化工自动化-温度检测 ppt课件

1、化工仪表及自动化化工仪表及自动化第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表内容提要内容提要n 概述概述n 测温仪表的分类测温仪表的分类n 温度检测的根本原理温度检测的根本原理n 热电偶温度计热电偶温度计n 热电偶热电偶n 补偿导线与冷端温度补偿补偿导线与冷端温度补偿n 热电阻温度计热电阻温度计n 测温原理测温原理n 常用热电阻常用热电阻内容提要内容提要n 温度变送器温度变送器n 电动温度变送器电动温度变送器n 一体化温度变送器一体化温度变送器n 智能式温度变送器智能式温度变送器一、一、 概述概述一、测温仪表的分类一、测温仪表的分类 反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学过程相联络。温

2、度概念的建立及丈量：以热平衡为根底的温度最本质的性质：当两个冷热程度不同的物体接触后就会产生导热换热，换热终了后两物体处于热平衡形状，那么它们具有一样的温度。接触式与非接触式 一、概述一、概述接接触触式式测测温温仪仪表表玻璃液体玻璃液体温度计温度计 结构简单、使用方便、测结构简单、使用方便、测量准确、价格低廉量准确、价格低廉 容易破损、读数麻烦、一般只容易破损、读数麻烦、一般只能现场指示能现场指示 , ,不能记录与远传不能记录与远传-100-100100100（150150）有机液体）有机液体0 0 350350（-30 -30 650650）水银）水银双金属温双金属温度计度计结构简单、机械强

3、度大、结构简单、机械强度大、价价格低、能记录、报警与自格低、能记录、报警与自控控 精度低、不能离开测量点测量精度低、不能离开测量点测量 ,量程与使用范围均有限量程与使用范围均有限 -80 -80 600600压力式温压力式温度计度计结构简单、不怕震动、具结构简单、不怕震动、具有防爆性、价格低廉、能有防爆性、价格低廉、能记录、报警与自控记录、报警与自控 精度低、测量距离较远时精度低、测量距离较远时 ,仪仪表的滞后性较大、一般离开测表的滞后性较大、一般离开测量点不超过量点不超过 10米米 -30 -30 600 600 液体型液体型0 0 250 250 蒸汽型蒸汽型电阻温度电阻温度计计测量精度高

4、测量精度高 ,便于远距离、便于远距离、多点、集中测量和自动控多点、集中测量和自动控制制 结构复杂、不能测量高温结构复杂、不能测量高温 ,由由于体积大于体积大 ,测点温度较困难测点温度较困难 -200 -200 600 600 铂电阻铂电阻-50 -50 150 150 铜电阻铜电阻-50 -50 150150（180180）镍电阻）镍电阻-100 -100 200200（300300）热敏电阻）热敏电阻热电偶温热电偶温度计度计测温范围广测温范围广 ,精度高精度高 ,便于便于远距离、多点、集中测量远距离、多点、集中测量和自动控制和自动控制 需冷端温度补偿需冷端温度补偿 ,在低温段测在低温段测量精

5、度较低量精度较低 0 0 13001300（16001600）铂铑）铂铑1010- -铂铂-50 -50 10001000（12001200）镍铬）镍铬- -镍硅镍硅非接非接触式触式测温测温仪表仪表光学高温光学高温计计携带用、可测量高温、测携带用、可测量高温、测温时不破坏被测物体温度温时不破坏被测物体温度场场 测量时测量时 ,必须经过人工调整必须经过人工调整 ,有有人为误差人为误差 ,不能作远距离测量不能作远距离测量 ,记录和自控记录和自控 700 700 32003200辐射高温辐射高温计计测温元件不破坏被测物体测温元件不破坏被测物体温度场温度场 ,能作远距离测量、能作远距离测量、报警和自控

6、、测温范围广报警和自控、测温范围广 只能测高温只能测高温,低温段测量不准低温段测量不准,环境条件会影响测量精度环境条件会影响测量精度,连续连续测高温时须作水冷却或气冷却测高温时须作水冷却或气冷却 0 0 20002000）4接触式测温接触式测温 n 温度敏感元件与被测对象接触，经过换热后两温度敏感元件与被测对象接触，经过换热后两者温度相等。者温度相等。n 常用的接触式测温仪表：常用的接触式测温仪表：n(1) 膨胀式温度计。膨胀式温度计。n(2) 热电阻温度计。热电阻温度计。 n(3) 热电偶温度计。热电偶温度计。n(4) 其他原理的温度计。其他原理的温度计。特点：特点：n 优点：直观、可靠，丈

7、量仪表也比较简单。优点：直观、可靠，丈量仪表也比较简单。n缺陷：缺陷：n 由于敏感元件必需与被测对象接触，在接触过程由于敏感元件必需与被测对象接触，在接触过程中就能够破坏被测对象的温度场分布，从而呵斥丈量误差。中就能够破坏被测对象的温度场分布，从而呵斥丈量误差。n 有的测温元件不能和被测对象充分接触，不能到有的测温元件不能和被测对象充分接触，不能到达充分的热平衡，使测温元件和被测对象温度不一致，也达充分的热平衡，使测温元件和被测对象温度不一致，也会带来误差。会带来误差。n 在接触过程中，介质腐蚀性，高温时对测温元件在接触过程中，介质腐蚀性，高温时对测温元件的影响，影响测温元件的可靠性和任务寿命

8、。的影响，影响测温元件的可靠性和任务寿命。 非接触测温非接触测温温度敏感元件不与被测对象接触，而是经过辐射能量进展热交换，由辐射能的大温度敏感元件不与被测对象接触，而是经过辐射能量进展热交换，由辐射能的大小来推算被测物体的温度。小来推算被测物体的温度。常用的非接触式测温仪表：常用的非接触式测温仪表：(1) 辐射式温度计：基于普朗克定理辐射式温度计：基于普朗克定理 光电高温计，辐射传感器，比色温度计。光电高温计，辐射传感器，比色温度计。(2) 光纤式温度计：光纤的温度特性、传光介质。光纤式温度计：光纤的温度特性、传光介质。 光纤温度传感器，光纤辐射温度计。光纤温度传感器，光纤辐射温度计。优点：不

9、与被测物体接触，不破坏原有的温度场，在被测物优点：不与被测物体接触，不破坏原有的温度场，在被测物 体为运动物体时尤为适用。体为运动物体时尤为适用。缺陷：精度普通不高。缺陷：精度普通不高。一、概述一、概述图3-50 双金属片图3-51 双金属温度信号器1双金属片；2调理螺钉；3绝缘子；4信号灯 利用液体或固体受热时产生热膨胀的原理,可以制成膨胀式温度计。一、概述一、概述二、热电偶温度计二、热电偶温度计n 热电偶图3-53 热电偶温度计测温系统表示图1热电偶；2导线；3丈量仪表图3-54 热电偶表示图热电偶也叫温差电偶是最早出现的一种热电探测器件赛贝克Seebeck效应(热点效应) 1821年赛贝

10、克发现了铜、铁这两种金属的温差电景象。即在这两种金属构成的闭合回路中，对两个接头的中一个加热即可产生电流。在冷接头处，电流从铁流向铜。由于冷、热两个端接头存在温差而产生的电势差e，就是温差热电势。 这种由两种不同的金属构成的能产生温差热电势的安装称为热电偶。二、热电偶温度计二、热电偶温度计图3-55 热电景象n 热电偶：两种不同的金属A和B构成闭合回路n当两个接触端T T0时，回路中会产生热电势 热电势由两种资料的接触电势热电势由两种资料的接触电势和单一资料的温差电势决议和单一资料的温差电势决议1 1接触电势接触电势n 不同金属资料内部的自在电子密度不同，当不同金属资料内部的自在电子密度不同，

11、当A和和B资料接触资料接触是，自在电子要从密度大的地方分散到密度小的地方，从是，自在电子要从密度大的地方分散到密度小的地方，从而产生自在电子分散景象。而产生自在电子分散景象。n 自在电子从自在电子从A分散到分散到B，分散平衡时，分散平衡时，A失去电子带正电荷，失去电子带正电荷，B得到电子带负电荷，因此在得到电子带负电荷，因此在A、B接触处构成一定电位差，接触处构成一定电位差，即接触电势帕尔帖电势。即接触电势帕尔帖电势。接触电势接触电势帕尔帖电势大小为：BAABNNekTTeln)(k k 玻耳兹曼常数；玻耳兹曼常数； K K1.381.3810-23 10-23 T T 接触面的绝对温度；接触

12、面的绝对温度；e e 单位电荷量；单位电荷量； e = 1.6 e = 1.610-19C10-19CNANA金属电极金属电极A A的自在电子密度的自在电子密度NANA金属电极金属电极B B的自在电子密度的自在电子密度2 2温差电势温差电势n 在同一金属资料在同一金属资料A中，中，当金属资料两端的温度当金属资料两端的温度不同时，两端电子能量不同时，两端电子能量不同。温度高的一端电不同。温度高的一端电子能量大，那么电子从子能量大，那么电子从高温端向低温分散的数高温端向低温分散的数量多，直至平衡。量多，直至平衡。n 即在即在A两端构成一定电两端构成一定电位差，即温差电势汤位差，即温差电势汤姆逊电势

13、。姆逊电势。温差电势温差电势汤姆逊电势汤姆逊电势 汤姆逊电势大小为：TTAdTTTe0),(0 汤姆逊系数，它表示温度为汤姆逊系数，它表示温度为1时所产生时所产生的电动势值，它与资料的性质有关。的电动势值，它与资料的性质有关。 3 3 热电偶回路的总热电势热电偶回路的总热电势 TTBABABAABABBABAABABdt)(NNln)TT(ek)T ,T(e)T ,T(e)T(e)T(e)T ,T(e)T(e)T ,T(e)T(e)T ,T(E000000000结论：结论： 热电势存在必需具备两个条件：两种不同的金属资料组成热电偶它的两端存在温差。图3-56 接触电势构成的过程 0000,te

14、tettEtetettEBAABABAB左图闭合回路中总的左图闭合回路中总的热电势热电势或或图3-57 热电偶原理二、热电偶温度计二、热电偶温度计 由于热电极的资料不同,所产生的接触热电势亦不同,因此不同热电极资料制成的热电偶在一样温度下产生的热电势是不同的。 热电偶普通都是在自在端温度为0时进展分度的,因此,假设自在端温度不为0而为t0时,那么热电势与温度之间的关系可用下式进展计算。 EAB(t,t0) = EAB(t,0) -EAB(t0,0) 二、热电偶温度计二、热电偶温度计举例举例例1 今用一只镍铬-镍硅热电偶,丈量小氮肥厂中转化炉的温度,知热电偶任务端温度为800,自在端(冷端)温度

15、为30,求热电偶产生的热电势 E(800,30)。 解：由附录四可以查得 E(800,0)=33.277(mV) E(30,0)=1.203(mV) 将上述数据代入,即得E(800,30)=E(800,0) -E(30,0)=32.074 ( mV)二、热电偶温度计二、热电偶温度计例2 某支铂铑10-铂热电偶在任务时，自在端温度t0= 30,测得热电势 E(t,t0) =7.172mV，求被测介质的实践温度。解:由附录一可以查得 E(30,0)=0.173(mV)代入式变换得 E(t,0)=E(t,30)+E(30,0)=0.173+7.172=7.345(mV)再由附录一可以查得7.345m

16、V对应的温度t为800。二、热电偶温度计二、热电偶温度计留意：由于热电偶所产生的热电势与温度留意：由于热电偶所产生的热电势与温度的关系都是非线性的的关系都是非线性的 ( (当然各种热电偶的非当然各种热电偶的非线性程度不同线性程度不同), ),因此在自在端温度不为零时因此在自在端温度不为零时, ,将所测热电势对应的温度值加上自在端温将所测热电势对应的温度值加上自在端温度度, ,并不等于实践的被测温度。并不等于实践的被测温度。 规范化热电偶热电势和温度的关系规范化热电偶热电势和温度的关系 二、热电偶温度计二、热电偶温度计利用热电偶丈量温度时，必需求用某些仪表来丈量热电势利用热电偶丈量温度时，必需求

17、用某些仪表来丈量热电势的数值，见以下图。的数值，见以下图。 00teteteECABCABt总的热电势 0000000teteteteteteCABCABCABCAB能量守恒原理3-77 0teteEABABt3-78将式3-77代入式3-76可得图3-58 热电偶测温系统衔接图3-76二、热电偶温度计二、热电偶温度计阐明：在热电偶回路中接入第三种金属导线对原阐明：在热电偶回路中接入第三种金属导线对原热电偶所产生的热电势数值并无影响。不过必需热电偶所产生的热电势数值并无影响。不过必需保证引入线两端的温度一样。保证引入线两端的温度一样。 中间导体定律中间导体定律-此定律具有特别重要的实意图义，此

18、定律具有特别重要的实意图义，由于用热电偶测温时必需接入仪表由于用热电偶测温时必需接入仪表(第三种资第三种资料料)，根据此定律，只需仪表两接入点的温度坚，根据此定律，只需仪表两接入点的温度坚持一致持一致(T0 )，根据中间导体定律，仪表的接入，根据中间导体定律，仪表的接入就不会影响热电势。就不会影响热电势。二、热电偶温度计二、热电偶温度计3.3.常用热电偶的种类常用热电偶的种类在测温范围内其热电性质要稳定在测温范围内其热电性质要稳定, ,不随时间变不随时间变化化; ; 在测温范围内要有足够物理、化学稳定性在测温范围内要有足够物理、化学稳定性, ,不不易被氧化或腐蚀易被氧化或腐蚀; ; 电阻温度系

19、数要小电阻温度系数要小, ,电导率要高电导率要高, ,组成热电偶后组成热电偶后产生的热电势要大产生的热电势要大, ,其值与温度成线性关系或有其值与温度成线性关系或有简单的函数关系简单的函数关系; ;复现性要好复现性要好, ,这样便于成批消费这样便于成批消费, ,而且在运用上而且在运用上也可保证良好的互换性也可保证良好的互换性; ; 资料组织均匀、要有韧性资料组织均匀、要有韧性, ,便于加工成丝。便于加工成丝。 二、热电偶温度计二、热电偶温度计热电偶名称热电偶名称代号代号分度号分度号热电极材料热电极材料测温范围测温范围/新新 旧旧正热电极正热电极负热电极负热电极长期使用长期使用短期使用短期使用铂

20、铑铂铑3030- -铂铑铂铑6 6铂铑铂铑1010- -铂铂镍铬镍铬- -镍硅镍硅镍铬镍铬- -铜镍铜镍铁铁- -铜镍铜镍铜铜- -铜镍铜镍WRRWRRWRPWRPWRNWRNWREWREWRFWRFWRCWRCB BS SK KE EJ JT TLL-2LL-2LB-3LB-3EU-2EU-2- - -CKCK铂铑铂铑3030合金合金铂铑铂铑1010合金合金镍铬合金镍铬合金镍铬合金镍铬合金铁铁铜铜铂铑铂铑6 6合金合金纯铂纯铂镍硅合金镍硅合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金30030016001600-20-2013001300-50-5010001000-40-408008

21、00-40-40700700-400-4003003001800180016001600120012009009007507503503501、铂铑30-铂铑6B型n 为贵金属热电偶。热偶丝线径规定为为贵金属热电偶。热偶丝线径规定为0.5mm0.5mm，n正极正极BPBP和负极和负极BNBN的名义化学成分均为铂的名义化学成分均为铂铑合金，只是含量不同，故俗称为双铂铑热电偶。铑合金，只是含量不同，故俗称为双铂铑热电偶。n长期最高运用温度为长期最高运用温度为16001600，短期最高运用温度，短期最高运用温度为为18001800。n 优点：准确度高，稳定性好，测温温区宽，运用寿命优点：准确度高，稳

22、定性好，测温温区宽，运用寿命长等，适用于氧化性和惰性气氛中，也可短期用于真长等，适用于氧化性和惰性气氛中，也可短期用于真空中，但不适用于复原性气氛或含有金属或非金属蒸空中，但不适用于复原性气氛或含有金属或非金属蒸汽中；参比端不需进展冷端补偿，由于在汽中；参比端不需进展冷端补偿，由于在0 05050范范围内热电势小于围内热电势小于3V3V。n 缺陷：热电率较小，灵敏度低，高温下机械强度下降，缺陷：热电率较小，灵敏度低，高温下机械强度下降，抗污染才干差，贵金属资料昂贵。抗污染才干差，贵金属资料昂贵。2、铂铑10-铂热电偶S型n 贵金属热电偶。电极线径规定为贵金属热电偶。电极线径规定为0.5mm0.

23、5mm，n正极正极SPSP的名义化学成分为铂铑合金的名义化学成分为铂铑合金n负极负极SNSN为纯铂，故俗称为单铂铑热电偶。为纯铂，故俗称为单铂铑热电偶。n长期最高运用温度为长期最高运用温度为13001300，短期最高运用温度，短期最高运用温度为为16001600。n 优点：准确度高，稳定性好，测温温区和运用寿命长，优点：准确度高，稳定性好，测温温区和运用寿命长，物理化学性能良好，在高温下抗氧化性能好，适用于物理化学性能良好，在高温下抗氧化性能好，适用于氧化和惰性气氛中。氧化和惰性气氛中。n 缺陷：热电率较小，灵敏度低，高温下机械强度下降，缺陷：热电率较小，灵敏度低，高温下机械强度下降，对污染敏

24、感，贵金属资料昂贵，因此一次性投资较大。对污染敏感，贵金属资料昂贵，因此一次性投资较大。3、镍铬-镍硅热电偶K型n 运用量最大的廉金属热电偶，用量为其他热电偶的总和运用量最大的廉金属热电偶，用量为其他热电偶的总和n正极正极KPKP的名义化学成分为：的名义化学成分为：Ni:Cr=90:10Ni:Cr=90:10，n负极负极KNKN的名义化学化学成分为的名义化学化学成分为Ni:Si=97:3Ni:Si=97:3。n其运用温度为其运用温度为-50-5010001000。n 优点：线性度好，热电势较大，灵敏度较高，稳定性和优点：线性度好，热电势较大，灵敏度较高，稳定性和复现性均好，抗氧化性强，价钱廉价

25、。能用于氧化性和复现性均好，抗氧化性强，价钱廉价。能用于氧化性和惰性气氛中。惰性气氛中。n K K型热电偶不能在高温下直接用于硫、复原性或复原、型热电偶不能在高温下直接用于硫、复原性或复原、氧化交替的气氛中，也不能用于真空中。氧化交替的气氛中，也不能用于真空中。4、镍铬-铜镍热电偶E型n 称为镍铬称为镍铬-康铜热电偶，也是一种廉价金属热电偶。康铜热电偶，也是一种廉价金属热电偶。n其正极其正极EP为镍铬为镍铬10合金，化学成分与合金，化学成分与KP一样，一样，负极负极EN为铜镍合金，名义化学成分为为铜镍合金，名义化学成分为55%的铜、的铜、45%的镍以及少量的钴、锰、铁等元素。的镍以及少量的钴、

26、锰、铁等元素。n 该热电偶电动势之大，灵敏度之高属一切规范热电偶之最，该热电偶电动势之大，灵敏度之高属一切规范热电偶之最，宜制成热电偶堆来丈量微小温度变化。宜制成热电偶堆来丈量微小温度变化。n E型热电偶可用于湿度较大的环境里，具有稳定性好，抗型热电偶可用于湿度较大的环境里，具有稳定性好，抗氧化性能高，价钱廉价等优点。但不能在高温下用于硫、氧化性能高，价钱廉价等优点。但不能在高温下用于硫、复原性气氛中。复原性气氛中。 二、热电偶温度计二、热电偶温度计4.4.热电偶的构造及构造方式热电偶的构造及构造方式图3-59 热电偶的构造热电极热电极绝缘管绝缘管维护套管维护套管接线盒接线盒普通装配型热电偶的

27、外形安装安装螺纹螺纹安装安装法兰法兰普通装配型热电偶的构造放大图 接线盒引出线套管引出线套管 固定螺纹固定螺纹 出厂时用塑料出厂时用塑料包裹包裹热电偶任务端热端热电偶任务端热端 不锈钢维护管不锈钢维护管 柔性安装型铠装构造它可以做得很细很长它可以做得很细很长, 运用中随需求能恣意弯曲。运用中随需求能恣意弯曲。丈量端的热容量小，呼应速度快，绕性好，可弯曲，丈量端的热容量小，呼应速度快，绕性好，可弯曲，可以安装在狭窄或构造复杂的丈量场所，耐压、耐振、耐冲击可以安装在狭窄或构造复杂的丈量场所，耐压、耐振、耐冲击铠装型热电偶外形法兰铠装型热电偶可铠装型热电偶可 长达上百米长达上百米薄壁金属薄壁金属 维

28、护套管维护套管铠体铠体 BA绝缘绝缘 资料资料铠装型热电偶铠装型热电偶横截面横截面二、热电偶温度计二、热电偶温度计n 二、补偿导线与冷端温度补偿二、补偿导线与冷端温度补偿 采用一种公用导线，将热电偶的冷端延伸出来，这既能保证热电偶冷端温度采用一种公用导线，将热电偶的冷端延伸出来，这既能保证热电偶冷端温度坚持不变，又经济。坚持不变，又经济。 它也是由两种不同性质的金属资料制它也是由两种不同性质的金属资料制成，在一定温度范围内成，在一定温度范围内0 0100100与所与所衔接的热电偶具有一样的热电特性，其资衔接的热电偶具有一样的热电特性，其资料又是廉价金属。见左图。料又是廉价金属。见左图。 图3-

29、60 补偿导线接线图二、热电偶温度计二、热电偶温度计 101teteteteECADCBDAB 假设将镍铬记为A、镍硅记为B、铜记为C、铜镍记为D,并思索到引入铜导线对回路的总热电势没有影响 (因其两端温度均为t0)，那么图3-60所示回路的总热电势为 01111teteteteECADCBDAB 1111teteteteCABDDCAB假设假定各接点温度全为t1，代入式上式，那么有 或 由于t1普通是在100以下,在此温度范围内,根据补偿导线的性质,有 111teteteDCCDAB二、热电偶温度计二、热电偶温度计 011teteCABD将此式代入式 00teteteteECDABDCAB便

30、有 00teteCDAB由于 0teteEABAB故 01111teteteteECADCBDAB二、热电偶温度计二、热电偶温度计热电偶名称热电偶名称补偿导线补偿导线工作端为工作端为100，冷端为，冷端为00时时的标准热电势的标准热电势mVmV正极正极负极负极铂铑铂铑10-铂铂镍铬镍铬-镍硅镍硅镍铬镍铬-铜镍铜镍铜铜铜铜镍铬镍铬铜镍铜镍铜镍铜镍铜镍铜镍0.640.030.034.104.100.150.156.956.950.300.30表表3-7 3-7 常用热电偶的补偿导线常用热电偶的补偿导线二、热电偶温度计二、热电偶温度计留意留意 运用补偿导线时运用补偿导线时, ,该当留意补偿导线的正、

31、该当留意补偿导线的正、负极必需与热电偶的正、负极各端对应相接。负极必需与热电偶的正、负极各端对应相接。此外此外, ,正、负两极的接点温度正、负两极的接点温度t1t1应坚持一样应坚持一样, ,延伸后的冷端温度延伸后的冷端温度 t0 t0应比较恒定且比较低。应比较恒定且比较低。对于镍铬对于镍铬- -铜镍等一类用廉价金属制成的热电铜镍等一类用廉价金属制成的热电偶偶, ,那么可用其本身体料作补偿导线那么可用其本身体料作补偿导线, ,将冷端将冷端延伸到环境温度较恒定的地方。延伸到环境温度较恒定的地方。 二、热电偶温度计二、热电偶温度计 在运用热电偶测温时，只需将冷端温度坚持为在运用热电偶测温时，只需将冷

32、端温度坚持为，或者是进展一定的修正才干，或者是进展一定的修正才干得出准确的丈量结果。这样做，就称为热电偶的冷端温度补偿。普通采用下述几种方法。得出准确的丈量结果。这样做，就称为热电偶的冷端温度补偿。普通采用下述几种方法。图3-61 热电偶冷端温度坚持的方法1 1冷端温度坚持为冷端温度坚持为00的方法的方法 在实践消费中，冷端温度往往不在实践消费中，冷端温度往往不是是00，而是某一温度，而是某一温度t0t0，这就引起丈，这就引起丈量误差。因此，必需对冷端温度进展修量误差。因此，必需对冷端温度进展修正。正。 二、热电偶温度计二、热电偶温度计0 ,0 ,00tEtEttEABABAB实践消费中，其冷

33、端温度为实践消费中，其冷端温度为t0t0，即有，即有 0 ,0 ,00tEttEtEABABAB或或 由此可知，冷端温度修正方法是把测得的热电势由此可知，冷端温度修正方法是把测得的热电势 EABEABt t，t0t0，加上热端为室温，加上热端为室温t0t0，冷端为，冷端为00时的热电时的热电偶的热电势偶的热电势EABEABt0t0，0 0，才干得到实践温度下的热电，才干得到实践温度下的热电势势EABEABt t，0 0。 2 2冷端温度修正法冷端温度修正法二、热电偶温度计二、热电偶温度计例例 用铂铑用铂铑10-10-铂热电偶进展温度检测铂热电偶进展温度检测, ,热电偶的冷端热电偶的冷端温度温度

34、t0=30t0=30，显示仪表的温度读数，显示仪表的温度读数 ( (假定此仪表是假定此仪表是不带冷端温度自动补偿且是以温度刻度的不带冷端温度自动补偿且是以温度刻度的) )为为979979，试求被测温度的实践值。试求被测温度的实践值。 解：由分度号为解：由分度号为S S的铂铑的铂铑10-10-铂热电偶分度表铂热电偶分度表 ( (附录二附录二) )查查出出979979时的热电势值为时的热电势值为9.343mV9.343mV。也就是。也就是E(t,t0)=9.343mV,E(t,t0)=9.343mV,又从分度表中查得又从分度表中查得 E(t0 ,0) = E(t0 ,0) = E(30 ,0) =

35、 0.173mVE(30 ,0) = 0.173mV。将此两个数值代入式。将此两个数值代入式EAB(t,t0) = EAB(t,t0) = EAB(t,0) -EAB(t0,0)EAB(t,0) -EAB(t0,0)，得，得 E(t,0)=9.343mV+0.173mV=9.516(mV) E(t,0)=9.343mV+0.173mV=9.516(mV) 再查分度表可知再查分度表可知, ,对应于对应于9.516mV9.516mV的温度的温度t=994,t=994,这这就是该支铂铑就是该支铂铑10-10-铂热电偶所测得的温度实践值。铂热电偶所测得的温度实践值。 二、热电偶温度计二、热电偶温度计3

36、 3校正仪表零点法校正仪表零点法 假设采用测温元件为热电偶时，要使测温时指示值不偏低，可预先将仪表指假设采用测温元件为热电偶时，要使测温时指示值不偏低，可预先将仪表指针调整到相当于室温的数值上。针调整到相当于室温的数值上。 留意：留意：只能在测温要求不太高的场所下运用。4 4补偿电桥法补偿电桥法 利用不平衡电桥产生的电势，来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值。 二、热电偶温度计二、热电偶温度计 由于电桥是在由于电桥是在2020时平时平衡的，所以采用这种补偿电衡的，所以采用这种补偿电桥时须把仪表的机械零位预桥时须把仪表的机械零位预先调到先调到2020处。假设补偿电处。假设补偿电桥是在桥

37、是在0 0 时 平 衡设计的时 平 衡设计的DDZ-DDZ-型温度变送器中的型温度变送器中的补偿电桥，那么仪表零位补偿电桥，那么仪表零位应调在应调在00处。处。图3-62 具有补偿电桥的热电偶测温线路二、热电偶温度计二、热电偶温度计5 5补偿热电偶法补偿热电偶法 在实践消费中，为了节省补偿导线和投资费用，常用多支热电偶而配用一台测温仪表。 图3-63 补偿热电偶衔接线路第三节第三节 热电阻温度计热电阻温度计 在中、低温区，普通是运用热电阻温度计来进展温在中、低温区，普通是运用热电阻温度计来进展温度的丈量较为适宜。度的丈量较为适宜。 热电阻温度计是由热电阻，显示仪表以及衔接导线所组成。热电阻温度

38、计是由热电阻，显示仪表以及衔接导线所组成。 n 利用导体或半导体资料的电阻率随温度变化的特性制成的传利用导体或半导体资料的电阻率随温度变化的特性制成的传感器叫做热电阻式传感器。感器叫做热电阻式传感器。n 运用：对温度和与温度有关的参量进展检测。运用：对温度和与温度有关的参量进展检测。n 测温范围：中、低温区域测温范围：中、低温区域-200 650n 低温方面也运用于低温方面也运用于1K3K的温度丈量，高温也有用于的温度丈量，高温也有用于1000 1300 n 测温元件可分为金属热电阻和半导体热敏电阻两大类。测温元件可分为金属热电阻和半导体热敏电阻两大类。第三节第三节 热电阻温度计热电阻温度计0

39、01ttRRt 对于线性变化的热电阻来说，其电阻值与温度关系如下式 tRRtt0 热电阻温度计适用于丈量热电阻温度计适用于丈量-200-200+500+500范围内液体、气体、蒸汽及固体外表范围内液体、气体、蒸汽及固体外表的温度。的温度。n 一、测温原理一、测温原理 利用热电阻的电阻值随温度变化而变化的特性来进展温度丈量的。利用热电阻的电阻值随温度变化而变化的特性来进展温度丈量的。 第三节第三节 热电阻温度计热电阻温度计n 二、工业常用热电阻二、工业常用热电阻 实际证明，纯金属、铂、铜、铁和镍是比实际证明，纯金属、铂、铜、铁和镍是比较适宜的资料，其中主要运用的是铂和铜。较适宜的资料，其中主要运

40、用的是铂和铜。 铂是一种贵重金属，其物理和化学性能铂是一种贵重金属，其物理和化学性能非常稳定，是制造热电阻的最好资料，主要非常稳定，是制造热电阻的最好资料，主要作规范电阻温度计。作规范电阻温度计。 铜可用来制造铜可用来制造-50150范围内工业用电范围内工业用电阻温度外，特点是价钱低廉，缺陷是电阻率低，阻温度外，特点是价钱低廉，缺陷是电阻率低，且容易氧化，普通用在较低温度和没有水分和且容易氧化，普通用在较低温度和没有水分和浸蚀性的介质之中。浸蚀性的介质之中。 第三节第三节 热电阻温度计热电阻温度计1.1.铂电阻铂电阻 金属铂容易提纯,在氧化性介质中具有很高的物理化学稳定性,有良好的复制性。但价

41、钱较贵。 要确定 Rtt的关系,首先要确定 R0的大小。R0不同, Rtt的关系也不同。这种Rtt的关系称为分度表,用分度号来表示。 工业上运用的铂电阻主要有分度号为 Pt100 ,它的 R0 = 100,其分度表见附录七。 第三节第三节 热电阻温度计热电阻温度计2.2.铜电阻铜电阻 金属铜易加工提纯，价钱廉价；它的电阻温度系数很大，且电阻与温度呈线性金属铜易加工提纯，价钱廉价；它的电阻温度系数很大，且电阻与温度呈线性关系；在测温范围为关系；在测温范围为-50-50+150+150内，具有很好的稳定性。内，具有很好的稳定性。 tRRt10 在在-50-50+150+150的范围内，铜电阻与温度

42、的关系是的范围内，铜电阻与温度的关系是线性的。即线性的。即 工业上常用的铂电阻有两种，一种是工业上常用的铂电阻有两种，一种是R0R05050，对应的分度号为，对应的分度号为Cu50Cu50。另一。另一种是种是R0R0100100，对应的分度号为，对应的分度号为Cu100Cu100。第四节第四节 温度变送器温度变送器n 一、电动温度变送器一、电动温度变送器 电动温度变送器是工业消费过程中运用最广泛的一种模拟式温度变送器,它能与常用的各种热电偶和热电阻配合运用,将某点的温度或某两点的温差转换成相应的规范直流电流信号输出。 第四节第四节 温度变送器温度变送器 DDZ-型温度 (温差)变送器是电动单元

43、组合仪表中的一个变送单元。 根据输入信号的不同，DDZ-型温度变送器主要有热电偶温度变送器、热电阻温度变送器和直流毫伏变送器三种类型。 第四节第四节 温度变送器温度变送器温度检测元件温度检测元件输入电路输入电路放大电路放大电路反响电路反响电路被测温度被测温度输出电流输出电流I0I0 图5-15 温度变送器原理框图第四节第四节 温度变送器温度变送器n 二、一体化温度变送器 它是指将变送器模块安装在测温元件接线盒或公用接线盒内的一它是指将变送器模块安装在测温元件接线盒或公用接线盒内的一种温度变送器。种温度变送器。 图5-16 一体化温度变送器构造框图测温元件和变送器模块AD693、XTR101、

44、XTR103、IXR100等-20+80第四节第四节 温度变送器温度变送器n 三、智能式温度变送器三、智能式温度变送器 可以与各种热电偶或热电阻配合运用丈量温度；可以与各种热电偶或热电阻配合运用丈量温度； 具有量程范围宽、精度高；具有量程范围宽、精度高； 环境温度和振动影响小、抗干扰才干强；环境温度和振动影响小、抗干扰才干强； 质量轻；质量轻； 安装维护方便。安装维护方便。 由硬件部分和软件部分两部分构成。由硬件部分和软件部分两部分构成。第四节第四节 温度变送器温度变送器输入板输入板主电路板主电路板液晶显示器液晶显示器信号输入信号输入信号输出信号输出图5-17 TT302温度变送器根本构成框图

45、例题分析例题分析1.1.用分度号为用分度号为K K的镍铬的镍铬- -镍硅热电偶丈量温度镍硅热电偶丈量温度, ,在没有采在没有采取冷端温度补偿的情况下取冷端温度补偿的情况下, ,显示仪表指示值为显示仪表指示值为500,500,而而这时冷端温度为这时冷端温度为60,60,试问实践温度应为多少试问实践温度应为多少? ?假设热端假设热端温度不变温度不变, ,设法使冷端温度坚持在设法使冷端温度坚持在20,20,此时显示仪表的此时显示仪表的指示值应为多少指示值应为多少? ? 例题分析例题分析 由式 (5-14)可以得到 E(t,0) = E(t,t0) + E(t0 ,0) = 20.64 + 2.436

46、 = 23.076 (mV) 由23.076mV,查附录三,可得 t557 即被测实践温度为557。 当热端为557,冷端为20时,由于E(20 ,0) = 0.798mV,故有 E(t,t0) = E(t,0) - E(t0 ,0) = 23.076 - 0.798 = 22.278 (mV) 由此电势,查附录三,可得显示仪表指示值约为538.4。 由此可见,当冷端温度降低时,显示仪表的指示值更接近于被测温度实践值。 例题分析例题分析2.2.假设用两支铂铑假设用两支铂铑10-10-铂热电偶串联来丈量炉温铂热电偶串联来丈量炉温, ,衔接方式衔接方式分别如图分别如图5-18(a)5-18(a)、

47、(b)(b)、(c)(c)所示。知炉内温度均匀所示。知炉内温度均匀, ,最高最高温度为温度为1000,1000,试分别计算丈量仪表的丈量范围试分别计算丈量仪表的丈量范围 ( (以最大毫以最大毫伏数表示伏数表示) )。 图5-18 炉子温度丈量例题分析例题分析解解: (a): (a)由于这时热电偶的冷端均为由于这时热电偶的冷端均为0,0,每支热电偶对每支热电偶对应于应于10001000时的热电势可以由附录一查得时的热电势可以由附录一查得 E(1000 ,0) = 9. 585 (mV) E(1000 ,0) = 9. 585 (mV) 两支热电偶串联两支热电偶串联, ,丈量仪表所测信号的最大值为丈量仪表所测信号的最大值为 Emax = 2 Emax = 29.585 = 19.17 9.585 = 19.17 (mV)(mV) 根据这个数值可以确定仪表的丈量范围。根据这个数值可以确定仪表的丈量范围。 (b) (b)由于这时不仅要思索补偿导线引出来以后的冷由于这时不仅要思索补偿导线引出来以后的冷端温度端温度(30),(30),而且要思索炉旁边补偿导线与热电偶的而且要思索炉旁边补偿导线与热电偶的接线盒内的温度接线盒内的温度(100)(100)对热电势的影响。对热电势的影响。例题分析例题分析 假定补偿导线 C、D与热电偶