化工儀表及自動(dòng)化之溫度檢測(cè)及儀表

化工儀表及自動(dòng)化第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表內(nèi)容提要概述測(cè)溫儀表的分類溫度檢測(cè)的基本原理熱電偶溫度計(jì)熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線與冷端溫度補(bǔ)償熱電阻溫度計(jì)測(cè)溫原理常用熱電阻 內(nèi)容提要溫度變送器電動(dòng)溫度變送器一體化溫度變送器智能式溫度變送器一、概述一、測(cè)溫儀表的分類反映了物體冷熱的程度，與自然界中的各種物理和化學(xué)過(guò)程相聯(lián)系。溫度概念的建立及測(cè)量：以熱平衡為基礎(chǔ)的溫度最本質(zhì)的性質(zhì)：當(dāng)兩個(gè)冷熱程度不同的物體接觸后就會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)熱換熱，換熱結(jié)束后兩物體處于熱平衡狀態(tài)，則它們具有相同的溫度。分類按測(cè)量方式

接觸式與非接觸式

一、概述測(cè)溫方式溫度計(jì)種類優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)使用范圍／℃接觸式測(cè)溫儀表玻璃液體溫度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、測(cè)量準(zhǔn)確、價(jià)格低廉容易破損、讀數(shù)麻煩、一般只能現(xiàn)場(chǎng)指示,不能記錄與遠(yuǎn)傳-100～100（150）有機(jī)液體0～350（-30～650）水銀雙金屬溫度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)械強(qiáng)度大、價(jià)格低、能記錄、報(bào)警與自控

精度低、不能離開測(cè)量點(diǎn)測(cè)量,量程與使用范圍均有限

-80～600壓力式溫度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不怕震動(dòng)、具有防爆性、價(jià)格低廉、能記錄、報(bào)警與自控精度低、測(cè)量距離較遠(yuǎn)時(shí),儀表的滯后性較大、一般離開測(cè)量點(diǎn)不超過(guò)10米-30～600液體型0～250蒸汽型電阻溫度計(jì)測(cè)量精度高,便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制

結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不能測(cè)量高溫,由于體積大,測(cè)點(diǎn)溫度較困難

-200～600鉑電阻-50～150銅電阻-50～150（180）鎳電阻-100～200（300）熱敏電阻熱電偶溫度計(jì)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)控制需冷端溫度補(bǔ)償,在低溫段測(cè)量精度較低

0～1300（1600）鉑銠10-鉑-50～1000（1200）鎳鉻-鎳硅非接觸式測(cè)溫儀表光學(xué)高溫計(jì)攜帶用、可測(cè)量高溫、測(cè)溫時(shí)不破壞被測(cè)物體溫度場(chǎng)

測(cè)量時(shí),必須經(jīng)過(guò)人工調(diào)整,有人為誤差,不能作遠(yuǎn)距離測(cè)量,記錄和自控700～3200輻射高溫計(jì)測(cè)溫元件不破壞被測(cè)物體溫度場(chǎng),能作遠(yuǎn)距離測(cè)量、報(bào)警和自控、測(cè)溫范圍廣只能測(cè)高溫,低溫段測(cè)量不準(zhǔn),環(huán)境條件會(huì)影響測(cè)量精度,連續(xù)測(cè)高溫時(shí)須作水冷卻或氣冷卻0～2000）表5-1各種溫度計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)及使用范圍4接觸式測(cè)溫溫度敏感元件與被測(cè)對(duì)象接觸，經(jīng)過(guò)換熱后兩者溫度相等。常用的接觸式測(cè)溫儀表： (1)膨脹式溫度計(jì)。 (2)熱電阻溫度計(jì)。 (3)熱電偶溫度計(jì)。 (4)其他原理的溫度計(jì)。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：直觀、可靠，測(cè)量?jī)x表也比較簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn)： 由于敏感元件必須與被測(cè)對(duì)象接觸，在接觸過(guò)程中就可能破壞被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)分布，從而造成測(cè)量誤差。 有的測(cè)溫元件不能和被測(cè)對(duì)象充分接觸，不能達(dá)到充分的熱平衡，使測(cè)溫元件和被測(cè)對(duì)象溫度不一致，也會(huì)帶來(lái)誤差。 在接觸過(guò)程中，介質(zhì)腐蝕性，高溫時(shí)對(duì)測(cè)溫元件的影響，影響測(cè)溫元件的可靠性和工作壽命。

非接觸測(cè)溫

溫度敏感元件不與被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過(guò)輻射能量進(jìn)行熱交換，由輻射能的大小來(lái)推算被測(cè)物體的溫度。

常用的非接觸式測(cè)溫儀表： (1)輻射式溫度計(jì)：基于普朗克定理 光電高溫計(jì)，輻射傳感器，比色溫度計(jì)。 (2)光纖式溫度計(jì)：光纖的溫度特性、傳光介質(zhì)。 光纖溫度傳感器，光纖輻射溫度計(jì)。優(yōu)點(diǎn)：不與被測(cè)物體接觸，不破壞原有的溫度場(chǎng)，在被測(cè)物體為運(yùn)動(dòng)物體時(shí)尤為適用。缺點(diǎn)：精度一般不高。一、、概概述述1.應(yīng)應(yīng)用用熱熱膨膨脹脹原原理理測(cè)測(cè)溫溫圖3-50雙金屬片

圖3-51

雙金屬溫度信號(hào)器1—雙金屬片；2—調(diào)節(jié)螺釘；3—絕緣子；4—信號(hào)燈利用用液液體體或或固固體體受受熱熱時(shí)時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生生熱熱膨膨脹脹的的原原理理,可可以以制制成成膨膨脹脹式式溫溫度度計(jì)計(jì)。。一、、概概述述2.應(yīng)應(yīng)用用壓壓力力隨隨溫溫度度變變化化的的原原理理測(cè)測(cè)溫溫3.應(yīng)應(yīng)用用熱熱阻阻效效應(yīng)應(yīng)測(cè)測(cè)溫溫4.應(yīng)應(yīng)用用熱熱電電效效應(yīng)應(yīng)測(cè)測(cè)溫溫5.應(yīng)應(yīng)用用熱熱輻輻射射原原理理測(cè)測(cè)溫溫二、、熱熱電電偶偶溫溫度度計(jì)計(jì)熱電電偶偶熱電電偶偶溫溫度度計(jì)計(jì)是以以熱熱電電效效應(yīng)應(yīng)為為基基礎(chǔ)礎(chǔ)的的測(cè)測(cè)溫溫儀儀表表。。圖3-53熱電偶溫度計(jì)測(cè)溫系統(tǒng)示意圖1—熱電偶；2—導(dǎo)線；3—測(cè)量?jī)x表熱電電偶偶溫溫度度計(jì)計(jì)由三三部部分分組組成成：：熱熱電電偶偶；；測(cè)測(cè)量量?jī)x儀表表；；連連接接熱熱電電偶偶和和測(cè)測(cè)量量?jī)x儀表表的的導(dǎo)導(dǎo)線線。。圖3-54熱電偶示意圖熱電電偶偶也也叫叫溫溫差差電電偶偶是最最早早出出現(xiàn)現(xiàn)的的一一種種熱熱電電探探測(cè)測(cè)器器件件賽貝貝克克（（Seebeck））效效應(yīng)應(yīng)(熱熱點(diǎn)點(diǎn)效效應(yīng)應(yīng))1821年年賽賽貝貝克克發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)了了銅銅、、鐵鐵這這兩兩種種金金屬屬的的溫溫差差電電現(xiàn)現(xiàn)象象。。即即在在這這兩兩種種金金屬屬構(gòu)構(gòu)成成的的閉閉合合回回路路中中，，對(duì)對(duì)兩兩個(gè)個(gè)接接頭頭的的中中一一個(gè)個(gè)加加熱熱即即可可產(chǎn)產(chǎn)生生電電流流。。在在冷這種由兩種不同的金屬構(gòu)成的能產(chǎn)生溫差熱電勢(shì)的裝置稱為熱電偶。二、、熱熱電電偶偶溫溫度度計(jì)計(jì)1.熱熱電電現(xiàn)現(xiàn)象象及及測(cè)測(cè)溫溫原原理理圖3-55熱電現(xiàn)象熱電電偶偶：：兩種種不不同同的的金金屬屬A和B構(gòu)成成閉閉合合回回路路當(dāng)兩個(gè)接接觸端T﹥T0時(shí)，回路路中會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生熱電電勢(shì)熱電勢(shì)由由兩種材材料的接接觸電勢(shì)勢(shì)和單一一材料的的溫差電電勢(shì)決定定（1）接接觸電勢(shì)勢(shì)不同金屬屬材料內(nèi)內(nèi)部的自自由電自由電子從A擴(kuò)散到B，擴(kuò)散平衡時(shí)，A失去電子帶正電荷，B得到電子帶負(fù)電荷，因此在A、B接觸處形成一定電位差，即接觸電勢(shì)（帕爾帖電勢(shì)）。接觸電勢(shì)勢(shì)帕爾帖電電勢(shì)大小小為：k———玻耳耳茲曼常常數(shù)；K＝1.38×10-23T———接觸觸面的絕絕對(duì)溫度度；e———單位位電荷量量；e=1.6×10-19CNA——金屬屬電極A的自由由電子密密度NA——金屬屬電極B的自由由電子密密度（2）在同一金金屬材料料A中，，當(dāng)金屬屬材料兩兩端的溫溫度不同同時(shí)，兩兩端電子子能量不即在A兩端形成一定電位差，即溫差電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）。溫差電勢(shì)勢(shì)（湯姆遜遜電勢(shì)））湯姆遜電電勢(shì)大小小為：δ———湯姆姆遜系數(shù)數(shù)，它表表示溫度度為1℃℃時(shí)所產(chǎn)產(chǎn)生的電電動(dòng)勢(shì)值值，它與與材料的的性質(zhì)有有關(guān)。（3）熱熱電偶偶回路的的總熱電電勢(shì)結(jié)論：熱電勢(shì)存存在必須須具備兩兩個(gè)條件件：兩種不同同的金屬屬材料組組成熱電電偶它的兩端端存在溫溫差。圖3-56接觸電勢(shì)形成的過(guò)程左圖閉合合回路中中總的熱熱電勢(shì)或圖3-57熱電偶原理二、熱電電偶溫度度計(jì)注意

由于熱電極的材料不同,所產(chǎn)生的接觸熱電勢(shì)亦不同,因此不同熱電極材料制成的熱電偶在相同溫度下產(chǎn)生的熱電勢(shì)是不同的。熱電偶一般都是在自由端溫度為0℃時(shí)進(jìn)行分度的,因此,若自由端溫度不為0℃而為t0時(shí),則熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系可用下式進(jìn)行計(jì)算。

EAB(t,t0)=EAB(t,0)-EAB(t0,0)

二、熱電電偶溫度度計(jì)舉例例1今用一只鎳鉻-鎳硅熱電偶,測(cè)量小氮肥廠中轉(zhuǎn)化爐的溫度,已知熱電偶工作端溫度為800℃,自由端(冷端)溫度為30℃,求熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)E(800,30)。解：由附附錄四可可以查得得E(800,0)=33.277(mV)E(30,0)=1.203(mV)將上述數(shù)數(shù)據(jù)代入入,即得得E(800,30)=E(800,0)-E(30,0)=32.074(mV)二、熱電電偶溫度度計(jì)例2某某支鉑銠銠10-鉑熱電電偶在工工作時(shí)，，自由端端溫度t0=30℃,測(cè)測(cè)得熱電電勢(shì)E(t,t0)=7.172mV解:由附錄一可以查得

E(30,0)=0.173(mV)代入式變換得

E(t,0)=E(t,30)+E(30,0)=0.173+7.172=7.345(mV)再由附錄一可以查得7.345mV對(duì)應(yīng)的溫度t為800℃。二、熱電電偶溫度度計(jì)注意：由于熱電電偶所產(chǎn)產(chǎn)生的熱熱電勢(shì)與與溫度的的關(guān)系都都是非線線性的(當(dāng)然然各種熱熱電偶的的非線性性程度不不同),因此在在自由端端溫度不不為零時(shí)時(shí),將所所測(cè)熱電電勢(shì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的溫度度值加上上自由端端溫度,并不等等于實(shí)際際的被測(cè)測(cè)溫度。。標(biāo)準(zhǔn)化熱熱電偶熱熱電勢(shì)和和溫度的的關(guān)系二、熱電電偶溫度度計(jì)2.插入入第三種種導(dǎo)線的的問(wèn)題利用熱電電偶測(cè)量量溫度時(shí)時(shí)，必須須要用某某些儀表表來(lái)測(cè)量量熱電勢(shì)勢(shì)的數(shù)值值，見(jiàn)下下圖。總的熱電勢(shì)能量守恒原理（3-77）（3-78）將式（3-77）代入式（3-76）可得圖3-58熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)連接圖（3-76）二、熱電電偶溫度度計(jì)說(shuō)明：在熱電偶回路中接入第三種金屬導(dǎo)線對(duì)原熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)數(shù)值并無(wú)影響。不過(guò)必須保證引入線兩端的溫度相同。

中間導(dǎo)體體定律-此定律具具有特別別重要的的實(shí)用意意義，因因?yàn)橛脽釤犭娕紲y(cè)測(cè)溫時(shí)必須接入入儀表(第三種種材料)，根據(jù)據(jù)此定律律，只要要儀表兩兩接入點(diǎn)點(diǎn)的溫度度保持一一致(T0)，根據(jù)據(jù)中間導(dǎo)導(dǎo)體定律律，儀表表的接入入就不會(huì)會(huì)影響熱熱電勢(shì)。。二、熱電電偶溫度度計(jì)3.常用用熱電偶偶的種類類工業(yè)上對(duì)對(duì)熱電極極材料的的要求在測(cè)溫范范圍內(nèi)其其熱電性性質(zhì)要穩(wěn)穩(wěn)定,不不隨時(shí)間間變化;在測(cè)溫范范圍內(nèi)要要有足夠夠物理、、化學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定性,不易被被氧化或或腐蝕;電阻溫度度系數(shù)要要小,電電導(dǎo)率要要高,組組成熱電電偶后產(chǎn)產(chǎn)生的熱熱電勢(shì)要要大,其其值與溫溫度成線線性關(guān)系系或有簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的函函數(shù)關(guān)系系;復(fù)現(xiàn)性要要好,這這樣便于于成批生生產(chǎn),而而且在應(yīng)應(yīng)用上也也可保證證良好的的互換性性;材料組織織均勻、、要有韌韌性,便便于加工工成絲。。二、熱電電偶溫度度計(jì)熱電偶名稱代號(hào)分度號(hào)熱電極材料測(cè)溫范圍/℃新舊正熱電極負(fù)熱電極長(zhǎng)期使用短期使用鉑銠30-鉑銠6鉑銠10-鉑鎳鉻-鎳硅鎳鉻-銅鎳鐵-銅鎳銅-銅鎳WRRWRPWRNWREWRFWRCBSKEJTLL-2LB-3EU-2--CK鉑銠30合金鉑銠10合金鎳鉻合金鎳鉻合金鐵銅鉑銠6合金純鉑鎳硅合金銅鎳合金銅鎳合金銅鎳合金300～1600-20～1300-50～1000-40～800-40～700-400～300180016001200900750350表3-4常用用熱電偶偶1、鉑銠銠30-鉑銠6（B型））為貴金屬屬熱電偶偶。熱偶偶絲線徑徑規(guī)定為為0.5mm，，正極（BP）和和負(fù)極（（BN））的名義義化學(xué)成成分均為為鉑銠合合金，只只是含量量不同，，故俗稱稱為雙鉑鉑銠熱電電偶。長(zhǎng)期最高高使用溫溫度為1600℃，短短期最高高使用溫溫度為1800℃。優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度度高，穩(wěn)穩(wěn)定性好好，測(cè)溫溫溫區(qū)寬寬，使用用壽命長(zhǎng)長(zhǎng)等，適適用于氧氧化性和和惰性氣氣氛中，，也可短短期用于于真空中中，但不不適用于于還原性性氣氛或或含有金金屬或非非金屬蒸蒸汽中；；參比端端不需進(jìn)進(jìn)行冷端端補(bǔ)償，，因?yàn)樵谠?～50℃范范圍內(nèi)熱熱電勢(shì)小小于3μμV。缺點(diǎn)：熱電率較較小，靈靈敏度低低，高溫溫下機(jī)械械強(qiáng)度下下降，抗抗污染能能力差，，貴金屬屬材料昂昂貴。2、鉑銠銠10-鉑熱電電偶（S型）貴金屬熱熱電偶。。電極線線徑規(guī)定定為0.5mm，正極（SP）的的名義化化學(xué)成分分為鉑銠銠合金負(fù)極（SN）為為純鉑，，故俗稱稱為單鉑鉑銠熱電電偶。長(zhǎng)期最高使用用溫度為1300℃，短短期最高使用用溫度為1600℃。優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，穩(wěn)穩(wěn)定性好，測(cè)測(cè)溫溫區(qū)和使使用壽命長(zhǎng)，，物理化學(xué)性性能良好，在在高溫下抗氧氧化性能好，，適用于氧化化和惰性氣氛氛中。缺點(diǎn)：熱電率較小，，靈敏度低，，高溫下機(jī)械械強(qiáng)度下降，，對(duì)污染敏感感，貴金屬材材料昂貴，因因此一次性投投資較大。3、鎳鉻-鎳鎳硅熱電偶（（K型）使用量最大的的廉金屬熱電電偶，用量為為其他熱電偶偶的總和正極（KP））的名義化學(xué)學(xué)成分為：Ni:Cr=90:10，負(fù)極（KN））的名義化學(xué)學(xué)化學(xué)成分為為Ni:Si=97:3。其使用溫度為為-50～1000℃。。優(yōu)點(diǎn)：線性度好，熱熱電勢(shì)較大，，靈敏度較高高，穩(wěn)定性和和復(fù)現(xiàn)性均好好，抗氧化性性強(qiáng)，價(jià)格便便宜。能用于于氧化性和惰惰性氣氛中。。K型熱電偶不不能在高溫下下直接用于硫硫、還原性或或還原、氧化化交替的氣氛氛中，也不能能用于真空中中。4、鎳鉻-銅銅鎳熱電偶（（E型）稱為鎳鉻-康康銅熱電偶，，也是一種廉廉價(jià)金屬熱電電偶。其正極（EP）為鎳鉻10合金，化學(xué)成成分與KP相相同，負(fù)極（（EN）為銅銅鎳合金，名名義化學(xué)成分分為55%的的銅、45%的鎳以及少少量的鈷、錳錳、鐵等元素素。該熱電偶電動(dòng)動(dòng)勢(shì)之大，靈靈敏度之高屬屬所有標(biāo)準(zhǔn)熱熱電偶之最，，宜制成熱電電偶堆來(lái)測(cè)量量微小溫度變變化。E型熱電偶可可用于濕度較較大的環(huán)境里里，具有穩(wěn)定定性好，抗氧氧化性能高，，價(jià)格便宜等等優(yōu)點(diǎn)。但不不能在高溫下下用于硫、還還原性氣氛中中。二、熱電偶溫溫度計(jì)4.熱電偶的的構(gòu)造及結(jié)構(gòu)構(gòu)形式圖3-59熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電極絕緣管保護(hù)套管接線盒普通裝配型熱電偶的外形形安裝螺紋安裝法蘭普通裝配型熱電偶的結(jié)構(gòu)構(gòu)放大圖接線盒引出線套管固定螺紋（出廠時(shí)用塑塑料包裹）熱電偶工作端端（熱端）不銹鋼保護(hù)管柔性安裝型鎧鎧裝結(jié)構(gòu)它可以做得很很細(xì)很長(zhǎng),使使用中隨需需要能任意彎彎曲。測(cè)量端的熱容容量小，響應(yīng)應(yīng)速度快，繞繞性好，可彎彎曲，可以安裝在狹狹窄或結(jié)構(gòu)復(fù)復(fù)雜的測(cè)量場(chǎng)場(chǎng)合，耐壓、、耐振、耐沖沖擊鎧裝型熱電偶偶外形法蘭鎧裝型熱電偶可長(zhǎng)達(dá)上百米薄壁金屬保保護(hù)套管（鎧鎧體）BA絕緣材料鎧裝型熱電偶偶橫截面二、熱電偶溫溫度計(jì)二、補(bǔ)償導(dǎo)線線與冷端溫度度補(bǔ)償采用一種專用用導(dǎo)線，將熱熱電偶的冷端端延伸出來(lái)，，這既能保證證熱電偶冷端端溫度保持不不變，又經(jīng)濟(jì)濟(jì)。它也是由兩種種不同性質(zhì)的的金屬材料制制成，在一定定溫度范圍內(nèi)內(nèi)（0～100℃）與所所連接的熱電電偶具有相同同的熱電特性性，其材料又又是廉價(jià)金屬屬。見(jiàn)左圖。。1.補(bǔ)償導(dǎo)線線圖3-60補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖二、熱電偶溫溫度計(jì)假設(shè)將鎳鉻記為A、鎳硅記為B、銅記為C、銅鎳記為D,并考慮到引入銅導(dǎo)線對(duì)回路的總熱電勢(shì)沒(méi)有影響(因其兩端溫度均為t0)，則圖3-60所示回路的總熱電勢(shì)為如果假定各接接點(diǎn)溫度全為為t1，代入式上式式，則有或由于t1一般是在100℃以下,在此溫度范范圍內(nèi),根據(jù)據(jù)補(bǔ)償導(dǎo)線的的性質(zhì),有二、熱電偶溫溫度計(jì)將此式代入式式便有因?yàn)楣识?、熱電偶溫溫度?jì)在使用熱電偶偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)時(shí)，要注意型型號(hào)相配。熱電偶名稱補(bǔ)償導(dǎo)線工作端為100℃，冷端為0℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)熱電勢(shì)mV正極負(fù)極鉑銠10-鉑鎳鉻-鎳硅鎳鉻-銅鎳銅銅鎳鉻銅鎳銅鎳銅鎳0.64±0.034.10±0.156.95±0.30表3-7常常用熱電偶的的補(bǔ)償導(dǎo)線二、熱電偶溫溫度計(jì)注意使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí),應(yīng)當(dāng)注意補(bǔ)償導(dǎo)線的正、負(fù)極必須與熱電偶的正、負(fù)極各端對(duì)應(yīng)相接。此外,正、負(fù)兩極的接點(diǎn)溫度t1應(yīng)保持相同,延伸后的冷端溫度t0應(yīng)比較恒定且比較低。對(duì)于鎳鉻-銅鎳等一類用廉價(jià)金屬制成的熱電偶,則可用其本身材料作補(bǔ)償導(dǎo)線,將冷端延伸到環(huán)境溫度較恒定的地方。二、熱電偶溫溫度計(jì)2.冷端溫度度的變化對(duì)測(cè)測(cè)量的影響及及消除方法在應(yīng)用熱電偶偶測(cè)溫時(shí)，只只有將冷端溫溫度保持為００℃，或者是是進(jìn)行一定的的修正才能得得出準(zhǔn)確的測(cè)測(cè)量結(jié)果。這這樣做，就稱稱為熱電偶的冷端端溫度補(bǔ)償。一般采用下下述幾種方法法。圖3-61

熱電偶冷端溫度保持０℃的方法（1）冷端溫溫度保持為0℃的方法在實(shí)際生產(chǎn)中中，冷端溫度度往往不是0℃，而是某某一溫度t0，這就引起測(cè)測(cè)量誤差。因因此，必須對(duì)對(duì)冷端溫度進(jìn)進(jìn)行修正。二、熱電偶溫溫度計(jì)實(shí)際生產(chǎn)中，其冷端溫度為t0，即有或由此可知，冷冷端溫度修正正方法是把測(cè)測(cè)得的熱電勢(shì)勢(shì)EAB（t，t0），加上熱端為為室溫t0，冷端為0℃℃時(shí)的熱電偶偶的熱電勢(shì)EAB（t0，0），才能得到實(shí)實(shí)際溫度下的的熱電勢(shì)EAB（t，0）。（2）冷端溫溫度修正法二、熱電偶溫溫度計(jì)舉例例用鉑銠10-鉑熱電偶進(jìn)行溫度檢測(cè),熱電偶的冷端溫度t0=30℃，顯示儀表的溫度讀數(shù)(假定此儀表是不帶冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償且是以溫度刻度的)為979℃，試求被測(cè)溫度的實(shí)際值。解：由分度號(hào)為為S的鉑銠10-鉑熱電偶分分度表(附附錄二)查出出979℃時(shí)時(shí)的熱電勢(shì)值值為9.343mV。也也就是E(t,t0)=9.343mV,又從從分度表中查查得E(t0,0)=E(30,0)=0.173mV。將此兩個(gè)數(shù)數(shù)值代入式EAB(t,t0)=EAB(t,0)-EAB(t0,0)，得E(t,0)=9.343mV+0.173mV=9.516(mV)再查分度表可可知,對(duì)應(yīng)于于9.516mV的溫度度t=994℃,這就是是該支鉑銠10-鉑熱電偶所所測(cè)得的溫度度實(shí)際值。二、熱電偶溫溫度計(jì)（3）校正儀儀表零點(diǎn)法若采用測(cè)溫元元件為熱電偶偶時(shí)，要使測(cè)測(cè)溫時(shí)指示值值不偏低，可可預(yù)先將儀表表指針調(diào)整到到相當(dāng)于室溫溫的數(shù)值上。。注意：只能在測(cè)溫要求不太高的場(chǎng)合下應(yīng)用。（4）補(bǔ)償電電橋法利用不平衡電電橋產(chǎn)生的電電勢(shì)，來(lái)補(bǔ)償償熱電偶因冷冷端溫度變化化而引起的熱熱電勢(shì)變化值值。二、熱電偶溫溫度計(jì)由于電橋是在20℃時(shí)平衡的，所以采用這種補(bǔ)償電橋時(shí)須把儀表的機(jī)械零位預(yù)先調(diào)到20℃處。如果補(bǔ)償電橋是在0℃時(shí)平衡設(shè)計(jì)的（DDZ-Ⅱ型溫度變送器中的補(bǔ)償電橋），則儀表零位應(yīng)調(diào)在0℃處。注意！圖3-62具有補(bǔ)償電橋的熱電偶測(cè)溫線路二、熱電偶溫溫度計(jì)（5）補(bǔ)償熱熱電偶法在實(shí)際生產(chǎn)中中，為了節(jié)省省補(bǔ)償導(dǎo)線和和投資費(fèi)用，，常用多支熱熱電偶而配用用一臺(tái)測(cè)溫儀儀表。圖3-63補(bǔ)償熱電偶連接線路第三節(jié)熱電電阻溫度計(jì)在中、低溫區(qū)區(qū)，一般是使使用熱電阻溫溫度計(jì)來(lái)進(jìn)行行溫度的測(cè)量量較為適宜。。熱電阻溫度計(jì)計(jì)是由熱電阻，，顯示儀表以以及連接導(dǎo)線線所組成。利用導(dǎo)體或半半導(dǎo)體材料的的電阻率隨溫溫度變化的特特性制成的傳傳感器叫做熱熱電阻式傳感感器。應(yīng)用：對(duì)溫度度和與溫度有有關(guān)的參量進(jìn)進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)溫范圍：中中、低溫區(qū)域域（-200℃~650℃）低溫方面也應(yīng)應(yīng)用于1K~3K的溫度度測(cè)量，高溫溫也有用于1000℃℃~1300℃測(cè)溫元件可分分為金屬熱電電阻和半導(dǎo)體體熱敏電阻兩兩大類。第三節(jié)熱電電阻溫度計(jì)對(duì)于線性變化的熱電阻來(lái)說(shuō)，其電阻值與溫度關(guān)系如下式

熱電阻溫度計(jì)計(jì)適用于測(cè)量量-200～～+500℃℃范圍內(nèi)液體體、氣體、蒸蒸汽及固體表表面的溫度。。一、測(cè)溫原原理利用熱電阻阻的電阻值值隨溫度變變化而變化化的特性來(lái)來(lái)進(jìn)行溫度度測(cè)量的。。第三節(jié)熱熱電阻溫度度計(jì)二、工業(yè)常常用熱電阻阻作為熱電阻阻的材料一一般要求是是：電阻溫度系系數(shù)，以提提高熱電阻阻的靈敏度度；電阻率要大大，以便減減小電阻體體尺寸；熱容量要小小，以便提提高熱電阻阻的響應(yīng)速速度；在整個(gè)測(cè)溫溫范圍內(nèi)，，應(yīng)具有穩(wěn)穩(wěn)定的物理理、化學(xué)性性質(zhì)和良好好的復(fù)制性性；電阻值隨溫溫度的變化化關(guān)系，最最好呈線性性；應(yīng)有良好的的可加工性性，價(jià)格便便宜。實(shí)踐證明，，純金屬、、鉑、銅、、鐵和鎳是是比較適合合的材料，，其中主要要應(yīng)用的是是鉑和銅。鉑是一種貴重重金屬，其其物理和化化學(xué)性能非非常穩(wěn)定，，是制造熱熱電阻的最最好材料，，主要作標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)電阻溫溫度計(jì)。銅可用來(lái)制造造-50～～150℃℃范圍內(nèi)工工業(yè)用電阻阻溫度外，，特點(diǎn)是價(jià)格低廉，缺點(diǎn)是電阻率低，且容易氧化，一般用在在較低溫度度和沒(méi)有水水分和浸蝕蝕性的介質(zhì)質(zhì)之中。第三節(jié)熱熱電阻溫度度計(jì)1.鉑電阻阻金屬鉑容易易提純,在在氧化性介介質(zhì)中具有有很高的物物理化學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定性,有有良好的復(fù)復(fù)制性。但但價(jià)格較貴貴。要確定Rt～t的關(guān)系,首首先要確定定R0的大小。R0不同,Rt～t的關(guān)系也不不同。這種種Rt～t的關(guān)系稱為為分度表,用分度號(hào)號(hào)來(lái)表示。。工業(yè)上使用用的鉑電阻阻主要有分分度號(hào)為Pt100,它的R0=100Ω,其分度表表見(jiàn)附錄七七。第三節(jié)熱熱電阻溫度度計(jì)2.銅電阻阻金屬銅易加加工提純，，價(jià)格便宜宜；它的電電阻溫度系系數(shù)很大，，且電阻與與溫度呈線線性關(guān)系；；在測(cè)溫范范圍為-50～+150℃內(nèi)內(nèi)，具有很很好的穩(wěn)定定性。

在-50～+150℃的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度的關(guān)系是線性的。即工業(yè)上常用用的鉑電阻阻有兩種，，一種是R0＝50Ω，對(duì)應(yīng)的分分度號(hào)為Cu50。另一種是是R0＝100ΩΩ，對(duì)應(yīng)的分分度號(hào)為Cu100。第四節(jié)溫溫度變送器器一、電動(dòng)溫溫度變送器器電動(dòng)溫度變變送器是工工業(yè)生產(chǎn)過(guò)過(guò)程中應(yīng)用用最廣泛的的一種模擬擬式溫度變變送器,它它能與常用用的各種熱熱電偶和熱熱電阻配合合使用,將將某點(diǎn)的溫溫度或某兩兩點(diǎn)的溫差差轉(zhuǎn)換成相相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)直流電流流信號(hào)輸出出。第四節(jié)溫溫度變送器器DDZ-ⅢⅢ型溫度(溫差)變變送器是電電動(dòng)單元組組合儀表中中的一個(gè)變變送單元。。根據(jù)輸入信號(hào)的的不同，DDZ-ⅢⅢ型溫度變送送器主要有有熱電偶溫溫度變送器器、熱電阻阻溫度變送送器和直流流毫伏變送送器三種類類型。第四節(jié)溫溫度變送器器DDZ-ⅢⅢ型熱電偶偶溫度變送送器和熱電電阻溫度變變送器的結(jié)結(jié)構(gòu)大體上上可以分為為溫度檢測(cè)測(cè)元件、輸輸入電路、、放大電路路和反饋電電路,其原原理框圖如如圖5-15所示。。溫度檢測(cè)元件輸入電路放大電路反饋電路被測(cè)溫度輸出電流I0圖5-15溫度變送器原理框圖第四節(jié)溫溫度變送器器二、一體化化溫度變送送器它是指將變變送器模塊塊安裝在測(cè)測(cè)溫元件接接線盒或?qū)Ｓ媒泳€盒盒內(nèi)的一種種溫度變送送器。圖5-16一體化溫度變送器結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)測(cè)溫元件和變送器模塊常用的變送器芯片：AD693、XTR101、XTR103、IXR100等變送器模塊的正常工作溫度-20～+80℃第四節(jié)溫溫度變送器器三、智能式式溫度變送送器以SMART公司的TT302溫度變送器器為例加以以介紹。優(yōu)點(diǎn)可以與各種種熱電偶或或熱電阻配配合使用測(cè)測(cè)量溫度；；具有量程范范圍寬、精精度高；環(huán)境溫度和和振動(dòng)影響響小、抗干干擾能力強(qiáng)強(qiáng)；質(zhì)量輕；安裝維護(hù)方方便。結(jié)構(gòu)由硬件部分分和軟件部部分兩部分分構(gòu)成。第四節(jié)溫溫度變送器器輸入板主電路板液晶顯示器信號(hào)輸入信號(hào)輸出圖5-17TT302溫度變送器基本構(gòu)成框圖例題分析舉例1.用分度號(hào)為K的鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量溫度,在沒(méi)有采取冷端溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下,顯示儀表指示值為500℃,而這時(shí)冷端溫度為60℃,試問(wèn)實(shí)際溫度應(yīng)為多少?如果熱端溫度不變,設(shè)法使冷端溫度保持在20℃,此時(shí)顯示儀表的指示值應(yīng)為多少?解：顯示儀表指指示值為500℃時(shí)時(shí),由附錄錄三可以查查得這時(shí)顯顯示儀表的的實(shí)際輸入入電勢(shì)為20.64mV,由于這個(gè)個(gè)電勢(shì)是由由熱電偶產(chǎn)產(chǎn)生的,即即E(t,t0)=20.64(mV)由附錄三同同樣可以查查得E(t0,0)=E(60,0)=2.436(mV)例題分析由式(5-14)可以得到到E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)=20.64+2.436=23.076(mV)由23.076mV,查附錄三三,可得t≈557℃即被測(cè)實(shí)際際溫度為557℃。。當(dāng)熱端為557℃,冷端為20℃時(shí),由于E(20,0)=0.798mV,故有E(t,t0)=E(t,0)-E(t0,0)=23.076-0.798=22.278(mV)由此電勢(shì),查附錄三三,可得顯顯示儀表指指示值約為為538.4℃。由此可見(jiàn),當(dāng)冷端溫溫度降低時(shí)時(shí),顯示儀儀表的指示示值更接近近于被測(cè)溫溫度實(shí)際值值。例題分析2.如果用用兩支鉑銠銠10-鉑熱電偶偶串聯(lián)來(lái)測(cè)測(cè)量爐溫,連接方式式分別如圖圖5-18(a)、、(b)、、(c)所所示。已知知爐內(nèi)溫度圖5-18爐子溫度測(cè)量例題分析解:(a)由于于這時(shí)熱電電偶的冷端端均為0℃℃,每支熱熱電偶對(duì)應(yīng)應(yīng)于1000℃時(shí)的的熱電勢(shì)可可以由附錄錄一查得E(1000,0℃℃)=9.585(mV)兩支熱電偶偶串聯(lián),測(cè)測(cè)量?jī)x表所所測(cè)信號(hào)的的最大值為為Emax=2×9.585=19.17(mV)根據(jù)這個(gè)數(shù)數(shù)值可以確確定儀表的的測(cè)量范圍圍。(b)由于于這時(shí)不僅僅要考慮補(bǔ)補(bǔ)償導(dǎo)線引引出來(lái)以后后的冷端溫溫度(30℃),而而且要考慮慮爐旁邊補(bǔ)補(bǔ)償導(dǎo)線與與熱電偶的的接線盒內(nèi)內(nèi)的溫度(100℃℃)對(duì)熱電電勢(shì)的影響響。例題分析假定補(bǔ)償導(dǎo)導(dǎo)線C、、D與熱電電偶A、、B本身在在100℃℃以下的熱熱電特性是是相同的,所以在冷冷端處形成成的熱電勢(shì)勢(shì)為E(30,0℃)=0.173(mV)在補(bǔ)償導(dǎo)線線C、D與與熱電偶的的連接處1、4兩點(diǎn)點(diǎn)可以認(rèn)為為不產(chǎn)生熱熱電勢(shì),但但在接線盒盒內(nèi)2、3兩點(diǎn)形成成的熱電偶偶相當(dāng)于熱熱電偶在100℃時(shí)時(shí)形成的熱熱電勢(shì),即即E(100,0℃℃)=0.645(mV)由于于該該電電勢(shì)勢(shì)的的方方向向與與兩兩支支熱熱電電偶偶在在熱熱端端產(chǎn)產(chǎn)生生的的電電勢(shì)勢(shì)方方向向是是相相反反的的,所所以以這這時(shí)時(shí)總總的的熱熱電電勢(shì)勢(shì)為為Emax=2E(1000,0℃℃)-E(100,0℃℃)-E(30,0℃℃)=2××9.585-0.645-0.173=18.352(mV)例題題分分析析根據(jù)據(jù)這這個(gè)個(gè)數(shù)數(shù)值值可可以以確確定定儀儀表表的的測(cè)測(cè)量量范范圍圍。。在在這這種種情情況況下下,如如果果爐爐旁旁邊邊接接線線盒盒內(nèi)內(nèi)的的溫溫度度變變化化,會(huì)會(huì)以以測(cè)測(cè)量量產(chǎn)產(chǎn)生生較較大大的的影影響響,造造成成較較大大的的測(cè)測(cè)量量誤誤差差。。(c)由由于于這這時(shí)時(shí)兩兩支支熱熱電電偶偶冷冷端端都都用用補(bǔ)補(bǔ)償償導(dǎo)導(dǎo)線線引引至至遠(yuǎn)遠(yuǎn)離離爐爐子子處處,冷冷端端溫溫度度為為30℃℃,故故總總的的熱熱電電勢(shì)勢(shì)為為Emax=2E(1000,0℃℃)-2E(30,0℃℃)=2××9.585-2××0.173=18.824(mV)由此此可可知知,在在同同樣樣都都是是用用兩兩支支熱熱電電偶偶串串聯(lián)聯(lián)來(lái)來(lái)測(cè)測(cè)量量爐爐溫溫時(shí)時(shí),由由于于接接線線不不同同,產(chǎn)產(chǎn)生生的的熱熱電電勢(shì)勢(shì)也也是是不不相相同