熱工參數(shù)測量之溫度測量課件(模板)

熱工參數(shù)測量之溫度測量熱工參數(shù)測量之溫度測量1第二章溫度測量

第一節(jié)溫度測量的基本知識 第二節(jié)膨脹式溫度計 第三節(jié)熱電偶溫度計 第四節(jié)熱電阻溫度計第二章溫度測量 第一節(jié)溫度測量的基本知識2溫度是火電廠最普遍最重要的熱工參數(shù)之一。溫度是蒸汽質量的重要指標之一。溫度是影響熱力設備效率的主要因素。溫度是影響傳熱過程的重要因素。溫度是保證熱力設備安全運行的重要參數(shù)。

溫度的準確測量對保證火電廠安全、經(jīng)濟生產(chǎn)具有重大的意義。溫度是火電廠最普遍最重要的熱工參數(shù)之一。溫31.溫度一、溫度和溫度測量第一節(jié)溫度測量的基本知識-宏觀上：表示物體或熱平衡系統(tǒng)冷熱程度的物理量。-微觀上：物體內(nèi)部大量分子無規(guī)則熱運動平均動能大小的標志。

2.溫度測量標準物體被測物體溫度測量的基本原理熱力學第零定律：熱平衡狀態(tài)下的兩種物體具有相同的溫度。標準物體的某些物理性質隨溫度連續(xù)地變化，具有較好的復現(xiàn)性。1.溫度一、溫度和溫度測量第一節(jié)溫度測量的基本知識-4二、溫標：衡量溫度高低的標準尺度。即溫度的數(shù)值表示方法，規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點和測量溫度的基本單位。

國際普遍使用的溫標有四種：攝氏溫標、華氏溫標、熱力學溫標、國際溫標。溫標建立的三要素（基本條件）選擇某種物質（測溫物質）的某一隨溫度變化的屬性（測溫屬性）來標志溫度。選定固定點（即物質不同相之間可以復現(xiàn)的平衡溫度），便于與其他溫度比較，確定測量溫度數(shù)值。對測溫屬性隨溫度的變化關系作出規(guī)定，確定任意點溫度值的數(shù)學關系表達式-分度方法（內(nèi)插函數(shù)）。二、溫標：衡量溫度高低的標準尺度。即溫度的數(shù)值表示方法，規(guī)定5溫標傳遞系統(tǒng)：包括生產(chǎn)中對各種溫度測量儀表的分度，把標準傳遞到測量儀表以及對使用中或修理后的溫度測量儀表進行檢定兩方面內(nèi)容。由研究機構（我國為中國計量科學研究院）按照國際溫標要求，建立國家基準器具，復現(xiàn)國際溫標。三級溫標傳遞系統(tǒng)由國家掌握的基準器具和工作基準器具向省級一等標準器具進行檢定。由省級掌握的一等標準器具向廠級二等、三等標準器具進行檢定。由廠級二等、三等標準器具向工業(yè)用現(xiàn)場儀表進行檢定。溫標傳遞系統(tǒng)：包括生產(chǎn)中對各種溫度測量儀表的分度，把標準傳遞6三、溫度測量儀表的分類測溫方式溫度計種類測量原理

優(yōu)點

缺點接觸式溫度計：感受件與被測介質直接接觸膨脹式溫度計利用液體或者固體熱脹冷縮的性質，以液體的體積變化或固體的變形量測量溫度構造簡單，使用方便，測量精度高，價格低，性能可靠量程和使用范圍有限，惰性大，不能自動記錄及遠距離傳送

壓力式溫度計（屬于膨脹式溫度計）利用定容氣體或液體受熱膨脹時壓力隨溫度變化的性質測量溫度構造簡單、堅固，防震，可以遠距離測量,并可制成自動記錄式

準確度低，滯后大，損壞后難修理,不能測量點溫度和表面溫度

熱電偶溫度計利用金屬或半導體的熱電效應測量溫度測溫范圍廣，準確度高，便于遠距離、多點、集中測量和自動控制環(huán)境溫度變化時需進行冷端溫度補償，在低溫段測量準確度低電阻溫度計利用金屬或半導體的電阻隨溫度變化的特性測量溫度低溫條件下測量準確度高，便于遠距離、多點、集中測量和自動控制不能測量較高溫度，使用時須注意環(huán)境溫度對一次元件的影響非接觸式溫度計輻射式溫度計利用物體的熱輻射強度隨溫度變化特性測量溫度測量時不破壞被測溫度場，測溫上限高，響應速度快低溫段測量不準確，測溫準確度受環(huán)境條件影響三、溫度測量儀表的分類測溫方式溫度計種類測量原理優(yōu)7特點：某支熱電偶斷路時，整個測量系統(tǒng)照常工作。如因絕緣子損壞所致，則需更換絕緣子低溫段測量不準確，測溫準確度受環(huán)境條件影響選擇某種物質（測溫物質）的某一隨溫度變化的屬性（測溫屬性）來標志溫度。如果電阻R2=R3，當熱電阻Rt阻值隨溫度變化時，調節(jié)電位器R1的觸點位置，使電橋處于平衡狀態(tài)，則若必須水平安裝時，則應采用耐火黏土或耐熱金屬制成的支架加以支持。第四節(jié)熱電阻溫度計缺點：容易破損，惰性大,能見度低,不能自動記錄及遠距離傳送，一般不具有信號遠傳功能，常用作現(xiàn)場溫度指示。（3）溫差電勢：同一種性質導體或半導體材料兩端因為溫度不同產(chǎn)生。（2）結構簡單堅固，能承受較大的沖擊、振動，體積小，能測量熱電偶和其他溫度傳感器無法測量的空隙、腔體、內(nèi)孔等處的點溫度。如果將EPX、ENX補償導線都換成銅導線，儀表指示為多少？如將EPX、ENX補償導線的位置對換，儀表的指示又為多少？銅-銅鎳熱電偶（型號WRC,分度號T）缺點：只要有一支熱電偶斷路，整個測量系統(tǒng)不能工作。補償導線與熱電偶的熱電特性不完全相同帶來的誤差。（1）補償導線：在一定溫度范圍內(nèi)（0~100℃），和所連接使用的熱電偶具有相同熱電性能的兩種廉價金屬材料。熱電阻一端與一根導線相連，另一端同時與兩根導線相連，從而減小或消除導線電阻受環(huán)境溫度的影響。以兩根不同的導體或半導體線狀材料一端焊接或鉸接起來形成的熱電偶為敏感元件，將溫度信號轉換成為一定電勢信號，經(jīng)連接導線配以相應的測量毫伏級電壓信號的顯示儀表實現(xiàn)遠距離測量、自動記錄和溫度的自動控制。為工業(yè)測量溫度中應用與熱電偶同樣熱電性質的補償導線提供理論依據(jù)。原理上測量范圍可以從超低溫到極高溫，但1000℃以下測量誤差大，能測量運動物體和熱容小的物體溫度熱電偶接線柱與熱電極接觸不良→將接線柱螺絲擰緊三、溫度測量儀表的分類溫度儀表接觸式溫度測量儀表非接觸式溫度測量儀表測量條件

感溫元件要與被測對象良好接觸；感溫元件的加入幾乎不改變對象的溫度；被測溫度不超過感溫元件能承受的上限溫度;被測對象不對感溫元件產(chǎn)生腐蝕

需要準確知道被測對象表面發(fā)射率；被測對象的輻射能充分照射到檢測元件上測量范圍

特別適合1200℃以下、熱容量大、無腐蝕性對象的連續(xù)在線測量溫度，對高于1800℃以上的溫度測量比較困難

原理上測量范圍可以從超低溫到極高溫，但1000℃以下測量誤差大，能測量運動物體和熱容小的物體溫度響應速度慢，通常為幾十秒到幾分鐘快，通常為2~3秒鐘其他特點

結構簡單、體積小、可靠、維護方便、價格低廉，儀表讀數(shù)直接反映被測物體實際溫度；可以方便地組成多路集中測量與控制系統(tǒng)

結構復雜、體積大、調整麻煩、價格昂貴；儀表讀數(shù)通常只反映被測物體表現(xiàn)溫度(需進一步轉換)；不容易組成測溫、控溫一體化的溫度控制裝置特點：某支熱電偶斷路時，整個測量系統(tǒng)照常工作。三、溫度測量儀8

膨脹式溫度計是利用物質受熱時產(chǎn)生膨脹的原理制成的溫度計，測溫范圍為-200~600℃。這類溫度計結構簡單、價格低廉，一般用作就地測量。第二節(jié)膨脹式溫度計液體膨脹式溫度計（玻璃液體溫度計）固體膨脹式溫度計（雙金屬溫度計）氣體膨脹式溫度計（壓力式溫度計）膨脹式溫度計是利用物質受熱時產(chǎn)生膨脹的原理制9一、玻璃液體溫度計：利用液體受熱膨脹的性質制成,廣泛用于測量-200~500℃范圍內(nèi)溫度。1.工作原理利用玻璃管內(nèi)液體的體積隨溫度變化而發(fā)生的變化與玻璃隨溫度變化而體積發(fā)生的變化之差測量溫度。組成：液體存儲器、毛細管、標尺、感溫泡、安全泡、中間泡。液體可以為：水銀、酒精、甲苯等。當溫度超過300℃時，采用硅硼玻璃；500℃以上采用石英玻璃。2.特點優(yōu)點：構造簡單,價格低廉，制作容易，安裝使用方便，顯示直觀，測量范圍較廣，精度高，現(xiàn)場直接讀數(shù)，一般無需輔助能源。缺點：容易破損，惰性大,能見度低,不能自動記錄及遠距離傳送，一般不具有信號遠傳功能，常用作現(xiàn)場溫度指示。一、玻璃液體溫度計：利用液體受熱膨脹的性質制成,廣泛用于測10二、雙金屬溫度計

結構簡單、牢固，抗震性能好，避免水銀污染，因此可以部分取代水銀溫度計，用于氣體、液體及蒸氣的溫度測量。1.雙金屬溫度計的工作原理

利用兩種膨脹系數(shù)不同的金屬薄片疊焊在一起制成的測溫元件，其中雙金屬片的一端為固定端，另一端為自由端。當t=t0時，兩金屬片處于水平位置；當t>t0時，雙金屬片受熱后由于兩種金屬片的膨脹系數(shù)不同而使膨脹系數(shù)較大的金屬片向膨脹系數(shù)較小的金屬片一面彎曲變形，彎曲變形的程度與溫度的高低成正比。二、雙金屬溫度計結構簡單、牢固，抗震性能好，避112.類型按照雙金屬片溫度計按指示部分與保護管連接方式

軸向型徑向型萬向型2.類型12三、壓力式溫度計：根據(jù)溫度變化時，封閉在一定容積中的氣體、液體或者某些液體的飽和蒸汽的壓力相應發(fā)生變化的原理制造，測量范圍為0~300℃。

1.特點（1）優(yōu)點：構造簡單,價格便宜，讀數(shù)方便、清晰，防爆、抗震性好，熱慣性小，精度較高，可以遠距離測量，并可制成自動記錄式儀表。（2）缺點損壞后很難修理，不能測量點溫和表面溫度。動態(tài)性能差，準確度低，示值的滯后較大，不能測量迅速變化的溫度。三、壓力式溫度計：根據(jù)溫度變化時，封閉在一定容積中的氣體、液132.組成：溫包、毛細管、壓力敏感元件。毛細管細而長(規(guī)格為1~60m)，它的作用主要是傳遞壓力，長度愈長，則使溫度計響應愈慢，在長度相等條件下，毛細管愈細，則準確度愈高。3.分類：根據(jù)感溫系統(tǒng)所充介質不同，分為充液壓力式溫度計、充氣壓力式溫度計、蒸汽壓力式溫度計。2.組成：溫包、毛細管、壓力敏感14第三節(jié)熱電偶溫度計目前世界上科研和生產(chǎn)中應用最普遍、最廣泛的溫度測量儀表特點：結構簡單，性能穩(wěn)定，容易制作，使用方便，測量范圍寬，準確度高，熱慣性小，動態(tài)特性好，便于遠距離顯示和傳送信號。第三節(jié)熱電偶溫度計目前世界上科研和生產(chǎn)中應用最普遍、最15

以兩根不同的導體或半導體線狀材料一端焊接或鉸接起來形成的熱電偶為敏感元件，將溫度信號轉換成為一定電勢信號，經(jīng)連接導線配以相應的測量毫伏級電壓信號的顯示儀表實現(xiàn)遠距離測量、自動記錄和溫度的自動控制。

熱電極：兩種不同的導體或半導體。

測量端（工作端、熱端）：插入被測介質中。

參比端（自由端、冷端）：處于周圍環(huán)境中。

一、熱電偶測量溫度的基本原理1.熱電偶溫度計的組成以兩根不同的導體或半導體線狀材料一端焊接或鉸接16熱電效應熱能→電能熱電效應熱能→電能172.熱電偶測量溫度的基本原理（1）熱電效應（塞貝克效應）：若把A、B兩種不同的導體或半導體材料接成閉合回路，當回路兩個接點溫度不相同時，回路中產(chǎn)生熱電勢，形成電流的現(xiàn)象。

熱電勢由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成。2.熱電偶測量溫度的基本原理（1）熱電效應（塞貝克效應）：若18（3）溫差電勢：同一種性質導體或半導體材料兩端因為溫度不同產(chǎn)生。在熱電偶回路中加入第三種、第四種…均質導體，只要中間接入的導體兩端溫度相同，它對回路中的熱電勢就沒有影響。由于補償導線與電極材料通常并不完全相同，因此各種熱電偶和所配用的補償導線兩個連接點的溫度必須相同，而且不得超過規(guī)定的使用溫度（0~100℃）。缺點：只要有一支熱電偶斷路，整個測量系統(tǒng)不能工作。如果電阻R2=R3，當熱電阻Rt阻值隨溫度變化時，調節(jié)電位器R1的觸點位置，使電橋處于平衡狀態(tài)，則感受件與被測介質直接接觸當溫度超過300℃時，采用硅硼玻璃；解：查鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表得EAB（30，0）=1.九、熱電偶溫度傳感器的安裝要求（2）結構簡單堅固，能承受較大的沖擊、振動，體積小，能測量熱電偶和其他溫度傳感器無法測量的空隙、腔體、內(nèi)孔等處的點溫度。結構簡單、體積小、可靠、維護方便、價格低廉，儀表讀數(shù)直接反映被測物體實際溫度；鉑銠10-鉑熱電偶（型號WRP,分度號S）有直流干擾信號進入→排除直流干擾熱電偶與顯示儀表不配套→更換熱電偶或顯示儀表使之配套冰點槽法：一個標準大氣壓下，人為制作一個冰水兩相共存的溫度恒為0℃的冰點槽，將熱電偶冷端置于其中，從而保持冷端溫度恒定。若必須水平安裝時，則應采用耐火黏土或耐熱金屬制成的支架加以支持。準確度低，滯后大，損壞后難修理,不能測量點溫度和表面溫度13mV，EBC(100,0)=-1.優(yōu)點：構造簡單,價格低廉，制作容易，安裝使用方便，顯示直觀，測量范圍較廣，精度高，現(xiàn)場直接讀數(shù)，一般無需輔助能源。感溫元件要與被測對象良好接觸；用S型熱電偶測量溫度差值。（2）接觸電勢：在兩種不同性質的導體或半導體材料相接觸點產(chǎn)生。

接觸電勢的大小與兩種金屬導體或半導體材料的性質和接觸點的溫度有關，方向由電子密度小的電極指向電子密度大的電極。（3）溫差電勢：同一種性質導體或半導體材料兩端因為溫度不同產(chǎn)19（3）溫差電勢：同一種性質導體或半導體材料兩端因為溫度不同產(chǎn)生。

溫差電勢的大小與金屬導體或半導體材料的性質和兩端溫度有關，方向由低溫端指向高溫端。（3）溫差電勢：同一種性質導體或半導體材料兩端因為溫度不同產(chǎn)20（4）熱電勢規(guī)定：熱電偶的熱電極中電子密度大的導體A為正極，電子密度小的B為負極，在參比端熱電勢的方向由A指向B。

AB（4）熱電勢規(guī)定：熱電偶的熱電極中電子密度大的導體A為正極，21結論熱電偶兩端溫度相等，兩個電極內(nèi)部溫差電勢等于零，接點處接觸電勢大小相等、方向相反，回路熱電勢等于零。熱電偶兩個電極材料相同，接點處接觸電勢等于零，電極內(nèi)部溫差電勢大小相等、方向相反，回路熱電勢等于零。熱電偶回路的熱電勢大小只與熱電極材料的性質及熱電偶兩端接點處的溫度有關，而與熱電極的直徑、長度及沿熱電極的溫度分布無關。熱電極材料一定，若保持熱電偶一端溫度t0不變，則，熱電偶回路的熱電勢與另一端溫度t一一對應。結論熱電偶兩端溫度相等，兩個電極內(nèi)部溫差電勢等221.均質導體定律：由一種均質導體（或半導體）組成的閉合回路，不論導體（半導體）的幾何尺寸以及沿材料長度方向上各處的溫度分布如何，在回路上不可能產(chǎn)生熱電勢；反之，如果一種材料組成的閉合回路中存在溫差時，回路中如果有熱電勢存在，則材料必為非均質的。

二、熱電偶的基本定律推論熱電偶必須采取兩種不同性質的導體或半導體材料構成。若熱電極本身的材質不均勻，由于溫度差的存在，將會產(chǎn)生附加熱電勢，造成測量誤差。應用：檢驗熱電極材料是否均勻一致的依據(jù)，即用來衡量熱電偶質量的高低。1.均質導體定律：由一種均質導體（或半導體）組成的閉合回路，232.中間導體定律：多種均質導體組成的閉合回路，只要各種導體接觸點溫度相等，則此回路中的熱電勢總和為零。推論

在熱電偶回路中加入第三種、第四種…均質導體，只要中間接入的導體兩端溫度相同，它對回路中的熱電勢就沒有影響。如果兩種導體A、B對參考導體C的熱電勢已知，則兩種導體組成熱電偶的熱電勢是對參考導體熱電勢的代數(shù)和。（標準熱電極定律）2.中間導體定律：多種均質導體組成的閉合回路，只要各種導體接24金屬mV液態(tài)金屬mV應用

開路熱電偶測量液態(tài)金屬和金屬壁面的溫度。金屬mV液態(tài)金屬mV應用開路熱電偶測量液態(tài)金屬和金屬壁面的25例1：當t為100℃，t0為0℃時，鉻合金-鉑熱電偶的E(100,0)=3.13mV，鋁合金-鉑熱電偶E(100,0)=-1.02mV，求鉻合金-鋁合金組成熱電偶的熱電勢E(100,0)。解：設鉻合金為A，鋁合金為B，鉑為C

即EAC(100,0)=3.13mV，EBC(100,0)=-1.02mV，則EAB(100,0)=EAC(100,0)+ECB(100,0)=EAC(100,0)-EBC(100,0)=3.13-(-1.02)=4.15mV

簡化熱電偶熱電極的選配工作。例1：當t為100℃，t0為0℃時，鉻合金-鉑熱電偶的E(126

測量儀表及連接導線作為第三種導體接入熱電偶回路。

測量儀表及連接導線作為第三種導體接入熱電偶回路。273.中間溫度定律：接點溫度為t和t0的熱電偶，產(chǎn)生的熱電勢等于兩支同性質熱電偶在接點溫度分別為t、tn和tn、t0時產(chǎn)生的熱電勢的代數(shù)和，其中tn為中間溫度即，

。

應用:

為制定和使用熱電偶的熱電勢-溫度關系分度表奠定理論基礎。為工業(yè)測量溫度中應用與熱電偶同樣熱電性質的補償導線提供理論依據(jù)。

反映了冷端溫度為0℃條件下，熱電偶回路中產(chǎn)生的熱電勢和測量端溫度之間的對應關系。3.中間溫度定律：接點溫度為t和t0的熱電偶，產(chǎn)生的熱電勢等28在大流速的流體管道上熱電偶必須傾斜安裝，以免受到過大沖擊。熱電偶的熱端與冷端離得很近。中間溫度定律：接點溫度為t和t0的熱電偶，產(chǎn)生的熱電勢等于兩支同性質熱電偶在接點溫度分別為t、tn和tn、t0時產(chǎn)生的熱電勢的代數(shù)和，其中tn為中間溫度即，。標準物體的某些物理性質隨溫度連續(xù)地變化，具有較好的復現(xiàn)性。（4）除特殊高溫熱敏電阻外，絕大多數(shù)熱敏電阻僅適合0~150℃范圍。冰點槽法：一個標準大氣壓下，人為制作一個冰水兩相共存的溫度恒為0℃的冰點槽，將熱電偶冷端置于其中，從而保持冷端溫度恒定。參比端（自由端、冷端）：處于周圍環(huán)境中。反映了冷端溫度為0℃條件下，熱電偶回路中產(chǎn)生的熱電勢和測量端溫度之間的對應關系。冰點槽法：一個標準大氣壓下，人為制作一個冰水兩相共存的溫度恒為0℃的冰點槽，將熱電偶冷端置于其中，從而保持冷端溫度恒定。02mV，求鉻合金-鋁合金組成熱電偶的熱電勢E(100,0)。高于300℃熱電偶的校驗原理與方法規(guī)格型號：Cu100、Cu50。由于補償導線與電極材料通常并不完全相同，因此各種熱電偶和所配用的補償導線兩個連接點的溫度必須相同，而且不得超過規(guī)定的使用溫度（0~100℃）。電阻溫度計利用金屬或非金屬的電阻隨溫度變化的特性實現(xiàn)溫度測量，由電阻溫度傳感器、連接導線及顯示儀表組成。選擇某種物質（測溫物質）的某一隨溫度變化的屬性（測溫屬性）來標志溫度。S型(鉑銠10-鉑)熱電偶分度表熱電偶冷端溫度必須與冷端溫度補償器工作溫度一致。熱電偶測量溫度的基本原理感溫元件要與被測對象良好接觸；熱電阻及其附件在不使用的時候，必須保存在不受振動和碰撞的地方。保護管表面積灰→消除積灰愈長，則使溫度計響應愈慢，在將多支熱電偶串聯(lián)形成熱電堆，用于測量輻射溫度。各種補償導線只能與相應型號的熱電偶配用，熱電偶和所配用的補償導線在規(guī)定溫度范圍（0~200℃）內(nèi)熱電特性必須相同。熱電阻的電阻值與溫度的關系特性表示方法：為減小附加測量誤差，其直徑較粗，一般約為1mm。熱電阻的基本類型和結構熱電偶傳感器安裝后應該進行充分保溫，防止因為散熱影響測量準確性。缺點：容易破損，惰性大,能見度低,不能自動記錄及遠距離傳送，一般不具有信號遠傳功能，常用作現(xiàn)場溫度指示。均質導體定律：由一種均質導體（或半導體）組成的閉合回路，不論導體（半導體）的幾何尺寸以及沿材料長度方向上各處的溫度分布如何，在回路上不可能產(chǎn)生熱電勢；鉑銠30-鉑銠6熱電偶（型號WRR,分度號B）細管道內(nèi)流體的溫度測量時，為了使熱電偶測量端與被測介質達到充分熱交換，熱電偶的測量端應該處于管道內(nèi)有代表性溫度部位（管道中心），不應該插到閥門、管道和設備的死角。選擇某種物質（測溫物質）的某一隨溫度變化的屬性（測溫屬性）來標志溫度。鐵-銅鎳熱電偶（型號WRF,分度號J）不能把一個熱電阻與兩個顯示儀表并聯(lián)使用，只有雙支式熱電阻才可以用來和兩個顯示儀表一起使用。毛細管細而長(規(guī)格為1~60m)，熱電偶的熱端與冷端離得很近。熱電偶分度誤差：指校驗時產(chǎn)生的誤差，其值不得超過允許誤差。動態(tài)性能差，準確度低，示值的滯后較大，不能測量迅速變化的溫度。（2）正溫度系數(shù)熱敏電阻（positivetemperature選擇某種物質（測溫物質）的某一隨溫度變化的屬性（測溫屬性）來標志溫度。S型(鉑銠10-鉑)熱電偶分度表S型(鉑銠10-鉑)熱電偶分度表

三、熱電偶分度表在大流速的流體管道上熱電偶必須傾斜安裝，以免受到過大沖擊。愈29思考：用S型熱電偶測量溫度差值。在t1=500℃時熱電勢EAB(t2,t1)=0.495mV，求溫度差值（t2-t1）是多少？例2：求如圖所示三種熱電極組成的閉合回路的總電勢大小，并確定方向。A思考：例2：求如圖所示三種熱電極組成的閉合回路的總電30四、熱電偶的測量線路

將多支熱電偶串聯(lián)形成熱電堆，用于測量輻射溫度。

（一）串聯(lián)線路：將n支同型號熱電偶依次按照正負極相連接的線路。串聯(lián)線路總的熱電勢：優(yōu)點：熱電勢大，測量精度比單支熱電偶高。缺點：只要有一支熱電偶斷路，整個測量系統(tǒng)不能工作。四、熱電偶的測量線路將多支熱電偶串聯(lián)形成熱電堆，用于31

并聯(lián)熱電偶用于測量多點的平均溫度。（二）并聯(lián)線路：將n支同型號熱電偶的正極和負極分別連接在一起的線路。

如果n支熱電偶的電阻值相等，則并聯(lián)線路的總熱電勢：特點：某支熱電偶斷路時，整個測量系統(tǒng)照常工作。并聯(lián)熱電偶用于測量多點的平均溫度。（二）并聯(lián)32

反向串聯(lián)熱電偶用于測量兩點的溫度差。（三）反向串聯(lián)線路：將兩支同型號熱電偶反向連接的線路。線路的總熱電勢：反向串聯(lián)熱電偶用于測量兩點的溫度差。（三）反向串聯(lián)線33五、熱電偶的基本結構：熱電極、絕緣材料、保護套管、接線盒。五、熱電偶的基本結構：熱電極、絕緣材料、保護套管、接線盒。34

普通型熱電偶六、熱電偶的類型鎧裝熱電偶普通型熱電偶六、熱電偶的類型鎧裝熱電偶35薄膜熱電偶

熱套式熱電偶薄膜熱電偶熱套式熱電偶36熱電極材料的選擇要求

物理與化學性能穩(wěn)定，高溫下不產(chǎn)生再結晶或蒸發(fā)現(xiàn)象，可以在較寬溫度范圍內(nèi)使用，熱電特性（熱電勢與測量端溫度關系）不隨時間變化，耐高溫、耐氧化和腐蝕。熱電偶的熱電勢與測量溫度間最好成線性或近似線性的單值函數(shù)關系，而且熱電偶產(chǎn)生的熱電勢率（溫度每變化1℃引起的熱電勢變化）大，具有足夠高的靈敏度。復制性好，便于批量生產(chǎn)，利于互換。機械性能好，便于加工。電導率高，電阻溫度系數(shù)小，即熱電偶的內(nèi)阻隨溫度變化小，從而減小附加誤差。價格便宜，原材料容易得到，盡量少用貴金屬。熱電極材料的選擇要求物理與化學性能穩(wěn)定，高溫下不產(chǎn)生再結晶37七、常用標準化熱電偶：指制造工藝比較成熟、應用廣泛、能夠成批生產(chǎn)、性能優(yōu)良穩(wěn)定并已經(jīng)列入專業(yè)或國家工業(yè)標準化文件，規(guī)定了其熱電勢-溫度關系及允許誤差，并有統(tǒng)一熱電勢-溫度分度表的熱電偶。

鉑銠10-鉑熱電偶（型號WRP,分度號S）鉑銠30-鉑銠6熱電偶（型號WRR,分度號B）鎳鉻-鎳硅熱電偶（型號WRN,分度號K）鎳鉻-銅鎳熱電偶（型號WRE,分度號E）銅-銅鎳熱電偶（型號WRC,分度號T）鐵-銅鎳熱電偶（型號WRF,分度號J）鎳鉻硅-鎳硅熱電偶（型號WRM,分度號N）

七、常用標準化熱電偶：指制造工藝比較成熟、應用廣泛、能夠成批381.計算修正法八、熱電偶冷端溫度補償

熱電偶的熱端與冷端離得很近。熱電偶的冷端暴露在空間，容易受到周圍高溫設備和環(huán)境溫度波動的影響。冷端溫度難以保持恒定。

需要多次查熱電偶分度表進行計算，只適用于實驗室中或在離線測量時對示值進行修正。冷端溫度補償1.計算修正法八、熱電偶冷端溫度補償熱電偶的熱端與冷端離得39EAB（t，0）=EAB(t,t0)+EAB(t0,0)=33.29+1.203=34.493mV由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表得t=829.8℃,

例：

用鎳鉻-鎳硅熱電偶測量加熱爐的溫度。已知冷端溫度t0=30℃，測得熱電勢EAB（t，t0）為33.29mV,求加熱爐的溫度。所以加熱爐的溫度為829.8℃。

解：查鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表得EAB（30，0）=1.203mV。

EAB（t，0）=EAB(t,t0)+EAB(t0,0)402.補償導線法（1）補償導線：在一定溫度范圍內(nèi)（0~100℃），和所連接使用的熱電偶具有相同熱電性能的兩種廉價金屬材料。補償導線外形

A’B’屏蔽層保護層絕緣層2.補償導線法（1）補償導線：在一定溫度范圍內(nèi)（0~100℃41（2）補償導線的形式按照補償原理，可以分為補償型和延伸型。

按照結構，可以分為普通型和帶屏蔽層型。按照使用溫度，可以分為一般用（0~100℃）和耐熱用（0~200℃）。（2）補償導線的形式按照結構，可以分為普通型和帶屏蔽層型。42（3）使用補償導線不會影響熱電偶的熱電特性。已知：，求證：。證明：由已知，（3）使用補償導線不會影響熱電偶的熱電特性。已知：43冷端溫度變化引起的誤差。意義：電阻溫度系數(shù)值越大，熱電阻隨溫度變化越顯著，測溫靈敏度越高?；窘Y構－熱電阻體（包括熱電阻絲和絕緣骨架）、引出線、絕緣材料、保護套管和接線盒。實驗室用，可以進行高精度測量。=EAB（t,0）。鉑銠10-鉑熱電偶（型號WRP,分度號S）導線引至溫度變化比較小的地方，然后共用一個冷端溫度－電阻溫度系數(shù)較小，在還原性氣氛中，特別是在高溫下易被沾污變脆，價格較貴。－電阻溫度系數(shù)較小，在還原性氣氛中，特別是在高溫下易被沾污變脆，價格較貴。溫度是蒸汽質量的重要指標之一。（一）串聯(lián)線路：將n支同型號熱電偶依次按照正負極相連接的線路。在熱電偶回路中加入第三種、第四種…均質導體，只要中間接入的導體兩端溫度相同，它對回路中的熱電勢就沒有影響。中間溫度定律：接點溫度為t和t0的熱電偶，產(chǎn)生的熱電勢等于兩支同性質熱電偶在接點溫度分別為t、tn和tn、t0時產(chǎn)生的熱電勢的代數(shù)和，其中tn為中間溫度即，。（2）元件的穩(wěn)定性差，互換性差。如果電阻R2=R3，當熱電阻Rt阻值隨溫度變化時，調節(jié)電位器R1的觸點位置，使電橋處于平衡狀態(tài)，則量程和使用范圍有限，惰性大，不能自動記錄及遠距離傳送熱電阻兩端各用兩根導線為電阻提供恒流源I，在電阻上產(chǎn)生電壓降，用另外兩根導線連到顯示儀表進行測量，從而完全消除導線電阻受環(huán)境溫度的影響。目前世界上科研和生產(chǎn)中應用最普遍、最廣泛的溫度測量儀表鉑銠30-鉑銠6熱電偶（型號WRR,分度號B）若熱電極本身的材質不均勻，由于溫度差的存在，將會產(chǎn)生附加熱電勢，造成測量誤差。固體膨脹式溫度計（雙金屬溫度計）優(yōu)點：構造簡單,價格低廉，制作容易，安裝使用方便，顯示直觀，測量范圍較廣，精度高，現(xiàn)場直接讀數(shù)，一般無需輔助能源。①把熱電偶的冷端延伸到遠離被測對象且恒溫或溫度波動比較小的地方，改善熱電偶測溫線路的機械與物理性能。（4）補償導線的作用②節(jié)省貴金屬和性能穩(wěn)定的稀有金屬熱電偶材料，降低測量線路的成本。

③結構形式與電纜一樣，便于實際安裝使用和線路敷設；若用直徑粗、電導系數(shù)大的補償導線，還可以減少測量回路電阻。冷端溫度變化引起的誤差。①把熱電偶的冷端延伸到遠離被測對象且44（5）使用補償導線的注意事項各種補償導線只能與相應型號的熱電偶配用，熱電偶和所配用的補償導線在規(guī)定溫度范圍（0~200℃）內(nèi)熱電特性必須相同。由于補償導線與電極材料通常并不完全相同，因此各種熱電偶和所配用的補償導線兩個連接點的溫度必須相同，而且不得超過規(guī)定的使用溫度（0~100℃）。補償導線和熱電偶、顯示儀表連接時，正負極極性不能接錯，而且兩對連接點處于相同的溫度。（5）使用補償導線的注意事項各種補償導線只能與相應型號的熱電453.冰點槽法：一個標準大氣壓下，人為制作一個冰水兩相共存的溫度恒為0℃的冰點槽，將熱電偶冷端置于其中，從而保持冷端溫度恒定。

測量準確度高，使用麻煩，只適用于實驗室，工業(yè)生產(chǎn)中一般不采用。3.冰點槽法：一個標準大氣壓下，人為制作一個冰水兩相共存的溫464.顯示儀表機械零點調整法機械零點：指儀表在沒有外加輸入電源的情況下，指針在標尺上停留的位置。（一般為儀表的刻度起始點，即儀表測量下限。）

若tn為冷端溫度，機械零點調整法表面是通過機械的手段，在測溫回路開路時人為給儀表的刻度起始點調到tn位置，實質上相當于在輸入熱電偶熱電勢之前，給顯示儀表疊加了一個電勢EAB(tn,0)，則EAB（t,tn）+EAB（tn,0）

=EAB（t,0）。4.顯示儀表機械零點調整法機械零點：指儀表在沒有外加輸入電源47例：現(xiàn)有由S分度號熱電偶和顯示儀表組成的測溫系統(tǒng)。被測溫度已知為1000℃，儀表所處的環(huán)境溫度為30℃

。當顯示儀表的機械零點分別在0℃、30℃、60℃時，表計指示各為多少？提示：通常情況下，與熱電偶配套的顯示儀表是根據(jù)冷端溫度為0℃的熱電勢與溫度關系曲線進行刻度。例：現(xiàn)有由S分度號熱電偶和顯示儀表組成的測溫系提示：通常情況48例：現(xiàn)有E分度號的熱電偶和顯示儀表，它們之間由相應的EX型補償導線相連接組成測溫系統(tǒng)。已知接點溫度T=800℃

、T1=50℃

；儀表的環(huán)境溫度TN=30℃

，機械零點TM=30℃

。如果將EPX、ENX補償導線都換成銅導線，儀表指示為多少？如將EPX、ENX補償導線的位置對換，儀表的指示又為多少？例：現(xiàn)有E分度號的熱電偶和顯示儀表，它們之間由相應的EX型補49

不平衡電橋由外接4V直流電源經(jīng)限流電阻RS供給電壓。

橋臂電阻R1=R2=R3=1歐姆，20℃時RCu=1歐姆。（2）熱電偶冷端溫度時，不平衡電橋處于不平衡狀態(tài)，有電壓輸出，正確選擇限流電阻RS，使Uab＝EAB（tn，20），輸入到顯示儀表中電勢為：EAB(t，tn)+EAB（tn，20）＝EAB（t，20）。（1）熱電偶冷端溫度時，不平衡電橋處于平衡狀態(tài)，沒有電壓輸出，即Uab＝0，輸入到顯示儀表中電勢為EAB（t，20）。5.冷端溫度補償器（補償電橋）法：利用直流不平衡電橋產(chǎn)生的電壓補償熱電偶冷端溫度變化引起的熱電勢變化。不平衡電橋由外接4V直流電源經(jīng)限流電阻RS供給電壓。50使用注意事項為了使顯示儀表指示被測溫度t，和熱電偶配用的顯示儀表的機械零點應該調整到電橋處于平衡狀態(tài)時的溫度。熱電偶冷端溫度必須與冷端溫度補償器工作溫度一致。冷端溫度補償器在測溫系統(tǒng)中連接時的極性必須正確連接，否則會加大測量誤差。冷端溫度補償器只能在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，與相應型號的熱電偶配套使用。使用注意事項51例：有一采用S分度熱電偶的測溫系統(tǒng)如圖所示。試問這時顯示儀表的機械零點TM應調整在什么位置？當冷端溫度補償器的供電電源開路（失電）時，儀表指示為多少？供電電源極性接反時，儀表的指示為多少？例：有一采用S分度熱電偶的測溫系統(tǒng)如圖所示。試問這時顯示儀表52

在工業(yè)生產(chǎn)中為了有效利用控制盤和節(jié)省顯示儀表，常通過多點切換開關把幾只甚至幾十只同一分度號的熱電偶接到一塊表上。這時可將各熱電偶的冷端用補償導線引至溫度變化比較小的地方，然后共用一個冷端溫度補償器進行冷端溫度補償。6.多點冷端溫度補償在工業(yè)生產(chǎn)中為了有效6.多點冷端溫度補償536.

多點冷端溫度補償（續(xù)）

補償方法：

首先，利用一塊顯示儀表和一個冷端溫度補償器的多點測量線路。

然后，用一只輔助熱電偶對多只同型號熱電偶冷端進行補償?shù)木€路。

輔助熱電偶冷端恒溫顯示儀表輸入電勢

輔助熱電偶熱端恒溫6.多點冷端溫度補償（續(xù)）補償方法：首先，利用547.分散控制系統(tǒng)（DCS）對冷端溫度的補償

熱電偶產(chǎn)生的熱電勢經(jīng)補償導線送入相應的機柜對應的輸入模件上，該輸入模件同時接受模件處熱電阻測得的溫度（即熱電偶的冷端溫度）信號，然后進行處理并轉換成數(shù)字信號經(jīng)接口送入計算機，最后進行補償處理后再顯示或控制。7.分散控制系統(tǒng)（DCS）對冷端溫度的補償55九、熱電偶溫度傳感器的安裝要求

細管道內(nèi)流體的溫度測量時，為了使熱電偶測量端與被測介質達到充分熱交換，熱電偶的測量端應該處于管道內(nèi)有代表性溫度部位（管道中心），不應該插到閥門、管道和設備的死角。

含大量粉塵的氣體溫度測量時，粉塵對保護管長期摩擦，會使管壁損壞，宜采用端部切開的保護筒，再采用鎧裝熱電偶，這樣既提高響應速度，又可以延長壽命。1.測量準確九、熱電偶溫度傳感器的安裝要求細管道內(nèi)流體的溫度測量時，為56

對體積很小的物體測溫，安裝熱電偶時，注意不要改變原來的熱傳導及對流條件。

熱電偶的插入深度，帶有金屬保護管的，應為直徑的15~20倍；帶有非金屬保護管的，應為直徑的10~15倍。

測量高壓氣流的溫度，因為氣體的壓縮與內(nèi)摩擦發(fā)熱，顯示溫度高于真實溫度，在安裝熱電偶時必須采取一定的措施。

周圍有熱輻射源和強磁場、強電場時，因為熱電偶接收輻射造成誤差，這時對熱電偶要采取適當?shù)臒崞帘未胧?。對體積很小的物體測溫，安裝熱電偶時，注意不要改變原來的熱傳57

熱電偶安裝在負壓管道或設備中時，必須保證其密封性，以防外界冷空氣襲入，使測量值偏低。

熱電偶接線盒的蓋子應朝下或水平安裝，以免雨水或其他液體的進入，影響測量的準確性。

熱電偶傳感器安裝后應該進行充分保溫，防止因為散熱影響測量準確性。

熱電偶應與被測介質形成逆流，亦即安裝時熱電偶應迎著被測介質的流向插入，至少亦須與被測介質成正交。熱電偶安裝在負壓管道或設備中時，必須保證其密封性，以防外界582.安全可靠

在壓力管道或容器上安裝保證熱電偶保護套管與管道或容器接口處的密封性。在高溫高壓下工作的熱電偶，應盡量垂直安裝，以防止保護套管在高溫高壓作用下產(chǎn)生變形。若必須水平安裝時，則應采用耐火黏土或耐熱金屬制成的支架加以支持。在大流速的流體管道上熱電偶必須傾斜安裝，以免受到過大沖擊。當熱電偶安裝在具有固體顆粒的介質中時，可以在保護套管之前加裝保護屏，從而防止保護套管長期受到?jīng)_刷而損壞。3.維修方便熱電偶安裝部位應該選在便于裝卸、周圍沒有障礙體、不容易受到外界損傷和便于操作的地方。2.安全可靠在壓力管道或容器上安裝保證熱電偶保護套管與管道59十、熱電偶的常見故障及處理方法

當熱電偶發(fā)生故障時，首先將補償導線和接線盒分開，然后分別檢查熱電偶與補償導線，確定故障現(xiàn)象后，根據(jù)情況進行處理。熱電勢比實際值?。@示儀表指示值偏低）

熱電極短路→找出短路原因：如果因潮濕所致，則需進行干燥；如因絕緣子損壞所致，則需更換絕緣子熱電偶的接線柱處積灰，造成短路→清掃積灰補償導線間斷路→找出短路點，加強絕緣或更換補償導線熱電偶熱電極變質→在長度允許的情況下，剪去變質段重新焊接，或更換新熱電偶補償導線與熱電偶極性接反→重新接正確補償導線與熱電偶不配套→更換相配套的補償導線熱電偶安裝位置不當或插入深度不要求→重新按規(guī)定安裝熱電偶冷端溫度補償不符合要求→調整冷端補償器熱電偶與顯示儀表不配套→更換熱電偶或顯示儀表使之配套十、熱電偶的常見故障及處理方法

當熱電偶發(fā)生故障時，60

熱電勢比實際值大（顯示儀表指示值偏高）補償導線與熱電偶不配套→更換相配套的補償導線熱電偶與顯示儀表不配套→更換熱電偶或顯示儀表使之配套

有直流干擾信號進入→排除直流干擾

熱電偶熱電勢誤差大

熱電極變質→更換熱電極熱電偶安裝位置不當→更換安裝位置保護管表面積灰→消除積灰熱電勢輸出不穩(wěn)定

熱電偶接線柱與熱電極接觸不良→將接線柱螺絲擰緊熱電偶測量線路絕緣破損，引起斷續(xù)短路或接地→找出故障點，修復絕緣熱電偶安裝不牢或外部振動→緊固熱電偶，消除振動或采取減振措施熱電極將斷未斷→修復或更換熱電偶外界干擾（交流漏電、電磁場感應等）→查出干擾源，采取屏蔽措施熱電勢比實際值大（顯示儀表指示值偏高）熱電偶熱電勢誤差大61十一、熱電偶測量誤差及校驗（一）熱電偶測量誤差1.熱電偶分度誤差：指校驗時產(chǎn)生的誤差，其值不得超過允許誤差。2.補償導線與熱電偶的熱電特性不完全相同帶來的誤差。3.冷端溫度變化引起的誤差。4.熱電極變質產(chǎn)生的誤差。5.絕緣不良引起的誤差。6.顯示儀表的基本誤差。十一、熱電偶測量誤差及校驗（一）熱電偶測量誤差62（二）熱電偶的校驗熱電偶出廠使用一段時間后，或熱電偶重新焊制后，必須進行校驗。高于300℃熱電偶的校驗原理與方法（二）熱電偶的校驗熱電偶出廠使用一段時間后，或熱電偶重新焊制63第四節(jié)電阻溫度計

在中、低溫下具有較高的準確度，性能穩(wěn)定，靈敏度高，通常用于遠距離測量－200~＋650℃范圍內(nèi)的溫度，能實現(xiàn)溫度自動控制和記錄。第四節(jié)電阻溫度計在中、低溫下具有較高的準確64

電阻溫度計利用金屬或非金屬的電阻隨溫度變化的特性實現(xiàn)溫度測量，由電阻溫度傳感器、連接導線及顯示儀表組成。熱電阻溫度計熱敏電阻溫度計電阻溫度計利用金屬或非金屬的電阻隨溫度變化的特65熱電偶的冷端暴露在空間，容易受到周圍高溫設備和環(huán)境溫度波動的影響。優(yōu)點：構造簡單,價格低廉，制作容易，安裝使用方便，顯示直觀，測量范圍較廣，精度高，現(xiàn)場直接讀數(shù)，一般無需輔助能源。雙金屬溫度計的工作原理熱工參數(shù)測量之溫度測量第一節(jié)溫度測量的基本知識熱電阻最高使用溫度和工作壓力不能超過該熱電阻的額定數(shù)值。三、溫度測量儀表的分類（二）并聯(lián)線路：將n支同型號熱電偶的正極和負極分別連接在一起的線路。測量時不破壞被測溫度場，測溫上限高，響應速度快熱電偶測量溫度的基本原理缺點：只要有一支熱電偶斷路，整個測量系統(tǒng)不能工作。-用作各種電器設備的過熱保護，發(fā)熱源的定溫控制或用作限流元件。熱工參數(shù)測量之溫度測量（2）結構簡單堅固，能承受較大的沖擊、振動，體積小，能測量熱電偶和其他溫度傳感器無法測量的空隙、腔體、內(nèi)孔等處的點溫度。在氧化性的氣氛中，甚至在高溫下的物理化學性質都非常穩(wěn)定。熱電偶冷端溫度補償不符合要求→調整冷端補償器性能不穩(wěn)定，測量準確度低，電阻溫度關系為非線性，互換性差，一般用于測量要求不高的場合，測量范圍－100~＋300℃。冰點槽法：一個標準大氣壓下，人為制作一個冰水兩相共存的溫度恒為0℃的冰點槽，將熱電偶冷端置于其中，從而保持冷端溫度恒定。選擇某種物質（測溫物質）的某一隨溫度變化的屬性（測溫屬性）來標志溫度。溫度是蒸汽質量的重要指標之一。中間溫度定律：接點溫度為t和t0的熱電偶，產(chǎn)生的熱電勢等于兩支同性質熱電偶在接點溫度分別為t、tn和tn、t0時產(chǎn)生的熱電勢的代數(shù)和，其中tn為中間溫度即，。一、金屬導體熱電阻

在溫度變化不大的范圍內(nèi)，金屬導體電阻-溫度關系：Rt=R0[1+α(t-t0)]-溫度在t0~t范圍內(nèi)金屬導體的平均電阻溫度系數(shù)。

表示在某一溫度范圍內(nèi)，溫度每變化1℃時電阻值的相對變化量，單位1/℃。意義：電阻溫度系數(shù)值越大，熱電阻隨溫度變化越顯著，測溫靈敏度越高。-與金屬熱電阻材料的純度有關。電阻比：金屬導體純度越高，電阻比越大。熱電阻的電阻值與溫度的關系特性表示方法：作圖法：用畫曲線的方法表示。函數(shù)表示法：用數(shù)學公式描述。列表法：用熱電阻分度表表示。熱電偶的冷端暴露在空間，容易受到周圍高溫設備和環(huán)境溫度波動的661.熱電阻材料的要求（1）材料具有較大電阻溫度系數(shù)，以得到較高的測溫靈敏度，即要求材料具有一定純度。（2）具有較大的電阻率，熱容量和熱慣性小，從而減小熱電阻體積，提高溫度變化反應速度。（3）在測溫范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的物理和化學性質，不易氧化，能夠長時期適應比較惡劣的測量環(huán)境。（4）測量范圍內(nèi)電阻溫度系數(shù)保持為常數(shù)，電阻溫度特性接近于線性關系，便于分度和讀數(shù)。（5）良好的工藝性和復現(xiàn)性，復制性強，易于加工及批量生產(chǎn)，價格低廉。1.熱電阻材料的要求（1）材料具有較大電阻溫度系數(shù)，以得到較672.熱電阻的基本類型和結構

基本類型－普通型熱電阻、鎧裝型熱電阻和端面熱電阻基本結構－熱電阻體（包括熱電阻絲和絕緣骨架）、引出線、絕緣材料、保護套管和接線盒。

熱電阻體由純金屬材料制成的熱電阻絲采用雙線并繞方式繞制在絕緣骨架上，其中電阻絲繞完之后應該進行退火處理，從而消除內(nèi)應力對電阻溫度特性的影響。

絕緣骨架要求有較好的電絕緣性及機械強度，熱膨脹系數(shù)與電阻絲相近，物理及化學性能穩(wěn)定，不產(chǎn)生有害物質污染熱電阻絲，具有良好的加工性能，低溫時可以采用塑料制作。2.熱電阻的基本類型和結構基本類型－普通型熱電阻、鎧裝型熱68引出線：將熱電阻體線端引至接線盒，便于外部導線及顯示儀表連接。

材料最好與熱電阻絲相同，避免產(chǎn)生附加熱電勢。為減小附加測量誤差，其直徑較粗，一般約為1mm。引出線：將熱電阻體線端引至接線盒，便于外部導線及顯示儀表連接69二線制結構簡單、費用低，但是引出線電阻的變化會帶來附加誤差。二線制適用于引出線不長、測溫精度要求較低的場合。二線制結構簡單、費用低，但是引出線電阻的變化會帶來附加誤差。70三線制

熱電阻一端與一根導線相連，另一端同時與兩根導線相連，從而減小或消除導線電阻受環(huán)境溫度的影響。用于一般精度的工業(yè)測量。三線制熱電阻一端與一根導線相連，另一端同時與71實驗室用，可以進行高精度測量。

四線制

熱電阻兩端各用兩根導線為電阻提供恒流源I，在電阻上產(chǎn)生電壓降，用另外兩根導線連到顯示儀表進行測量，從而完全消除導線電阻受環(huán)境溫度的影響。實驗室用，可以進行高精度測量。四線制熱723.工業(yè)用熱電阻

鉑電阻（WZP或WZB）：-200~＋850℃。特點－精度高，穩(wěn)定性好，性能可靠。在氧化性的氣氛中，甚至在高溫下的物理化學性質都非常穩(wěn)定。它容易提純，復現(xiàn)性好，有良好的工藝性，可以制成極細的鉑絲或極薄的鉑箔。與其他熱電阻材料相比，有比較高的電阻率。

－電阻溫度系數(shù)較小，在還原性氣氛中，特別是在高溫下易被沾污變脆，價格較貴。

規(guī)格型號：Pt100、Pt10。3.工業(yè)用熱電阻鉑電阻（WZP或WZB）：-200~＋8573

銅電阻（WZC或WZG）：-50~＋180℃。特點－工藝性好，價格便宜，復制性能好，材料容易加工和提純。－電阻溫度特性接近于線性，電阻溫度系數(shù)大。－電阻率小，體積大，熱慣性大，測量范圍小，怕潮濕，容易高溫氧化和化學腐蝕。規(guī)格型號：Cu100、Cu50。銅電阻（WZC或WZG）：-50~＋180℃。74二、半導體熱敏電阻：將一些金屬氧化物按一定比例混合、壓制和高溫燒結而成，測溫范圍為1mK~2000℃，在-40~350℃范圍可以取代傳統(tǒng)的溫度傳感器。二、半導體熱敏電阻：將一些金屬氧化物按一定比例混合、壓制和高751.熱敏電阻的主要優(yōu)點（1）電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高。通常溫度變化1℃，電阻阻值變化1~6%，電阻溫度系數(shù)的絕對值比一般金屬電阻大10~100倍。（2）結構簡單堅固，能承受較大的沖擊、振動，體積小，能測量熱電偶和其他溫度傳感器無法測量的空隙、腔體、內(nèi)孔等處的點溫度。（3）電阻率高，熱慣性小，響應速度快，不需要進行冷端溫度補償，適宜動態(tài)測量。（4）阻值范圍10~105歐姆，使用方便，不必考慮線路引線電阻和接線方式，容易實現(xiàn)遠距離測量，功耗小。2.熱敏電阻的主要缺點（1）阻值與溫度變化成非線性關系。（2）元件的穩(wěn)定性差，互換性差。（3）元件容易老化，穩(wěn)定性較差。（4）除特殊高溫熱敏電阻外，絕大多數(shù)熱敏電阻僅適合0~150℃范圍。1.熱敏電阻的主要優(yōu)點2.熱敏電阻的主要缺點76MF12型熱敏電阻聚脂塑料封裝熱敏電阻3.熱敏電阻的基本類型（1）負溫度系數(shù)熱敏電阻（negativetemperaturecoefficient，NTC）：電阻率隨溫度升高而均勻減小。

玻璃封裝熱敏電阻MF58型熱敏電阻

貼片式熱敏電阻MF12型熱敏電阻聚脂塑料封裝熱敏電阻3.熱敏電阻的基本類型77A，B－與熱敏電阻材料的物理性能及熱敏電阻的尺寸、形式有關，而與溫度無關的常數(shù)。特點

負電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高，可以做成體積很小而電阻很大的熱敏電阻元件，且連接導線電阻的變化忽略不計。電阻率大，可靠性好，體積小，熱容量小，響應快，可以測量點的溫度，也用于快速測量溫度。性能不穩(wěn)定，測量準確度低，電阻溫度關系為非線性，互換性差，一般用于測量要求不高的場合，測量范圍－100~＋300℃。成本低，引線電阻影響小，適合測量微小溫度變化，在點溫、表面溫度、溫差、溫場等測量中應用較多，同時也廣泛應用于自動控制及電子線路熱補償線路中。RT測量原理A，B－與熱敏電阻材料的物理性能及熱敏電阻的尺寸、形式有關，78（2）正溫度系數(shù)熱敏電阻（positivetemperaturecoefficient，PTC）：電阻率隨溫度升高而減小，經(jīng)過某一溫度后急劇增加。A－與熱敏電阻材料的物理性能及熱敏電阻的尺寸、形式有關，而與溫度無關的常數(shù)。-主要采用BaTiO3系列材料加入少量Y2O3和Mn2O3燒結而成。-用作各種電器設備的過熱保護，發(fā)熱源的定溫控制或用作限流元件。大功率PTC熱敏電阻（2）正溫度系數(shù)熱敏電阻（positivetemperat79（3）臨界溫度系數(shù)熱敏電阻（criticaltemperatureresistor，CTR）：溫度接近某一數(shù)值時，電阻率下降產(chǎn)生突變。-主要采用VO2系列材料在弱還原氣氛中燒結而成。-在某個溫度上，電阻值隨溫度急劇變化。-用作溫度開關元件。（3）臨界溫度系數(shù)熱敏電阻（criticaltempera80

4.熱敏電阻的結構形式和符號

熱敏元件引線殼體4.熱敏電阻的結構形式和符號熱敏元件81三、熱電阻溫度測量電路

平衡電橋法如果電阻R2=R3，當熱電阻Rt阻值隨溫度變化時，調節(jié)電位器R1的觸點位置，使電橋處于平衡狀態(tài)，則（n=0~1）。特點熱電阻與滑線電阻位于相鄰的橋臂，實現(xiàn)了線性測量，測量精度高。三、熱電阻溫度測量電路平衡電橋法特點82

不平衡電橋法工作原理：被測溫度為下限值時，電橋處于平衡狀態(tài)，輸出電壓U=0；溫度升高，電橋平衡被破壞，輸出電壓U≠0，而且隨著溫度升高輸出電壓增加，并滿足關系RT=f（U），從而根據(jù)輸出電壓U的大小判斷被測溫度大小。特點：

屬于非線性測量。電源電壓的穩(wěn)定性對測量結果有影響，所以最好用穩(wěn)壓電源供電。不需要象平衡電橋那樣增加一套自動平衡裝置，因此結構簡單，價格低，并可以連續(xù)地自動指示測量溫度。不平衡電橋法工作原理：被測溫度為下限值時，電橋處于平衡狀態(tài)83四、熱電阻的使用注意事項1.根據(jù)測量溫度范圍和測量對象，選擇適當?shù)臒犭娮璧男吞?、?guī)格以及保護管材料。2.熱電阻最高使用溫度和工作壓力不能超過該熱電阻的額定數(shù)值。3.如果熱電阻需要在腐蝕性介質中使用，應該采用由不銹鋼制成的保護管。4.大多數(shù)熱電阻的敏感元件長度約為120mm，當選擇熱電阻的插入深度時，應該考慮到熱電阻只能測量敏感元件附近范圍內(nèi)被測介質的平均溫度。四、熱電阻的使用注意事項1.根據(jù)測量溫度范圍和測量對象，選擇845.熱電阻接線時，先將接線盒打開，然后采用二線制或三線制方法接線。6.熱電阻與顯示儀表的連接導線應該采用絕緣銅線，不得使用熱電偶的補償導線。銅線的電阻值按照顯示儀表技術條件規(guī)定的數(shù)據(jù)選配，一般為2~5歐姆，導線的電阻值可以用直流平衡電橋調整。7.不能把一個熱電阻與兩個顯示儀表并聯(lián)使用，只有雙支式熱電阻才可以用來和兩個顯示儀表一起使用。8.熱電阻及其附件在不使用的時候，必須保存在不受振動和碰撞的地方。其中最合適的存放場所條件：環(huán)境溫度10~35℃，相對濕度不大于80%，周圍空氣中不可以含有可能造成熱電阻零件腐蝕的物質。5.熱電阻接線時，先將接線盒打開，然后采用二線制或三線制方法85熱工參數(shù)測量之溫度測量熱工參數(shù)測量之溫度測量86第二章溫度測量

第一節(jié)溫度測量的基本知識 第二節(jié)膨脹式溫度計 第三節(jié)熱電偶溫度計 第四節(jié)熱電阻溫度計第二章溫度測量 第一節(jié)溫度測量的基本知識87溫度是火電廠最普遍最重要的熱工參數(shù)之一。溫度是蒸汽質量的重要指標之一。溫度是影響熱力設備效率的主要因素。溫度是影響傳熱過程的重要因素。溫度是保證熱力設備安全運行的重要參數(shù)。

溫度的準確測量對保證火電廠安全、經(jīng)濟生產(chǎn)具有重大的意義。溫度是火電廠最普遍最重要的熱工參數(shù)之一。溫881.溫度一、溫度和溫度測量第一節(jié)溫度測量的基本知識-宏觀上：表示物體或熱平衡系統(tǒng)冷熱程度的物理量。-微觀上：物體內(nèi)部大量分子無規(guī)則熱運動平均動能大小的標志。

2.溫度測量標準物體被測物體溫度測量的基本原理熱力學第零定律：熱平衡狀態(tài)下的兩種物體具有相同的溫度。標準物體的某些物理性質隨溫度連續(xù)地變化，具有較好的復現(xiàn)性。1.溫度一、溫度和溫度測量第一節(jié)溫度測量的基本知識-89二、溫標：衡量溫度高低的標準尺度。即溫度的數(shù)值表示方法，規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點和測量溫度的基本單位。

國際普遍使用的溫標有四種：攝氏溫標、華氏溫標、熱力學溫標、國際溫標。溫標建立的三要素（基本條件）選擇某種物質（測溫物質）的某一隨溫度變化的屬性（測溫屬性）來標志溫度。選定固定點（即物質不同相之間可以復現(xiàn)的平衡溫度），便于與其他溫度比較，確定測量溫度數(shù)值。對測溫屬性隨溫度的變化關系作出規(guī)定，確定任意點溫度值的數(shù)學關系表達式-分度方法（內(nèi)插函數(shù)）。二、溫標：衡量溫度高低的標準尺度。即溫度的數(shù)值表示方法，規(guī)定90溫標傳遞系統(tǒng)：包括生產(chǎn)中對各種溫度測量儀表的分度，把標準傳遞到測量儀表以及對使用中或修理后的溫度測量儀表進行檢定兩方面內(nèi)容。由研究機構（我國為中國計量科學研究院）按照國際溫標要求，建立國家基準器具，復現(xiàn)國際溫標。三級溫標傳遞系統(tǒng)由國家掌握的基準器具和工作基準器具向省級一等標準器具進行檢定。由省級掌握的一等標準器具向廠級二等、三等標準器具進行檢定。由廠級二等、三等標準器具向工業(yè)用現(xiàn)場儀表進行檢定。溫標傳遞系統(tǒng)：包括生產(chǎn)中對各種溫度測量儀表的分度，把標準傳遞91三、溫度測量儀表的分類測溫方式溫度計種類測量原理

優(yōu)點

缺點接觸式溫度計：感受件與被測介質直接接觸膨脹式溫度計利用液體或者固體熱脹冷縮的性質，以液體的體積變化或固體的變形量測量溫度構造簡單，使用方便，測量精度高，價格低，性能可靠量程和使用范圍有限，惰性大，不能自動記錄及遠距離傳送

壓力式溫度計（屬于膨脹式溫度計）利用定容氣體或液體受熱膨脹時壓力隨溫度變化的性質測量溫度構造簡單、堅固，防震，可以遠距離測量,并可制成自動記錄式

準確度低，滯后大，損壞后難修理,不能測量點溫度和表面溫度

熱電偶溫度計利用金屬或半導體的熱電效應測量溫度測溫范圍廣，準確度高，便于遠距離、多點、集中測量和自動控制環(huán)境溫度變化時需進行冷端溫度補償，在低溫段測量準確度低電阻溫度計利用金屬或半導體的電阻隨溫度變化的特性測量溫度低溫條件下測量準確度高，便于遠距離、多點、集中測量和自動控制不能測量較高溫度，使用時須注意環(huán)境溫度對一次元件的影響非接觸式溫度計輻射式溫度計利用物體的熱輻射強度隨溫度變化特性測量溫度測量時不破壞被測溫度場，測溫上限高，響應速度快低溫段測量不準確，測溫準確度受環(huán)境條件影響三、溫度測量儀表的分類測溫方式溫度計種類測量原理優(yōu)92特點：某支熱電偶斷路時，整個測量系統(tǒng)照常工作。如因絕緣子損壞所致，則需更換絕緣子低溫段測量不準確，測溫準確度受環(huán)境條件影響選擇某種物質（測溫物質）的某一隨溫度變化的屬性（測溫屬性）來標志溫度。如果電阻R2=R3，當熱電阻Rt阻值隨溫度變化時，調節(jié)電位器R1的觸點位置，使電橋處于平衡狀態(tài)，則若必須水平安裝時，則應采用耐火黏土或耐熱金屬制成的支架加以支持。第四節(jié)熱電阻溫度計缺點：容易破損，惰性大,能見度低,不能自動記錄及遠距離傳送，一般不具有信號遠傳功能，常用作現(xiàn)場溫度指示。（3）溫差電勢：同一種性質導體或半導體材料兩端因為溫度不同產(chǎn)生。（2）結構簡單堅固，能承受較大的沖擊、振動，體積小，能測量熱電偶和其他溫度傳感器無法測量的空隙、腔體、內(nèi)孔等處的點溫度。如果將EPX、ENX補償導線都換成銅導線，儀表指示為多少？如將EPX、ENX補償導線的位置對換，儀表的指示又為多少？銅-銅鎳熱電偶（型號WRC,分度號T）缺點：只要有一支熱電偶斷路，整個測量系統(tǒng)不能工作。補償導線與熱電偶的熱電特性不完全相同帶來的誤差。（1）補償導線：在一定溫度范圍內(nèi)（0~100℃），和所連接使用的熱電偶具有相同熱電性能的兩種廉價金屬材料。熱電阻一端與一根導線相連，另一端同時與兩根導線相連，從而減小或消除導線電阻受環(huán)境溫度的影響。以兩根不同的導體或半導體線狀材料一端焊接或鉸接起來形成的熱電偶為敏感元件，將溫度信號轉換成為一定電勢信號，經(jīng)連接導線配以相應的測量毫伏級電壓信號的顯示儀表實現(xiàn)遠距離測量、自動記錄和溫度的自動控制。為工業(yè)測量溫度中應用與熱電偶同樣熱電性質的補償導線提供理論依據(jù)。原理上測量范圍可以從超低溫到極高溫，但1000℃以下測量誤差大，能測量運動物體和熱容小的物體溫度熱電偶接線柱與熱電極接觸不良→將接線柱螺絲擰緊三、溫度測量儀表的分類溫度儀表接觸式溫度測量儀表非接觸式溫度測量儀表測量條件

感溫元件要與被測對象良好接觸；感溫元件的加入幾乎不改變對象的溫度；被測溫度不超過感溫元件能承受的上限溫度;被測對象不對感溫元件產(chǎn)生腐蝕

需要準確知道被測對象表面發(fā)射率；被測對象的輻射能充分照射到檢測元件上測量范圍

特別適合1200℃以下、熱容量大、無腐蝕性對象的連續(xù)在線測量溫度，對高于1800℃以上的溫度測量比較困難

原理上測量范圍可以從超低溫到極高溫，但1000℃以下測量誤差大，能測量運動物體和熱容小的物體溫度響應速度慢，通常為幾十秒到幾分鐘快，通常為2~3秒鐘其他特點

結構簡單、體積小、可靠、維護方便、價格低廉，儀表讀數(shù)直接反映被測物體實際溫度；可以方便地組成多路集中測量與控制系統(tǒng)

結構復雜、體積大、調整麻煩、價格昂貴；儀表讀數(shù)通常只反映被測物體表現(xiàn)溫度(需進一步轉換)；不容易組成測溫、控溫一體化的溫度控制裝置特點：某支熱電偶斷路時，整個測量系統(tǒng)照常工作。三、溫度測量儀93

膨脹式溫度計是利用物質受熱時產(chǎn)生膨脹的原理制成的溫度計，測溫范圍為-200~600℃。這類溫度計結構簡單、價格低廉，一般用作就地測量。第二節(jié)膨脹式溫度計液體膨脹式溫度計（玻璃液體溫度計）固體膨脹式溫度計（雙金屬溫度計）氣體膨脹式溫度計（壓力式溫度計）膨脹式溫度計是利用物質受熱時產(chǎn)生膨脹的原理制94一、玻璃液體溫度計：利用液體受熱膨脹的性質制成,廣泛用于測量-200~500℃范圍內(nèi)溫度。1.工作原理利用玻璃管內(nèi)液體的體積隨溫度變化而發(fā)生的變化與玻璃隨溫度變化而體積發(fā)生的變化之差測量溫度。組成：液體存儲器、毛細管、標尺、感溫泡、安全泡、中間泡。液體可以為：水銀、酒精、甲苯等。當溫度超過300℃時，采用硅硼玻璃；500℃以上采用石英玻璃。2.特點優(yōu)點：構造簡單,價格低廉，制作容易，安裝使用方便，顯示直觀，測量范圍較廣，精度高，現(xiàn)場直接讀數(shù)，一般無需輔助能源。缺點：容易破損，惰性大,能見度低,不能自動記錄及遠距離傳送，一般不具有信號遠傳功能，常用作現(xiàn)場溫度指示。一、玻璃液體溫度計：利用液體受熱膨脹的性質制成,廣泛用于測95二、雙金屬溫度計

結構簡單、牢固，抗震性能好，避免水銀污染，因此可以部分取代水銀溫度計，用于氣體、液體及蒸氣的溫度測量。1.雙金屬溫度計的工作原理

利用兩種膨脹系數(shù)不同的金屬薄片疊焊在一起制成的測溫元件，其中雙金屬片的一端為固定端，另一端為自由端。當t=t0時，兩金屬片處于水平位置；當t>t0時，雙金屬片受熱后由于兩種金屬片的膨脹系數(shù)不同而使膨脹系數(shù)較大的金屬片向膨脹系數(shù)較小的金屬片一面彎曲變形，彎曲變形的程度與溫度的高低成正比。二、雙金屬溫度計結構簡單、牢固，抗震性能好，避962.類型按照雙金屬片溫度計按指示部分與保護管連接方式

軸向型徑向型萬向型2.類型97三、壓力式溫度計：根據(jù)溫度變化時，封閉在一定容積中的氣體、液體或者某些液體的飽和蒸汽的壓力相應發(fā)生變化的原理制造，測量范圍為0~300℃。

1.特點（1）優(yōu)點：構造簡單,價格便宜，讀數(shù)方便、清晰，防爆、抗震性好，熱慣性小，精度較高，可以遠距離測量，并可制成自動記錄式儀表。（2）缺點損壞后很難修理，不能測量點溫和表面溫度。動態(tài)性能差，準確度低，示值的滯后較大，不能測量迅速變化的溫度。三、壓力式溫度計：根據(jù)溫度變化時，封閉在一定容積中的氣體、液982.組成：溫包、毛細管、壓力敏感元件。毛細管細而長(規(guī)格為1~60m)，它的作用主要是傳遞壓力，長度愈長，則使溫度計響應愈慢，在長度相等條件下，毛細管愈細，則準確度愈高。3.分類：根據(jù)感溫系統(tǒng)所充介質不同，分為充液壓力式溫度計、充氣壓力式溫度計、蒸汽壓力式溫度計。2.組成：溫包、毛細管、壓力敏感99第三節(jié)熱電偶溫度計目前世界上科研和生產(chǎn)中應用最普遍、最廣泛的溫度測量儀表特點：結構簡單，性能穩(wěn)定，容易制作，使用方便，測量范圍寬，準確度高，熱慣性小，動態(tài)特性好，便于遠距離顯示和傳送信號。第三節(jié)熱電偶溫度計目前世界上科研和生產(chǎn)中應用最普遍、最100

以兩根不同的導體或半導體線狀材料一端焊接或鉸接起來形成的熱電偶為敏感元件，將溫度信號轉換成為一定電勢信號，經(jīng)連接導線配以相應的測量毫伏級電壓信號的顯示儀表實現(xiàn)遠距離測量、自動記錄和溫度的自動控制。

熱電極：兩種不同的導體或半導體。

測量端（工作端、熱端）：插入被測介質中。

參比端（自由端、冷端）：處于周圍環(huán)境中。

一、熱電偶測量溫度的基本原理1.熱電偶溫度計的組成以兩根不同的導體或半導體線狀材料一端焊接或鉸接101熱電效應熱能→電能熱電效應熱能→電能1022.熱電偶測量溫度的基本原理（1）熱電效應（塞貝克效應）：若把A、B兩種不同的導體或半導體材料接成閉合回路，當回路兩個接點溫度不相同時，回路中產(chǎn)生熱電勢，形成電流的現(xiàn)象。

熱電勢由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成。2.熱電偶測量溫度的基本原理（1）熱電效應（塞貝克效應）：若103（3）溫差電勢：同一種性質導體或半導體材料兩端因為溫度不同產(chǎn)生。在熱電偶回路中加入第三種、第四種…均質導體，只要中間接入的導體兩端溫度相同，它對回路中的熱電勢就沒有影響。由于補償導線與電極材料通常并不完全相同，因此各種熱電偶和所配用的補償導線兩個連接點的溫度必須相同，而且不得超過規(guī)定的使用溫度（0~100℃）。缺點：只要有一支熱電偶斷路，整個測量系統(tǒng)不能工作。如果電阻R2=R3，當熱電阻Rt阻值隨溫度變化時，調節(jié)電位器R1的觸點位置，使電橋處于平衡狀態(tài)，則感受件與被測介質直接接觸當溫度超過300℃時，采用硅硼玻璃；解：查鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表得EAB（30，0）=1.九、熱電偶溫度傳感器的安裝要求（2）結構簡單堅固，能承受較大的沖擊、振動，體積小，能測量熱電偶和其他溫度傳感器無法測量的空隙、腔體、內(nèi)孔等處的點溫度。結構簡單、體積小、可靠、維護方便、價格低廉，儀表讀數(shù)直接反映被測物體實際溫度；鉑銠