2温度检测仪表1.ppt

1、1,第2章 温度检测仪表,2,2.1 温标及测温方法,温度是表示物体冷热程度的物理量。 温度标志着物质内部大量分子无规则运动的剧烈程度。温度越高，表示物体内部分子热运动越剧烈。,3,2.1.1 温标,温度的数值表示方法称为温标。它规定了温度的读数的起点（即零点）以及温度的单位。各类温度计的刻度均由温标确定。 国际上规定的温标有：摄氏温标、华氏温标、热力学温标等。各温标间的换算关系见表2-1。,4,几种温标的对比,正常体温为37 C ，相当于华氏温度多少度？,5,1990国际温标(ITS-90),从1990年1月1日开始在全世界范围内采用1990年国际温标，简称ITS-90。它定义了一系列温度的

2、固定点，测量和重现这些固定点的标准仪器以及计算公式等。,6,2.1.2 测温方法及其分类,温度传感器按照用途可分为基准温度计和工业温度计；按照测量方法又可分为接触式和非接触式；按工作原理又可分为膨胀式、电阻式、热电式、辐射式等等；按输出方式分，有自发电型、非电测型等。,7,8,应用热膨胀原理测温,9,示温涂料（变色涂料）,10,变色涂料在电脑内部温度中的示温作用,11,红外温度计,12,2.2 热电偶,热电偶是目前温度测量中使用最普遍的传感元件 之一。 特点：结构简单、测量范围宽、准确度高、热惯 性小，输出信号为电信号，便于远传或 信号转换。 用途：用来测量流体、固体以及固体壁面的温度。 微型

3、热电偶还可用于快速及动态温度的 测量。,13,先看一个实验热电偶工作原理演示,结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。,热电极A,右端称为：自由端（参考端、冷端）,2.2.1 热电偶测温原理,左端称为：测量端（工作端、热端）,热电极B,热电势,A,B,14,从实验到理论：热电效应,1821年，德国物理学家赛贝克用两种不同金属组成闭合回路，并用酒精灯加热其中一个接触点（称为结点），发现放在回路中的指南针发生偏转（说明什么？），如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热，指南针的偏转角反而减小（又说明什么？） 。 显然，指南针的偏转说明回路中有电动势产生并有电流在回路中流动，电流的强弱与两个结点

4、的温差有关。,15,通过以上演示得出结论 有关热电偶热电势的讨论,热电偶两结点所产生的总的热电势等于热端热电势与冷端热电势之差，是两个结点的温差t 的函数： EAB（T，T0）=eAB （ T ）- eAB （ T0 ）,16,产生：两种不同导体接触时产生原因：两者电子密度不同，扩散速度不同,2.2.1.1 接触电势,17,两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自由电子的密度不同，在两金属A和B的接触点处会发生自由电子的扩散现象。自由电子将从密度大的金属A扩散到密度小的金属B，使A失去电子带正电，B得到电子带负电，从而产生热电势。,18,产生：同一导体因两端温度不同而产生的热电势 原因：高温

5、端电子能量向能量小的低温端移动,2.2.1.2 温差电势,2.2.1.3 回路总电势,结论：P18,19,2.2.2 热电偶的基本定律,2.2.2.1 均质材料定律 由一种导体组成的闭合回路，不论导体的截面积和长度如何，也不论各处的温度如何都不产生热电势。反之，如产生热电势，则材料必为非均质。,2.2.2.2 中间导体定律 在A、B构成的热电偶接入第三种导体C，并使AC和BC接触点的温度均为t0，则C的接入不会影响原回路中的热电势。,20,2.2.2.3 中间温度定律 热电偶A、B在接点温度为T 和T0 时的热电势等于热电偶A、B在接点温度为 和 的热电势 和 的代数和，即：,21,2.2.3

6、 热电偶的结构,热电偶的结构形式普通型、铠装型和薄膜型等。普通型热电偶应用最广。,由热电极、绝缘材料、保护套管、接线盒等组成,典型的普通型热电偶的结构：,22,热电极：一般金属0.53.2mm， 昂贵金属0.30.6mm， 长度与被测物有关，一般在3002000mm，通 常在350mm左右。 绝缘管：隔离热电偶与被测物，一般在室温要5M以上。 保护套管：避免受被测介质的化学腐蚀或机械损伤。 接线盒：固定接线座，连接补偿导线。,23,普通型热电偶的外形,24,普通装配型热电偶的结构放大图,接线盒,引出线套管,固定螺纹 （出厂时用塑料包裹）,热电偶工作端（热端）,不锈钢保护管,25,铠装型热电偶外

7、形,法兰,铠装型热电偶可 长达上百米,B,A,绝缘 材料,铠装型热电偶横截面,26,隔爆型热电偶外形,厚壁保护管,压铸的接线盒,电缆线,27,其他热电偶外形,小形K型热电偶,28,2.2.4 热电偶的种类,2.2.4.1 标准型热电偶,几种常用热电偶的测温范围,29,几种常用热电偶的热电势与温度的关系曲线分析,热电偶的分度表,31,2.2.4.2 特殊热电偶,（1）钨铼热电偶 是60年代发展起来的，是目前一种较好的高温热电偶，可使用在真空惰性气体介质或氢气介质中，但高温抗氧能力差。国产钨铼-钨铼20热电偶使用温度范围3002000分度精度为1。,(2) 快速反应薄膜热电偶(表面热电偶) 用真空

8、蒸镀等方法使两种热电极材料蒸镀到绝缘板上而形成薄膜装热电偶。如图，其热接点极薄(0.010.lm),特别适用于对壁面温度的快速测量。安装时,用粘结剂将它粘结在被测物体壁面上。,测温范围在300以下； 反应时间仅为几ms。,32,(3) 铠装式热电偶（又称套管式热电偶）,断面如教材P24图2-9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。,特点： 热响应时间短，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；,33,2.2.5 热电偶冷端温度补偿,2.2.5.1 必要性： 1、用热电偶的分度表查毫伏数-温度时，必须满足t0=0C的条件。在实际测温中，冷端

9、温度常随环境温度而变化，这样t0不但不是0C，而且也不恒定， 因此将产生误差。 2、 一般情况下，冷端温度均高于0C，热电势总是偏小。应想办法消除或补偿热电偶的冷端损失 。,34,2.2.5.2 冷端温度补偿方法,一、冰点法,方法：使用时将热电偶的冷端置于0的恒温器（如冰水混合 物）内。,特点：简单，避免经常校正；虽然补偿彻底，但在工程上较 难实现，一般只能用于实验室。,35,二、热电势修正法 用普通室温计算出参比端实际温度Tn，利用公式计算,例： 用铜-康铜热电偶测某一温度T，参比端在室温环境Tn中，测得热电动势EAB(T，Tn)=1.999mV，又用室温计测出Tn=21,查此种热电偶的分度

10、表可知，EAB(21,0)=0.832mV，故得 EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，0) =1.999+0.832 =2.831(mV) 再次查分度表，与2.831mV对应的热端温度T=68。,EAB(T,T0)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,T0),36,三、冷端补偿器法,利用不平衡电桥产生的不平衡电动势补偿（抵消）热电偶因冷端温度波动引起的误差。,工程上最常用的方法,37,五、补偿导线法,补偿导线是指在一定温度范围内，其热电性能与其相应的热电 性能十分相近的一种廉价的导线，以热电偶连接导体 应用定则为依据工作。,38,常用补偿导线的结构分为普通型和带屏蔽层型两种 按照

11、补偿原理分为补偿型及延伸型两种补偿导线 按使用度可分为一般用（0100）和耐热用（0150）,补偿导线的正确使用： 各种补偿导线只能与相应型号的热电偶用； 使用时必须各级相连，切勿将其极性接反； 热电偶和补偿导线连接点的温度不能超过规定的使用温 度范围，规定为0100及 0150两种。,常用补偿导线 P26,39,补偿导线外形,40,2.2.6 热电偶实用测温线路,2.2.6.1 基本电路,补偿导线,铜导线,41,2.2.6.2 多点测温线路,1工作端热电偶； 2工作端补偿导线； 3接线板； 4铜导线； 5切换开关； 6数字显示仪； 7参比端补偿导线； 8参比端热电偶,42,2.2.6.3 串、并联电路,串联电路,43,并联电路,44,2.2.7 热电偶的检定,为