第三章檢測(cè)儀表與傳感器-副本(2)

1、3.4 物位檢測(cè)及儀表物位檢測(cè)及儀表 ppgHpp21將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相因此gHppp21差壓液位變送器原理圖 差壓與液位高度成正比，通過(guò)測(cè)差差壓與液位高度成正比，通過(guò)測(cè)差壓來(lái)測(cè)液位高度壓來(lái)測(cè)液位高度gHp01211pgHghp0222pghpghghgHpp2221121ghhgHp2121圖 負(fù)遷移示意圖在使用差壓變送器測(cè)量液位時(shí)，一般來(lái)說(shuō)實(shí)際應(yīng)用中，正、負(fù)室壓力p1、p2分別為則這種情況稱(chēng)之為負(fù)遷移這種情況稱(chēng)之為負(fù)遷移 為了使液位的零值與滿量程能與變送器輸出的上、下限值相對(duì)應(yīng)，為了使液位的零值與滿量程能與變送器輸出的上、下限值相對(duì)

2、應(yīng)，可采用可采用零點(diǎn)遷移零點(diǎn)遷移的辦法，即調(diào)節(jié)儀表上的遷移彈簧。的辦法，即調(diào)節(jié)儀表上的遷移彈簧。 假定采用假定采用DDZ- DDZ- 型差壓變送器，其輸出范圍是型差壓變送器，其輸出范圍是4-20mA4-20mA。的電流信號(hào)。的電流信號(hào)無(wú)遷移無(wú)遷移時(shí)，時(shí)，H=0H=0，P=0P=0，變送器的輸出，變送器的輸出I I0 0=4mA=4mA H=Hmax H=Hmax，P=P=PmaxPmax，變送器的輸出，變送器的輸出I I0 0=20mA=20mA負(fù)遷移負(fù)遷移時(shí)，時(shí)，H=0H=0，P P0 0，變送器的輸出，變送器的輸出I I0 04mA4mA H=Hmax H=Hmax，P PPmaxPmax

3、，變送器的輸出，變送器的輸出I I0 020mA20mA 遷移和遷移和調(diào)零調(diào)零都是使變送器輸出的起始值與被測(cè)量起始點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，零都是使變送器輸出的起始值與被測(cè)量起始點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，零點(diǎn)調(diào)整量通常較小，零點(diǎn)遷移量比較大。點(diǎn)調(diào)整量通常較小，零點(diǎn)遷移量比較大。 遷移同時(shí)時(shí)改變了測(cè)量范圍的上、下限，相當(dāng)于測(cè)量范圍的平移，遷移同時(shí)時(shí)改變了測(cè)量范圍的上、下限，相當(dāng)于測(cè)量范圍的平移，它不改變量程的大小。它不改變量程的大小。 某差壓變送器的某差壓變送器的測(cè)量范圍為測(cè)量范圍為05000Pa，當(dāng)壓差由，當(dāng)壓差由0變化到變化到5000Pa時(shí)，時(shí)，變送器的輸出將由變送器的輸出將由4mA變化到變化到20mA，這是無(wú)遷移的情況，

4、如左圖中曲線這是無(wú)遷移的情況，如左圖中曲線a所所示。負(fù)遷移如曲線示。負(fù)遷移如曲線b所示，正遷移如曲所示，正遷移如曲線線c所示。所示。 舉例舉例法蘭式差壓變送器測(cè)量液位示意圖1法蘭式測(cè)量頭；2毛細(xì)管；3變送器 單法蘭式單法蘭式 雙法蘭式雙法蘭式 為了解決測(cè)量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及黏度大、為了解決測(cè)量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及黏度大、易凝固等液體液位時(shí)引壓管線被腐蝕、被堵塞的問(wèn)題，應(yīng)易凝固等液體液位時(shí)引壓管線被腐蝕、被堵塞的問(wèn)題，應(yīng)使用在導(dǎo)壓管入口處加隔離膜盒的法蘭式差壓變送器，如使用在導(dǎo)壓管入口處加隔離膜盒的法蘭式差壓變送器，如下圖所示。下圖所示。 dDL1DdL2H212ln()LCD

5、 d212()ln()HCKHD d 輻射源接收器0HII en五、稱(chēng)重式液罐計(jì)量?jī)x五、稱(chēng)重式液罐計(jì)量?jī)x該計(jì)量?jī)x既能將該計(jì)量?jī)x既能將，又能反映出罐中，又能反映出罐中。稱(chēng)重式液罐計(jì)量?jī)x1下波紋管；2上波紋管；3液相引壓管；4氣相引壓管；5砝碼；6絲杠；7可逆電機(jī)；8編碼盤(pán)；9發(fā)訊器21121MgLLAppgHpp12HKHMLAL112HAM0AMH0杠桿平衡時(shí)由于（3-64）代入（3-64）（3-65）如果液罐是均勻截面（3-66）（3-67）將式（3-67）代入式（3-65），得02MAKL （3-68）如果液罐的橫截面積A為常數(shù)，得02MKLi式中AMLAAKKi11稱(chēng)重式液罐計(jì)量?jī)x1下波

6、紋管；2上波紋管；3液相引壓管；4氣相引壓管；5砝碼；6絲杠；7可逆電機(jī)；8編碼盤(pán)；9發(fā)訊器A A1 1是兩波紋管的有效面積；是兩波紋管的有效面積；L L1 1、L L2 2為杠桿臂為杠桿臂長(zhǎng)；長(zhǎng)；M M為砝碼質(zhì)量；為砝碼質(zhì)量；可見(jiàn)，可見(jiàn)，L L2 2與液罐內(nèi)介質(zhì)的總質(zhì)量?jī)?chǔ)量與液罐內(nèi)介質(zhì)的總質(zhì)量?jī)?chǔ)量M M0 0成比例，而與介質(zhì)密度無(wú)關(guān)。成比例，而與介質(zhì)密度無(wú)關(guān)。3.5 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表 溫度是化工過(guò)程中最普遍而重要的操作溫度是化工過(guò)程中最普遍而重要的操作參數(shù)。參數(shù)。所有的過(guò)程都是在一定的溫度條件下進(jìn)行的；所有的過(guò)程都是在一定的溫度條件下進(jìn)行的；溫度決定一些反應(yīng)能否進(jìn)行和反應(yīng)方向；溫

7、度決定一些反應(yīng)能否進(jìn)行和反應(yīng)方向；溫度決定一些反應(yīng)的進(jìn)程程度；溫度決定一些反應(yīng)的進(jìn)程程度；溫度顯示反應(yīng)的能量變化。溫度顯示反應(yīng)的能量變化。 溫度不能直接測(cè)量溫度不能直接測(cè)量。溫度的測(cè)量都是通。溫度的測(cè)量都是通過(guò)溫度傳遞到敏感元件后，其過(guò)溫度傳遞到敏感元件后，其物理性質(zhì)隨溫物理性質(zhì)隨溫度變化而進(jìn)行度變化而進(jìn)行的。的。一、溫度檢測(cè)方法和分類(lèi)一、溫度檢測(cè)方法和分類(lèi) 溫度不能直接測(cè)量，只能借助于冷熱不同物體之間的熱交換，溫度不能直接測(cè)量，只能借助于冷熱不同物體之間的熱交換，以及物體的某些物理性質(zhì)隨冷熱程度不同而變化的特性來(lái)加以間以及物體的某些物理性質(zhì)隨冷熱程度不同而變化的特性來(lái)加以間接測(cè)量。接測(cè)量。

8、高溫計(jì)高溫計(jì)( (600 以上以上) )、溫度計(jì)、溫度計(jì)( (600 以下以下) )標(biāo)準(zhǔn)儀表、實(shí)用儀表標(biāo)準(zhǔn)儀表、實(shí)用儀表 膨脹式溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)、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)和輻射高溫計(jì)熱電阻溫度計(jì)和輻射高溫計(jì) 接觸式與非接觸式接觸式與非接觸式 接觸式：選擇某一物體同被測(cè)物體相選擇，進(jìn)行熱交換，當(dāng)兩者達(dá)到熱平接觸式：選擇某一物體同被測(cè)物體相選擇，進(jìn)行熱交換，當(dāng)兩者達(dá)到熱平衡時(shí)，選擇物體與被測(cè)物體溫度相等，通過(guò)測(cè)量選擇物體的某一物理量，衡時(shí)，選擇物體與被測(cè)物體溫度相等，通過(guò)測(cè)量選擇物體的某一物理量，定量給出溫度。定量給出溫度。非接觸式：通過(guò)輻射或?qū)α鲗?shí)

9、現(xiàn)熱交換進(jìn)行測(cè)溫。非接觸式：通過(guò)輻射或?qū)α鲗?shí)現(xiàn)熱交換進(jìn)行測(cè)溫。 接接觸觸式式測(cè)測(cè)溫溫儀儀表表膨膨脹脹式式玻璃液體玻璃液體 -50-50600600結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)量準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)量準(zhǔn)確，價(jià)格低廉價(jià)格低廉 測(cè)量上限和精度受玻璃質(zhì)量測(cè)量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能記錄遠(yuǎn)的限制，易碎，不能記錄遠(yuǎn)傳傳 雙金屬雙金屬-80 -80 600600結(jié)構(gòu)緊湊，牢固可靠結(jié)構(gòu)緊湊，牢固可靠 精度低，量程和使用范圍有精度低，量程和使用范圍有限限 壓壓力力式式液體液體氣體氣體蒸汽蒸汽-30 -30 600600-20 -20 350350 0 0 250250結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐震，防爆能記錄、

10、報(bào)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐震，防爆能記錄、報(bào)警，價(jià)格低廉警，價(jià)格低廉 精度低，測(cè)溫距離短，滯后精度低，測(cè)溫距離短，滯后大大 熱熱電電偶偶鉑銠鉑銠- -鉑鉑鎳鉻鎳鉻- -鎳鎳硅硅鎳鉻鎳鉻- -考考銅銅0 0 16001600-50 -50 10001000-50 -50 600600測(cè)溫范圍廣，精度高，便于遠(yuǎn)距離、測(cè)溫范圍廣，精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制 需冷端溫度補(bǔ)償，在低溫段需冷端溫度補(bǔ)償，在低溫段測(cè)量精度較低測(cè)量精度較低 熱熱電電阻阻鉑鉑銅銅-200 -200 600600 -50 -50 150150測(cè)量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、測(cè)量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、

11、集中測(cè)量和自動(dòng)控制集中測(cè)量和自動(dòng)控制 不能測(cè)高溫，需注意環(huán)境溫不能測(cè)高溫，需注意環(huán)境溫度的影響度的影響 非接非接觸式觸式測(cè)溫測(cè)溫儀表儀表輻輻射射式式輻射式輻射式光學(xué)式光學(xué)式比色式比色式400 400 20002000700 700 32003200900 900 17001700測(cè)溫時(shí)，不破壞被測(cè)溫度場(chǎng)測(cè)溫時(shí)，不破壞被測(cè)溫度場(chǎng) 低溫段測(cè)量不準(zhǔn)，環(huán)境條件低溫段測(cè)量不準(zhǔn)，環(huán)境條件會(huì)影響測(cè)溫準(zhǔn)確度會(huì)影響測(cè)溫準(zhǔn)確度 紅紅外外線線光電探測(cè)光電探測(cè)熱電探測(cè)熱電探測(cè)0 0 35003500200 200 20002000測(cè)溫范圍大，適于測(cè)溫度分布，不測(cè)溫范圍大，適于測(cè)溫度分布，不破壞被測(cè)溫度場(chǎng)，響應(yīng)快破壞被

12、測(cè)溫度場(chǎng)，響應(yīng)快 易受外界干擾，標(biāo)定困難易受外界干擾，標(biāo)定困難 膨脹式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)n膨脹式溫度計(jì)是基于物體受熱時(shí)體積膨脹的膨脹式溫度計(jì)是基于物體受熱時(shí)體積膨脹的性質(zhì)而制成的。性質(zhì)而制成的。n雙金屬溫度計(jì)的感溫元件由兩片線膨脹系數(shù)雙金屬溫度計(jì)的感溫元件由兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊在一起而制成。溫度變化不同的金屬片疊焊在一起而制成。溫度變化時(shí)，不同金屬受熱膨脹長(zhǎng)度不同而發(fā)生彎曲，時(shí)，不同金屬受熱膨脹長(zhǎng)度不同而發(fā)生彎曲，元件的自由端帶動(dòng)指針顯示溫度。元件的自由端帶動(dòng)指針顯示溫度。 它是根據(jù)在封閉系統(tǒng)中的液體、它是根據(jù)在封閉系統(tǒng)中的液體、氣體或低沸點(diǎn)液體的飽和蒸汽受熱氣體或低沸點(diǎn)液體的飽和蒸

13、汽受熱后體積膨脹或壓力變化這一原理而后體積膨脹或壓力變化這一原理而制成的，并用壓力表來(lái)測(cè)量這種變制成的，并用壓力表來(lái)測(cè)量這種變化，從而測(cè)得溫度。化，從而測(cè)得溫度。 壓力式溫度計(jì)結(jié)構(gòu)原理圖 1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；2刻度盤(pán)； 3指針；4彈簧管；5連桿；6接頭；7毛細(xì)管；8溫包；9工作物質(zhì) 應(yīng)用壓力隨溫度的變化來(lái)測(cè)溫的儀表叫應(yīng)用壓力隨溫度的變化來(lái)測(cè)溫的儀表叫。 壓力式溫度計(jì)壓力式溫度計(jì) 當(dāng)溫包感受到溫度變化時(shí)，密當(dāng)溫包感受到溫度變化時(shí)，密閉系統(tǒng)內(nèi)飽和蒸氣產(chǎn)生相應(yīng)的壓力，閉系統(tǒng)內(nèi)飽和蒸氣產(chǎn)生相應(yīng)的壓力，引起彈性元件曲率的變化，使其自引起彈性元件曲率的變化，使其自由端產(chǎn)生位移，再由齒輪放大機(jī)構(gòu)由端產(chǎn)生位移，再由齒

14、輪放大機(jī)構(gòu)把位移變?yōu)橹甘局?。把位移變?yōu)橹甘局?。n基于物體熱輻射作用來(lái)測(cè)量溫度的儀表?；谖矬w熱輻射作用來(lái)測(cè)量溫度的儀表。n廣泛用于測(cè)量高于廣泛用于測(cè)量高于800的溫度。的溫度。輻射式溫度計(jì)輻射式溫度計(jì)ABt1t0接觸電勢(shì)形成過(guò)程接觸電勢(shì)形成過(guò)程不同金屬具有不同的電子密度；電子從自由電子密度大的不同金屬具有不同的電子密度；電子從自由電子密度大的一方擴(kuò)散到另一方。一方擴(kuò)散到另一方。兩種金屬接觸面因?yàn)殡娮拥臄U(kuò)散作用而產(chǎn)生電場(chǎng)兩種金屬接觸面因?yàn)殡娮拥臄U(kuò)散作用而產(chǎn)生電場(chǎng)熱電現(xiàn)熱電現(xiàn)象；象；電場(chǎng)會(huì)阻礙電子的擴(kuò)散，電子在擴(kuò)散作用和電場(chǎng)力作用下電場(chǎng)會(huì)阻礙電子的擴(kuò)散，電子在擴(kuò)散作用和電場(chǎng)力作用下最終達(dá)到平衡；最

15、終達(dá)到平衡；電子的擴(kuò)散與溫度相關(guān)，溫度越高，擴(kuò)散作用越強(qiáng)。電子的擴(kuò)散與溫度相關(guān)，溫度越高，擴(kuò)散作用越強(qiáng)。+-擴(kuò)散作用電場(chǎng)作用金屬A金屬BAeA(T,To)ToTeA(T，T0)導(dǎo)體導(dǎo)體A兩端溫度為兩端溫度為T(mén)、T0時(shí)形成的溫差電動(dòng)勢(shì)；時(shí)形成的溫差電動(dòng)勢(shì)；T，T0高低端的絕對(duì)溫度；高低端的絕對(duì)溫度； A湯姆遜系數(shù)，表示導(dǎo)體湯姆遜系數(shù)，表示導(dǎo)體A兩端的溫度差為兩端的溫度差為1時(shí)所產(chǎn)生的時(shí)所產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)，例如在溫差電動(dòng)勢(shì)，例如在0時(shí)，銅的時(shí)，銅的 =2V/。溫差電勢(shì)溫差電勢(shì)dTTTeTTAA0),(0溫差電勢(shì)原理圖溫差電勢(shì)原理圖 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)（熱電偶測(cè)溫的基本原理）：任何兩種不同的導(dǎo)體（熱電

16、偶測(cè)溫的基本原理）：任何兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路，如果將它們的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于溫或半導(dǎo)體組成的閉合回路，如果將它們的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于溫度各為度各為 t 及及 t0 的熱源中，則在該回路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。的熱源中，則在該回路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。A BeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)0000( , )( )( )( , )( , )ABABABBAEt tetetet tet t 接觸電勢(shì)溫差電勢(shì)00( , )( )( ) (i)ABABABEt tetet( )( )ABBAetet 熱電偶的輸出信號(hào)是毫伏信號(hào)，毫伏信熱電偶的輸出信號(hào)是毫伏信號(hào)，毫伏信號(hào)的大小

17、不僅與冷、熱兩端的溫度有關(guān)，號(hào)的大小不僅與冷、熱兩端的溫度有關(guān)，還和熱電偶的電極材料有關(guān)，理論上任還和熱電偶的電極材料有關(guān)，理論上任何兩種不同導(dǎo)體都可以組成熱電偶，都何兩種不同導(dǎo)體都可以組成熱電偶，都會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。但如何來(lái)檢測(cè)熱電偶產(chǎn)生的毫伏信號(hào)呢？但如何來(lái)檢測(cè)熱電偶產(chǎn)生的毫伏信號(hào)呢？因?yàn)橐獪y(cè)量毫伏信號(hào)，必須在熱電偶回因?yàn)橐獪y(cè)量毫伏信號(hào)，必須在熱電偶回路中串接毫伏信號(hào)的檢測(cè)儀表，路中串接毫伏信號(hào)的檢測(cè)儀表，那串接那串接的檢測(cè)儀表是否會(huì)產(chǎn)生額外的熱電勢(shì)，的檢測(cè)儀表是否會(huì)產(chǎn)生額外的熱電勢(shì)，對(duì)熱電偶回路產(chǎn)生影響呢？對(duì)熱電偶回路產(chǎn)生影響呢？答：不會(huì)產(chǎn)生影響的。答：不會(huì)產(chǎn)生影響的。tt0A

18、BCC毫伏計(jì)如果斷開(kāi)冷端，接入第三種導(dǎo)體如果斷開(kāi)冷端，接入第三種導(dǎo)體C C，并保持，并保持A A和和C C、B B和和C C接觸處的溫度均為接觸處的溫度均為t t0 0，則回路中的總，則回路中的總熱電勢(shì)等于各接點(diǎn)處的接觸電勢(shì)之和熱電勢(shì)等于各接點(diǎn)處的接觸電勢(shì)之和: : tABCt0t0ABtt0000( ,)( )( )( )ABCABBCCAEt tetetet當(dāng)當(dāng)t tt t0 0時(shí)，有時(shí)，有0 0000( , )( )( )( ) 0ABCABBCCAEt te te te t于是可得于是可得 000( , )( )( )( , )ABCABABABEt tetetEt t同理還可以證明，

19、在熱電偶中接入第四種、第五同理還可以證明，在熱電偶中接入第四種、第五種種導(dǎo)體以后，只要接入導(dǎo)體的兩端溫度相同，導(dǎo)體以后，只要接入導(dǎo)體的兩端溫度相同，接入的導(dǎo)體對(duì)原熱電偶回路中的熱電勢(shì)均沒(méi)有影接入的導(dǎo)體對(duì)原熱電偶回路中的熱電勢(shì)均沒(méi)有影響。響。根據(jù)這一性質(zhì)，可以在熱電偶回路中接入各種儀根據(jù)這一性質(zhì)，可以在熱電偶回路中接入各種儀表和連接導(dǎo)線，只要保證兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同就表和連接導(dǎo)線，只要保證兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同就可以對(duì)熱電勢(shì)進(jìn)行測(cè)量而不影響熱電偶的輸出?？梢詫?duì)熱電勢(shì)進(jìn)行測(cè)量而不影響熱電偶的輸出。 tt0ABCC毫伏計(jì)例：求熱電偶回路的電勢(shì)。已知：例：求熱電偶回路的電勢(shì)。已知：e eABAB(240)=

20、9.747mV(240)=9.747mV，e eABAB(50)=2.023mV(50)=2.023mV，e eACAC(50)=3.048mV(50)=3.048mV，e eACAC（l0l0）=0.591mV=0.591mV。 解一：解一：E=eE=eABAB(240)+e(240)+eBCBC(50)+e(50)+eCACA(10)(10)， 而而 e eABAB(50)+e(50)+eBCBC(50)+e(50)+eCACA(50)=0(50)=0 E= e E= eABAB(240) +e(240) +eCACA(10)- e(10)- eABAB(50)-e(50)-eCACA(5

21、0)=10.181 mV(50)=10.181 mV解二：解二： E=eE=eABAB(240)+e(240)+eBABA(50)+e(50)+eACAC(50)+e(50)+eCACA(10)(10) = e = eABAB(240) +e(240) +eCACA(10)- e(10)- eABAB(50)-e(50)-eCACA(50)=10.181 mV (50)=10.181 mV 。 如果熱電偶如果熱電偶ABAB在某一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)與熱電偶在某一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)與熱電偶CDCD在同一溫度范圍內(nèi)所在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)相等，即產(chǎn)生的熱電勢(shì)相等，即 ，則這兩支熱

22、電偶在該溫度范，則這兩支熱電偶在該溫度范圍內(nèi)是可以相互替換的，這就是所謂的熱電偶等值替代定律。圍內(nèi)是可以相互替換的，這就是所謂的熱電偶等值替代定律。 00( , )( , )ABCDEt tEt tt0tAAABBBDCtt0tctc例例 如左圖，設(shè)如左圖，設(shè) ，證明該回路的總熱電勢(shì)為證明該回路的總熱電勢(shì)為 00( , )( , )ABcCDcEt tEt t0( , )ABEt t某熱電偶，熱端溫度為某熱電偶，熱端溫度為t t，冷端溫度為，冷端溫度為t tc c，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，熱電偶的熱端與冷，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，熱電偶的熱端與冷段離得很近，且冷端暴露在空氣中，易受環(huán)境溫度影響，因此冷端溫度難以段

23、離得很近，且冷端暴露在空氣中，易受環(huán)境溫度影響，因此冷端溫度難以實(shí)現(xiàn)恒定，怎么辦？實(shí)現(xiàn)恒定，怎么辦？DC補(bǔ)償導(dǎo)線冷端的延伸ttcAB熱電偶被測(cè)設(shè)備被測(cè)設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)t0毫伏計(jì)恒溫環(huán)境恒溫環(huán)境AB可以把熱電偶做得很長(zhǎng)，一直到控制室?？梢园褵犭娕甲龅煤荛L(zhǎng)，一直到控制室。把冷端溫度延伸到控制室，變?yōu)榘牙涠藴囟妊由斓娇刂剖遥優(yōu)閠 t0 0，恒定，恒定t t0 0比較容易比較容易此時(shí)，測(cè)得的熱電勢(shì)為此時(shí)，測(cè)得的熱電勢(shì)為00( , )( , )( , )ABcABcABEt tEt tEt t但熱電偶一般為（較）貴重的金屬，采用如圖所示的延伸方式將需要大量的但熱電偶一般為（較）貴重的金屬，采用如圖

24、所示的延伸方式將需要大量的貴金屬材料，不妥。貴金屬材料，不妥。DC補(bǔ)償導(dǎo)線冷端的延伸ttcAB熱電偶被測(cè)設(shè)備被測(cè)設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)t0毫伏計(jì)恒溫環(huán)境恒溫環(huán)境AB如果選用一組較廉價(jià)的材料（如果選用一組較廉價(jià)的材料（C C、D D），且），且CDCD在一定溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電在一定溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)與熱電偶勢(shì)與熱電偶ABAB在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)相等，就可以用在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)相等，就可以用CDCD來(lái)替代來(lái)替代ABAB的延伸段。的延伸段。00( , )( , )( , )ABcCDcABEt tEt tEt tCDCD即為熱電偶即為熱電偶ABAB的補(bǔ)償導(dǎo)線，通常的補(bǔ)償

25、導(dǎo)線，通常CDCD采用比熱電偶電極材料更廉價(jià)的兩種金采用比熱電偶電極材料更廉價(jià)的兩種金屬材料做成，一般在屬材料做成，一般在0 0100100范圍內(nèi)要求補(bǔ)償導(dǎo)線要與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕季哂蟹秶鷥?nèi)要求補(bǔ)償導(dǎo)線要與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕季哂袔缀跬耆嗤臒犭娦再|(zhì)。幾乎完全相同的熱電性質(zhì)。在選擇和使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，要和熱電偶的型號(hào)相匹配，注意極性不能接錯(cuò)，在選擇和使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，要和熱電偶的型號(hào)相匹配，注意極性不能接錯(cuò)，熱電偶的正、負(fù)極分別與補(bǔ)償導(dǎo)線的正、負(fù)極相接；熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線連接熱電偶的正、負(fù)極分別與補(bǔ)償導(dǎo)線的正、負(fù)極相接；熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線連接處的溫度一般不能高于處的溫度一般不能高于100100。 從理論上分析

26、，似乎任何兩種不同的導(dǎo)體都可以組成熱電偶，用來(lái)測(cè)量溫度。從理論上分析，似乎任何兩種不同的導(dǎo)體都可以組成熱電偶，用來(lái)測(cè)量溫度。但實(shí)際情況并非如此，為了保證在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用可靠，并具有足夠的精度，熱電但實(shí)際情況并非如此，為了保證在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用可靠，并具有足夠的精度，熱電偶的電極材料在被測(cè)溫度范圍內(nèi)應(yīng)滿足：偶的電極材料在被測(cè)溫度范圍內(nèi)應(yīng)滿足： 熱電性質(zhì)穩(wěn)定、物理化學(xué)性能穩(wěn)定、熱電勢(shì)隨溫度的變化率要大、熱電勢(shì)與熱電性質(zhì)穩(wěn)定、物理化學(xué)性能穩(wěn)定、熱電勢(shì)隨溫度的變化率要大、熱電勢(shì)與溫度盡可能成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系、具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、復(fù)制性和互換性好等要求，溫度盡可能成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系、具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、復(fù)制性和互換性

27、好等要求，目前在國(guó)際上被公認(rèn)的熱電偶材料只有幾種。目前在國(guó)際上被公認(rèn)的熱電偶材料只有幾種。 附錄中列出了幾種常用的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶分度表。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，熱電偶的分度表是附錄中列出了幾種常用的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶分度表。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，熱電偶的分度表是以以t t0 000為基準(zhǔn)進(jìn)行分度的。為基準(zhǔn)進(jìn)行分度的。當(dāng)當(dāng)t t00時(shí)，所有型號(hào)熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)為時(shí)，所有型號(hào)熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)為0mV0mV；當(dāng)當(dāng)t0t0時(shí)，熱電勢(shì)為負(fù)值。時(shí)，熱電勢(shì)為負(fù)值。在所有標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中，相同溫度條件下在所有標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中，相同溫度條件下B B型熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)最小，型熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)最小，E E型最大。型最大。如果把各型號(hào)熱電偶的

28、熱電勢(shì)和溫度制成曲線，可以看出二者呈一定的如果把各型號(hào)熱電偶的熱電勢(shì)和溫度制成曲線，可以看出二者呈一定的。即：。即：00( , )()ABEt tK tt例例 用用K K型熱電偶來(lái)測(cè)量溫度，在冷端溫度為型熱電偶來(lái)測(cè)量溫度，在冷端溫度為t t0 02525時(shí)，測(cè)時(shí)，測(cè)得熱電勢(shì)為得熱電勢(shì)為22.9mV22.9mV，求被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際溫度。，求被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際溫度。 解：解： 根據(jù)題意有根據(jù)題意有 ( ,25)22.9KEtmV由由K K型熱電偶的分度表查出型熱電偶的分度表查出 (25,0)1.000KEmV因此有因此有( ,0)( ,25)(25,0)22.91.00023.9KKKEtEtEmVmV

29、mV反查分度表有反查分度表有23.923.624570*10576.524.05023.624tC中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律拆開(kāi)冷端，串入拆開(kāi)冷端，串入“毫伏計(jì)毫伏計(jì)”，可以測(cè)量，可以測(cè)量熱電勢(shì)，而不影響總的熱電勢(shì)熱電勢(shì)，而不影響總的熱電勢(shì)等值替代定律等值替代定律利用補(bǔ)償導(dǎo)線來(lái)延伸冷端，是把熱電偶利用補(bǔ)償導(dǎo)線來(lái)延伸冷端，是把熱電偶的冷端從溫度較高和不穩(wěn)定的現(xiàn)場(chǎng)延伸的冷端從溫度較高和不穩(wěn)定的現(xiàn)場(chǎng)延伸到溫度較低和比較穩(wěn)定的操作室內(nèi)到溫度較低和比較穩(wěn)定的操作室內(nèi)由于操作室內(nèi)的溫度往往高于由于操作室內(nèi)的溫度往往高于00，而且也是不恒定的（即，而且也是不恒定的（即使有空調(diào)也是不恒定的），這時(shí)，熱電偶產(chǎn)生的

30、熱電勢(shì)必然使有空調(diào)也是不恒定的），這時(shí)，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)必然會(huì)隨冷端溫度的變化而變。會(huì)隨冷端溫度的變化而變。因此，在應(yīng)用熱電偶時(shí)，只有把冷端溫度保持為因此，在應(yīng)用熱電偶時(shí)，只有把冷端溫度保持為00，或者，或者進(jìn)行必要的修正和處理才能得出準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，對(duì)熱電偶進(jìn)行必要的修正和處理才能得出準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，對(duì)熱電偶冷端溫度的處理稱(chēng)為冷端溫度補(bǔ)償。冷端溫度的處理稱(chēng)為冷端溫度補(bǔ)償。目前，熱電偶冷端溫度主要有以下幾種處理方法：目前，熱電偶冷端溫度主要有以下幾種處理方法： 冰浴法冰浴法計(jì)算修正法計(jì)算修正法ttc熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線毫伏計(jì)0恒溫裝置校正儀表零點(diǎn)法校正儀表零點(diǎn)法 若采用測(cè)溫元件為熱電偶時(shí)，要使測(cè)溫

31、時(shí)指示值不偏低，若采用測(cè)溫元件為熱電偶時(shí)，要使測(cè)溫時(shí)指示值不偏低，可預(yù)先將儀表指針調(diào)整到相當(dāng)于室溫的數(shù)值上。這時(shí)因?yàn)閷⒖深A(yù)先將儀表指針調(diào)整到相當(dāng)于室溫的數(shù)值上。這時(shí)因?yàn)閷⒀a(bǔ)償導(dǎo)線一直引入到顯示儀表的輸入端，這時(shí)儀表的輸入接補(bǔ)償導(dǎo)線一直引入到顯示儀表的輸入端，這時(shí)儀表的輸入接線端子所處的室溫就是該熱電偶的冷端溫度。線端子所處的室溫就是該熱電偶的冷端溫度。 注意：注意：只能在測(cè)溫要求不太高的場(chǎng)合下應(yīng)用。只能在測(cè)溫要求不太高的場(chǎng)合下應(yīng)用。0 ,0 ,11tEttEtE某一設(shè)備的實(shí)際溫度為某一設(shè)備的實(shí)際溫度為t，其冷端溫度為，其冷端溫度為t1 1，這時(shí)測(cè)得的，這時(shí)測(cè)得的熱電勢(shì)為熱電勢(shì)為E（t，t1）。

32、為求得實(shí)際。為求得實(shí)際t 的溫度，可利用下的溫度，可利用下式進(jìn)行修正，即式進(jìn)行修正，即 0 ,0 ,11tEtEttE因?yàn)橐驗(yàn)橛纱丝芍?，冷端溫度的修正方法是把測(cè)得的熱電勢(shì)由此可知，冷端溫度的修正方法是把測(cè)得的熱電勢(shì) E（t，t1），加上熱端為室溫，加上熱端為室溫t，冷端為，冷端為00時(shí)的熱電時(shí)的熱電偶的熱電勢(shì)偶的熱電勢(shì)E（t1，0），才能得到實(shí)際溫度下的熱電，才能得到實(shí)際溫度下的熱電勢(shì)勢(shì)E（t，0）。 t+RcuER1R2R3+ ab 00tt0( , )E t t0( , )E t t+t+RcuER1R2R3+ ab 00tt0( , )E t t0( , )E t t+00( , )(

33、)abE t tUt000( , )( )( , )abE t tUtE t t補(bǔ)償熱電偶法補(bǔ)償熱電偶法圖3-65 補(bǔ)償熱電偶連接線路 在實(shí)際生產(chǎn)中，為了節(jié)省補(bǔ)償導(dǎo)線和投資費(fèi)用，在實(shí)際生產(chǎn)中，為了節(jié)省補(bǔ)償導(dǎo)線和投資費(fèi)用，常用多支熱電偶而配用一臺(tái)測(cè)溫儀表。常用多支熱電偶而配用一臺(tái)測(cè)溫儀表。 0( ,)E t t熱電偶廣泛應(yīng)用于各種條件下的溫度測(cè)量，尤其適用于熱電偶廣泛應(yīng)用于各種條件下的溫度測(cè)量，尤其適用于500500以上較高溫度的測(cè)量，普通型熱電偶和鎧裝型熱電偶以上較高溫度的測(cè)量，普通型熱電偶和鎧裝型熱電偶是實(shí)際應(yīng)用最廣泛的兩種結(jié)構(gòu)。是實(shí)際應(yīng)用最廣泛的兩種結(jié)構(gòu)。 n熱電極工作部分n絕緣子防止電極

34、與電極、套管短路n保護(hù)套管保護(hù)n接線盒 普通型熱電偶主要由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管和接線普通型熱電偶主要由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管和接線盒等主要部分組成。盒等主要部分組成。 貴重金屬熱電極的直徑一般為貴重金屬熱電極的直徑一般為0.30.30.65mm0.65mm，普通金屬，普通金屬熱電極的直徑一般為熱電極的直徑一般為0.50.53.2mm3.2mm；熱電極的長(zhǎng)度由安裝條件；熱電極的長(zhǎng)度由安裝條件和插入深入而定，一般為和插入深入而定，一般為3503502000mm2000mm。絕緣管用于防止兩根電極短路絕緣管用于防止兩根電極短路保護(hù)套管用于保護(hù)熱電極不受化學(xué)腐蝕和機(jī)械損傷保護(hù)套管用于保護(hù)熱電極不

35、受化學(xué)腐蝕和機(jī)械損傷普通型熱電偶主要有法蘭式和螺紋式兩種安裝方式。普通型熱電偶主要有法蘭式和螺紋式兩種安裝方式。熱電極 絕緣材料 金屬套管熱電極絕緣材料鎧裝型熱電偶斷面結(jié)構(gòu)鎧裝型熱電偶是由熱電極、鎧裝型熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)過(guò)拉伸加工成型的過(guò)拉伸加工成型的金屬套管一般為銅、不銹鋼、金屬套管一般為銅、不銹鋼、鎳基高溫合金等鎳基高溫合金等保護(hù)套管和熱電極之間填充絕保護(hù)套管和熱電極之間填充絕緣材料粉末，常用的絕緣材料緣材料粉末，常用的絕緣材料有氧化鎂、氧化鋁等。有氧化鎂、氧化鋁等。鎧裝型熱電偶可以做得很細(xì)，一般為鎧裝型熱電偶可以做得很細(xì)，一般為2 28mm

36、8mm，在使用中可以，在使用中可以隨測(cè)量需要任意彎曲。隨測(cè)量需要任意彎曲。鎧裝熱電偶具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、機(jī)械強(qiáng)度高、抗震性好、可彎曲鎧裝熱電偶具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、機(jī)械強(qiáng)度高、抗震性好、可彎曲等優(yōu)點(diǎn)，可安裝在結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的裝置上，應(yīng)用十分廣泛。等優(yōu)點(diǎn)，可安裝在結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的裝置上，應(yīng)用十分廣泛。 快速熱電偶快速熱電偶測(cè)量高溫熔融物體一種專(zhuān)用熱電偶。測(cè)量高溫熔融物體一種專(zhuān)用熱電偶。 熱電偶的結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)它的用途和安裝位置來(lái)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)它的用途和安裝位置來(lái)確定。在熱電偶選型時(shí)，要注意三個(gè)方面：熱電極的確定。在熱電偶選型時(shí)，要注意三個(gè)方面：熱電極的材料；保護(hù)套管的結(jié)構(gòu)，材料及耐壓強(qiáng)度；保護(hù)套管材料；保

37、護(hù)套管的結(jié)構(gòu)，材料及耐壓強(qiáng)度；保護(hù)套管的插入深度。的插入深度。表面型熱電偶表面型熱電偶專(zhuān)門(mén)用來(lái)測(cè)量物體表面溫度的一種特殊熱電偶。專(zhuān)門(mén)用來(lái)測(cè)量物體表面溫度的一種特殊熱電偶。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 反應(yīng)速度極快、熱慣性極小。反應(yīng)速度極快、熱慣性極小。 n熱電偶的材質(zhì)要求：熱電偶的材質(zhì)要求：?jiǎn)挝粶囟茸兓臒犭妱?shì)大，且盡量接近線性關(guān)系；單位溫度變化的熱電勢(shì)大，且盡量接近線性關(guān)系；熱電性質(zhì)穩(wěn)定；熱電性質(zhì)穩(wěn)定；化學(xué)穩(wěn)定性好：高溫下抗氧化，抗腐蝕；化學(xué)穩(wěn)定性好：高溫下抗氧化，抗腐蝕；具有較好的延展性，易于加工；具有較好的延展性，易于加工；復(fù)現(xiàn)性好，便于批量生產(chǎn)和互換。復(fù)現(xiàn)性好，便于批量生產(chǎn)和互換。n不同材質(zhì)的熱電偶有不

38、同的特性，應(yīng)根據(jù)實(shí)際不同材質(zhì)的熱電偶有不同的特性，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選擇需要選擇測(cè)量范圍、放大系數(shù)（以分度值表示）、測(cè)量精測(cè)量范圍、放大系數(shù)（以分度值表示）、測(cè)量精度、抗腐蝕能力、價(jià)格等。度、抗腐蝕能力、價(jià)格等。熱電偶的材質(zhì)與常用熱電偶熱電偶的材質(zhì)與常用熱電偶熱電偶名稱(chēng)熱電偶名稱(chēng)代號(hào)代號(hào)分度號(hào)分度號(hào)熱電極材料熱電極材料測(cè)溫范圍測(cè)溫范圍/新新 舊舊正熱電極正熱電極負(fù)熱電極負(fù)熱電極長(zhǎng)期使用長(zhǎng)期使用短期使用短期使用鉑銠鉑銠3030- -鉑銠鉑銠6 6鉑銠鉑銠1010- -鉑鉑鎳鉻鎳鉻- -鎳硅鎳硅鎳鉻鎳鉻- -銅鎳銅鎳鐵鐵- -銅鎳銅鎳銅銅- -銅鎳銅鎳WRRWRRWRPWRPWRNWRNWREWREW

39、RFWRFWRCWRCB BS SK KE EJ JT TLL-2LL-2LB-3LB-3EU-2EU-2- - -CKCK鉑銠鉑銠3030合金合金鉑銠鉑銠1010合金合金鎳鉻合金鎳鉻合金鎳鉻合金鎳鉻合金鐵鐵銅銅鉑銠鉑銠6 6合金合金純鉑純鉑鎳硅合金鎳硅合金銅鎳合金銅鎳合金銅鎳合金銅鎳合金銅鎳合金銅鎳合金30030016001600-20-2013001300-50-5010001000-40-40800800-40-40700700-400-400300300180018001600160012001200900900750750350350 在工業(yè)應(yīng)用中，熱電偶一般適用于測(cè)量在工業(yè)應(yīng)用中，

40、熱電偶一般適用于測(cè)量500500以上的較高溫度。對(duì)以上的較高溫度。對(duì)于于500500以下的中、低溫度，熱電偶輸出的熱電勢(shì)很小，這對(duì)二次儀表的以下的中、低溫度，熱電偶輸出的熱電勢(shì)很小，這對(duì)二次儀表的放大器、抗干擾措施等的要求就很高，否則難以實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量；而且，放大器、抗干擾措施等的要求就很高，否則難以實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量；而且，在較低的溫度區(qū)域，冷端溫度的變化所引起的相對(duì)誤差也非常突出。所在較低的溫度區(qū)域，冷端溫度的變化所引起的相對(duì)誤差也非常突出。所以測(cè)量中、低溫度，一般使用熱電阻溫度測(cè)量?jī)x表較為合適。以測(cè)量中、低溫度，一般使用熱電阻溫度測(cè)量?jī)x表較為合適。 是由熱電阻（感溫元件），顯示儀表（不平衡電橋或

41、是由熱電阻（感溫元件），顯示儀表（不平衡電橋或平衡電橋）以及連接導(dǎo)線所組成。平衡電橋）以及連接導(dǎo)線所組成。 圖3-66 熱電阻溫度計(jì)：金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示：近似關(guān)系式表示： 001()ttRRtt式中，式中， 為溫度為溫度t t時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值 為溫度為溫度t t0 0( (通常通常t t0 00 0) )時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值 為溫度系數(shù)。為溫度系數(shù)。 tR0tR：半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值和溫度的關(guān)系為：半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值和溫度的關(guān)系為： 式中，式中， 為溫度為溫度t t時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值 A

42、 A、B B是取決于半導(dǎo)體材料和結(jié)構(gòu)的常數(shù)是取決于半導(dǎo)體材料和結(jié)構(gòu)的常數(shù) tRB ttRAe：熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴(yán)重，測(cè)溫范圍只數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴(yán)重，測(cè)溫范圍只有有5050300300左右，大量用于家電和汽車(chē)用溫度檢測(cè)和左右，大量用于家電和汽車(chē)用溫度檢測(cè)和控制?？刂啤＝饘贌犭娮枰话氵m用于測(cè)量金屬熱電阻一般適用于測(cè)量200200500500范圍內(nèi)的溫度測(cè)范圍內(nèi)的溫度測(cè)量，其特點(diǎn)測(cè)量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在過(guò)程控制量，其特點(diǎn)測(cè)量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在過(guò)程控

43、制領(lǐng)域中的應(yīng)用極其廣泛。領(lǐng)域中的應(yīng)用極其廣泛。 3201CtBtAtRRt（1 1）鉑電阻）鉑電阻CCCBCA/1022. 4,/10850. 5,/10950. 32273在在0 0650650的溫度范圍內(nèi)，鉑電阻與溫度的關(guān)系為的溫度范圍內(nèi)，鉑電阻與溫度的關(guān)系為由實(shí)驗(yàn)求得由實(shí)驗(yàn)求得 工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是R010，對(duì)應(yīng)分度，對(duì)應(yīng)分度號(hào)為號(hào)為Pt10。另一種是。另一種是R0100，對(duì)應(yīng)分度號(hào)為，對(duì)應(yīng)分度號(hào)為Pt100。 在氧化介質(zhì)中，甚至在高溫下其物理、化學(xué)性質(zhì)都在氧化介質(zhì)中，甚至在高溫下其物理、化學(xué)性質(zhì)都非常穩(wěn)定；但在還原介質(zhì)中，特別是在高溫下容易被

44、沾非常穩(wěn)定；但在還原介質(zhì)中，特別是在高溫下容易被沾污，改變其電阻與溫度間的關(guān)系。污，改變其電阻與溫度間的關(guān)系。（2 2）銅電阻）銅電阻 金屬銅價(jià)格便宜；它的電阻溫度系數(shù)很大，且電阻金屬銅價(jià)格便宜；它的電阻溫度系數(shù)很大，且電阻與溫度呈線性關(guān)系；在測(cè)溫范圍為與溫度呈線性關(guān)系；在測(cè)溫范圍為-50-50+150+150內(nèi)，具有內(nèi)，具有很好的穩(wěn)定性。缺點(diǎn)是溫度超過(guò)很好的穩(wěn)定性。缺點(diǎn)是溫度超過(guò)150150后易被氧化，氧化后易被氧化，氧化后失去良好的線性特性。后失去良好的線性特性。 CttRRt/1025. 41300 在在-50-50+150+150的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度的關(guān)系是的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度的關(guān)

45、系是線性的。即線性的。即 工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是R050，對(duì)應(yīng)，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為的分度號(hào)為Cu10。另一種是。另一種是R0100，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為為Cu100。 主要由電阻體、保護(hù)套管和接主要由電阻體、保護(hù)套管和接線盒等主要部件所組成。線盒等主要部件所組成。圖3-65 熱電阻的支架形狀(已繞電阻絲) 將電阻體預(yù)先拉制成型并與絕將電阻體預(yù)先拉制成型并與絕緣材料和保護(hù)套管連成一體。緣材料和保護(hù)套管連成一體。 將熱電阻材料通過(guò)真空鍍膜法，將熱電阻材料通過(guò)真空鍍膜法，直接蒸鍍到絕緣基底上。直接蒸鍍到絕緣基底上。 熱電偶溫度變送器；熱電偶溫度變送器；

46、熱電阻溫度變送器；熱電阻溫度變送器； 直流毫伏變送器。直流毫伏變送器。結(jié)構(gòu)分為輸入橋路、放大電路及反饋電路。結(jié)構(gòu)分為輸入橋路、放大電路及反饋電路。 熱電偶溫度變送器的結(jié)構(gòu)方框圖 冷端溫度補(bǔ)償冷端溫度補(bǔ)償：當(dāng)冷端溫度變化時(shí)，Cu電阻阻值隨溫度變化也變化，使電橋兩端產(chǎn)生一附加電壓，以補(bǔ)償冷端溫度變化引起熱電勢(shì)Et的減少。調(diào)整零點(diǎn)調(diào)整零點(diǎn)：在熱電勢(shì)為0時(shí)，應(yīng)由輸入橋路提供滿幅輸入電壓的20%，建立輸出的起點(diǎn)。 輸入電橋 在在DDZ-型的溫度變送器中，型的溫度變送器中，EtEt與被測(cè)溫度與被測(cè)溫度t t非線性關(guān)系，在溫度變送非線性關(guān)系，在溫度變送器中的反饋回路加入線性化電路，以反饋線路的非線性補(bǔ)償熱電

47、偶的非線性，器中的反饋回路加入線性化電路，以反饋線路的非線性補(bǔ)償熱電偶的非線性，從而使輸出電流從而使輸出電流I I0 0與溫度與溫度t t成線性關(guān)系。成線性關(guān)系。 熱電偶溫度變送器的線性化方法方框圖 由于熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)數(shù)值很小，一般只有幾十或十幾毫伏，由于熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)數(shù)值很小，一般只有幾十或十幾毫伏，因此它需要經(jīng)過(guò)多級(jí)放大后才能變換為高電平輸出。因此它需要經(jīng)過(guò)多級(jí)放大后才能變換為高電平輸出。 結(jié)構(gòu)分為輸入電橋、放大電路及反饋電路。放大電路通結(jié)構(gòu)分為輸入電橋、放大電路及反饋電路。放大電路通用。當(dāng)受溫度變化引起熱電阻阻值發(fā)生改變后，電橋就輸出用。當(dāng)受溫度變化引起熱電阻阻值發(fā)生改變后，電橋

48、就輸出一個(gè)不平衡電壓信號(hào)，此電壓信號(hào)通過(guò)放大電路和反饋電路，一個(gè)不平衡電壓信號(hào)，此電壓信號(hào)通過(guò)放大電路和反饋電路，得到與得到與t t成線性關(guān)系的輸出電流成線性關(guān)系的輸出電流I I0 0。 熱電阻溫度變送器的結(jié)構(gòu)方框圖一體化溫度變送器結(jié)構(gòu)框圖I1I2VT111()itCuwUE I RRoiIKU11()tCuwK EI RR輸入板包括多路轉(zhuǎn)換器、信號(hào)調(diào)理電路、AD轉(zhuǎn)換器和隔離部分，其作用是將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)，傳送給CPU，并實(shí)現(xiàn)輸入板與主電路板的隔離。 用于熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償 核心核心采樣、計(jì)算(控制)、輸出 產(chǎn)生并輸出滿足FF標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào) 顯示 n五、測(cè)溫儀表的選用與安裝五

49、、測(cè)溫儀表的選用與安裝（1 1）就地溫度儀表的選擇）就地溫度儀表的選擇精確度等級(jí)精確度等級(jí)一般工業(yè)用溫度計(jì)：選用一般工業(yè)用溫度計(jì)：選用1.51.5級(jí)或級(jí)或1 1級(jí)。級(jí)。精密測(cè)量用溫度計(jì)：選用精密測(cè)量用溫度計(jì)：選用0.50.5級(jí)或級(jí)或0.250.25級(jí)。級(jí)。測(cè)量范圍測(cè)量范圍 最高測(cè)量值不大于儀表測(cè)量范圍上限值最高測(cè)量值不大于儀表測(cè)量范圍上限值90%90%，正常測(cè)量值在儀表測(cè)量范圍，正常測(cè)量值在儀表測(cè)量范圍上限值的上限值的1/21/2左右。左右。 壓力式溫度計(jì)測(cè)量值應(yīng)在儀表測(cè)量范圍上限值的壓力式溫度計(jì)測(cè)量值應(yīng)在儀表測(cè)量范圍上限值的1/21/23/43/4之間。之間。 雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì) 在滿

50、足測(cè)量范圍、工作壓力和精確度的要求時(shí)，應(yīng)被優(yōu)先選用于就地顯在滿足測(cè)量范圍、工作壓力和精確度的要求時(shí)，應(yīng)被優(yōu)先選用于就地顯示。示。壓力式溫度計(jì)壓力式溫度計(jì) 適用于適用于-80-80以下低溫、無(wú)法近距離觀察、有振動(dòng)及精確度要求不高的就以下低溫、無(wú)法近距離觀察、有振動(dòng)及精確度要求不高的就地或就地盤(pán)顯示。地或就地盤(pán)顯示。玻璃溫度計(jì)玻璃溫度計(jì) 僅用于測(cè)量精確度較高、振動(dòng)較小、無(wú)機(jī)械損傷、觀察方便的特殊場(chǎng)合僅用于測(cè)量精確度較高、振動(dòng)較小、無(wú)機(jī)械損傷、觀察方便的特殊場(chǎng)合。不得使用玻璃水銀溫度計(jì)。不得使用玻璃水銀溫度計(jì)。（2 2）溫度檢測(cè)元件的選用）溫度檢測(cè)元件的選用 根據(jù)溫度測(cè)量范圍，選用相應(yīng)分度號(hào)的熱電偶

51、、熱電阻或熱敏熱電阻根據(jù)溫度測(cè)量范圍，選用相應(yīng)分度號(hào)的熱電偶、熱電阻或熱敏熱電阻。 鎧裝式熱電偶適用于一般場(chǎng)合；鎧裝式熱電阻適用于無(wú)振動(dòng)場(chǎng)合；熱鎧裝式熱電偶適用于一般場(chǎng)合；鎧裝式熱電阻適用于無(wú)振動(dòng)場(chǎng)合；熱敏熱電阻適用于測(cè)量反應(yīng)速度快的場(chǎng)合。敏熱電阻適用于測(cè)量反應(yīng)速度快的場(chǎng)合。 （3 3）在特殊場(chǎng)合適用的熱電偶、熱電阻：）在特殊場(chǎng)合適用的熱電偶、熱電阻： 溫度高于溫度高于870870、氫含量大于、氫含量大于5%5%的還原性氣體、惰性氣體及真空?qǐng)龊?，的還原性氣體、惰性氣體及真空?qǐng)龊?，選用鎢錸熱電偶或吹氣熱電偶；選用鎢錸熱電偶或吹氣熱電偶； 設(shè)備、管道外壁和轉(zhuǎn)體表面溫度，選用端（表面）式、壓簧固定式

52、或鎧設(shè)備、管道外壁和轉(zhuǎn)體表面溫度，選用端（表面）式、壓簧固定式或鎧裝熱電偶、熱電阻；裝熱電偶、熱電阻； 含堅(jiān)硬固體顆粒介質(zhì)，選用耐磨熱電偶；含堅(jiān)硬固體顆粒介質(zhì)，選用耐磨熱電偶； 在同一檢出（測(cè)）元件保護(hù)管中，要求多點(diǎn)測(cè)量時(shí)，選用多點(diǎn)（支）熱在同一檢出（測(cè)）元件保護(hù)管中，要求多點(diǎn)測(cè)量時(shí)，選用多點(diǎn)（支）熱電偶；電偶； 為了節(jié)省特殊保護(hù)管材料（如鉭），提高響應(yīng)速度或要求檢出（測(cè)）元為了節(jié)省特殊保護(hù)管材料（如鉭），提高響應(yīng)速度或要求檢出（測(cè)）元件彎曲安裝應(yīng)選用或鎧裝熱電偶、熱電阻；件彎曲安裝應(yīng)選用或鎧裝熱電偶、熱電阻； 高爐、熱風(fēng)爐溫度測(cè)量，可選用高爐、熱風(fēng)爐專(zhuān)用熱電偶。高爐、熱風(fēng)爐溫度測(cè)量，可選用高

53、爐、熱風(fēng)爐專(zhuān)用熱電偶。 在測(cè)量管道溫度時(shí)，應(yīng)保證測(cè)溫元件與流體充分接觸，以減少測(cè)量誤差。在測(cè)量管道溫度時(shí)，應(yīng)保證測(cè)溫元件與流體充分接觸，以減少測(cè)量誤差。測(cè)量元件應(yīng)迎著被測(cè)介質(zhì)流向插入，至少須與被測(cè)介質(zhì)正交，切勿與被測(cè)介測(cè)量元件應(yīng)迎著被測(cè)介質(zhì)流向插入，至少須與被測(cè)介質(zhì)正交，切勿與被測(cè)介質(zhì)形成順流。質(zhì)形成順流。 測(cè)溫元件的感溫點(diǎn)應(yīng)處于管道中流速最大處。測(cè)溫元件的感溫點(diǎn)應(yīng)處于管道中流速最大處。 測(cè)溫元件應(yīng)有足夠的插入深度，以減小測(cè)量誤差。為此，測(cè)量元件應(yīng)斜插測(cè)溫元件應(yīng)有足夠的插入深度，以減小測(cè)量誤差。為此，測(cè)量元件應(yīng)斜插安裝或在彎頭處安裝。安裝或在彎頭處安裝。 （1 1）測(cè)溫元件的安裝要求）測(cè)溫元件

54、的安裝要求若工藝管道過(guò)?。ㄖ睆叫∮谌艄に嚬艿肋^(guò)?。ㄖ睆叫∮?080mm），安裝測(cè)溫元件處應(yīng)接裝擴(kuò)大管。），安裝測(cè)溫元件處應(yīng)接裝擴(kuò)大管。 熱電偶、熱電阻的接線盒面蓋應(yīng)向上，以避免雨水或其他液體、臟物進(jìn)熱電偶、熱電阻的接線盒面蓋應(yīng)向上，以避免雨水或其他液體、臟物進(jìn)入接線盒中影響測(cè)量。入接線盒中影響測(cè)量。 為了防止熱量散失，測(cè)溫元件應(yīng)插在有保溫層的管道或設(shè)備處。為了防止熱量散失，測(cè)溫元件應(yīng)插在有保溫層的管道或設(shè)備處。 測(cè)溫元件安裝在負(fù)壓管道中時(shí)，必須保證其密封性，以防外界冷空氣測(cè)溫元件安裝在負(fù)壓管道中時(shí)，必須保證其密封性，以防外界冷空氣進(jìn)入，使讀數(shù)降低。進(jìn)入，使讀數(shù)降低。 小工藝管道上測(cè)溫元件安裝示

55、意圖熱電偶或熱電阻安裝示意圖3.6 現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)與傳感器的發(fā)展現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)與傳感器的發(fā)展n一、軟測(cè)量技術(shù)的發(fā)展一、軟測(cè)量技術(shù)的發(fā)展 沿襲傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)發(fā)展思路，通過(guò)研制新型的過(guò)程測(cè)量?jī)x表，以硬沿襲傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)發(fā)展思路，通過(guò)研制新型的過(guò)程測(cè)量?jī)x表，以硬件形式實(shí)現(xiàn)過(guò)程參數(shù)的直接在線測(cè)量；件形式實(shí)現(xiàn)過(guò)程參數(shù)的直接在線測(cè)量； 采用間接測(cè)量的思路，利用易于獲取的其他測(cè)量信息，通過(guò)計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)采用間接測(cè)量的思路，利用易于獲取的其他測(cè)量信息，通過(guò)計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)被檢測(cè)量的估計(jì)。被檢測(cè)量的估計(jì)。 依據(jù)易測(cè)過(guò)程變量與難以直接測(cè)量的待測(cè)過(guò)程變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，依據(jù)易測(cè)過(guò)程變量與難以直接測(cè)量的待測(cè)過(guò)程變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，

56、通過(guò)各種數(shù)學(xué)計(jì)算和估計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)過(guò)程變量的測(cè)量。通過(guò)各種數(shù)學(xué)計(jì)算和估計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)過(guò)程變量的測(cè)量。 n二、現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展二、現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展1.1.新材料、新功能的開(kāi)發(fā)，新材料、新功能的開(kāi)發(fā)，新加工技術(shù)的使用；新加工技術(shù)的使用；2.2.多維、多功能化的傳感多維、多功能化的傳感器器; ;3.3.微型化、集成化、數(shù)值微型化、集成化、數(shù)值化和智能化化和智能化; ;4.4.新型網(wǎng)絡(luò)傳感器的發(fā)展新型網(wǎng)絡(luò)傳感器的發(fā)展。 網(wǎng)絡(luò)傳感器連接圖3.7 顯示儀表顯示儀表一、數(shù)字式顯示儀表一、數(shù)字式顯示儀表模擬量信號(hào)模擬量信號(hào)：以連續(xù)變化的物理量的大小模擬實(shí)際參數(shù)的大小。：以連續(xù)變化的物理量的大小

57、模擬實(shí)際參數(shù)的大小。數(shù)字量信號(hào)數(shù)字量信號(hào)：以脈沖數(shù)表達(dá)的實(shí)際參數(shù)的大小。：以脈沖數(shù)表達(dá)的實(shí)際參數(shù)的大小。n數(shù)字式顯示儀表的基本組成數(shù)字式顯示儀表的基本組成過(guò)程中的工藝變量經(jīng)過(guò)檢測(cè)變送后的信號(hào)，轉(zhuǎn)換過(guò)程中的工藝變量經(jīng)過(guò)檢測(cè)變送后的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓或電流值。成相應(yīng)的電壓或電流值。將小輸入信號(hào)放大至伏級(jí)電壓幅度。將小輸入信號(hào)放大至伏級(jí)電壓幅度。n二、無(wú)筆、無(wú)紙記錄儀n三、虛擬顯示儀表本章習(xí)題(2)nP101-10362，64。為了測(cè)定某重油預(yù)熱爐的對(duì)象特性，在某瞬間（假定為為了測(cè)定某重油預(yù)熱爐的對(duì)象特性，在某瞬間（假定為 t0=0）突然將燃）突然將燃料氣量從料氣量從 2.5t/h 增加到增加到

58、 3. 0t/h.重油出口溫度記錄儀得到的階躍反應(yīng)曲線重油出口溫度記錄儀得到的階躍反應(yīng)曲線如圖如圖 2-25 所示。假定該對(duì)象為一階所示。假定該對(duì)象為一階 對(duì)象，試寫(xiě)出描述該重油預(yù)熱爐特性對(duì)象，試寫(xiě)出描述該重油預(yù)熱爐特性的微分方程式（分別以溫度變化量與燃料量變化量為輸?shù)奈⒎址匠淌剑ǚ謩e以溫度變化量與燃料量變化量為輸 人量與輸出量人量與輸出量)，并寫(xiě)出燃料量變化量為并寫(xiě)出燃料量變化量為 0.5t/h 時(shí)溫度變化時(shí)溫度變化量的函數(shù)表達(dá)式。量的函數(shù)表達(dá)式。解：該對(duì)象為具有純滯后的一階對(duì)象，解：該對(duì)象為具有純滯后的一階對(duì)象，由圖由圖2-25 可得出可得出放大系數(shù)放大系數(shù)150 1206032.5K(h

59、m3)由一階對(duì)象的輸出響應(yīng)由一階對(duì)象的輸出響應(yīng)(1)tTKAe 其中其中 為溫度的增量，為溫度的增量，A 為輸入幅值，為輸入幅值，T 為時(shí)間常數(shù)，為時(shí)間常數(shù)， t 為與為與 相對(duì)應(yīng)的時(shí)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間增量。間增量。 = 145 120 = 25 （），），A = 3.0 2.5 = 0.5 （t/h），），t = 8 2 = 6 （min）將以上數(shù)據(jù)代入式（將以上數(shù)據(jù)代入式（14-1），可得），可得（14-1）T 3.35 （min）由于有純滯后時(shí)間由于有純滯后時(shí)間 = 2 （min）故描述該重油預(yù)熱爐特性的微分方程式故描述該重油預(yù)熱爐特性的微分方程式為為(2)3.35(2)60 ( )dy ty

60、 tx tdt式中，式中， y 為輸出量（溫度變化值），為輸出量（溫度變化值）， x 為輸入量（燃料量變化值）。為輸入量（燃料量變化值）。當(dāng)燃料量變化量為當(dāng)燃料量變化量為 0.5t/h，由，由 式式(14-1），得），得輸出溫度變化量的函數(shù)表達(dá)式輸出溫度變化量的函數(shù)表達(dá)式223.353.35(1)60*0.5*(1)30(1)tttTKAeee （ t 2 ）（）（14-3）被校表讀數(shù)被校表讀數(shù)/MPa0246810標(biāo)準(zhǔn)表正行程讀數(shù)標(biāo)準(zhǔn)表正行程讀數(shù)/MPa01.983.965.947.979.99標(biāo)準(zhǔn)表反行程讀數(shù)標(biāo)準(zhǔn)表反行程讀數(shù)/MPa02.024.036.068.0310.01如果有一臺(tái)壓力