，它是用可逆电机及一套机械传动机构代替了人手进行电压平衡操作，用放大器代替了检流计来检测不平衡电压并控制可逆电机的工作。下图是自动电子电位差计的简单原理图。,电子电位差计,当热电势EX与已知的直流电压相比较时，比较后的差值电压（即不平衡电压）经放大器放大后，输出足以驱动可逆电机的功率，使可逆电机又通过一套传动系统带动滑动触点C移动，直到EX=UCB为止。这时放大器输入端的输入信号为零，可逆电机不再转动。可逆电机在带