热电偶和热电阻以及双金属温度仪表学习

1、LAND蓝德集团,温度仪表学习,按被测变量划分： 现场测量仪表按测量变量划分一般分为温度，压力，流量，物位，成分五大参数。 以下将着重介绍其中的温度，和压力两大参数的测量原理，以及测量这两大参数所用的测量仪表。,仪表的分类,LAND蓝德集团,温度测量仪表,LAND蓝德集团,LAND蓝德集团,热电偶，热电阻，铠装热电偶，铠装热电阻，防爆热电阻热电偶，双金属温度计,温度测量仪表： 温度的测量通常分为接触式和非接触式两大类。 接触式测温元件直接与被测介质接触，这样可以使测温元件与被测介质进行充分地热交换而达到测温目的，特点是直观，可靠，测量仪表简单。 非接触式测温元件与被测介质不相接触，通过辐射或对

2、流实现热交换来达到测温的目的，特点是不与被测物体接触，不会破坏原有的温度场，精度一般不高。 其中双金属温度计，热电阻温度计和热电偶温度计是目前我们公司的主要温度仪表产品。,温度测量仪表的分类,LAND蓝德集团,热电偶,LAND蓝德集团,热电偶的工作原理： 热电偶的工作原理是当两种成分不同的导体连接在一起，构成一个回路，当两端存在不同温度时就会在回路内产生热电动势，热电偶就是利用这种原理来进行温度测量的。 构成回路的不同导体称为热电极，如图 A,B 两种不同导体；测量端或工作端称为热端，如图 T点;参考端或自由端称为冷端，如图 T0点。,热电偶的工作原理,LAND蓝德集团,热端,冷端,热电偶的结

3、构： 热电偶从里到外通常是由丝材（热电极），绝缘瓷管（短的瓷珠，长的套管），外保护管，接线盒和固定装置组成。,热电偶的结构,LAND蓝德集团,热电偶,丝材（热电极） 绝缘瓷管（短的瓷珠，长的套管） 外保护管 接线盒 固定装置,IEC规定的八种常用丝材： 丝材标记举例： SP-I-GB/T3772-1998,热电偶的丝材,LAND蓝德集团,标准年份,产品代号（SP,SN）,标准号,允差等级（标，一，二）,丝材的技术要求：,热电偶的丝材,LAND蓝德集团,热电偶的瓷保护管： 保护管种类： 热电偶的瓷保护管是保证两电极之间有良好的绝缘，一般有三种，耐火陶瓷，莫来石刚玉，纯刚玉。 瓷管的形式： 绝缘瓷

4、管的形式有两种：一种是短的瓷珠，一种即是长的保护管。,热电偶的绝缘管,LAND蓝德集团,外保护管的应用及种类： 由于热电偶在各个行业的应用，为适用不同介质的测量需要，保护管的材质也很多，主要用于能耐高温，耐腐蚀，抗冲刷，耐氧化反应等不同要求。 热电偶保护管有金属和非金属之分。金属保护管以高温合金为主，非金属保护管以粘土质，刚玉为主。主要是保护内部偶丝能够正常工作。,热电偶的外保护管,LAND蓝德集团,金属保护管及金属材料： 金属保护管因其本身的特性，故在使用中能适应不同介质参数的需求，为此正确选择保护管材料是热电偶，热电阻产品寿命的最根本保障。 金属材料的分类：,热电偶的外保护管,LAND蓝德

5、集团,黑色金属的名词术语： 钢与铁： 理论上生铁是含碳量大于2%的铁碳合金，实用中铁碳合金中含碳量在1.7%以上的称为生铁，含碳量在1.7%以下的称为钢。 强度： 金属材料在静力载荷作用下抵抗变形和断裂的能力，称为强度。材料抵抗外力破坏作用的最大能力叫强度极限。 屈服： 金属材料受外力作用，发生一定的变形，即使外力不再增加，而材料的变形仍继续存在，这中现象叫“屈服”，开始发生屈服现象时的应力叫屈服点。 弹性： 金属材料受外力作用，发生一定的变形，当除去外力后能恢复其原状，该现象叫弹性。 有色金属的名词术语： 轻有色金属：一般指比重在4.5以下的有色金属 重有色金属：一般指比重在4.5以上的有色

6、金属 有色金属合金：由一种有色金属作为基础，加入另一种或几种金属或非金属所组成的既有基体金属通性又有某特定性能的物质称为有色金属合金。分为铸造合金和变形合金。合金组成的总含量小于2.5%为低合金，2.510%为中合金，大于10%的为高合金。,热电偶的外保护管,LAND蓝德集团,常用金属保护管材料：,热电偶的外保护管,LAND蓝德集团,非金属保护管材料 非金属材料以其优良的耐高温性能得到广泛的应用，作为热电偶的套管，还需有优良的高温绝缘性能。,热电偶的外保护管,LAND蓝德集团,接线盒的作用： 接线盒是用来固定接线座和连接用的装置，它起着保护感温元件免受外界气氛的侵蚀和使外接导线与接线柱接触良好

7、的作用。 接线盒的型式： 常用接线盒的设计型式有防水式，防喷式，接插式，手柄式。 的目的接线盒：,热电偶的接线盒,LAND蓝德集团,接线盒IP代码组成含义： IP代码由代码字母IP（国际防护International Protection）第一位特征数字，第二位特征数字，附加字母，补充字母组成。 不要求规定特征时，该处由字母X代替。 附加字母和补充字母可省略，不需代替 当使用一个以上的补充字母时，应按字母顺序排列,热电偶的接线盒,LAND蓝德集团,附加字母,代码字母,第二位特征字母,第一位特征字母,补充字母,IP 2 3 C S,举例：,IP代码组成表：,热电偶的接线盒,LAND蓝德集团,IP

8、代码组成表：,热电偶的接线盒,LAND蓝德集团,热电偶的感温元件： 热电偶的感温元件是热电偶的核心部分，感温元件有两种形式：一种是普通装配式元件，另一种是铠装元件。 装配式感温元件由接线柱，接线板，保护管（瓷珠），及偶丝组成。 热电偶的接线装置是作为热电偶感温元件和热电偶接线盒连接件，用接线座将感温元件固定在接线盒上，它是根据接线盒大小设计的，其材料一般是耐火陶瓷。 标准接线板的分类：,热电偶的接线盒,LAND蓝德集团,接线板的要求：,热电偶的接线盒,LAND蓝德集团,铠装热电偶,LAND蓝德集团,铠装热电偶的结构： 由偶丝，绝缘材料和金属套管三者组合加工而成的坚实的组合体称为铠装热电偶材料。

9、由铠装热电偶材料经过焊接密封和装配等工艺而制成的热电偶称之为铠装热电偶。 铠装热电偶的特点： 热响应时间少，减小动态误差 可弯曲安装使用 测量范围大 机械强度高，耐压性能好,铠装热电偶的结构,LAND蓝德集团,铠装热电偶的材料： 所谓铠装热电偶材料是指它的测量端尚未焊接，参比端尚未装配接线盒并无固定装置的半成品。它除二芯外，还有三芯，四芯和更多芯数的结构。,铠装热电偶材料的设计与制造,LAND蓝德集团,铠装热电偶材料,偶丝 绝缘材料 金属套管,绝缘材料： 绝缘材料是用来使偶丝之间，以及偶丝与金属套管之间绝缘的材料。 选择绝缘材料时，主要考虑的因素是：材料的电气绝缘性能，化学的稳定性，适应性，热

10、膨胀，热传导，相对硬度，致密度和中子辐照效应以及经济性等。 常用的绝缘材料有：氧化镁，氧化铝，氧化锆，氧化铍，氧化钍等。 约95%以上是采用氧化镁作为绝缘材料，氧化镁虽然容易吸潮，但在高温下有较高的绝缘性能。同时还具有较高的热传导率。,铠装热电偶材料的设计与制造,LAND蓝德集团,金属套管： 金属套管的作用： 常用金属套管材料： 常用金属套管材料有铜，不锈钢，和高温钢等。,铠装热电偶材料的设计与制造,LAND蓝德集团,材料的设计与制造： 组合材料的选取，依据测量的温度，设计者可有多种方案选取，归结起来，根据完成产品的规格要求，下述各项都是设计者考虑的因数：偶丝的种类，芯数及线径，金属套管材料牌

11、号，绝缘材料种类，长度，外径和壁厚等，在选择组合体偶丝，绝缘材料和金属套管是必须注意的。,铠装热电偶材料的设计与制造,LAND蓝德集团,热电阻,LAND蓝德集团,热电阻的工作原理及结构： 热电阻是利用电阻-温度呈一定函数关系的金属导体或导体材料而制成为温度传感器。 热电阻通常由感温元件，绝缘管，外保护管，接线盒和固定装置所组成。,热电阻的工作原理及结构,LAND蓝德集团,热电阻,感温元件 内部导线 绝缘管 外保护管 接线盒 固定装置,热电阻常用的材料： 热电阻的常用材料分为铜和铂，其分度号为 Cu50，Cu100，Pt100。 热电阻常规分类：,热电阻的材料,LAND蓝德集团,铂丝： 铂丝是感

12、温元件的关键，在正常生产中对其工艺要求十分严格，就其主要性能及其要求根据GB5977-86进行说明。 铂丝的品种，名称，代号及适用范围：,热电阻的材料,LAND蓝德集团,铂丝性能的要求：,热电阻的材料,LAND蓝德集团,铂丝,较大的电阻率 较高的电阻温度系数 物理化学性能稳定 电阻与温度关系特性好,热电阻的骨架 目前常用的骨架材料有云母，玻璃，石英玻璃，陶瓷和有机塑料。,热电阻的材料,LAND蓝德集团,云母骨架的感温元件的绕制工艺流程： 云母骨架铂热电阻感温元件的特点： 制造加工工艺简单，在制造感温元件的过程中，合格率高，几乎可以达到百分之一百，具有良好的耐振性能和较小的热惰性与温升。 云母骨

13、架的缺点是：体积不可能做的很小，铂丝暴露于外，因此感温元件易受到有害物质的污染。,热电阻的感温元件,LAND蓝德集团,热电阻的测量电路： 热电阻的内部引线通常有两线制，三线制，四线制。,热电阻的测量电路,LAND蓝德集团,热电阻的测量电路,热电阻的测量电路,LAND蓝德集团,铠装热电阻,LAND蓝德集团,铠装热电阻的结构： 铠装热电阻是指将热电阻的感温元件与带有绝缘套管的引线焊接好，装入金属套管中，然后用绝缘粉末填充其间，最后焊上封头。,铠装热电阻的结构,LAND蓝德集团,铠装热电阻,感温元件 金属套管 引出线 绝缘材料 接线盒 固定装置,铠装热电阻的特点：,铠装热电阻的特点,LAND蓝德集团

14、,铠装热电阻的基本参数,铠装热电阻的基本参数,LAND蓝德集团,铠装热电阻的工艺流程：,铠装热电阻的工艺流程,LAND蓝德集团,铠装体： 一般热电阻的元件都采用铠装镍线作为铠装体，对其要求为：每根线的线性要求，电阻率均匀，不能有大的偏差，为此，在进货检验时，应严格把关，所以，根据企业标准规定，每根镍线之间的阻值差距不大于0.1。,铠装体,LAND蓝德集团,双金属温度计,LAND蓝德集团,概述： 双金属温度计是膨胀式温度计的一种，它可以测量并直接显示被测介质的温度，多用于现场读数。 双金属温度计在工业生产过程中通常被用来测量温度为-80500范围的液体，蒸汽，气体和固体等介质的温度。 双金属温度

15、计的结构,双金属温度计,LAND蓝德集团,双金属温度计,指针 表壳 金属保护管 指针轴 双金属感温元件 固定端 刻度盘,双金属温度计工作原理： 双金属温度计用膨胀系数不同的两种金属（或合金）片牢固结合在一起组成感温元件，一般绕制成螺旋形（直螺旋或平螺旋），其一端固定，另一端（自由端）装有指针。当温度变化时，感温元件曲率发生变化，自由端旋转，带动指针在度盘上指示出温度数值。,双金属温度计工作原理,LAND蓝德集团,双金属温度计的分类,双金属温度计的分类,LAND蓝德集团,防爆热电阻，热电偶,LAND蓝德集团,概述： 爆炸是物质从一种状态，经过物理或化学变化，突然变成另一种状态，并释放出巨大的能量

16、，从而产生光和热或机械功。 爆炸的分类： 物理爆炸：是指物理原因引起的爆炸，是物质因状态或压力发生突变而形成的爆炸。 化学爆炸：是指化学原因引起的爆炸，表现为物质以极快的反应速度发生放热这一化学反应，并且有高温，高压。化学爆炸通常可分为简单分解爆炸，复杂分解爆炸，爆炸性混合物的爆炸。,爆炸的概念,LAND蓝德集团,爆炸发生的条件：,爆炸发生的条件,LAND蓝德集团,可燃气体爆炸机理： 包括可燃气体混合物爆炸机理和单一气体分解爆炸机理。二者虽然机理不同，但都是可燃气体发生化学反应时，由于急剧释放大量热能，导致压力急剧升高而引起爆炸的。 可燃气体混合物的爆炸： 可燃气体与空气的混合物爆炸，是可燃气

17、体在可燃空气中迅速燃烧，引起压力急剧升高的过程。 可燃气体混合物的燃烧性也就是爆炸性，它包括爆炸感度即爆炸难易程度和爆炸的烈度，即反映爆炸猛烈强度的参数。 单一气体的分解爆炸： 具有分解爆炸特性的气体，一般是指此种气体加压分解产生大量热量，分解热的大小与该气体的初始温度和所施加的压力有关，特别是初压，初压增加，分解时发热量也增加，最小点燃能降低，爆炸式压力升高，也即愈易爆炸和爆炸猛烈。,可燃气体爆炸机理,LAND蓝德集团,爆炸的条件和控制: 防爆措施的分类：,防爆防护原理,LAND蓝德集团,爆炸性物质的分类： 类：矿井甲烷 类：爆炸性气体混合物 类：爆炸性粉尘,爆炸性物质的分类,LAND蓝德集

18、团,爆炸性环境的区域划分：,爆炸性环境的区域划分,LAND蓝德集团,仪器仪表防爆原理：,仪器仪表防爆原理,LAND蓝德集团,用外壳限制爆炸和隔离引燃源,间隙隔爆 气密外壳 限制呼吸 外壳防粉尘,用介质隔离引燃源,空气或惰性气体 保护液体 颗粒状或固态填料,控制引燃源,减少火花 限制火花能量,防爆原理,爆炸性气体环境用电气设备共分为7种类型：,防爆产品的种类,LAND蓝德集团,隔爆型热电偶，热电阻设计要点：,隔爆型热电偶，热电阻,LAND蓝德集团,接线盒,材料：其镁含量不低于0.5% 强度：抗拉强度不低于120Mpa，同时在外表面的任何地方，应能经受0.68J冲击能量的冲击试验 隔爆面：隔爆热电偶热电阻接线盒一般采用止口隔爆接合面，圆筒隔爆接合面和螺纹隔爆接合面 螺纹及隔爆接合面的粗糙度：防爆等级为A，B时，Ra应不大于6.3u m，即防爆等级为C时，Ra应不大于3.2u m 引入装置：当安装场所所用电