温度检测及仪表

第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表一、概述§5温度检测及仪表温度：表征冷热程度的物理量。表示：摄氏温标t(℃)凯氏温标T（K）T=t＋273.151、测量方法（1）利用物体的体积受热膨胀固体：Vt=Vo（1+βt）液体：△V＝△V液－△V容＝Vo（α－α’）△t气体：PV=mRT温泡中间泡标尺安全泡毛细管第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表工业常用的温度检测仪表热电偶温度计热电阻温度计（2）利用热电效应将两种不同的金属两端分别焊接起来，当两端温度不同时，回路中会产生电势，大小为：EAB（t，to）=f（t）－f（to）（３）利用导体或半导体电阻随温度变化导体：铜、铂半导体：热敏电阻（４）利用物体的辐射能随温度变化E=KT4EAB（t，to）ABtot第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表电场A－+ttot＞to当t≠to高温端电子低温端电动势eA（t，to）二、热电偶温度计1、测温原理（1）温差电势：一种金属的两端因温度不同产生的热电势。eA（t，to）eB（t，to）（－）（＋）形成温差电势扩散数值较小，可忽略第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表则A金属电子B金属A金属与B金属接触时，设NA＞NB电动势eAB（t）AB－+tNA＞NB（2）接触电势：不同金属相接触产生的电势。（＋）（－）扩散产生接触电势eAB（t），eAB（to）第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表eA（t，to）AeB（t,，to）BtoteAB（t）eAB（to）EAB（t，to）EAB（t，to）＝eAB（t）－eAB（to）－eA（t，to）＋eB（t，to）≈eAB（t）－eAB（to）＝f（t）－f（to）≈f（t－to）EAB（t，t0）＝－EBA（t，t0）＝EBA（t0，t）＝－EAB（t0，t）（3）回路总电势：工作端（热端）t自由端（冷端）t0第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表说明：当t0=0时，用实验方法测出不同温度下的电势，即得分度表。②t=toEAB（t，to）＝０③A=BEAB（t，to）＝０①热电偶产生的热电势不仅与所用材料种类有关，还与两接点温度有关；与热电偶几何尺寸无关；当材料、t0一定时，热电势只与t有关（但不是线性关系），通过测电势即可测温度。第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表BAttoto2、基本定律EAB（t，to）只与t，t0有关，与第三种金属C无关，只要保证两接点温度相等。（2）中间温度定律ttctctoBAABEAB（t，to）与中间温度tc无关。EAB（t，tc，to）＝EAB（t，tc）＋EAB（tc，to）＋EAB(t,t0)－C（1）中间导体定律第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表3、常用热电偶铂铑10—铂：S分度号镍铬—镍硅：K镍铬—铜镍：E注意：不同分度号分度表不同。（t0=0℃）E～t关系不同主要特点比较：SKE检测范围（℃）-20~1300（1600）-50~900（1200）-40~600（900）精度高中低灵敏度低中高价格高适中低第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表4、冷端处理tt1AB作用：将冷端从温度较高、波动较大移到温度较低、相对稳定的地方。注意：①热电特性与所配热偶相同或相近。②使用温度范围（0～100℃）。（1）补偿导线t0A’B’补偿导线的方法也称是热偶冷端温度的部分（不完全）补偿法。③正负不能接错。利用中间温度定律，将热电偶用与其同型号的补偿导线延长。第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表（2）冷端温度补偿EAB(t,t0)EAB(t,0)冰浴法：计算法：仪表零点调整法：补偿电桥法：补偿热电偶tt0AB’t0A’B’用冰槽使t0保持零度。（制造厂用）（实验室用）将仪表的机械零点调到t0（t0恒定）。（t0变化）用与测量热电偶同型号的热电偶进行补偿，用于多支热电偶。第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表5、结构（1）普通型第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表（2）套管型（铠装热电偶）热电极、绝缘材料、金属套管合为一体，具有细长、容易弯曲、热响应时间快、耐振动、耐温、抗压和坚固耐用等优点。第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表6、热电偶温度计的组成tt0AB’t0A’B’显示表1.热电偶（感温元件）2.显示仪表3.连接导线（补偿导线及铜线）小结：①测温原理②使用补偿导线的目的及用法③冷端温度补偿方法及原理。作业：P9458、59、60、64题第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表二、热电阻温度计1、原理：金属导体或半导体电阻的阻值随温度变化而变化金属导体：t↑→Rt↑半导体：t↑→Rt↓特点：低温段线性好，精度高，不用进行冷端温度补偿，但反应慢，不能测点温。第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表2、组成感测元件热电阻显示仪表（不平衡电桥或平衡电桥）铜导线用三线制接入名称分度号测温范围℃关系式特点铂电阻Pt10R0=10ΩPt100R0=100Ω0~650RPt＝R0(1+At+Bt2+Ct3)精度高、性能稳定、氧化性铜电阻CU50R0=50ΩCU100R0=100Ω－50～150Rcu＝R0(1+αt)Rcu＝Rt0(1+α△t)线性好、便宜、易提纯３、种类第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表４、结构P875、引线方式（1）两线制引线电阻产生附加误差（2）三线制（工业用）引线电阻分别接入上下支路，可消除误差第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表（3）四线制可完全可消除误差，用于精确测量。+-电位差计Rt第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表小结：①常用热电阻种类、特点、原理、连接方式②测温元件的安装作业：能否用普通万用表测量热电阻？第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表温度℃0123456789热电动势mV00.0000.0050.0110.0160.0220.0270.0330.0380.0440.050100.0550.0610.0670.0720.0780.0840.0900.0950.1010.107200.1130.1190.1250.1310.1370.1430.1400.1540.1610..167300.1730.1790.1850.1910.1970.2030.2100.2160.2220.228分度号：S冷端温度为0℃分度号：K冷端温度为0℃温度℃0123456789热电动势mV00.0000.0390.0790.1190.1580.1980.2380.2770.3170.357100.3970.4370.4770.5170.5570.5970.6370.6770.7180.758200.7980.8380.8790.9190.9601.0001.0411.0811.1221.162301.2031.2441.2851.3251.3661.4071.4481.4891.5291.570分度表第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表例：K型热电偶测温，冷端温度为30℃，测得的热电势为24.9mV，求热端温度。解：EAB（t，0）＝EAB（t，30）＋EAB（30，0）＝24.9＋1.203＝26.103mV查分度表得t＝628.3℃EAB（t，0）＝EAB（t，t0）＋EAB（t0，0）真值＝测量值＋修正值第三章检测仪表与传感器第五节温度检测仪表化工过程控制及仪表用电桥产生EAB（t0，0）与EAB（t，t0）叠加，即可消除t0变化对测量的影响。利用铜电阻随温度t0变化，且使△VRCU＝EAB（t0，0）设电桥在20℃平衡，此时仪表的机械零点应调在20℃。注意：①补偿器正负不能接错②与所配热电偶同型③使用温度范围０～５0℃。