溫度檢測及儀表

1、第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表一、概述一、概述5 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表溫度：溫度：表征冷熱程度的物理量。表征冷熱程度的物理量。表示：表示： 攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo) t ( )凱氏溫標(biāo)凱氏溫標(biāo) T （ K ） T = t 273.151 1、測量方法、測量方法（1 1） 利用物體的體積受熱膨脹利用物體的體積受熱膨脹固體：固體：Vt=Vo（1+t）液體液體 ：V V液液 V容容 Vo（ ） t氣體：氣體：PV=mRT溫泡溫泡中間泡中間泡標(biāo)尺標(biāo)尺安全泡安全泡毛細管毛細管第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表工業(yè)常用的溫度檢測儀表工業(yè)常

2、用的溫度檢測儀表熱電偶溫度計熱電偶溫度計熱電阻溫度計熱電阻溫度計（2 2）利用熱電效應(yīng)）利用熱電效應(yīng)將兩種不同的金屬兩端分別焊接起來，當(dāng)將兩種不同的金屬兩端分別焊接起來，當(dāng)兩端溫度兩端溫度不同時，不同時，回路中會產(chǎn)生電勢，大小為：回路中會產(chǎn)生電勢，大小為：EAB（t，to）=f（t）f（ to ）（）（） 利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻隨溫度變化利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻隨溫度變化導(dǎo)體：銅、鉑導(dǎo)體：銅、鉑半導(dǎo)體：熱敏電阻半導(dǎo)體：熱敏電阻（）利用物體的輻射能隨溫度變化（）利用物體的輻射能隨溫度變化 E=KT4EAB（t， to）ABtot第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表電場電場

3、A+ttot to當(dāng)當(dāng)t to高溫端電子高溫端電子 低溫端低溫端電動勢電動勢eA（t，to）二、熱電偶溫度計二、熱電偶溫度計 1、測溫原理、測溫原理（1 1）溫差電勢：）溫差電勢：一種金屬的兩端因溫度不同產(chǎn)生的熱電勢。一種金屬的兩端因溫度不同產(chǎn)生的熱電勢。 eA （t，to） eB （t，to）（）（）（）（）形成溫差電勢形成溫差電勢擴散擴散數(shù)值較小，可忽略數(shù)值較小，可忽略第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表則則A金屬電子金屬電子 B金屬金屬A金屬與金屬與B金屬接觸時，設(shè)金屬接觸時，設(shè)NA NB電動勢電動勢eAB（t）AB+tNA NB（2）接觸電勢：接觸電勢：不

4、同金屬相接觸產(chǎn)生的電勢。不同金屬相接觸產(chǎn)生的電勢。（）（）（）（）擴散擴散產(chǎn)生接觸電勢產(chǎn)生接觸電勢eA B（t）， eA B（to）第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表eA（t ，to）AeB（t,，to）BtoteAB（t）eAB（to）EAB（t， to）EAB（t， to） eAB（t） eAB（to） eA（t ，to）eB（t，to）eAB（t） eAB（to） f（t）f（to） f（tto） EAB（t，t0）EBA （t，t0）EBA （t0，t）EAB （t0，t）（3）回路總電勢：回路總電勢：工作端（熱端）工作端（熱端）t t自由端（冷端）自由

5、端（冷端）t t0 0第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表說明：說明：當(dāng)當(dāng)t0 =0時，用實驗方法測出不同溫度下的電勢時，用實驗方法測出不同溫度下的電勢，即得即得 分度表分度表。t=toEAB（t， to）A=BEAB（t， to）熱電偶產(chǎn)生的熱電勢不僅與所用材料種類有關(guān)，還與兩接熱電偶產(chǎn)生的熱電勢不僅與所用材料種類有關(guān)，還與兩接 點溫度有關(guān)；點溫度有關(guān)； 與熱電偶幾何尺寸無關(guān)；當(dāng)材料、與熱電偶幾何尺寸無關(guān)；當(dāng)材料、t0一定時，一定時， 熱電勢只與熱電勢只與t 有關(guān)（但不是線性關(guān)系），通過測電勢即可測有關(guān)（但不是線性關(guān)系），通過測電勢即可測 溫度。溫度。第三章 檢

6、測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表BAttoto2、基本定律、基本定律EAB（t， to）只與只與t，t0有有關(guān)，與第三種金屬關(guān)，與第三種金屬C無關(guān)，無關(guān)，只要保證兩接點溫度相只要保證兩接點溫度相等。等。（2） 中間溫度定律中間溫度定律ttctctoBAABEAB（t， to）與中間溫度與中間溫度tc無關(guān)。無關(guān)。EAB（t，tc， to） EAB（t， tc） EAB（tc， to） E EABAB(t,t(t,t0 0) )C（1）中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表3 、常用熱電偶、常用熱電偶鉑銠鉑銠10 鉑：鉑：

7、S 分度號分度號鎳鉻鎳鉻鎳硅：鎳硅：K鎳鉻鎳鉻銅鎳：銅鎳：E注意：不同分度號分度表不同。注意：不同分度號分度表不同。（t t0 0 = 0 = 0 ） Et 關(guān)系不同關(guān)系不同主要特點比較：主要特點比較：SKE檢測范圍（檢測范圍（） -201300（1600）-50900（1200） -40600（900）精度精度高高中中低低靈敏度靈敏度低低中中高高價格價格高高適中適中低低第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表4、冷端處理、冷端處理tt 1AB作用作用：將冷端從溫度較高、波動較大移到溫度較低、相對穩(wěn)定將冷端從溫度較高、波動較大移到溫度較低、相對穩(wěn)定的地方。的地方。注意

8、：注意：熱電特性與所配熱偶相同或相近。熱電特性與所配熱偶相同或相近。 使用溫度范圍（使用溫度范圍（0100 ）。）。（1）補償導(dǎo)線補償導(dǎo)線t 0AB正負不能接錯。正負不能接錯。利用中間溫度定律，將熱電偶用與其同型號的補償導(dǎo)線延長。利用中間溫度定律，將熱電偶用與其同型號的補償導(dǎo)線延長。第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表（2）冷端溫度補償）冷端溫度補償E EABAB(t,t(t,t0 0) )E EABAB(t,0)(t,0)冰浴法：冰浴法：計算法：計算法：儀表零點調(diào)整法：儀表零點調(diào)整法：補償電橋法：補償電橋法：補償熱電偶補償熱電偶tt 0ABt 0AB用冰槽使用冰

9、槽使t0保持零度。（制造廠用）保持零度。（制造廠用）（實驗室用）（實驗室用）將儀表的機械零點調(diào)到將儀表的機械零點調(diào)到t0 （t0恒定）。恒定）。（t0變化）變化）用與測量熱電偶同型號的熱電偶進行補償，用于多支熱電偶。用與測量熱電偶同型號的熱電偶進行補償，用于多支熱電偶。第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表5、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)（1）普通型普通型第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表（2）套管型（鎧裝熱電偶）套管型（鎧裝熱電偶）熱電極、絕緣材料、金屬套管合為一體，具有細長、容易彎曲、熱電極、絕緣材料、金屬套管合為一體，具有細長、容易彎曲、熱響應(yīng)時間

10、快、耐振動、耐溫、抗壓和堅固耐用等優(yōu)點。熱響應(yīng)時間快、耐振動、耐溫、抗壓和堅固耐用等優(yōu)點。第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表6、熱電偶溫度計的組成、熱電偶溫度計的組成tt 0ABt 0AB顯顯示示表表1. 熱電偶（感溫元件）熱電偶（感溫元件）2. 顯示儀表顯示儀表3. 連接導(dǎo)線（補償導(dǎo)線及銅線）連接導(dǎo)線（補償導(dǎo)線及銅線）小結(jié)：小結(jié)： 測溫原理測溫原理使用補償導(dǎo)線的目的及用法使用補償導(dǎo)線的目的及用法冷端溫度補償方法及原理。冷端溫度補償方法及原理。作業(yè)：P94 58、59、60、 64題題第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表二、熱電阻溫

11、度計二、熱電阻溫度計1、原理：、原理：金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻的阻值隨溫度變化而變化金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻的阻值隨溫度變化而變化金屬導(dǎo)體：金屬導(dǎo)體：t Rt半導(dǎo)體：半導(dǎo)體：t Rt特點：低溫段線性好，精度高，不用進行冷端溫度補償，但特點：低溫段線性好，精度高，不用進行冷端溫度補償，但 反反 應(yīng)慢，不能測點溫。應(yīng)慢，不能測點溫。第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表2、組成、組成感測元件感測元件熱電阻熱電阻顯示儀表顯示儀表（不平衡電橋或平衡電橋）（不平衡電橋或平衡電橋） 銅導(dǎo)線銅導(dǎo)線用三線制接入用三線制接入 名名 稱稱分度號分度號測溫測溫范圍范圍關(guān)系式關(guān)系式特點特點鉑電阻鉑

12、電阻Pt10R0=10Pt100 R0=1000650RPtR0(1+At+Bt2+Ct3)精度高、性能精度高、性能穩(wěn)定、氧化性穩(wěn)定、氧化性 銅電阻銅電阻CU50 R0=50CU100R0=10050150RcuR0(1+t) RcuRt0(1+t)線性好、便宜、線性好、便宜、易提純易提純、種類、種類第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu) P875、引線方式、引線方式（1）兩線制）兩線制引線電阻產(chǎn)生附加誤差引線電阻產(chǎn)生附加誤差（2）三線制）三線制 （工業(yè)用）（工業(yè)用）引線電阻分別接入上下支路，引線電阻分別接入上下支路，可消除誤差可消除誤差第三章 檢測儀表

13、與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表（3）四線制）四線制可完全可消除誤差，可完全可消除誤差，用于精確測量。用于精確測量。+-電電位位差差計計Rt第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表小結(jié)：小結(jié)：常用熱電阻種類、特點、原理、連接方式常用熱電阻種類、特點、原理、連接方式 測溫元件的安裝測溫元件的安裝作業(yè)：作業(yè)：能否用普通萬用表測量熱電阻？能否用普通萬用表測量熱電

14、阻？第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表溫度0123456789熱 電 動 勢 mV00.0000.0050.0110.0160.0220.0270.0330.0380.0440.050100.0550.0610.0670.0720.0780.0840.0900.0950.1010.107200.1130.1190.1250.1310.1370.1430.1400.1540.1610.167300.1730.1790.1850.1910.1970.2030.2100.2160.2220.228分度號：分度號：S 冷端溫度為冷端溫度為0分度號：分度號：K 冷端溫度為

15、冷端溫度為0溫度0123456789熱 電 動 勢 mV00.0000.0390.0790.1190.1580.1980.2380.2770.3170.357100.3970.4370.4770.5170.5570.5970.6370.6770.7180.758200.7980.8380.8790.9190.9601.0001.0411.0811.1221.162301.2031.2441.2851.3251.3661.4071.4481.4891.5291.570分度表分度表第三章 檢測儀表與傳感器 第五節(jié) 溫度檢測儀表 化工過程控制及儀表例：例：K型熱電偶測溫，冷端溫度為型熱電偶測溫，冷端溫度為30，測得的熱電勢為，測得的熱電勢為 24.9mV，求熱端溫度。求熱端溫度。解：解： EAB（t，0） EAB（t，30） EAB（30，0）24.91.20326.103mV查分度表得查分度表得t628.3 EAB（t，0） EAB（t，t0） EAB（t0，0）真值測量值真值測量值修正值修正值第三