过程检测仪表电子温检测仪PPT学习教案

1、会计学1 过程检测仪表电子温检测仪过程检测仪表电子温检测仪 国际实用温标是用来复现热力学温标。 （1）T 90和t90之间关系保留以前温标定义中的计算关系，摄氏温度 的分度值与热力学温度分度值相同 15.273 9090 Tt （2）ITS-90通过划分温区定义：0. 65K到5. OK之间，由3He蒸汽压与 温度的关系式来定义。3.OK到24. 5561K之间，是用氦气体温度计来定 义。13. 8033K到1234.93K之间，是用铂电阻温度计来定义。 第1页/共67页 （3）各温区规定一组的定义温度固定点，并规定内插公式来分度。 所采用的定义固定点一般是一些纯物质的三相点，或是溶点、凝固点

2、 。如O2、Ar、Hg、H2O的三相点；In、Sn、Al、Ag、Au、Cu的凝固点等。 5.1.35.1.3测温仪表的分类测温仪表的分类 （1）按测温方式可分为接触式和非接触式两大类； （2）按工作原理可分为膨胀式、电阻式、热电式、辐射式等； 第2页/共67页 5.2 5.2 膨胀式温度计膨胀式温度计 热膨胀式温度计是利用液体、气体或固体热胀 冷缩的性质测量温度。分为液体膨胀式温度计和 固体膨胀式温度计两大类。 5.2.1 5.2.1 膨胀式温度计膨胀式温度计 1 1玻璃管液体温度计玻璃管液体温度计 组成：主要由玻璃温包、毛细管、工作液体和 刻度标尺等组成。 工作液：一般采用水银和酒精作为工作

3、液，其 中水银与其它液体相比有许多优点，如不粘附玻 璃、不易氧化、测量温度高、容易提纯、线性较 好、准确度高。 图5.1 玻璃管液体温度计 1玻璃温包；2毛细管；3刻度标尺 第3页/共67页 分类：按用途分类，可分为工业用玻璃管液体温度计、标准玻璃管液体温 度计两类。标准玻璃管液体温度计，可作为检定其它温度计用，准确度高 ，测量绝对误差可达0.050.1。工业用玻璃管液体温度计为了避免使 用时被碰碎，在玻璃管外通常罩有金属保护套管。 2双金属温度计 双金属片是由两种膨胀系数不同的金属薄片叠 焊在一起制成的测温元件。利用两种膨胀系数不 同的金属元件的膨胀差异测量温度。 双金属片受热后由于两种金属

4、片的膨胀系数不 同而使自由端产生弯曲变形，弯曲的程度与温度 的高低成正比。 2 0 () l xGtt d x双金属片自由端的位移； l双金属片的长度； d双金属片的厚度； G弯曲率，取决于双金属片的材料。 图5.3 双金属片 1双金属片；2一指针轴 ；3一指针；4一刻度盘 第4页/共67页 双金属片常被用作温度继电控制器、温度 开关或仪表的温度补偿器。 双金属温度计：螺旋形双金属片的一端固 定在测量管的下部，另一端为自由端，与指针 轴焊接在一起。当被测温度发生变化时，双金 属片自由端发生位移，使指针轴转动，由指针 指示出被测温度值。 特点：双金属温度计结构简单、耐振动、 耐冲击、使用方便、维

5、护容易、价格低廉，适 于振动较大场合的温度测量。目前国产双金属 温度计的使用温度范围为-80600，精度等 级为12.5级。 图5.4 双金属温度计 1-表玻璃；2-指针；3-刻度盘；4-表壳；5- 安装压帽；6-金属保护管；7-指针轴；8-双 金属螺旋；9-固定端 第5页/共67页 5.2.2 压力式温度计 1压力式温度计的结构及原理 结构：由充有感温介质的感温包、传递压力的毛细管及压力表组成。 图5.5 压力温度计结构示意图 1-温包；2-感温介质；3-毛细管；4- 弹簧管；5-双金属元件 原理：温包内的感温介质若随被 测温度升高时，其体积膨胀，但由于温 包、毛细管和弹簧管组成的封闭系统容

6、 积基本不变，介质体积膨胀受限，造成 系统压力升高。经毛细管传给弹簧管使 其产生变形，进而通过传动机构带动指 针偏转，指示出相应的温度。 特点：强度大、不易破损、读数 方便，准确度较低、体积大。 测温范围-100600。 类型：液体压力温度计、气体压力 温度计和蒸汽压力温度计。 第6页/共67页 (2)气体压力温度计 工作气体：氮气（测温上限可达500550）； 氢气(测温下限可达-120)。 (3)蒸汽压力温度计 其温包中充入约占2/3容积的低沸点液体，其饱 和蒸气压仅与气液界面的温度有关。通过毛细管传递弹簧管中，以指示被 测温度。工作液：氯甲烷、氯乙烷和丙酮等。 优点：温包的尺寸比较小，灵

7、敏度高；测量范围小，T-P关系非线性， 标尺刻度不均匀。 (1)液体压力式温度计 感温液体：水银（测温范围-30 650）； 甲醇（测温范围-100 150）；二甲苯（测温范围-100 400）。 液体压力温度计使用时应将温包全部浸入被测介质之中，否则会引起较 大测量误差。环境温度变化过大，也会对示值产生影响。为此，在弹簧 管的自由端与传动机构之间插入一条双金属片补偿附加误差。 第7页/共67页 5.35.3热电偶温度计热电偶温度计 测量原理：热电效应。热电偶能将温度转换成毫伏级热电势信号 输出 。 特点：测温范围广，性能稳定，结构简单，测量精度高，输出信号便于 远传，应用极为广泛。 图5.6

8、 热电偶温度计组成示意图 组成：热电偶、连接导线显示仪表 第8页/共67页 5.3.1热电偶测温原理 1热电效应 热电偶：由两根不同的导体材料将一端焊接或绞接而成。焊接的一端称 为热端（测量端）；另一端称为冷端（参考端）。 热电偶产生热电动势由接触电动势和温差电动势两部分组成。 (1)温差电动势 导体两端温度不同、电子能量不同，造成导体内自由 电子从高温端向低温端扩散，电子扩散造成高、低温端电荷的积累，形成 静电场Es。当电场对电子的作用力与扩散力平衡时，电场Es产生一个稳定 的温差电动势 T T At At A tNd Ne K TTE 0 )( 1 ),( 0 e单位电荷，e =1.610

9、-19 C； K波尔兹曼常数，K=1.3810-23J/K； NAt为导体A在温度t时的电子密度。 第9页/共67页 (2)接触电势 两种不同导体接触时，由于电子密度不同，造成自由电 子从高密度侧向低密度侧扩散，电子扩散造成接触点处电荷的积累，形 成静电场Em。当电场对电子的作用力与扩散力平衡时，产生一个稳定的 接触电动势 BT AT AB N N e KT TEln)( TA、B导体接触处的温度； NAT、NBT分别为导体A、B在温度T时的电子密度。 图5.8 热电偶回路电势 (3)热电偶回路总电势 对于导体A和B组成 的热电偶回路，当接点温度TT0，NANB时，回 路中总热电势为 ),()

10、,()()(),( 0000 TTETTETETETTE BAABABAB T T Bt At AB dt N N e K TTE 0 ln),( 0 )()(),( 00 TfTfTTEAB 第10页/共67页 当参考端的温度T0恒定时， CTf )( 0 为常数，则 )()(),( 0 TCTfTTEAB 当冷端保持温度不变，则热电偶回路总电势只随热端的温度变化而变化 。在实际应用中，热电势与温度之间的关系是在参考端温度为0时，通 过实验建立的热电势与工作端温度之间的数值对应关系。 2热电偶的基本定律 (1)均质导体定律 两种均质金属组成的热电偶，其电势大小与热电 极直径、长度及沿热电极长

11、度上的温度分布无关，只与热电极材料和两端 温度有关。 (2)中间导体定律 若在热电偶回路中插入中间导体（第三种导体） ，只要中间导体两端温度相同，则对热电偶回路的总热电势无影响。 (3)中间温度定律 AB0ABnABn0 ( ,)( ,)(,)ET TET TET T (4)标准电极定律 AB0AC0BC0 ( ,)( ,)( ,)ET TET TET T 第11页/共67页 5.3.2 常用热电偶的类型及结构 1热电偶的类型及特点 热电极的材料要求。 材料的热电性能不随时间而变化，即热电特性稳定。 电极材料有足够的物理、化学稳定性，不易被氧化和腐蚀。 产生的热电势要足够大，热电灵敏度高。 热

12、电势与温度关系要具有单调性，最好呈线性或近似线性关系。 材料复现性好，便于大批生产和互换。 材料组织均匀，机械性能好，易加工成丝。 材料的电阻温度系数小，电阻率要低。 （1）标准热电偶 铂铑10-铂热电偶，分度号S。 测量范围：长期使用1300以下，短期测量1600。 特点：热电特性稳定，准确度高，材料容易提纯，缺点是热电势较低 ，价格昂贵，不能用于金属蒸汽和还原性气体中。 铂铑30-铂铑6热电偶，分度号B。 测量范围：长期使用1600以下，短期测量1800。 特点：测量上限高，稳定性好的、机械强度大，缺点是热电势小，不 能用于0以下温度测量。 第12页/共67页 镍铬-镍硅热电偶，分度号K。

13、 测量范围： -270+1300。在氧化性或中性介质中长时测量温度900， 在还原性介质中，小于500。 特点：热电势较大，热电关系近线性，抗氧化性和抗腐蚀性强。化学稳定 性、复制性好，价格便宜。缺点是测量略低，稳定性稍差。 镍铬-铜镍热电偶，分度号E。 测量范围：长期使用-200+600，短期测量-200+800。 特点：热电势大，灵敏度高，电阻率小，适用于还原性和中性气氛下测温 ，价格便宜。缺点是测量范围低且窄，铜镍合金易受氧化而变质。 铜-铜镍热电偶，分度号T。 测量范围：-248+370 特点：热电势大,热电特性好，价格低廉。低温性能十分稳定。不宜在氧 化性气氛中工作。 能满足一些特殊

14、条件下测温的需要，如超高温、极低温、高真空或核辐 射环境。非标准化热电偶有铂铑系、铱铑系、钨铼系及金铁热电偶、双铂 钼等热电偶。 (2)非标准热电偶 第13页/共67页 2普通热电偶的结构 (1)普通型热电偶的组成 图5.12 普通热电偶结构 1出线孔密封圈；2-出线 孔压紧螺母；3-防掉链； 4-接线盒盖；5接线柱； 6-密封圈；7-接线盒座； 8-接线绝缘座；9-保护套 管；10绝缘管；11-热电 极 热电极 感温元件，热端焊接，冷端连接 在接线盒内接线柱上，与外部接线连接。贵金属 热电极的直径为0.0150.5mm，普通金属热电极 的直径为0.23.2 mm。长度一般为0.352 m左

15、右。 绝缘管 套在热电极上防止热电极短路。 绝缘管的材料一般用耐火陶瓷(1200以下)、氧 化铝Al2O3(1600以下)和氧化镁MgO(2000以 下)。 保护管 使热电极与被测介质隔离，免受 化学侵蚀和机械损伤。材料如不锈钢1Cr18Ni9Ti （900）、高温钢Cr25Ti（1000）、高温不 锈钢CH40（1200）、氧化铝Al2O3(1600)、 氧化镁MgO(2000)和氧化锆ZrO2(2400)。 接线盒 普通防溅型、防水型、防爆型等 。 第14页/共67页 (a) 直形无固定装置热电偶(b) 直形螺纹 连接头固定热电偶(c) 锥形螺纹连接头固 定热电偶(d) 直形法兰固定热电偶

16、 图5.13 普通热电偶结构形式 （2）普通热电偶的结构类 型 第15页/共67页 3.特殊热电偶 (1)铠装热电偶 将保护套管、绝缘材料粉末与热电极三者组合成一体 ，经多次拉伸制成的细长形像铁丝样的热电偶。 我国已生产出S型、R型、B型、K型、E型、J型铠装热电偶。 特点：体积小，热容量小，动态响应快；可挠性好，具有良好柔软性； 强度高，耐压、耐震、耐冲击。外径最细能达0.25 mm，长度可达100m以上 图5.14 铠装热电偶的结构 1-接线盒；2-保护管；3-固定装置； 4-绝缘材料；5-热电极 (2)薄膜型热电偶 用真空蒸镀的方法，把热电极材料蒸镀在绝缘基 板上而制成。 特点：测量端厚

17、度约为几个微米左右，热容量小，响应速度快，便于敷 贴。适用于测量微小面积上的瞬变温度。 图5.15 薄膜热电偶 1工作端；2薄膜热电极；3绝 缘基板；4引脚接头；5引出线（相 同材料的热电极） 第16页/共67页 5.3.3 热电偶的冷端补偿 1补偿导线 为节约贵重金属热电极材料，选择一对价格低廉的金属丝作为补偿导 线来延长热电偶的冷端，使之远离高温区。补偿导线在冷端温度范围内， 产生的热电势与主热电偶的热电势相同。 图5.17 利用补偿导线延长热电偶的冷端 1-测量端；2热电极；3一接线盒1(中间温度)；4补偿导线；5接线 盒2(新的冷端)；6铜引线(中间导体)；7-毫伏表 第17页/共67

18、页 使用注意： 1）补偿导线与热电偶热电极的两个接点温度必须相同； 2）补偿导线只能与相应型号的热电偶配用； 3）必须在规定的温度范围内使用； 4）极性切勿接反。 型号 配用热电偶 正-负 补偿导线 正-负 导线外皮颜 色 100热电势 /mV 20时的电 阻率/ （） 正负 SC 铂铑10-铂 铜-铜镍红绿0.6460.0230.0510-6 KC镍铬-镍硅铜-康铜红蓝4.0960.0630.5210-6 WC5/26钨铼5-钨铼26铜-铜镍红橙1.4510.0510.1010-6 第18页/共67页 2冷端恒温法 将热电偶的冷端置于装有冰水混合物的恒温容器中，使冷端的温度 保持在0不变。

19、图5.18 冰浴法接线图 1-热电偶；2-补偿导线；3-铜质导线；4-保温瓶；5-冰水混合物；6-导热油； 7-试 管；8-盖；9-显示仪表+- 第19页/共67页 3计算修正法 补偿电桥串接在热电偶回路中，与热 电偶的冷端同处于温度T0下。电桥产生 电势与热电偶电势串联叠加。 电桥电阻R1、R2、R3为锰铜电阻，其 电阻值恒定。电阻RCu由铜丝绕制，随温 度而变化。 To=0，R1=R2=R3=RCu=1，电桥平衡 ，无信号输出。当To变化时，RCu的阻值 改变，电桥将输出不平衡电压Uab= E (T0,0)。 )0 ,(),()0 ,( 00 TETTETE ABABAB 先测出冷端温度T

20、0，查热电偶分度表求EAB（T，0），根据上式求出EAB （T，0），反查分度表，查出相应的温度值。 4补偿电桥法 图5.19 补偿电桥 第20页/共67页 2.测量两点温度差的测温电路 3.测量多点温度的测温电路 5.3.4热电偶常用测温电路 1.测量某点温度的基本电路 第21页/共67页 3/)( 321 EEEE 4.测量平均温度的测温电路 5.测量几点温度之和的测温电路 123 EEEE 第22页/共67页 一体化温度变送器由测温元件和变送器模块两部分构成。变 送器模块把测温元件的输出信号Et或Rt，转换成为统一标准信 号420mA.DC。 一体化温度变送器的基本误差不超过量程的0.5

21、，环境 温度影响约为每1变动不超过0.05，可安装在-25+80的 环境中。 特点：节省补偿导线、抗干扰能力强、体积小、不需调整维 护。 图5.25 一体化热电偶温度变送器工作原理图 5.3.5 一体化热电偶温度变送器 第23页/共67页 图5.27 热电阻测温电桥的三线连接法 5.4 5.4 热电阻温度计热电阻温度计 5.4.1 热电阻的测量原理 测量原理：利用导体或半导体的电阻值随温度变化的性质测量温度。 组成：由热电阻、连接导线和显示仪表构成。 测量范围：200+850。 热电阻测量：常用电桥电路。 三线制：可消除环境温度造成引线电阻变化产生的测量误差。 R1、R2 、R3为桥路固定电阻

22、， Ra为零位调节电阻，热电阻通 过三根 导线和电桥连接。 引线电阻r1=r2=r3=r。桥路输出 电压VCD=VCA-VDA。当环境温度变 化时，引线电阻r1、r3的变化产 生的桥路电压VCA=VDA，相 互抵消，不会产生温度误差。 第24页/共67页 、 5.4.2 常用热电阻的种类及结构 1常用热电阻 （1）铂热电阻 特点：铂金属物理、化学性能稳定，易于提纯，工作范围为-200850。 在-2000温度范围内 23 t01 ABC(100) RRtttt 在0850温度范围内 2 t01 AB RRtt Rt为t时的铂电阻值； R0为0时的铂电阻值。 A=3.9080310-3-1； B

23、=-5.77510-7-2； C=-4.18310-12-4。 类型：Pt10、Pt100。 第25页/共67页 （2）铜热电阻 特点：线性好，灵敏度高，容易提纯、加工，价格便宜，复现性能好， 易于氧化，电阻率低，体积大。测量范围：-50150 Rt为t时的铜电阻值； R0为0时的铜电阻值。 0系数，0=4.2810-3-1。 类型：Cu50和Cul00 )1( 00 tRRt 第26页/共67页 图5.28 热电阻结构 1-电阻体；2-绝缘管；3-保 护套管；4-安装固定件；5-接 线盒；6-接线端子；7-盖；8- 出线口 热电阻体结构： 图5.29 电阻体结构 1-铂丝；2-薄玻璃层；3-

24、基体；4- 釉层；5-引出线；6-云母基体；7- 绕好的云母片；8-金属夹片；9-外 保护管；10-铜电阻 2热电阻的结构 (1)普通热电阻 组成：主要由电阻体、绝缘管、保护管和接线盒等部分组成。 第27页/共67页 （2）铠装热电阻 引线和保护管做成一体，具有较好的挠性，便于使用安装，电阻体密 封，不易受有害介质的侵蚀。反应速度快，有良好的机械性能、耐振性和 冲击性。 图5.30 铠装热电阻结构 尺寸小，可粘贴测量局部温度， 具有热容量小、反应快的特点。 图5.31 薄膜型铂热电阻 （3）薄膜热电阻 第28页/共67页 EM M M VM VM t I E II )rr(IE I E R 3

25、2 第29页/共67页 5 5、金属热电阻的应用特点、金属热电阻的应用特点 与热电偶相比，金属热电阻具有以下特点与热电偶相比，金属热电阻具有以下特点 5.4 5.4 热电阻传感器热电阻传感器 第30页/共67页 二、热敏电阻二、热敏电阻 热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度的变化而显著变化热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度的变化而显著变化 的特性实现测温的。半导体热敏电阻有很高的电阻温度系数，的特性实现测温的。半导体热敏电阻有很高的电阻温度系数， 其灵敏度比热电阻高得多。而且体积可以做得很小，故动态特其灵敏度比热电阻高得多。而且体积可以做得很小，故动态特 性好，特别适于在性好，特别适于在-50-

26、50300300之间测温。结构简单，可根据之间测温。结构简单，可根据 需要制成各种形状。化学稳定性好，机械性能强，价格低廉，需要制成各种形状。化学稳定性好，机械性能强，价格低廉， 寿命长。寿命长。 热敏电阻的缺点是复现性、互换性较差，非线性严重，测热敏电阻的缺点是复现性、互换性较差，非线性严重，测 温范围较窄。温范围较窄。 5.4 5.4 热电阻传感器热电阻传感器 第31页/共67页 热敏电阻热敏电阻 金属氧化物：钴金属氧化物：钴CoCo、锰、锰MnMn、镍、镍Ni Ni 等的氧化物等的氧化物 采用不同比例配方、高温烧结而成。采用不同比例配方、高温烧结而成。 优点：（优点：（1 1）结构简单、

27、体积小、可测点温度；）结构简单、体积小、可测点温度； （2 2）电阻温度系数大，灵敏度高（）电阻温度系数大，灵敏度高（1010倍）；倍）； （3 3）电阻率高、热惯性小、适宜动态测量。）电阻率高、热惯性小、适宜动态测量。 5.4 5.4 热电阻传感器热电阻传感器 第32页/共67页 热敏电阻的主要参数热敏电阻的主要参数 5.4 5.4 热电阻传感器热电阻传感器 第33页/共67页 第34页/共67页 T B T RAe 22 11 T T RT RT 1 1 T B TAeR 2 2 T B TAeR 1 12 2 11 () T T B TT R e R 1 1 T B T e R A 2

28、1 12 21 ln T T R R TT TT B 0 0exp T B T B RRT 0T 0R 第35页/共67页 T dT dR R T 1 dT Aed Ae T B T B )(1 2 T B .const T T T： 第36页/共67页 XTSRRR I TRXR E T RS 1 T R U I XR TR XTRR XR TR XTRR / TRXR XT XT RR RR R 第37页/共67页 NTCNTC热敏电阻生产最早、最成熟、使用范围也热敏电阻生产最早、最成熟、使用范围也 广，它特别适用于广，它特别适用于-50-50300300之间的温度测之间的温度测 量，目前

29、己广泛应用于点温、表面温度、温差量，目前己广泛应用于点温、表面温度、温差 、温度场等测量中，同时也应用在自动控制及、温度场等测量中，同时也应用在自动控制及 电子线路的热补偿电路中。电子线路的热补偿电路中。 5.4 5.4 热电阻传感器热电阻传感器 第38页/共67页 （2 2）（）（PTCPTC）热敏电阻）热敏电阻 器的电阻器的电阻温度特性温度特性: : 其特性是利用正温度热其特性是利用正温度热 敏材料，在居里点附近敏材料，在居里点附近 结构发生相变引起导电结构发生相变引起导电 率突变来取得的，曲线率突变来取得的，曲线 如图如图 1000 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 50100

30、150200250 R20=120 R20=36.5 R20=12.2 PTC热敏电阻器的电阻热敏电阻器的电阻温度曲线温度曲线 T/C 电 阻 / T p 1 T p 2 Tc=175 C 5.4 5.4 热电阻传感器热电阻传感器 第39页/共67页 PTCPTC热敏电阻的工作温度范围较窄，在工作区两端，电热敏电阻的工作温度范围较窄，在工作区两端，电 阻阻温度曲线上有两个拐点：温度曲线上有两个拐点：T Tp1 p1和 和T Tp2 p2。当温度低于 。当温度低于T Tp1 p1 时，温度灵敏度低；当温度升高到时，温度灵敏度低；当温度升高到T Tp1 p1后，电阻值随温度 后，电阻值随温度 值剧

31、烈增高（按指数规律迅速增大）；当温度升到值剧烈增高（按指数规律迅速增大）；当温度升到T Tp2 p2时 时 ，正温度系数热敏电阻器在工作温度范围内存在温度，正温度系数热敏电阻器在工作温度范围内存在温度T Tc c ，对应有较大的温度系数，对应有较大的温度系数tp tp 。 。 改变改变PTCPTC的材料成分，可以得到不同的居里温度点的材料成分，可以得到不同的居里温度点 。PTCPTC热敏电阻主要用于彩电消磁、各种电器设备的过热敏电阻主要用于彩电消磁、各种电器设备的过 载保护、发热源的定温控制，也可作为限流元件使用载保护、发热源的定温控制，也可作为限流元件使用 。 5.4 5.4 热电阻传感器热

32、电阻传感器 第40页/共67页 聚脂塑料封装聚脂塑料封装 热敏电阻热敏电阻 3 3、热敏电阻的应用、热敏电阻的应用 5.4 5.4 热电阻传感器热电阻传感器 第41页/共67页 LCD 5.4 5.4 热电阻传感器热电阻传感器 第42页/共67页 第43页/共67页 第44页/共67页 第45页/共67页 D tR R A BG 第46页/共67页 5.5 5.5 温度测量元件的安装温度测量元件的安装 1能正确反映被测温度 感温元件与被测介质能进行充分的热交换。 感温元件应与被测介质形成逆流。 避免热辐射所产生的测温误差。 避免感温元件外露部分的热损失所产生的测温误差。 避免热电偶与火焰直接接

33、触。 负压管道、设备中，必须保证其密封性，以免外界冷空气袭入，降 低测量指示值。 压力式温度计的温包中心与管道中心线重合，应自上而下垂直安装 ，毛细管不应受拉力，不应有机械损伤。 接线盒出线孔应向下，以防水汽、灰尘与脏物等落入接线盒中影响 测量。 水银温度计只能垂直或倾斜安装，同时需观察方便，不得水平、倒 装。 第47页/共67页 凡安装承受压力的感温元件，都必须保证其密封性。 高温热电偶，应尽可能垂直，防止保护管高温下变形。若必须水平安 装时，应装有用耐火支架。 在介质具有较大流速的管道中，安装感温元件时必须倾斜安装。 如被测介质中有尘粒、粉末物或测量腐蚀性介质时，为保护感温元件 不受磨损，

34、应加装保护屏或外保护管。 在安装瓷和氧化铝类保护管时，防止损坏保护管。在插入或取出热电 偶时，应避免急冷急热，以免保护管破裂。 在薄壁管道上安装感温元件时，需在连接头处加装加强板。 当介质工作压力超过10MPa时，必须加装保护外套。 2应确保安全、可靠 第48页/共67页 5.6 5.6 非接触式温度计非接触式温度计 (1)温度计和被测对象不接触，不会破坏被测对象的温度场，故可测量 运动物体的温度并可进行遥测。 (2)由于温度计不必达到与被测对象同样的温度，故仪表的测温上限不 受温度计材料熔点的限制。 (3)在检测过程中温度计不必和被测对象达到热平衡，故检测速度快， 响应时间短，适于快速测温。

35、 5.6.1 测温原理 自然界中任何物体只要其温度在绝对零度以上，就会不断地向周围空间 辐射能量。温度越高，辐射能量就越多。绝对温度为T的物体对外辐射的 能量E 2 51 T1 ( , )(1) C T ETCe 为物体在温度T下的辐射率(也称“黑度系数”)； 为辐射波长； C1为第一辐射常数，C13.7413210-16 Wm2； C2为第二辐射常数，C2=1.43878610-2 mk。 T 第49页/共67页 在整个波长范围内全部辐射能量的总和 4 0 ( , )( )EET dTF T =56703210-8W(m2K4)为黑体的斯蒂芬玻尔兹曼常数。 物体在特定波长c上的辐射能是温度T

36、的单一函数 )()1(),( 15 1 2 TfeCTE c T C cTc 两个特定波长上的辐射能之比(T)也是温度的单值函数。 2 21 11 () 5 11 22 (, ) ()( ) (, ) c T ET eT ET （满足） 1/ 2 c TC ） 第50页/共67页 辐射测温主要方法。 （1）全辐射法 测出物体在整个波长范围内的辐射能量F(T)，并以其辐 射率校正后确定被测物体的温度。 （2）亮度法 测出物体在某一波长 ( )上的辐射能量f(T)， 经辐射率修正后确定被测物体的温度。 （3）比色法 测出物体在两个特定波长段上的辐射能比值(T)，确定被 测物体的温度。 辐射温度计组

37、成：由光学系统、检测元件、转换电路和信号处理等组成 。 光学系统:是通过光学透镜、反射镜以及其它光学元件获得物体辐射能中 的特性光谱，并聚焦到检测元件上。检测元件将辐射能转换成电信号，经 信号放大、辐射率的修正和标度变换后输出与被测温度相对应的信号。部 分辐射温度计需要参考光源。第51页/共67页 工业用光学高温计分类工业用光学高温计分类 隐丝式隐丝式 利用调节电阻来改变高温灯泡的工作电流，当灯丝的亮度与被测物体的亮度一致时，灯泡的亮度就代表了被测物体的亮度温度。利用调节电阻来改变高温灯泡的工作电流，当灯丝的亮度与被测物体的亮度一致时，灯泡的亮度就代表了被测物体的亮度温度。 恒定亮度式恒定亮度

38、式 利用减光楔来改变被测物体的亮度，使它与恒定亮度温度的高温灯泡相比较，当两者亮度相等时，根据减光楔旋转的角度来确定被测物体的亮度温度。由于隐丝式光学高温计的结构和使用方法都优于恒定亮度式，所以应用广泛。利用减光楔来改变被测物体的亮度，使它与恒定亮度温度的高温灯泡相比较，当两者亮度相等时，根据减光楔旋转的角度来确定被测物体的亮度温度。由于隐丝式光学高温计的结构和使用方法都优于恒定亮度式，所以应用广泛。 第52页/共67页 WGG2-201WGG2-201型光学高温计型光学高温计 1物镜；2灰色吸收玻璃；3灯泡；4目镜； 5红色滤波片；6指示仪器；7滑线电阻； E电源；K开关；R1刻线调整电阻

39、光学系统和电测系统光学系统和电测系统 第53页/共67页 隐丝式光学高温计由光学系统和电测系统两部分组成隐丝式光学高温计由光学系统和电测系统两部分组成 光学系统：目镜、物镜、灯泡、红色滤波片和灰色吸收玻璃光学系统：目镜、物镜、灯泡、红色滤波片和灰色吸收玻璃 红色滤波片，造成一个较窄的有效波长红色滤波片，造成一个较窄的有效波长 吸收玻璃，目的是扩展量程吸收玻璃，目的是扩展量程 （14001400） 目镜和物镜是一套光学系统目镜和物镜是一套光学系统 电测系统电测系统 包括指示仪表、灯泡、电源和调节电阻四部分。光学高温灯泡：标准辐射源包括指示仪表、灯泡、电源和调节电阻四部分。光学高温灯泡：标准辐射源 电源、调节电阻和指示仪表组成测量电路电源、调节电阻和指示仪表组成测量电路 原理一般有电压表式，电流表式以及不平衡电桥和平衡电桥式四种。原理一般有电压表式，电流表式以及不平衡电桥和平衡电桥式四种。 第54页/共67页 第55页/共67页 2 工作原理工作原理 第56页/共67页 3 一些元器件的作用一些元器件的作用 1) 灰色吸收玻璃灰色吸收玻璃 第57页/共67页 700 第58页/共67页 5、使用光学高温计时的注意事项使用光学高温计时的注意事项 第59页/共67页 （4） 光学高温计的测量准确度 比热电偶