温度的检测设计知识

1、 课程设计任务书 题目：金属镁还原生产工业窑炉温度检测 系统 基本数据炉膛工作温度11701200; 温检测温度显示仪表：动圈仪表或数码仪表仪表 室温度 炉膛容积尺寸：2022年030001650mm 窑 炉侧壁厚500mm顶壁厚320mm;检测温度范围501300; 窑炉至仪表室距离30m.设计任务要求：温度检测流程图一份， 图幅为1或2号温度检测电路图一份图幅为1号温度检 测系统设计说明书论文一份字数为6000_字时间2022 年号； 按标准档案袋封装，以小班级为单位交给指导 教师批阅并评判成绩。 温度传感器分类特 征 分 类 传 感 器 名 称 光学高温计、辐射传感器 1500以上 传感

2、器 高温用 10001500 光学高温计辐射传感器、传感器 热电偶 高温用 光学高温计辐射传感器、5001000 热电偶 范 中温见表下内容 0500 传感 低温用 -2500 压力式玻璃温度计 传感器 极低温用 - 270-3陶传感器 电阻感温铁氧体石英晶体动器双金属温度计 度计玻璃制温度计辐传感器晶体管二极管半导体集 成电路传感器、可控硅 温度传感器分类分特 传 器 称 测 温 线性型 偶 测温范围宽 路传感器、可控硅石英晶体振动器、输出 玻璃制温度计测温范围窄、 输出特定温度、 输出大 特 指数函开关型 特性 热敏电阻 感温铁氧体、双金属温度计 温度传感器分类分 类 温标准用 特 征 感

3、 名 称 测 定 精 测定精度 测定精度 动 温 度 计、光学高温计 热电偶测温电阻器热敏电 阻双金属温度计压力式温 度 度计、玻璃制温度计、辐射传 管理温度 相对值 晶体管二极管半导 体集成电路传感器可控硅 测定用 绝对值 测定用 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电 调用标准热电偶是指国家 标准规定了其热电势与温度的关系、 允许误差、 并有统一的标准分度表的热电偶它 有与其配套的 显示仪表可供选用。非标准化热电 偶在使用范围或数量级上均 不及标准 化热电偶一般也没有统一的分度表主要用于某 些特 殊场合的测量标准化热电偶 我国从1988年1月1日起热电 偶和 热电阻全部C国际标准生产并指、

4、B、E、 K、 、T七种标准化热电 偶为我国统一设计 型热电偶。 热电偶的结构形式 为了保证热电偶 可靠、稳定地工作对 它的结构要求 如下组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢 固两个热电极彼此之间应很好地绝缘以防 短路补偿导 线与热电偶自由端的连接要方便 可靠保护套管应能保证热 电极与有害介质分隔离。 对于冷端温度不是零度时，热电偶如何分度表的问题提 供 了依据如当T2=0时则： 说明当在原来热电偶回路中分别引入与导体材料AB同 样热电特性的材料A如图即引入所谓补偿导 线时当EAA 则回路总电动势仍为 只要T1T0 接入AB后不管接点温度T2如何变化都不影响总热电 势。 这便是引入补偿导线原理。

5、 在使用热电偶补偿导线时必须注意 型号相配极性不能接错补偿导线与热电偶 连接端的温度不能超过100。 A T2 T0 E 热电偶补偿 导线接线图 热电偶的常用材料与结构热电偶材料应满足： 定，热电特性不随时间改变； 化学性能稳定以保证在不同介质中测量时不被腐 蚀 电势高导电率高且电阻温度系数小；便于制造； 便于成批生产。 一热电偶常用材料 铂铂铑热电偶S型) 分度号LB3 工业用热电偶丝实验室用可更细些。正极 合金丝90%铂10%铑重量比冶炼而成。 负极：铂丝。 量温度长期1300短期1600。特点： 测量准确度较高；可做成标准热电偶 或基准热电偶。用途：实 验室或校验其它热电偶量1000 以

6、上高温在高温还原性气体中如气体中含CoH2等 蚀需要用保护套管。材料属贵金属成本较高。 镍铬镍硅镍铝热电偶K型) 分度号EU2 工业用热电偶丝： 实验室用可细些。 镍铬合金用镍910%铬硅锰 钴冶炼而成负极：镍硅合金用95.797%镍硅 钴 冶炼而成。 测量温度：长短1300。 价格比较便宜，在工业上广泛应用。 高温下抗氧化能力强，在 还原性气体和含有S等气体中易被侵蚀复现性好热 电势大，但精度不如WRLB。 镍铬考铜热电偶E型正极：镍铬合金 分度号为EA2 工业用热电偶丝实验室用可更细些。 金用56%铜44%镍冶炼而成长 期600短期800。 特 点在常用热电偶中它 产生的热电势最大。 气体

7、硫化物对热电偶有腐蚀作用考铜易氧化变质适于在 还原性或中性介质中使用。 铂铑30铂铑6热电偶B型分度号为2正极 合金用70%铂30%铑冶炼而成金用94%铂 铑冶炼而成。 测量温度：长期可到短期可达1800。特点： 材料性能稳定，测量精度高。 还原性气体中易被侵蚀。 低温热电势极小，冷端温度在50以下可不加补偿 二常用热电偶的结构类型 工业用热电偶下图为典型工 业用热电偶结构示意图。它由热电偶 丝、绝缘套管、保护套管 以及接线盒等部分组成。实验 室用时，也可不装保护套管，以 减小热惯性。 1 2 3 4 工业热电偶结构示意图1-接线盒2-保险套管D 4D热电偶丝 铠装式热电偶又称套管式热电偶断面

8、如图所示。它是由 热电偶丝、绝缘材料，金属 套管三者拉细组合而成一体。又由 于它的热端形状不同， 可分为四种型式如图。 23 优点是小型直径从 12mm到0.25mm)、寿命、 热惯性小，使用方便。 测 温 范 围 在 1100 以 下 有：镍铬 镍、镍铬 考铜铠装式热电偶 。图 断面结构示意图 1金属套管2绝缘材料3热电极 碰底型不碰底型露头型帽型 冷端处理及补偿 原因 热电偶热电势的大小是热端温度和 冷端的函数差，为 保证输出热电势是被测温度的单值函数，必 须使冷端温 度保持恒定； 温度0为依据否则会产生误差。 方法 冰点槽法 计算修正法 补正系数法 零点迁移法 补偿器法 软件处理法 冷端

9、处理及补偿 冰点槽法把热电偶的参比端置于冰水 混合物容器里T0=0。 为了避免冰水导电引 起两个连接点短路，必须把连接点分别置 于两个玻璃试 管里，浸入同一冰点槽，使相互绝缘。 偿导线 试冰点槽 冰水溶液 铜 导 线 mV表 T B热电偶 T0 计算修正法用普通室温计算出参比端实际温度 公式计算 例 用铜-康铜热电偶测某 一温度 T参比端在室温环境 TH 中，测得热电动 EAB(T又用室温 计 测 出 TH=21, 查 此 热 电 偶 的 分 度 表 可 知 ， EAB(21,0)=0.832mV故 再次 查分度表，与2.831mV对应的热端温度T=68。 注意既不能 只按1.999mV查表认

10、为也 不能把49加上 认为T=70。 零点迁移法应用领域：如果冷端不但十分稳定 恒温车 间或有空调的场所。实质 温 势利 用指示仪表上 调整零点的办法 例 用动圈仪表配合热电偶测温时如果把仪表的机械 室T的刻度上在热电动势为零时，指针指示 是 0而是 TH。而热电偶的冷端温度已是 则只有当热端 温度 T=TH 时才能使 这 样指示值就和热端的 实际温度一致了。这种办法非常 简便，而且一劳永逸，只要冷 端温度总保持在TH不变指示值就永远正确。 冷端补偿器法利用不平衡电桥产生热电势补偿热电偶因 冷端温度变化 而引起热电势的变化值。不平衡电桥R1、R2 锰铜 丝绕制RCu(铜丝绕制四个桥臂和桥路电源组成 计时，0下使电桥平衡(R1=R2=R3=RCu),此Uab=0 对仪表读数无影响。 供直流，040或-2020的范围起补偿作用。 注意，不同材质的热电偶所配的冷端补偿器，其中的限流电阻R 不一样互换时必须重新调整Uab注意桥臂 RCu 必须和热 电偶的冷 端靠近，使处于同一温度之下。 A TB R2 + b U R3 mV 冷端补偿器的作用 软件处理法对于计算机系统，不必全靠硬件进行热电偶 冷端处理。例如冷端温度恒定但不为0的情况 加一个与冷端温度对应的常数即可对T 可利用热敏电阻或其它传