温度测量及变送.ppt

第五节温度测量及变送,一、膨胀式温度计二、热电偶温度计三、热电阻温度计,第一节概述,温度测量仪表的分类：分为两大类。,接触式测温仪表,非接触式测温仪表,一、膨胀式温度计,1、压力式温度计,由温包、毛细管和弹簧管构成封闭系统。,利用液体的蒸发或气体的膨胀而引起的压力变化进行测量。,温包：传热、容纳膨胀介质；毛细管：传递压力；弹簧管：显示压力（温度）。,对于一定质量的液体或气体，如果V一定，则,气、液体的体积膨胀系数；气体的压缩系数。,蒸汽（低沸点丙酮、乙醚）,气体（氮气、氢气）,感温介质：液体（水银或有机液体）,2、双金属温度计,由两种膨胀系数不同的金属薄片叠焊在一起制成。,一端固定，另一端自由。受热后由于两种金属片的膨胀系数不同而产生弯曲变形。,弯曲程度与温度成比例。,膨胀式温度计,膨胀式温度计,二、热电偶温度计,热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表。由三部分组成：热电偶、连接导线、和显示仪表。,1）热电现象及测温原理,热电效应(热电现象）：由两种不同成份的均质导体组成闭合回路,当两端存在温差时,回路中有电流通过,即两端存在热电势。,1、热电偶,t,热端,冷端,热电势包括温差电势和接触电势。,（1）温差电势,在同一导体材料的两端因其温度不同而产生的电势。,温差电势的大小eA(t,t0)与eB(t,t0)只与导体的材料和导体两端温度t、t0有关。与导体长度、截面大小及沿长度上的温度分布情况无关。,eA(t,t0),eB(t,t0),（2）接触电势,由两种电子密度不同的导体相互接触所产生的电势。,eAB(t)、eAB(t)的大小取决于两导体材料及接触点温度。当材料一定时，只与接触点温度有关。,则回路中总电势可表示为：,因温差电势0时：t0RcuUab热电偶回路中热电势：t0E(t,t0)适当选择桥路电流可使Uab=E(t0,0)相等，起到自动补偿作用。,注意：,1.桥路如果是在零度时设计平衡的，仪表的零点也应调在零点。,2.桥路如果是在20时设计平衡的，仪表的零点应调在20。,3.显示仪表应与热电偶的分度号匹配。,5、热电偶测温系统组成,热电偶:测温元件,导线:补偿导线,显示仪表（冷端补偿）:电位差计、数字式显示仪表、计算机。,1）温度显示型,2）热电偶变送器-显示或控制仪表,热电偶:测温元件,导线:补偿导线,温度变送器（输入mV信号，冷端补偿）,显示仪表（输入4-20mA信号）:数字式显示仪表、计算机,显示仪表（输入4-20mA信号）:数字式显示仪表、计算机。,3）一体化热电偶温度变送器-显示或控制仪表,一体化温度变送器（热电偶与变送器一体化）,三、热电阻温度计,1、测温原理,热电阻是利用物质自身电阻随温度发生变化的特性来测量温度的。,连接导线采用的是三线制连接。,半导体电阻,RT温度为T的电阻值;T绝对温度，；E自然对数的底，2.71828;A、B常数，与材料有关。,温度每上升1,半导体电阻下降36%。,温度每上升1,导体电阻增大0.360.68%；,金属导体电阻,Rt温度为t的电阻值;Rt0温度为t0的电阻值;电阻温度系数。,2、工业常用热电阻,对金属材料的要求：,1）物理稳定性要高,即热电性能稳定,不随时间变化。,2）化学稳定性要高,即在高温下不被氧化和腐蚀。,3）电阻温度系数大。（灵敏度高）,4）电阻率要大。（电阻值大，而体积小）,5）电阻值随温度变化成线性,复制性好。,（1）铂热电阻,测温范围：-200650,-2000范围：,0650范围：,特点：精度高、性能稳定可靠、抗氧化性好。,常用热电阻,分度号:,R00时的阻值;A3.9080210-31/;B-5.8019510-71/2;C-4.2735010-121/4。,由于B、C很小所以：,平均电阻温度系数为3.8510-31/。,Pt10电阻丝较粗，主要用于高一点温度的测量。,0650范围：,（2）铜热电阻,测温范围：-50150。分度号：Cu50、Cu100。,特点：电阻温度系数大，且材料易提纯，价格便宜，电阻率低。,A4.2889910-31/；B-2.13310-71/2；C1.23310-91/3。,平均电阻温度系数4.2810-31/。,由于B、C很小所以：,3、热电阻结构,热电阻元件一般是用细金属丝均匀地双线绕制在绝缘材料制成的骨架上。当被测介质中有温度梯度存在时，则测量的温度是感温元件所在范围内介质的平均温度。,（1）普通型热电阻,（2）铠装热电阻,（3）薄膜热电阻,5、热电阻测温系统组成,（1）热电阻：测温元件,（2）导线：3根普通导线(三线制),（3）显示仪表：电桥、数字显仪表、计算机。,1）热电阻显示仪表型,R0固定电阻，I恒流源。,改进前，采用二线制有导线电阻影响。,Uab不仅与被测温度有关，而且与导线电阻有关，即与导线长度、环境温度等因素有关，会产生测量误差。,改进后，采用三线制克服导线电阻影响：,2）热电阻变送器-显示仪表,（1）热电阻：测温元件,（2）导线：3根普通导线(三线制),（3）温度变送器（输入电阻信号）,（4）显示仪表（输入420mA）,（2）显示仪表:数字式显示仪表、计算机。,3）一体化热电阻温度变送器-显示仪表,（1）一体化温度变送器（热电阻与变送器一体化）,四、电动温度变送器,作用：将被测温度转换成统一信号并远传的仪表。,分类：热电偶温度变送器和热电阻温度变送器。,安装位置：分为现场安装和室内按装。,66,输入电路、放大电路、反馈电路,1、热电偶温度变送器,DDZ型电动温度变送器,输入电路,冷端温度补偿调零及调量程,线性化原理,输出信号与温度的函数关系：,分为有线性化功能和无线性化功能。,有线性化功能：输出的4-20mA电流与温度成线性关系。无线性化功能：输出的4-20mA电流与热电偶或热电阻桥路的电压成线性关系。,四、测温元件的安装,1、测量元件的安装要求,1）选择测温点正确,测量管道温度时，保证测温元件与流体充分接触。因此，安装时测温元件应迎着被测介质流向插入。或成90插入。切勿与介质形成顺流。如图：,测温点不应在死角区域，尽量避开电磁干扰源的场合。,测量元件应处管道中心流速最大处。保护管的末端分别越过管中心线：,热电偶越过管中心线510mm；铜电阻越过管中心线2530mm；铂电阻越过管中心线5070mm；,工艺管道过细（小于80mm）可插入弯头处或加装扩大管。,在设备上按装时插入深度应使感温部分处于具有代表性区域。,2）合理确定测温元件的插入深度,3）测温元件的安装应确保安全可靠,应承受压力，大于10MPa时，应加装