測(cè)量?jī)x表與自動(dòng)化05

1、5.1 概 述 5.1.1 溫度測(cè)量的重要性 5.1.2 溫度定義及溫標(biāo) 5.1.3 溫度儀表的分類 5.2 膨脹式溫度計(jì)5.3.熱電偶溫度計(jì)5.4 熱電阻溫度計(jì) 第五章 溫度測(cè)量及變送 溫度是重要的熱工參數(shù)。任何一種化工生產(chǎn)過程都伴隨著物質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)的改變，都必然有能量的交換和轉(zhuǎn)化，其中最普遍的交換形式是熱交換形式。 化工生產(chǎn)的各種工藝過程均在一定溫度下進(jìn)行的。如：精餾塔的進(jìn)料溫度、塔頂溫度和塔釜溫度都必須按照工藝要求控制在一定數(shù)值上；N2和H2合成NH3的反應(yīng)，在觸媒存在的條件下，反應(yīng)溫度為500。 溫度的測(cè)量與控制是保證化學(xué)反應(yīng)正常進(jìn)行與安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。 5.1.1 溫度測(cè)量的

2、重要性1.定義temperature:(1)反映物體的冷熱程度。（宏觀）(2)分子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度（速度的快慢）。（微觀）2.溫標(biāo)：用來量度物體溫度高低的標(biāo)尺叫溫度標(biāo)尺，簡(jiǎn)稱溫標(biāo)。規(guī)定：溫度的起點(diǎn)；測(cè)量溫度的基本單位（1）攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo) 1740年，瑞典物理學(xué)家Anders Celsius(1701-1744)Anders Celsius(1701-1744)提出攝氏溫標(biāo)。 00：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰水混合物的溫度；：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰水混合物的溫度；100100：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的沸點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的沸點(diǎn)。 11：在：在01000100之間劃分之間劃分100100等份，每一等份為攝氏等份，每一等份

3、為攝氏1 1度（度（11）。）。 單位：攝氏度，符號(hào)符號(hào)t t5.1.2 溫度定義及溫標(biāo)5.1.2 溫度定義及溫標(biāo)（2）華氏溫標(biāo)（宏觀）1724年，德國玻璃工華倫海特（Fahrenheit 1686-1736）提出華氏溫標(biāo)。 32：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰的融點(diǎn)；212：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的沸點(diǎn)。 1：在32212之間劃分180等份，每一等份為華氏1度（1）。 單位：華氏度，符號(hào)F 換算：t=5/9(F-32)（3）熱力學(xué)溫標(biāo)（絕對(duì)溫標(biāo)、國際溫標(biāo)）（微觀）熱力學(xué)溫標(biāo)（絕對(duì)溫標(biāo)、國際溫標(biāo)）（微觀） 1848年，英國物理學(xué)家開爾文（Lord Kelvin 1824-1907）提出熱力學(xué)溫標(biāo)。1954年國

4、際計(jì)量大會(huì)規(guī)定水的三相點(diǎn)的溫度為27316 K。 0K0K：分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為絕對(duì)零度；分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為絕對(duì)零度； 273.16K 273.16K：水的三相點(diǎn)溫度。水的三相點(diǎn)溫度。三相點(diǎn)：三相點(diǎn)：?jiǎn)谓M分（一種純物質(zhì)）中有固、液、氣平衡共存。單組分（一種純物質(zhì)）中有固、液、氣平衡共存。 水三相點(diǎn)：水三相點(diǎn)：0.010.01 1K 1K：水的三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的：水的三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的1/273.161/273.16。單位：開爾文單位：開爾文K K，符號(hào)，符號(hào)T T 換算：換算：t=T-273.15t=T-273.155.1.2 溫度定義及溫標(biāo)5.1.3 溫度儀表分類1.按測(cè)量范圍：高溫計(jì)

5、：測(cè)量600以上的測(cè)溫儀表以上的測(cè)溫儀表溫度計(jì)：測(cè)量600以下的測(cè)溫儀表以下的測(cè)溫儀表2.按用途分：標(biāo)準(zhǔn)儀表、實(shí)用儀表。3.按工作原理分：膨脹式溫度計(jì)壓力式溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)輻射高溫計(jì)5.1.3 溫度儀表分類4.按接觸方式分（1）接觸式測(cè)溫 任意兩個(gè)冷熱程度不同物體相接觸，均會(huì)發(fā)生熱交換，熱量將由溫度高的物體傳向溫度低的物體，直到兩物體完全達(dá)到熱平衡。要求要求: 測(cè)溫物體的物理性質(zhì)必須連續(xù)、單值地變化，復(fù)現(xiàn)性好。常用常用: 玻璃溫度計(jì)/壓力溫度計(jì)/雙金屬溫度計(jì)/熱電偶/熱電阻需滿足條件：需滿足條件：感溫部件與被測(cè)介質(zhì)充分接觸；保證熱交換時(shí)間。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：直觀可靠；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；準(zhǔn)確度高

6、缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：滯后較大；破壞原溫度場(chǎng)分布；不能測(cè)移動(dòng)物體；所測(cè)溫度不能太高4.按接觸方式分（2）非接觸式測(cè)溫 測(cè)溫元件任何部位均不與被測(cè)物體相接觸。多以輻射式為主，經(jīng)被測(cè)物體與感溫元件之間的熱輻射作用實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。特點(diǎn)： 不破壞被測(cè)的溫度場(chǎng)，可測(cè)移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)物體及物體表面溫度。 反映速度較快，測(cè)溫范圍廣。 受物體發(fā)射率、對(duì)象與儀表間距、煙塵和蒸汽等影響，精度不高。 常用于測(cè)量1000以上移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)或反應(yīng)迅速的高溫物體溫度。5.1.3 溫度儀表分類人體額溫測(cè)量人體額溫測(cè)量耳溫儀耳溫儀利用紅色激光瞄準(zhǔn)被測(cè)物（冷藏牛奶和面食）利用紅色激光瞄準(zhǔn)被測(cè)物（冷藏牛奶和面食）5.1 概 述 5.2 膨脹式溫度計(jì)5.2

7、.1 玻璃管液體溫度計(jì)5.2.2 壓力式溫度計(jì)5.2.3 雙金屬溫度計(jì) 5.3.熱電偶溫度計(jì)5.4 5.4 熱電阻溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì) 第五章 溫度測(cè)量及變送 5. 2.1 玻璃管液體溫度計(jì) Liquid-in-glass Thermometer1.1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：感溫包、玻璃毛細(xì)管和刻度標(biāo)尺三部分。感溫包、玻璃毛細(xì)管和刻度標(biāo)尺三部分。 感溫液體感溫液體：酒精、水銀酒精、水銀 2.2.原理原理液體熱脹冷縮液體熱脹冷縮被測(cè)介質(zhì)t感溫液體體積刻度標(biāo)尺- - 感溫液體的體積膨脹系數(shù)感溫液體的體積膨脹系數(shù) - - 盛液容器的體積膨脹系數(shù)盛液容器的體積膨脹系數(shù) 5. 2.1 玻璃管液體溫度計(jì) Liquid-

8、in-glass Thermometer00()()ttVVtt體溫計(jì)、水銀溫度計(jì)體溫計(jì)、水銀溫度計(jì) 5. 2.1 玻璃管液體溫度計(jì) Liquid-in-glass Thermometer3.3.特點(diǎn)及適用場(chǎng)合特點(diǎn)及適用場(chǎng)合優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度較高，價(jià)格便宜。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度較高，價(jià)格便宜。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：玻璃易碎；用于就地指示，不能遠(yuǎn)傳。玻璃易碎；用于就地指示，不能遠(yuǎn)傳。常用于實(shí)驗(yàn)室。常用于實(shí)驗(yàn)室。適用范圍：適用范圍：-200600。5.2.2 壓力式溫度計(jì) Pressure Thermometer17175.2.2 壓力式溫度計(jì) Pressure Thermometer1.結(jié)構(gòu)由溫包bu

9、lb、毛細(xì)管capillary、彈簧管bourdon spring組成的封閉系統(tǒng)毛細(xì)管容積 溫包容積 毛細(xì)管內(nèi)徑0.4mm,長(zhǎng)度50m感溫介質(zhì)：液體（水銀或有機(jī)液體） 氣體（氮?dú)?、氫氣?蒸汽（低沸點(diǎn)丙酮、乙醚） 1-1-彈簧管；彈簧管； 2- 2-指針；指針； 3- 3-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；4-4-溫包；溫包； 6- 6-螺紋連接件；螺紋連接件； 7- 7-毛細(xì)管毛細(xì)管18185.2.2 壓力式溫度計(jì) Pressure Thermometer 2.工作原理 一定質(zhì)量液體或氣體，容積一定，則 氣、液體的體積膨脹系數(shù)；氣體的壓縮系數(shù)。被測(cè)介質(zhì)t感溫液體壓力彈性元件形變刻度標(biāo)尺)tt (PPtt0

10、0 3.特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜；可較遠(yuǎn)距離傳送（可較遠(yuǎn)距離傳送（5ttt0 0，熱端電子能量熱端電子能量 冷端電子能量冷端電子能量，則則V Vt t( (電子移動(dòng)速度電子移動(dòng)速度)V)Vt0t0， 熱端缺電子而帶正電冷端多電子帶負(fù)電熱端缺電子而帶正電冷端多電子帶負(fù)電，與電場(chǎng)反作用力平衡與電場(chǎng)反作用力平衡，形成穩(wěn)形成穩(wěn)定電場(chǎng)定電場(chǎng) e eA A(t,t(t,t0 0) )。同一導(dǎo)體同一導(dǎo)體: :兩端溫度不同兩端溫度不同電勢(shì)電勢(shì)e eA A(t,t0)(t,t0)影響因素：影響因素：只與導(dǎo)體材料和兩端溫度只與導(dǎo)體材料和兩端溫度t t、t t0 0有關(guān)有關(guān)與導(dǎo)體長(zhǎng)度、

11、截面大小及沿長(zhǎng)度上的溫度分布無關(guān)與導(dǎo)體長(zhǎng)度、截面大小及沿長(zhǎng)度上的溫度分布無關(guān)。26265.3.1 測(cè)溫原理 27272.2.接觸電勢(shì)接觸電勢(shì) 珀?duì)柼隊(duì)柼?J.C.PeltierJ.C.Peltier兩種電子密度不同的導(dǎo)體相接觸兩種電子密度不同的導(dǎo)體相接觸電勢(shì)電勢(shì)e eABAB(t) (t) 。假設(shè)假設(shè)N NA ANNB B，電子相互擴(kuò)散速度不同，導(dǎo)致形成接觸電勢(shì)，電子相互擴(kuò)散速度不同，導(dǎo)致形成接觸電勢(shì)e eABAB（t t）。影響因素：影響因素： 大小取決于大小取決于兩導(dǎo)體材料及接觸點(diǎn)溫度兩導(dǎo)體材料及接觸點(diǎn)溫度 當(dāng)材料一定，只與當(dāng)材料一定，只與接觸點(diǎn)溫度有關(guān)接觸點(diǎn)溫度有關(guān)。 5.3.1 測(cè)溫

12、原理 3 3. 總電勢(shì)總電勢(shì) 總熱電勢(shì)包括：溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)。設(shè)： 回路中總電勢(shì)為： 因溫差電勢(shì)t ,ABNN29294.討論(1) EAB(t,t0)取決于兩種材料及兩端溫度,與導(dǎo)體粗細(xì)長(zhǎng)短及沿長(zhǎng)度上的溫度分布情況無關(guān)。(2) 材料選定,且固定冷端溫度t0，測(cè)得EAB(t,t0) t 。(3)若兩種材料相同或兩接點(diǎn)溫度相同， EAB(t0,t0)=0； EAA(t,t0)=0 (4) EAB(t,t0)腳標(biāo)AB表示熱電勢(shì)方向，A為正極，B為負(fù)極， t 為高溫端，t0為低溫端。 若次序改變，則熱電勢(shì)前面符號(hào)也隨之改變。)t (e)t (eBAAB)t ,t (E)t , t (E)t , t

13、 (EABBAAB0005.3.1 測(cè)溫原理 Q：為測(cè)熱電勢(shì)，須用導(dǎo)線與顯示儀表構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)回路。這樣就在回路中引入了第三種導(dǎo)體。引入的第三導(dǎo)體是否影響熱電偶的熱電勢(shì)? 第三導(dǎo)體定律：在熱電偶回路接入第三種導(dǎo)體，只要與第三種導(dǎo)體相接的兩接點(diǎn)溫度相同，則對(duì)回路中電勢(shì)無影響。 5.3.2 第三導(dǎo)體定律 證明：證明：右圖中右圖中3、4兩個(gè)接觸點(diǎn)溫度相同兩個(gè)接觸點(diǎn)溫度相同，為為t1，故回路總電勢(shì)為：故回路總電勢(shì)為：由于：由于： ),()(),()(),()(),()(),(00011111101ttEtEttEtEttEtEttEtEtttEABABBCCBCBABABC),(),(),(0011tt

14、EttEttEBBB0),(11ttEC),()(),()(),(00001ttEtEttEtEtttEAABBABABC)()(),()(0011tEtEtEtEABBABCBC),(),(00ttEttEAA仍然得到：仍然得到：結(jié)論：結(jié)論：回路總電勢(shì)與引入的第三種導(dǎo)體無關(guān)?；芈房傠妱?shì)與引入的第三種導(dǎo)體無關(guān)。 5.3.2 第三導(dǎo)體定律 理論：任意材料 實(shí)際：穩(wěn)定性、靈敏度、線性等因素,要標(biāo)準(zhǔn)化1.鉑銠30-鉑銠6 分度號(hào): B材質(zhì)：正極（鉑70%，銠30%）；負(fù)極：（鉑94%，銠6%)（1）精度高（2）測(cè)溫范圍01600，短期可達(dá)1820； （3）其熱電特性在高溫下更穩(wěn)定；適用于氧化性介質(zhì)和

15、中性介質(zhì)； （4）價(jià)格高 ； （5）熱電勢(shì)很小。 700：2.431mV5.3.3 常用熱電偶 2.鉑銠10鉑 Platinum-rhodium platinum 分度號(hào): S（1）精度最高，可用于精密測(cè)量，作基準(zhǔn)熱偶；（2）測(cè)溫范圍-501300，短期可達(dá)1600 ； （3）適用于氧化性介質(zhì)和中性介質(zhì)中使用，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；（4）價(jià)格高 ； （5）熱電勢(shì)較小，線性較差 。 500：4.234mV （6）在還原性介質(zhì)（如）及金屬蒸汽中使用易污染變質(zhì)，在真空中只能短期使用。5.3.3 常用熱電偶 3.鎳鉻-鎳硅 Chromel-silicel 分度號(hào): K正極：Ni90%,Cr10%；負(fù)極：N

16、i95%,Al2%,Si1%,Mg2%（1）精度低；（2）測(cè)溫范圍-501000，短期可達(dá)1200； （3）其正、負(fù)電極都含有鎳，抗氧化性、抗腐蝕性好， 500以下可用于氧化性及還原性介質(zhì)中， 500以上只宜于氧化性和中性介質(zhì)； （4）價(jià)格便宜 ；（5）熱電勢(shì)較大，近似為線性。熱電勢(shì)比S型高3-4倍， 500：20.64mV； 5.3.3 常用熱電偶 4.鎳鉻康銅 分度號(hào): E （1）精度低； （2）測(cè)溫范圍-200750，短期可達(dá)870； （3）可用于低溫測(cè)量，尤其在0以下，而且在濕度大的情況下，較其它熱電偶耐腐蝕。（4）價(jià)格便宜 ； （5）熱電勢(shì)最大，熱電勢(shì)比K型高倍。500：37mV；

17、5.3.3 常用熱電偶 5.3.4 分度表 )t , t (f)t , t (EAB001.問題提出：如何利用熱電偶測(cè)溫度t？EAB(t, t0)取決于兩導(dǎo)體材料及接觸點(diǎn)溫度t、t0。當(dāng)兩種材料一定時(shí) ，只與t、t0有關(guān)。2.分度表：t00下，熱電勢(shì)E(t,0)與測(cè)量端t的對(duì)應(yīng)關(guān)系相同分度號(hào)的熱電偶可共用同一分度表常用分度表見本章附表（Page 111）分度表用途：tE(t,0) 或 E(t,0)t)(tfE Page 111BA0t0t現(xiàn)場(chǎng)控制室1.問題提出：若A，B為普通導(dǎo)線，則 E = EAB(t,t0)t0為現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度，不穩(wěn)定。2.補(bǔ)償導(dǎo)線：兩種廉價(jià)導(dǎo)體材料制成的導(dǎo)線（在一定溫度范圍

18、內(nèi)熱電特性與所連接的熱電偶相同或十分相近）補(bǔ)償型(C)：材料與熱電偶不同(AA, BB)用于貴金屬，如B、S。延伸型(X)：材料與熱電偶基本相同(A=A, B=B)用于廉價(jià)金屬，如K、E等。 熱電偶需要引入控制室熱電偶需要引入控制室 )t , t (EE)t , t (EE004.3.5 補(bǔ)償導(dǎo)線 extension wire 4.3.5 補(bǔ)償導(dǎo)線 extension wire 3.注意事項(xiàng)：(1) 使用注意型號(hào)匹配與正負(fù)極性(2) 僅起到冷端延伸作用，未對(duì)冷端溫度進(jìn)行補(bǔ)償!(3) 只在一定溫度范圍內(nèi)適用！超出誤差增大！ 一般要求補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶的連接點(diǎn)的溫度0時(shí)：t0Rcu R0 Uab熱電

19、偶回路中熱電勢(shì)：t0E(t,t0)適當(dāng)選擇橋路參數(shù)，使 Uab=E(t0 ,0)，可自動(dòng)補(bǔ)償作用。硬件補(bǔ)償。只適合一種分度號(hào)，補(bǔ)償精度低 )0(),(0，tEUttEEab5.3.6 冷端溫度補(bǔ)償方法例：P110 2 用鎳鉻一鎳硅熱電偶測(cè)某爐膛溫度，現(xiàn)測(cè)得的熱電勢(shì)為31.64 mv，巳知熱電偶冷端溫度為30，求熱端溫度=? 。解：由E(t,0)E(t,t0)+E(t0,0) 查鎳鉻一鎳硅分度表知 E(30,0)1.203mv E(t,0)31.64+1.20332.843mv 查表知，熱端溫度t約為789.44ABAB例：如圖為S熱電偶與顯示儀表組成的測(cè)溫系統(tǒng)。A、B為熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線，但續(xù)接的

20、一段由于疏忽接反，已知:E(1000,0)=9.585mV, E(50,0)=0.299mV, E(100,0)=0.645mV, E(20,0)=0.113mV求：（1）顯示儀表顯示的溫度是多少？ （2）若全部正確連接顯示儀表應(yīng)顯示何值？由于第二段導(dǎo)線接反 引入的絕對(duì)誤差是多少？解解：續(xù)接的一段由于疏忽接反，回路中的電勢(shì)為續(xù)接的一段由于疏忽接反，回路中的電勢(shì)為 E(t, 20)E(t, 20)E EABAB(1000,50)(1000,50)E EABAB(50,20)(50,20)E(t, 0)= EE(t, 0)= EABAB(1000,0)-2E(1000,0)-2EABAB(50,0

21、)+2E(50,0)+2EABAB(20,0)(20,0) =9.585mV-2 =9.585mV-20.299mV+20.299mV+20.113mV0.113mV =9.213mV =9.213mV查分度表：查分度表：t=967+(9.213-9.206t=967+(9.213-9.206）/(9.217-9.206)=967.64/(9.217-9.206)=967.64若連接正確，則儀表顯示為若連接正確，則儀表顯示為10001000。由于第二段補(bǔ)償導(dǎo)線接反而引入的絕對(duì)誤差是由于第二段補(bǔ)償導(dǎo)線接反而引入的絕對(duì)誤差是967.64-1000967.64-100032.3632.365.3.7

22、 熱電偶的結(jié)構(gòu) 1.普通型熱電偶熱電極: 貴金屬D=0.30.65mm， 普通金屬D=0.53.2mm。 長(zhǎng)度由安裝條件及插入深度而 定，一般3502000mm。絕緣子: 聚四氟乙烯、石英、陶瓷等材料 結(jié)構(gòu)有單孔、雙孔和四孔之分保護(hù)套管：有金屬、非金屬和金屬陶瓷三類接線盒：用于導(dǎo)線與熱電極連接1.普通型熱電偶常用連接方式：螺紋連接或法蘭連接，用于P10MPa的測(cè)量固定螺紋錐形保護(hù)管連接 高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)，用于P30MPa、流速80m/s的測(cè)量5.3.7 熱電偶的結(jié)構(gòu) 2.鎧裝熱電偶 Armored thermocouple將熱電極、絕緣材料、金屬套管經(jīng)整體復(fù)合拉伸工藝加工而成的可彎曲堅(jiān)實(shí)組合體標(biāo)準(zhǔn)鎧

23、裝型: 外徑0.58mm，熱電極0.11.3mm，套管壁厚0.0751mm，長(zhǎng)度100m。 特點(diǎn)及適用場(chǎng)合：動(dòng)態(tài)特性好，鎧裝型10s，普通型=10240s，適用于溫度變化頻繁及熱容量較小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的對(duì)象5.3.7 熱電偶的結(jié)構(gòu) 2.鎧裝熱電偶 Armored thermocouple連接點(diǎn)類型接殼式Grounded 連接點(diǎn)與探針壁焊接測(cè)靜態(tài)或流動(dòng)腐蝕性氣/液體的溫度，及高壓應(yīng)用 絕緣式Ungrounded連接點(diǎn)與探針壁分開并由一種軟性粉末包圍 能提供電絕緣 測(cè)腐蝕性環(huán)境露端式Exposed 連接點(diǎn)頂端深入到周圍環(huán)境中可提供最佳的響應(yīng)時(shí)間僅應(yīng)用于非腐蝕、非危險(xiǎn)及非加壓中5.3.7 熱電偶的結(jié)構(gòu)

24、鎧裝熱電偶的結(jié)構(gòu) 5.3.8 熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)的組成 1.溫度顯示或控制儀表型熱電偶測(cè)溫元件導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線顯示儀表（輸入mV信號(hào),帶冷端補(bǔ)償）如：電位差計(jì)、數(shù)顯儀表、計(jì)算機(jī)等)BA0t0t現(xiàn)場(chǎng)控制室E2.熱電偶變送器顯示/控制儀表熱電偶測(cè)溫元件導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線溫度變送器(輸入mV，帶冷端補(bǔ)償)顯示儀表(輸入4-20mA)模擬、數(shù)顯 或控制儀表、計(jì)算機(jī)。 5.3.8 熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)的組成 （三）一體化溫度變送器-顯示或控制儀表1.一體化溫度變送器 （熱電偶與變送器一體化） 2. 導(dǎo)線: 普通導(dǎo)線 不需補(bǔ)償導(dǎo)線。3. 顯示儀表(輸入4-20mA) 數(shù)顯儀表、計(jì)算機(jī)。 5.3.8 熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)的組成 熱電

25、偶一體化溫度變送器5.1 概 述 5.2 膨脹式溫度計(jì)5.3.熱電偶溫度計(jì)5.4 熱電阻溫度計(jì) 5.4.1 熱電阻測(cè)溫原理 5.4.2 常用金屬熱電阻 5.4.3 熱電阻結(jié)構(gòu) 5.4.4 熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)的組成 第五章 溫度測(cè)量及變送5.4.1 測(cè)溫原理 金屬導(dǎo)體電阻RtRt01(t -t0) Rt 一溫度為t的電阻值; Rt0一溫度為t0的電阻值;一電阻溫度系數(shù)半導(dǎo)體電阻(熱敏電阻)RT AeB/TRT一溫度為T的電阻值;T一絕對(duì)溫度，；A、B一常數(shù)，與材料有關(guān)溫度每上升1: 導(dǎo)體電阻增大0.360.68%；半導(dǎo)體電阻下降36%。1.工作原理：利用某些物質(zhì)自身電阻隨溫度發(fā)生變化的特性熱阻效應(yīng)

26、金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻值與溫度呈一定函數(shù)關(guān)系。2.常用金屬熱電阻（1）鉑熱電阻 Platinum resistance 測(cè)溫范圍：測(cè)溫范圍：-200-200850850。分度號(hào)。分度號(hào): : Pt10 Pt10 、Pt100Pt100。 -200-20000范圍：范圍： R Rt t=R=R0 01+At+Bt1+At+Bt2 2+C(t-100)t+C(t-100)t3 3 0 0850850范圍：范圍： R Rt t=R=R0 0(1(1AtAtBtBt2 2）R00時(shí)的阻值時(shí)的阻值；分別為；分別為 R0=10、R0=100。A3.9080210-3 1/; B-5.8019510-7 1/

27、2 ; C-4.2735010-12 1/4 。 平均電阻溫度系數(shù)為平均電阻溫度系數(shù)為3.853.8510-10-3 3 1/ 1/。Pt10Pt10電阻絲較電阻絲較粗粗，主要用于，主要用于600600以上以上的測(cè)量的測(cè)量特點(diǎn)：特點(diǎn)：精度高、性能穩(wěn)定可靠、抗氧化性好精度高、性能穩(wěn)定可靠、抗氧化性好5.4.2 常用金屬熱電阻 RtR0(1+t) 2.常用金屬熱電阻（2）銅熱電阻 copper resistance 測(cè)溫范圍：-50150 分度號(hào)：Cu50、Cu100RtR0(1+t) R0分別為50和100平均電阻溫度系數(shù)4.2810-3 1/。優(yōu)點(diǎn)：電阻溫度系數(shù)大，且材料易提純，價(jià)格便宜缺點(diǎn)：

28、電阻率低，體積大。易氧化，用于溫度不高，測(cè)溫體積無限制的場(chǎng)合5.4.2 常用金屬熱電阻 5.4.2 常用金屬熱電阻 2.常用金屬熱電阻（3）半導(dǎo)體熱電阻(熱敏電阻) Thermosentitive Resistance 通常用鐵、錳、銅、鈦、鉬等金屬氧化物或碳酸鹽、硝酸鹽、氯化物等材料制作。 特點(diǎn)：輸出信號(hào)大（靈敏度高）； 體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 熱容小，響應(yīng)快，常用于熱電偶冷端補(bǔ)償；同一型號(hào)復(fù)現(xiàn)性差，精度低；非線性嚴(yán)重。 TBAeRT/1.普通型熱電阻電阻體： 0.010.07mm電阻絲 雙線無感繞制 而成 消除電流變化或外界交變磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)。 5.4.3 熱電阻結(jié)構(gòu)內(nèi)引線：工業(yè)用 1mm

29、，標(biāo)準(zhǔn)或?qū)嶒?yàn)室用 0.30.5mm保護(hù)管：同熱電偶保護(hù)管，材質(zhì)有金屬或非金屬等導(dǎo)線連接方式：為減少導(dǎo)線電阻對(duì)測(cè)量的影響，采用 或 連接方式普通型熱電阻RtrrR2（Rt +2 r）= R1R3IRIrRUUUtbcacab0)2()(tfRtR31.普通型熱電阻改進(jìn)前的二線制，與橋路配合測(cè)電阻橋路平衡時(shí)：橋路輸出Uab=0，Rt變化時(shí)，橋路輸出橋路輸出Uab還與導(dǎo)線電阻r有關(guān)！ 5.4.3 熱電阻結(jié)構(gòu)5.4.3 熱電阻結(jié)構(gòu)1.普通型熱電阻改進(jìn)后（三線制）：仍與橋路配合測(cè)電阻橋路平衡時(shí)：橋路設(shè)計(jì)若滿足：R1 = R2 ，則r可完全消去Rt變化時(shí)： 輸出輸出U Uabab與與導(dǎo)線電阻導(dǎo)線電阻r r無關(guān)！無關(guān)！R2（Rt + r）= R1（R3 + r）rRrRRRRrR)rR(RR21231231tIRRIrRIrRUUUttbcacab)()2()2(00 四線制連接電位差計(jì)用于電壓或電勢(shì)輸入的自動(dòng)平衡式儀表電位差計(jì)測(cè)得U，可得 電位差計(jì)采用電壓平衡原理，平衡時(shí)測(cè)量回路中無電流，則導(dǎo)線電阻對(duì)測(cè)量無影響。無論三線