溫度檢測(cè)方法及儀表培訓(xùn)

溫度檢測(cè)方法及儀表培訓(xùn)溫度檢測(cè)方法應(yīng)用熱膨脹測(cè)溫應(yīng)用工作物質(zhì)的壓力隨溫度變化的原理測(cè)溫應(yīng)用熱電效應(yīng)測(cè)溫應(yīng)用熱電阻原理測(cè)溫應(yīng)用熱輻射原理測(cè)溫溫度檢測(cè)儀表熱電偶溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)溫度變送器本節(jié)主要內(nèi)容溫度檢測(cè)的基本知識(shí)溫度：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。測(cè)量方法：接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫接觸式測(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。

(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)直觀、可靠，測(cè)量?jī)x表也比較簡(jiǎn)單特點(diǎn)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。

(1)輻射式溫度計(jì)(2)紅外線溫度計(jì)：特點(diǎn)不與被測(cè)物體接觸，不破壞原有的溫度場(chǎng)。精度一般不高。缺點(diǎn)：由于測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象必須經(jīng)過(guò)充分的熱交換且達(dá)到平衡后才能測(cè)量，這樣容易破壞被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)，同時(shí)帶來(lái)測(cè)溫過(guò)程的延遲現(xiàn)象，不適于測(cè)量熱容量小的對(duì)象、極高溫的對(duì)象、處于運(yùn)動(dòng)中的對(duì)象。不適于直接對(duì)腐蝕性介質(zhì)測(cè)量。缺點(diǎn)：容易受到外界因素的干擾，測(cè)量誤差較大，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格比較昂貴。紅外線溫度計(jì)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

0～300（-50～600）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0～500（-50～600）液體型0～100（-50～200）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

-150～500（-200～600）鉑電阻0～100（-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

-20～1300（1600）鉑銠10-鉑-50～1000（1200）鎳鉻-鎳硅-40～800（900）鎳鉻-銅鎳-40～300（350）銅-銅鎳非接觸式測(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900～2000（700～2000）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100～2000（50～2000）表3-3各種溫度計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)及使用范圍溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)

---------是把標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰融點(diǎn)定為0度，純水的沸點(diǎn)定為100度的一種溫標(biāo)。在0度和100度之間分成100等分，每一分為一攝氏度，符號(hào)為℃。華氏溫標(biāo)

---------規(guī)定在大氣壓下，純水的冰融點(diǎn)為32度，純水的沸點(diǎn)為212度，中間劃分為180等分，每一分為一華氏度，符號(hào)為℉。熱力學(xué)溫標(biāo)

---------又稱開爾文溫標(biāo)，單位為開爾文（K）。國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)

---------是一種符合熱力學(xué)溫標(biāo)又使用簡(jiǎn)單的溫標(biāo)。最新溫標(biāo)是1990年國(guó)際溫標(biāo)(ITS－90)應(yīng)用熱膨脹原理測(cè)溫

測(cè)量原理物體受熱時(shí)產(chǎn)生膨脹

液體膨脹式溫度計(jì)

固體膨脹式溫度計(jì)

玻璃管溫度計(jì)

雙金屬溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)

雙金屬片雙金屬片溫度計(jì)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)燈感溫元件:兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊在一起而制成的.壓力式溫度計(jì)

利用密閉系統(tǒng)中的液體、氣體或低沸點(diǎn)液體的飽和蒸汽受熱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)量這種變化，從而測(cè)得溫度工作介質(zhì)是氣體、液體或蒸氣簡(jiǎn)單可靠、抗振性能好，具有良好的防爆性動(dòng)態(tài)性能差，示值的滯后較大，不能測(cè)量迅速變化的溫度熱電偶溫度計(jì)熱電偶是目前世界上科研和生產(chǎn)中應(yīng)用最普遍、最廣泛的溫度測(cè)量元件。它將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電勢(shì)（mV）信號(hào)，配以測(cè)量毫伏的儀表或變送器可以實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量或溫度信號(hào)的轉(zhuǎn)換。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、測(cè)量范圍寬、準(zhǔn)確度高、性能穩(wěn)定、復(fù)現(xiàn)性好、體積小、響應(yīng)時(shí)間短等各種優(yōu)點(diǎn)。它既可以用于流體溫度測(cè)量，也可以用于固體溫度測(cè)量。既可以測(cè)量靜態(tài)溫度，也能測(cè)量動(dòng)態(tài)溫度。并且直接輸出直流電壓信號(hào)，便于測(cè)量、信號(hào)傳輸、自動(dòng)記錄和控制等。這兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為熱電偶每根單獨(dú)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體稱為熱電極

t端稱為工作端(假定該端置于熱源中)，又稱測(cè)量端或熱端

t0端稱為自由瑞，又稱參考端或冷端1熱電偶熱電現(xiàn)象接觸電勢(shì)的大小和方向主要取決于兩種材料的性質(zhì)（電子密度）和接觸面溫度的高低。溫度越高，接觸電勢(shì)越大；兩種導(dǎo)體電子密度比值越大，接觸電勢(shì)也越大。熱電勢(shì)由兩種材料的接觸電勢(shì)和單一材料的溫差電勢(shì)決定閉和回路總電勢(shì)

AB

閉合回路中總熱電勢(shì)熱電勢(shì)E(t,t0）等于熱電偶兩接點(diǎn)熱電勢(shì)的代數(shù)和當(dāng)A、B材料固定后，如果t0保持不變,則eAB(t0)為常數(shù)，有：測(cè)出EAB(t,t0)就可以測(cè)算出t

分度表如果能使冷端溫度t0固定，則總電勢(shì)就只與溫度t成單值函數(shù)關(guān)系分度表-----熱電勢(shì)與熱端溫度之間關(guān)系列成表格注：熱電勢(shì)與熱端溫度之間關(guān)系是非線性如果斷開冷端，接入第三種導(dǎo)體C，并保持A和C、B和C接觸處的溫度均為t0，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:當(dāng)t＝t0時(shí)，有于是可得熱電偶的“中間導(dǎo)體定律”熱電偶的“中間導(dǎo)體定律”根據(jù)熱電偶的“中間導(dǎo)體定律”可知：熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體后，只要該導(dǎo)體兩接點(diǎn)處的溫度相同，熱電偶回路中所產(chǎn)生的總熱電勢(shì)與沒(méi)有接入第三種導(dǎo)體時(shí)熱電偶所產(chǎn)生的總熱電勢(shì)相同；同理，如果回路中接入更多種導(dǎo)體時(shí)，只要同一導(dǎo)體兩端溫度相同，也不影響熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)值。因此熱電偶回路可以接入各種顯示儀表、變送器、連接導(dǎo)線等。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)的溫度相同就可以對(duì)熱電勢(shì)進(jìn)行測(cè)量而不影響熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)值。

熱電偶的種類熱電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在所有標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中，相同溫度條件下B型熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)最小，E型最大。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非線性關(guān)系。

熱電偶的結(jié)構(gòu)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500℃以上較高溫度的測(cè)量。根據(jù)用途和安裝位置不同：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)熱電偶選型注意事項(xiàng):(1)熱電極的材料(2)保護(hù)套管的結(jié)構(gòu)(3)材料及耐壓強(qiáng)度(4)保護(hù)套管的插入深度1.普通型熱電偶;2.鎧裝熱電偶;3.表面型熱電偶----利用真空鍍膜法將兩電極材料蒸鍍?cè)诮^緣基底上;測(cè)量物體的表面溫度

4.快速熱電偶-------測(cè)量高溫熔融物體的一種專用熱電偶普通型熱電偶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。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)械損傷普通型熱電偶主要有法蘭式和螺紋式兩種安裝方式接線盒保護(hù)套管絕緣管熱電偶安裝法蘭引線口鎧裝型熱電偶鎧裝型熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)過(guò)拉伸加工成型制得。金屬套管一般為銅、不銹鋼、鎳基高溫合金等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)保護(hù)套管和熱電極之間填充絕緣材料粉末，常用的絕緣材料有氧化鎂、氧化鋁等。鎧裝型熱電偶可以做得很細(xì)，一般為1～8mm，在使用中可以隨測(cè)量需要任意彎曲。鎧裝熱電偶的特點(diǎn)·熱響應(yīng)時(shí)間少，減小動(dòng)態(tài)誤差；·可彎曲安裝使用；·測(cè)量范圍大；·機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好；

補(bǔ)償導(dǎo)線

問(wèn)題引出

解決方法熱電偶冷端暴露于空間，受環(huán)境溫度影響熱電極長(zhǎng)度有限，冷端受到被測(cè)溫度變化的影響把熱電偶的冷端延伸到遠(yuǎn)離被測(cè)對(duì)象且溫度比較穩(wěn)定的地方造成浪費(fèi)選用一種具有和所連接的熱電偶相同的熱電性能，其材料又是廉價(jià)金屬導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線其一實(shí)現(xiàn)了冷端遷移；其二是降低了成本。

功能不同型號(hào)的熱電偶所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線不同連接補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)要注意區(qū)分正負(fù)極，使其分別與熱電偶的正負(fù)極一一對(duì)應(yīng)補(bǔ)償導(dǎo)線連接端的工作溫度不能超出（0~100℃），否則會(huì)給測(cè)量帶來(lái)誤差。

使用補(bǔ)償導(dǎo)線注意問(wèn)題

問(wèn)題引出

冷端溫度補(bǔ)償熱電偶的分度表所表征的是冷端溫度為0℃時(shí)的熱電勢(shì)-溫度關(guān)系，與熱電偶配套使用的顯示儀表就是根據(jù)這一關(guān)系進(jìn)行刻度的。

解決方法0℃恒溫法

冷端溫度修正法

儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法

補(bǔ)償電橋法

補(bǔ)償熱電偶法

0℃恒溫法適用于實(shí)驗(yàn)室中的精確測(cè)量和檢定熱電偶時(shí)使用冷端溫度修正法

設(shè)：冷端溫度恒為t0（t0≠0）被測(cè)溫度為t

修正公式冷端t0的熱電勢(shì)測(cè)量得出的熱電勢(shì)

被測(cè)溫度t的熱電勢(shì)

儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法

將顯示儀表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)至t0處，相當(dāng)于在輸入熱電偶熱電勢(shì)之前就給顯示儀表輸入了電勢(shì)E(t0,0)舉例例5-3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985℃，試求被測(cè)溫度的實(shí)際值。解：由分度號(hào)為S的鉑銠10-鉑熱電偶分度表(附錄一)查出985℃時(shí)的熱電勢(shì)值為9.412mV。也就是E(t,t0)=9.412mV,又從分度表中查得E(t0,0)=E(30,0)=0.173mV。將此兩個(gè)數(shù)值代入式(5-14),得

E(t,0)=9.412mV+0.173mV=9.585(mV)

再查分度表可知,對(duì)應(yīng)于9.585mV的溫度t=1000℃,這就是該支鉑銠10-鉑熱電偶所測(cè)得的溫度實(shí)際值。補(bǔ)償電橋法

補(bǔ)償電橋法是利用不平蘅電橋產(chǎn)生的電勢(shì)，來(lái)補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化引起的熱電勢(shì)變化值。

不平衡電橋由R1、R2、R3（鋁銅絲繞制）和Rt(銅絲繞制)四個(gè)橋臂和穩(wěn)壓電源所組成，串聯(lián)在熱電偶測(cè)量回路中，其中Rt與熱電偶的冷端放在一起，感受相同的溫度。通常電橋取在20℃時(shí)處于平衡，即R1=R2=R3=Rt20此時(shí)，對(duì)角線a、b兩點(diǎn)電位相等，即Uab=0。通過(guò)適當(dāng)選擇橋臂電阻和電流的數(shù)值，使得：

使用補(bǔ)償電橋注意問(wèn)題根據(jù)各類熱電偶的型號(hào)選擇配套的補(bǔ)償電橋

注意補(bǔ)償溫度的起點(diǎn)在20℃平衡，須把顯示儀表的機(jī)械零點(diǎn)預(yù)先調(diào)整到20℃

在0℃平衡，須把顯示儀表的機(jī)械零點(diǎn)預(yù)先調(diào)整到0℃補(bǔ)償是相對(duì)的，以此有一定誤差同樣，當(dāng),也存在類似規(guī)律結(jié)論：無(wú)論如何變化，E總恒為EAB(t,20),即將冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償至20℃。（補(bǔ)償?shù)?℃時(shí)處理方法類似）補(bǔ)償熱電偶法如圖所示，將一支補(bǔ)償熱電偶的工作端扦入2-3m的地下，或者放在其他橫溫器中，使其溫度橫為t0，而冷端與多支熱電偶的冷端都接在溫度為t1的同一接線盒中。這時(shí)測(cè)溫儀表的指示值測(cè)為E

(t,t0)所對(duì)應(yīng)的溫度，而不受接線盒處的溫度t1變化的影響。圖3-63補(bǔ)償熱電偶連接線路熱電偶、熱電阻的選用選用原則：較高溫度——熱電偶中低溫區(qū)——熱電阻一般以500℃為分界，但不絕對(duì)原因有兩點(diǎn)：(1)在中低溫區(qū)，熱電偶輸出的熱電勢(shì)很小，對(duì)測(cè)量?jī)x表放大器和抗干擾要求很高。(2)由于參比端溫度變化不易得到完全補(bǔ)償，在較低溫度區(qū)內(nèi)引起的相對(duì)誤差就很突出。另外，還應(yīng)注意工作環(huán)境，如環(huán)境溫度、介質(zhì)性質(zhì)（氧化性、還原性、腐蝕性）等，選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)套管、連接導(dǎo)線等。熱電阻溫度計(jì)工作原理溫度升高，金屬內(nèi)部原子晶格的振動(dòng)加劇，從而使金屬內(nèi)部的自由電子通過(guò)金屬導(dǎo)體時(shí)的阻礙增大，宏觀上表現(xiàn)出電阻率變大，電阻值增加，我們稱其為正溫度系數(shù)，即電阻值與溫度的變化趨勢(shì)相同。

取一只100W/220V燈泡，用萬(wàn)用表測(cè)量其電阻值，可以發(fā)現(xiàn)其冷態(tài)阻值只有幾十歐姆，而計(jì)算得到的額定熱態(tài)電阻值應(yīng)為484

。應(yīng)用熱電阻原理測(cè)溫

導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化

測(cè)量原理TR熱電阻熱電阻溫度計(jì)適用于測(cè)量-200~500℃范圍內(nèi)液體、氣體、蒸汽及固體表面的溫度；具有遠(yuǎn)傳、自動(dòng)記錄和實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。熱電阻輸出信號(hào)大，測(cè)量準(zhǔn)確熱電阻溫度計(jì)

應(yīng)用于-200~600℃范圍內(nèi)的溫度測(cè)量

熱電阻＝電阻體（最主要部分）＋絕緣套管＋接線盒熱電阻的材料要求： 電阻溫度系數(shù)要大；電阻率盡可能大，熱容量要小，在測(cè)量范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能；電阻與溫度的關(guān)系最好接近于線性； 應(yīng)有良好的可加工性，且價(jià)格便宜。常用熱電阻

鉑電阻電阻率較大，電阻-溫度關(guān)系呈非線性，但測(cè)溫范圍廣，精度高，且材料易提純，復(fù)現(xiàn)性好在還原性介質(zhì)，高溫下，易被沾污，使鉑絲變脆，并改變了其與溫度間的關(guān)系工業(yè)用鉑電阻分度號(hào)為Pt100和Pt10

在0～650℃范圍內(nèi)，金屬鉑的電阻值與溫度的關(guān)系為

銅電阻（1）電阻值與溫度的關(guān)系幾乎呈線性，電阻溫度系數(shù)也較大，（2）其材料易提純，價(jià)格比較便宜（3）測(cè)溫范圍為-50—150℃內(nèi)，具有很好的穩(wěn)定性（4）缺點(diǎn)在150℃以上易被氧化（5）電阻率較小，為繞一定的電阻值，銅電阻必須較細(xì)，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，銅電阻體就較大，機(jī)械強(qiáng)度降低工業(yè)用銅熱電阻的分度號(hào)為Cu50和Cu100在-50～180℃范圍內(nèi)，金屬銅的電阻值與溫度的關(guān)系為溫度0℃時(shí)的電阻值

溫度t℃時(shí)的電阻值

熱電阻結(jié)構(gòu)456分為:(1)普通型熱電阻(2)鎧裝熱電阻(3)薄膜熱電阻薄膜鉑熱電阻元件，把金屬鉑研制成粉漿，采用先進(jìn)的激光噴濺薄膜技術(shù)，及光刻法和干燥蝕刻法把鉑附著在陶瓷基片上形成膜，引線經(jīng)過(guò)激光調(diào)阻制成。鉑金屬的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、可重復(fù)操作性、快速響應(yīng)及較寬的工作溫度范圍等特性使其能夠適合多種應(yīng)用。薄膜鉑熱電阻陶瓷、玻璃、薄膜鉑熱電阻元件——DDZ－III型溫度變送器分為熱電偶溫度變送器、熱電阻溫度和直流毫伏變送器三種:線路上采用安全火花型防爆措施,可實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)場(chǎng)合采用線性化機(jī)構(gòu),從而變送器的輸出信號(hào)改實(shí)測(cè)溫度呈線性關(guān)系采用集成電路,變送器具有良好的可靠性,穩(wěn)定性等各種技術(shù)性能熱電阻溫度變送器：把電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流電壓輸出最終要求：變送器輸出電流Io應(yīng)與被測(cè)溫度t成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系熱電偶溫度變送器：把毫伏信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流電壓輸出DDZ－III型溫度變送器特點(diǎn):功能：把熱電偶產(chǎn)生的毫伏信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流（4-20mA）輸出同時(shí)解決兩個(gè)問(wèn)題：（1）冷端溫度補(bǔ)償；（2）線性化處理。熱電偶溫度變送器熱電偶變送器與熱電偶配套使用,將溫度轉(zhuǎn)換成4-20mA和1-5V的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，然后與顯示或控制儀表配合使用熱電偶溫度變送器輸入熱電勢(shì)毫伏信號(hào)，輸入回路即是冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償橋路，其產(chǎn)生的補(bǔ)償電勢(shì)與熱電勢(shì)相加后作為測(cè)量電勢(shì)，因此補(bǔ)償電橋上的參數(shù)與熱電偶分度號(hào)有關(guān)，熱電偶溫度變送器使用時(shí)要注意分度號(hào)的匹配。（1）冷端溫度補(bǔ)償；（2）調(diào)整零點(diǎn)（零點(diǎn)遷移、改量程）。輸入橋路作用：若不考慮反饋回路，則放大器輸入信號(hào)（電勢(shì)）e=Et+I1RCu–I2R4

（1）冷端溫度補(bǔ)償當(dāng)冷端溫度t0=0時(shí)當(dāng)t0>0時(shí)減少了而增加了通過(guò)選擇值，使則當(dāng)t0<0時(shí),可得到類似結(jié)果結(jié)論：無(wú)論t0如何變化，e恒為，即將冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償至0℃。但這種補(bǔ)償是近似的。（2）實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)遷移電阻R4是可調(diào)電阻，電流I2流過(guò)可調(diào)電阻R4產(chǎn)生電壓，它與熱電勢(shì)Et及RCu產(chǎn)生的電勢(shì)串聯(lián)，這樣不僅可以抵消RCu上的起始電壓，還可以自由地改變電橋輸出的零點(diǎn)。調(diào)整可調(diào)電阻的位置，可以改變量程例如，原量程為0-1100℃，現(xiàn)改為600-1100℃當(dāng)tmin=600℃時(shí)，調(diào)整大小，使反饋電路功能：對(duì)熱電偶的非線性進(jìn)行修正。原理：以反饋電路的非線性補(bǔ)償熱電偶的非線性，以便獲得輸出電流I0與溫度t的線性關(guān)系。放大電路由于熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)數(shù)值很小，因此要經(jīng)過(guò)放大。熱電阻溫度變送器功能：把熱電阻產(chǎn)生的Ω信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流（4-20mA）和1-5V的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出同時(shí)解決兩個(gè)問(wèn)題：（1）克服引線電阻的影響；（2）線性化處理。采用三線制輸入方式抵消引線電阻的影響。引入反饋對(duì)信號(hào)進(jìn)行線性化處理熱電偶溫度變送器量程單元(1)具有熱電偶參比端溫度補(bǔ)償功能(2)具有零點(diǎn)遷移、調(diào)整及量程遷移功能(3)具有線性化功能熱電阻溫度變送器量程單元(1)三線制接法(2)線性化功能直流毫伏變送器量程單元

輸入信號(hào)為直流毫伏使用溫度變送器時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題：(1)使用前都要進(jìn)行量程遷移和零點(diǎn)遷移(2)溫度變送器要與輸入信號(hào)類型相符，分度號(hào)的匹配、接線等熱電偶溫度變送器：

(1)分度號(hào)一致

(2)熱電偶的參比端要與變送器上的補(bǔ)償電阻感受相同溫度熱電阻溫度變送器：

(1)分度號(hào)一致；(2)金屬熱電阻采用三線制接法，半導(dǎo)體熱敏電阻不用——一體化溫度變送器分為一體化熱電偶溫度變送器和一體化熱電阻溫度變送器兩種熱電偶溫度變送器：把毫伏信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出熱電阻溫度變送器：把電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出所謂一體化溫度變送器，是指將變送器模塊安裝在測(cè)溫元件接線盒或?qū)Ｓ媒泳€盒內(nèi),變送器模塊和測(cè)溫元件形成一個(gè)整體，可直接安裝在被測(cè)設(shè)備上，輸出為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)4～20mA。這種變送器具有體積小、重量輕、現(xiàn)場(chǎng)安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，因而在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。圖3-70一體化溫度變送器結(jié)構(gòu)框圖由于一體化溫度變送器直接安裝在現(xiàn)場(chǎng)，但由于變送器模塊內(nèi)部的集成電路一般情況下工作溫度在–20～+80℃范圍內(nèi)，超過(guò)這一范圍，電子器件的性能會(huì)發(fā)生變化，變送器將不能正常工作，因此在使用中應(yīng)特別注意變送器模塊所處的環(huán)境溫度。智能式溫度變送器以SMART公司的TT302溫度變送器為例加以介紹。優(yōu)點(diǎn)

可以與各種熱電偶或熱電阻配合使用測(cè)量溫度；具有量程范圍寬、精度高；環(huán)境溫度和振動(dòng)影響小、抗干擾能力強(qiáng)；質(zhì)量輕；安裝維護(hù)方便。結(jié)構(gòu)由硬件部分和軟件部分兩部分構(gòu)成。技術(shù)提要?數(shù)字液晶顯示(可選)?通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊進(jìn)行組態(tài)，如使用PC機(jī)或本地調(diào)整(帶顯示)?調(diào)用/刪除功能塊?自診斷功能?防爆、防水，本質(zhì)安全?主站功能?精度：0.02%?雙通道?可接受多種輸入方式，如熱電偶、熱電阻(RTD)、毫伏(mV)、電阻(Ohm)——溫度檢測(cè)儀表的安裝一般來(lái)說(shuō)，溫度檢測(cè)儀表的安裝需要遵循以下原則：檢測(cè)元件的安裝應(yīng)確保測(cè)量的準(zhǔn)確性，選擇有代表性的安裝位置。檢測(cè)元件在測(cè)量介質(zhì)中應(yīng)該有足夠的插入深度，以減小測(cè)量誤差；不應(yīng)該把檢測(cè)元件插入介質(zhì)的死角，以確保能進(jìn)行充分的熱交換；測(cè)量管道中的介質(zhì)溫度時(shí)，檢測(cè)元件工作端應(yīng)位于管道中心流速最大之處；檢測(cè)元件應(yīng)該迎著流體流動(dòng)方向安裝，非不得已時(shí)，切勿與被測(cè)介質(zhì)順流安裝，否則容易產(chǎn)生測(cè)量誤差；測(cè)量負(fù)壓管道（或設(shè)備）上的溫度時(shí)，必須保證有密封性，以免外界空氣的吸入而降低精度。溫度檢測(cè)方法及儀表(a)逆流(b)正交(d)彎頭圖3-56溫度檢測(cè)元件的安裝示意圖第六節(jié)現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)與傳感器的發(fā)展

一、

軟測(cè)量技術(shù)的發(fā)展（Soft-SensingTechnique）二、

現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展1.

新材料、新功能的開發(fā)，新加工技術(shù)的使用2.

多維、多功能化的傳感器3.

微型化、集成化、數(shù)值化和智能化4.

新型網(wǎng)絡(luò)傳感器的發(fā)展例題分析舉例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：顯示儀表指示值為500℃時(shí),由附錄三可以查得這時(shí)顯示儀表的實(shí)際輸入電勢(shì)為20.64mV,由于這個(gè)電勢(shì)是由熱電偶產(chǎn)生的,即

E(t,t0)=20.64(mV)

由附錄三同樣可以查得

E(t0,0)=E(60,0)=2.436(mV)

41例題分析

由式(5-14)可以得到

E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)=20.64+2.436=23.076(mV)

由23.076mV,查附錄三,可得

t≈557℃

即被測(cè)實(shí)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,可得顯示儀表指示值約為538.4℃。由此可見,當(dāng)冷端溫度降低時(shí),顯示儀表的指示值更接近于被測(cè)溫度實(shí)際值。42例題分析2.如果用兩支鉑銠10-鉑熱電偶串聯(lián)來(lái)測(cè)量爐溫,連接方式分別如圖5-18(a)、(b)、(c)所示。已知爐內(nèi)溫度均勻,最高溫度為1000℃,試分別計(jì)算測(cè)量?jī)x表的測(cè)量范圍(以最大毫伏數(shù)表示)。圖5-18爐子溫度測(cè)量43例題分析解:(a)由于這時(shí)熱電偶的冷端均為0℃,每支熱電偶對(duì)應(yīng)于1000℃時(shí)的熱電勢(shì)可以由附錄一查得

E(1000,0℃)=9.585(mV)

兩支熱電偶串聯(lián),測(cè)量?jī)x表所測(cè)信號(hào)的最大值為

Emax=2×9.585=19.17(mV)

根據(jù)這個(gè)數(shù)值可以確定儀表的測(cè)量范圍。

(b)由于這時(shí)不僅要考慮補(bǔ)償導(dǎo)線引出來(lái)以后的冷端溫度(30℃),而且要考慮爐旁邊補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶的接線盒內(nèi)的溫度(100℃)對(duì)熱電勢(shì)的影響。44圖5-18爐子溫度測(cè)量例題分析

假定補(bǔ)償導(dǎo)線C、D與熱電偶A、B本身在100℃以下的熱電特性是相同的,所以在冷端處形成的熱電勢(shì)為E(30,0℃)=0.173(mV)

在補(bǔ)償導(dǎo)線C、D與熱電偶的連接處1、4兩點(diǎn)可以認(rèn)為不產(chǎn)生熱電勢(shì),但在接線盒內(nèi)2、3兩點(diǎn)形成的熱電偶相當(dāng)于熱電偶在100℃時(shí)形成的熱電勢(shì),即E(100,0℃)=0.645(mV)

由于該電勢(shì)的方向與兩支熱電偶在熱端產(chǎn)生的電勢(shì)方向是相反的,所以這時(shí)總的熱電勢(shì)為E

max=2E(1000,0℃)-E(100,0℃)-E(30,0℃)=2×9.585-0.645-0.173=18.352(mV)45圖5-18爐子溫度測(cè)量例題分析

根據(jù)這個(gè)數(shù)值可以確定儀表的測(cè)量范圍。在這種情況下,如果爐旁邊接線盒內(nèi)的溫度變化,會(huì)以測(cè)量產(chǎn)生較大的影響,造成較大的測(cè)量誤差。

(c)由于這時(shí)兩支熱電偶冷端都用補(bǔ)償導(dǎo)線引至遠(yuǎn)離爐子處,冷端溫度為30℃,故總的熱電勢(shì)為Emax=2E(1000,0℃)-2E(30,0℃)=2×9.585-2×0.173=18.824(mV)

由此可知,在同樣都是用兩支熱電偶串聯(lián)來(lái)測(cè)量爐溫時(shí),由于接線不同,產(chǎn)生的熱電勢(shì)也是不相同的,在選擇測(cè)量?jī)x表時(shí),一定要考慮這種情況。46圖5-18爐子溫度測(cè)量例題分析3.在上題所述三種情況時(shí),如果由測(cè)量?jī)x表得到的信號(hào)都是15mV,試分別計(jì)算這時(shí)爐子的實(shí)際溫度。

解：在(a)情況時(shí),由于2E