温度测量及变送课件

1、温度测量及变送课件第五节第五节 温度测量及变送温度测量及变送一、膨胀式温度计一、膨胀式温度计二、热电偶温度计二、热电偶温度计三、热电阻温度计三、热电阻温度计温度测量及变送课件第一节第一节 概述概述温度测量仪表的分类：分为两大类。温度测量仪表的分类：分为两大类。接触式测温仪表接触式测温仪表热电偶温度计热电阻温度计压力式温度计双金属温度计非接触式测温仪表非接触式测温仪表辐射高温计光学高温计温度测量及变送课件一、膨胀式温度计一、膨胀式温度计1 1、压力式温度计、压力式温度计由温包、毛细管和弹簧管构成封闭系统。由温包、毛细管和弹簧管构成封闭系统。 利用液体的蒸发利用液体的蒸发或气体的膨胀而或气体的膨胀

2、而引起的压力变化引起的压力变化进行测量。进行测量。 温温 包包：传热、容纳膨胀介质；：传热、容纳膨胀介质； 毛细管毛细管：传递压力；：传递压力； 弹簧管弹簧管：显示压力（温度）。：显示压力（温度）。温度测量及变送课件对于一定质量的液体或气体，如果对于一定质量的液体或气体，如果V V一定，则一定，则)(00ttPPtt气、液体的体积膨胀系数；气、液体的体积膨胀系数；气体的压缩系数气体的压缩系数。 蒸汽蒸汽（低沸点丙酮、乙醚）（低沸点丙酮、乙醚） 气体气体（氮气、氢气）（氮气、氢气） 感温介质：感温介质： 液体液体（水银或有机液体）（水银或有机液体）温度测量及变送课件温度测量及变送课件2 2、双金

3、属温度计、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。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。的膨胀系数不同而产生弯曲变形。 弯曲程度与温度成比例。弯曲程度与温度成比例。 温度测量及变送课件 膨胀式温度计膨胀式温度计温度测量及变送课件 膨胀式温度计膨胀式温度计温度测量及变送课件二、热电偶温度计二、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。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。由三部分组成：热电偶、连接导

4、线、和显示仪表。1 1）热电现象及测温原理）热电现象及测温原理 热电效应热电效应( (热电现象）：热电现象）：由两种不同成份的均质导体组成闭合回路由两种不同成份的均质导体组成闭合回路, ,当两端存当两端存在温差时在温差时, ,回路中有电流通过回路中有电流通过, ,即两端存在热电势。即两端存在热电势。1 1、热电偶、热电偶t0t0t温度测量及变送课件热电偶原理图热电偶原理图 t t0AB热端热端冷端冷端热电势包括热电势包括温差电势温差电势和和接触电势。接触电势。)(tfE 温度测量及变送课件 （1 1）温差电势）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。在同一导体材料的两端因其温度

5、不同而产生的电势。 温差电势的大小温差电势的大小e eA A(t,t(t,t0 0) )与与eB(t,t0)eB(t,t0)只与导体的材料只与导体的材料 和导体两端温度和导体两端温度t t、t t0 0有关有关。与导体长度、截面大小及与导体长度、截面大小及 沿长度上的温度分布情况无关。沿长度上的温度分布情况无关。 Att0eA(t,t0)Btt0eB(t,t0)温度测量及变送课件（2 2）接触电势）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。由两种电子密度不同的导体相互接触所产生的电势。 e eABAB(t)(t)、e eABAB(t)(t)的大小的大小取决于两导体材料及接触点取决

6、于两导体材料及接触点温度温度。当材料一定时，只与。当材料一定时，只与接触点温度有关接触点温度有关。eAB(t)eAB(t0)温度测量及变送课件则回路中总电势可表示为：则回路中总电势可表示为： ),()(),()(),(0000ttetettetettEBABAABAB因温差电势因温差电势0时：时： t0 RcuUab热电偶回路中热电势：热电偶回路中热电势： t0 E (t, t0)适当选择桥路电流可使适当选择桥路电流可使Uab = E(t0 ,0)相等，起到相等，起到自动补偿作用。自动补偿作用。 )0()(0t,EUt,tEABabAB温度测量及变送课件注意：注意：1.1.桥路如果是在零度时设

7、计平衡的，仪表的零点也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。应调在零点。2.2.桥路如果是在桥路如果是在20时设计平衡的，仪表的零点时设计平衡的，仪表的零点 应调在应调在20 。3.3.显示仪表应与热电偶的分度号匹配。显示仪表应与热电偶的分度号匹配。温度测量及变送课件5 5、热电偶测温系统组成、热电偶测温系统组成 BA0t0t现场控制室E热电偶热电偶: :测温元件测温元件 导线导线: :补偿导线补偿导线 显示仪表（冷端补偿）显示仪表（冷端补偿）: :电位差计、数字式显示电位差计、数字式显示 仪表、计算机仪表、计算机 。1 1）温度显示型）温度显示型 温度测量及变送课件BA2

8、2）热电偶）热电偶变送器变送器-显示或控制仪表显示或控制仪表 热电偶热电偶: :测温元件测温元件 导线导线: :补偿导线补偿导线 温度变送器（输入温度变送器（输入mV信号，冷端补偿）信号，冷端补偿） 显示仪表（输入显示仪表（输入4-20mA信号）信号）: :数字式显示仪表、数字式显示仪表、 计算机计算机 BA温度测量及变送课件显示仪表（输入显示仪表（输入4-20mA信号）信号）: :数字式显示仪表、数字式显示仪表、 计算机。计算机。 3 3）一体化热电偶温度变送器）一体化热电偶温度变送器-显示或控制仪表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）一体化温度变送器（热电偶与变送器一体化

9、） 温度测量及变送课件三、热电阻温度计三、热电阻温度计1 1、测温原理、测温原理 热电阻是利用热电阻是利用物质自身电阻随温度发生变化物质自身电阻随温度发生变化的特性的特性来测量温度的。来测量温度的。 仪表仪表Rt连接导线采用的是三线制连接。连接导线采用的是三线制连接。温度测量及变送课件半导体电阻半导体电阻 RT 温度为温度为T 的电阻值的电阻值; ; T 绝对温度，；绝对温度，； E 自然对数的底，自然对数的底，2.71828;A、B 常数，与材料有关。常数，与材料有关。温度每上升温度每上升1,半导体电阻下降半导体电阻下降36%。温度每上升温度每上升1,1,导体电阻增大导体电阻增大0.360.

10、68%；TBTAeR/)(100ttRRtt金属导体电阻金属导体电阻Rt 温度为温度为t t的电阻值的电阻值; ; Rt0 温度为温度为t t0 0的电阻值的电阻值; ; 电阻温度系数。电阻温度系数。温度测量及变送课件2 2、工业常用热电阻、工业常用热电阻对金属材料的要求：对金属材料的要求： 1）物理稳定性要高物理稳定性要高, ,即热电性能稳定即热电性能稳定, ,不随时间变化。不随时间变化。2）化学稳定性要高化学稳定性要高, ,即在高温下不被氧化和腐蚀。即在高温下不被氧化和腐蚀。3）电阻温度系数大。（灵敏度高）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）电阻率要大。（电

11、阻值大，而体积小）5）电阻值随温度变化成线性电阻值随温度变化成线性, ,复制性好。复制性好。温度测量及变送课件（1 1）铂热电阻）铂热电阻测温范围：测温范围：-200650-2000范围范围： 0650范围：范围： 特点：特点：精度高、性能稳定可靠、抗氧化性好。精度高、性能稳定可靠、抗氧化性好。 常用热电阻常用热电阻分度号分度号: : Pt10R0=10Pt100 R0=100320)100(1ttCBtAtRRt3201CtBtAtRRt温度测量及变送课件 R0 00时的阻值时的阻值; ; A3.9080210-3 1/; B-5.8019510-7 1/2 ; C-4.2735010-12

12、 1/4 。由于由于B、C 很小所以：很小所以： 平均电阻温度系数为平均电阻温度系数为3.8510-3 1/。Pt10电阻丝较粗，主要用于电阻丝较粗，主要用于高一点高一点温度的测量。温度的测量。3201CtBtAtRRt 0650范围：范围： )1 (0tRRt温度测量及变送课件（2）铜热电阻）铜热电阻测温范围：测温范围：-50150。分度号：分度号：Cu50、Cu100。特点：特点：电阻温度系数大，且材料易提纯，价格便电阻温度系数大，且材料易提纯，价格便 宜，电阻率低。宜，电阻率低。A4.2889910-3 1/； B-2.13310-7 1/2 ； C1.23310-9 1/3 。 平均电

13、阻温度系数平均电阻温度系数4.2810-3 1/。由于由于B、C 很小所以：很小所以：)1 (0tRRt)1 (320CtBtAtRRt温度测量及变送课件3、热电阻结构、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，则度存在时，则测量的温度是感温元件所在范围内测量的温度是感温元件所在范围内介质的平均温度介质的平均温度。 温度测量及变送课件（1 1）普通型热电阻）普通型热电阻温度测量及变送课件（2）铠装热电阻）铠装热电阻（3）薄膜热电阻）薄膜热电阻温度测量

14、及变送课件5 5、热电阻测温系统组成、热电阻测温系统组成 （1）热电阻：测温元件）热电阻：测温元件 （2）导线：）导线：3根根普通导线普通导线( (三线制三线制) ) （3）显示仪表：电桥、数字显仪表、计算机。）显示仪表：电桥、数字显仪表、计算机。 1 1）热电阻）热电阻显示仪表型显示仪表型 仪表仪表Rt温度测量及变送课件tRlineRlineR0RR R0 0 固定电阻固定电阻，I I 恒流源。恒流源。00RRtRRRRRtt00)(tfR 改进前，采用二线制有导线电阻影响。改进前，采用二线制有导线电阻影响。 温度测量及变送课件Uab不仅与被测温度有关，而且与导线电阻有关，即与不仅与被测温度

15、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。导线长度、环境温度等因素有关，会产生测量误差。tRlineRlineR0RbcacabUUUIRRlinet)2(IR0IRRRlinet)2(0IRRline)2(IRtfline2)(温度测量及变送课件tRlineRlineRlineR0R改进后，采用三线制克服导线电阻影响：改进后，采用三线制克服导线电阻影响： ItfIRIRRIRRIRRUUUtlinelinetbcacab)()()2()2(00温度测量及变送课件2）热电阻）热电阻变送器变送器-显示仪表显示仪表（1）热电阻：测温元件）热电阻：测温元件 （2）导

16、线：）导线：3根普通导线根普通导线( (三线制三线制) ) （3）温度变送器（输入电阻信号）温度变送器（输入电阻信号） （4）显示仪表（输入）显示仪表（输入420mA） lineRlineRtRlineR温度测量及变送课件（2 2）显示仪表）显示仪表: :数字式显示仪表、计算机。数字式显示仪表、计算机。 3 3）一体化热电阻温度变送器）一体化热电阻温度变送器-显示仪表显示仪表（1 1）一体化温度变送器（热电阻与变送器一体化）一体化温度变送器（热电阻与变送器一体化） tR一体温度测量及变送课件温度测量及变送课件四、电动温度变送器四、电动温度变送器 作用：作用：将被测温度转换成统一信号并远传的仪表

17、。将被测温度转换成统一信号并远传的仪表。分类：分类：热电偶温度变送器和热电阻温度变送器。热电偶温度变送器和热电阻温度变送器。 安装位置：安装位置：分为现场安装和室内按装。分为现场安装和室内按装。tR一体温度测量及变送课件BABA温度测量及变送课件66输入电路、放大电路、反馈电路输入电路、放大电路、反馈电路 1 1、热电偶温度变送器、热电偶温度变送器 DDZDDZ型电动温度变送器型电动温度变送器 温度测量及变送课件输入电路输入电路 冷端温度补偿冷端温度补偿 调零及调量程调零及调量程 124TtCuFfTFVEI RVVI RVV1241240tCuftCuffEI RVI REI RI RVKV

18、温度测量及变送课件 线性化原理线性化原理 温度测量及变送课件输出信号与温度的函数关系：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。分为有线性化功能和无线性化功能。有线性化功能：输出的有线性化功能：输出的4 4- -2020mAmA电流与温度成线性关系。电流与温度成线性关系。无线性化功能：输出的无线性化功能：输出的4 4- -2020mAmA电流与热电偶或热电阻电流与热电偶或热电阻 桥路的电压成线性关系。桥路的电压成线性关系。温度测量及变送课件四、测温元件的安装四、测温元件的安装1 1、测量元件的安装要求、测量元件的安装要求1 1）选择测温点正确）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。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。因此，安装时测温元件应迎着被测介质流向插入。 或成或成9090插入。切勿与介质形成顺流。如图：插入。切勿与介质形成顺流。如图： （b） 垂垂 直直 （c）.顺顺 流流测温点不应在死角区域，尽量避开电磁干扰源的测温点不应在死角区域，尽量避开电磁干扰源的 场合。场合。温度测量及变送课件 测量元件应处管道中心流速最大处。保护管的测量元件应处管道中心流速