第0005章.ppt

第五章温度测量
温度检测的主要方法和分类
热电偶及其测温原理
热电阻及其测温原理
温度变送器简介
其它温度检测仪表简介
温度检测仪表的选用和安装
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测温方式
测温仪表
测温范围℃
主要特点
接
触
式
膨胀式
玻璃液体
-100~600
结构简单、使用方便、测量准确、价格低廉;测量上限和精度受玻璃质量的限制,易碎,不能远传
双金属
-80~600
结构紧凑、可靠;测量精度低、量程和使用范围有限
热电效应
热电偶
-200~1800
测温范围广、测量精度高、便于远距离、多点、集中检测和自动控制,应用广泛;需自由瑞温度补偿,在低温段测量精度较低
热阻效应
铂电阻
-200~600
测量精度高,便于远距离、多点、集中检测和自动控制,应用广泛;不能测高温
铜电阻
-50~150
半导体热敏电阻
-50~150
灵敏度高、体积小、结构简单、使用方便;互换性较差,测量范围有一定限制
非接触式
非接触式
辐射式
0~3500
不破坏温度场,测温范围大,响应块,可测运动物体的温度;易受外界环境的影响,标定较困难
1 温度检测方法和分类
2 热电偶及其测温原理
热电效应和热电偶
热电偶中间导体定律与热电势的检测
热电偶的等值替代定律和补偿导线
标准化热电偶和分度表
热电偶冷端温度的处理
热电偶的结构型式
——热电效应和热电偶
热电效应(热电偶测温的基本原理):任何两种不同的导体或半导体组成的闭合回路,如果将它们的两个接点分别置于温度各为 t 及 t0 的热源中,则在该回路内就会产生热电势。
A
B
B
A
图3-37 热电偶示意图
A B
eAB(t0)
eAB(t)
eA(t,t0)
eB(t,t0)
图3-38 热电现象
t 端称为工作端(假定该端置于热源中),又称测量端或热端
t0端称为自由瑞,又称参考端或冷端
这两种不同导体或半导体的组合称为热电偶
每根单独的导体或半导体称为热电极
——中间导体定律和热电势的测量
热电偶的输出信号是毫伏信号,毫伏信号的大小不仅与冷、热两端的温度有关,还和热电偶的电极材料有关,理论上任何两种不同导体都可以组成热电偶,都会产生热电势。
但如何来检测热电偶产生的毫伏信号呢?
因为要测量毫伏信号,必须在热电偶回路中串接毫伏信号的检测仪表,那串接的检测仪表是否会产生额外的热电势,对热电偶回路产生影响呢?
答:不会产生影响的。
t
t0
A
B
C
C
毫伏计
——等值替代定律和补偿导线
如果热电偶AB在某一温度范围内所产生的热电势与热电偶CD在同一温度范围内所产生的热电势相等,即,则这两支热电偶在该温度范围内是可以相互替换的,这就是所谓的热电偶等值替代定律。
t0
t
A
A
A
B
B
B
D
C
t
t0
tc
tc
例如左图,设,
证明该回路的总热电势为
某热电偶,热端温度为t,冷端温度为tc,显然冷端温度难以实现恒定,怎么办?
D
C
补偿导线
冷端的延伸
t
tc
A
B
热电偶
被测设备
生产现场
t0
毫伏计
恒温环境
A
B
可以把热电偶做得很长,一直到控制室。
把冷端温度延伸到控制室,变为t0,恒定t0比较容易
此时,测得的热电势为
但热电偶一般为(较)贵重的金属,采用如图所示的延伸方式将需要大量的贵金属材料,不妥。
如果选用一组较廉价的材料(C、D),且CD在一定温度范围内所产生的热电势与热电偶AB在同一温度范围内所产生的热电势相等,就可以用CD来替代AB的延伸段。
CD即为热电偶AB的补偿导线,通常CD采用比热电偶电极材料更廉价的两种金属材料做成,一般在0~100℃范围内要求补偿导线要与被补偿的热电偶具有几乎完全相同的热电性质。
在选择和使用补偿导线时,要和热电偶的型号相匹配,注意极性不能接错,热电偶与补偿导线连接处的温度一般不能高于100℃。
——标准化热电偶和分度号
从理论上分析,似乎任何两种不同的导体都可以组成热电偶,用来测量温度。
但实际情况并非如此,为了保证在工业现场应用可靠,并具有足够的精度,热电偶的电极材料在被测温度范围内应满足:
热电性质稳定、物理化学性能稳定、热电势随温度的变化率要大、热电势与温度尽可能成线性对应关系、具有足够的机械强度、复制性和互换性好等要求,目前在国际上被公认的热电偶材料只有几种。
…………
附录中列出了几种常用的标准热电偶分度表。根据标准规定,热电偶的分度表是以t0=0℃为基准进行分度的。
当t=0℃时,所有型号热电偶产生的热电势为0mV;
当t<0℃时,热电势为负值。
在所有标准化热电偶中,相同温度条件下B型热电偶产生