化工儀表第3章溫度檢測(cè)

1、化工儀表及自動(dòng)化化工儀表及自動(dòng)化第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 概述概述n測(cè)溫儀表的分類測(cè)溫儀表的分類n溫度檢測(cè)的基本原理溫度檢測(cè)的基本原理n 熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì)n熱電偶熱電偶n補(bǔ)償導(dǎo)線與冷端溫度補(bǔ)償補(bǔ)償導(dǎo)線與冷端溫度補(bǔ)償n 熱電阻溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)n 測(cè)溫原理測(cè)溫原理n 常用熱電阻常用熱電阻內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 溫度變送器溫度變送器n電動(dòng)溫度變送器電動(dòng)溫度變送器n一體化溫度變送器一體化溫度變送器n智能式溫度變送器智能式溫度變送器一、一、 概述概述一、測(cè)溫儀表的分類一、測(cè)溫儀表的分類 反映了物體冷熱的程度，與自然界中的各種反映了物體冷熱的程度，與自然界中的各種

2、物理和化學(xué)過程相聯(lián)系。物理和化學(xué)過程相聯(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。于熱平衡狀態(tài)，則它們具有相同的溫度。 接觸式與非接觸式接觸式與非接觸式 一、概述一、概述接接觸觸式式測(cè)測(cè)溫溫儀儀表表玻璃液體玻璃液體溫度計(jì)溫度計(jì) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、測(cè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、測(cè)量準(zhǔn)確、價(jià)格低廉量準(zhǔn)確、價(jià)格低廉 容易破損、讀數(shù)麻煩、一般只容易破損、讀數(shù)麻煩、一

3、般只能現(xiàn)場(chǎng)指示能現(xiàn)場(chǎng)指示 , ,不能記錄與遠(yuǎn)傳不能記錄與遠(yuǎn)傳-100-100100100（150150）有機(jī)液體）有機(jī)液體0 0 350350（-30 -30 650650）水銀）水銀雙金屬溫雙金屬溫度計(jì)度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)械強(qiáng)度大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)械強(qiáng)度大、價(jià)價(jià)格低、能記錄、報(bào)警與自格低、能記錄、報(bào)警與自控控 精度低、不能離開測(cè)量點(diǎn)測(cè)量精度低、不能離開測(cè)量點(diǎn)測(cè)量 ,量程與使用范圍均有限量程與使用范圍均有限 -80 -80 600600壓力式溫壓力式溫度計(jì)度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不怕震動(dòng)、具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不怕震動(dòng)、具有防爆性、價(jià)格低廉、能有防爆性、價(jià)格低廉、能記錄、報(bào)警與自控記錄、報(bào)警與自控 精度低、測(cè)量距離較遠(yuǎn)時(shí)

4、精度低、測(cè)量距離較遠(yuǎn)時(shí) ,儀儀表的滯后性較大、一般離開測(cè)表的滯后性較大、一般離開測(cè)量點(diǎn)不超過量點(diǎn)不超過 10米米 -30 -30 600 600 液體型液體型0 0 250 250 蒸汽型蒸汽型電阻溫度電阻溫度計(jì)計(jì)測(cè)量精度高測(cè)量精度高 ,便于遠(yuǎn)距離、便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制制 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不能測(cè)量高溫結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不能測(cè)量高溫 ,由由于體積大于體積大 ,測(cè)點(diǎn)溫度較困難測(cè)點(diǎn)溫度較困難 -200 -200 600 600 鉑電阻鉑電阻-50 -50 150 150 銅電阻銅電阻-50 -50 150150（180180）鎳電阻）鎳電阻-100 -100 200200（3

5、00300）熱敏電阻）熱敏電阻熱電偶溫?zé)犭娕紲囟扔?jì)度計(jì)測(cè)溫范圍廣測(cè)溫范圍廣 ,精度高精度高 ,便于便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制和自動(dòng)控制 需冷端溫度補(bǔ)償需冷端溫度補(bǔ)償 ,在低溫段測(cè)在低溫段測(cè)量精度較低量精度較低 0 0 13001300（16001600）鉑銠）鉑銠1010- -鉑鉑-50 -50 10001000（12001200）鎳鉻）鎳鉻- -鎳硅鎳硅非接非接觸式觸式測(cè)溫測(cè)溫儀表儀表光學(xué)高溫光學(xué)高溫計(jì)計(jì)攜帶用、可測(cè)量高溫、測(cè)攜帶用、可測(cè)量高溫、測(cè)溫時(shí)不破壞被測(cè)物體溫度溫時(shí)不破壞被測(cè)物體溫度場(chǎng)場(chǎng) 測(cè)量時(shí)測(cè)量時(shí) ,必須經(jīng)過人工調(diào)整必須經(jīng)過人工調(diào)整 ,有有人為誤差

6、人為誤差 ,不能作遠(yuǎn)距離測(cè)量不能作遠(yuǎn)距離測(cè)量 ,記錄和自控記錄和自控 700 700 32003200輻射高溫輻射高溫計(jì)計(jì)測(cè)溫元件不破壞被測(cè)物體測(cè)溫元件不破壞被測(cè)物體溫度場(chǎng)溫度場(chǎng) ,能作遠(yuǎn)距離測(cè)量、能作遠(yuǎn)距離測(cè)量、報(bào)警和自控、測(cè)溫范圍廣報(bào)警和自控、測(cè)溫范圍廣 只能測(cè)高溫只能測(cè)高溫,低溫段測(cè)量不準(zhǔn)低溫段測(cè)量不準(zhǔn),環(huán)境條件會(huì)影響測(cè)量精度環(huán)境條件會(huì)影響測(cè)量精度,連續(xù)連續(xù)測(cè)高溫時(shí)須作水冷卻或氣冷卻測(cè)高溫時(shí)須作水冷卻或氣冷卻 0 0 20002000）4接觸式測(cè)溫接觸式測(cè)溫 n 溫度敏感元件與被測(cè)對(duì)象接觸，經(jīng)過換熱后兩溫度敏感元件與被測(cè)對(duì)象接觸，經(jīng)過換熱后兩者溫度相等。者溫度相等。n 常用的接觸式測(cè)溫儀

7、表：常用的接觸式測(cè)溫儀表：(1) (1) 膨脹式溫度計(jì)。膨脹式溫度計(jì)。(2) (2) 熱電阻溫度計(jì)。熱電阻溫度計(jì)。 (3) (3) 熱電偶溫度計(jì)。熱電偶溫度計(jì)。(4) (4) 其他原理的溫度計(jì)。其他原理的溫度計(jì)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：n 優(yōu)點(diǎn)：直觀、可靠，測(cè)量?jī)x表也比較簡(jiǎn)單。優(yōu)點(diǎn)：直觀、可靠，測(cè)量?jī)x表也比較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 由于敏感元件必須與被測(cè)對(duì)象接觸，在接觸過程中就由于敏感元件必須與被測(cè)對(duì)象接觸，在接觸過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?？赡芷茐谋粶y(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

8、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)帶來誤差。來誤差。 在接觸過程中，介質(zhì)腐蝕性，高溫時(shí)對(duì)測(cè)溫元件的影在接觸過程中，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。響，影響測(cè)溫元件的可靠性和工作壽命。 非接觸測(cè)溫非接觸測(cè)溫溫度敏感元件不與被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過輻射能量進(jìn)行熱溫度敏感元件不與被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過輻射能量進(jìn)行熱交換，由輻射能的大小來推算被測(cè)物體的溫度。交換，由輻射能的大小來推算被測(cè)物體的溫度。常用的非接觸式測(cè)溫儀表：常用的非接觸式測(cè)溫儀表：(1) (1) 輻射式溫度計(jì)：基于普朗克定理輻射式溫度計(jì)：基

9、于普朗克定理 光電高溫計(jì)，輻射傳感器，比色溫度計(jì)。光電高溫計(jì)，輻射傳感器，比色溫度計(jì)。(2) (2) 光纖式溫度計(jì)：光纖的溫度特性、傳光介質(zhì)。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)。光纖溫度傳感器，光纖輻射溫度計(jì)。n 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。體為運(yùn)動(dòng)物體時(shí)尤為適用。n 缺點(diǎn)：精度一般不高。缺點(diǎn)：精度一般不高。紅外熱像儀一、概述一、概述圖3-52 雙金屬片圖3-53 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 利用液體或固體受熱時(shí)產(chǎn)生熱膨脹的

10、原理利用液體或固體受熱時(shí)產(chǎn)生熱膨脹的原理, ,可以制成膨可以制成膨脹式溫度計(jì)。脹式溫度計(jì)。一、概述一、概述二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)n 熱電偶熱電偶是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的測(cè)溫儀表。是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的測(cè)溫儀表。圖3-55 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表由三部分組成：熱電偶；測(cè)量?jī)x表；連接熱由三部分組成：熱電偶；測(cè)量?jī)x表；連接熱電偶和測(cè)量?jī)x表的導(dǎo)線。電偶和測(cè)量?jī)x表的導(dǎo)線。 圖3-56 熱電偶示意圖熱電偶也叫溫差電偶是最早出現(xiàn)的一種熱電探測(cè)器件n 賽貝克（賽貝克（Seebeck）效應(yīng)）效應(yīng)(熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)) 1821年賽貝克發(fā)現(xiàn)了年賽貝克發(fā)現(xiàn)了銅、鐵銅、鐵這兩種金屬的

11、溫差電現(xiàn)象。這兩種金屬的溫差電現(xiàn)象。即在這兩種金屬構(gòu)成的閉合回路中，對(duì)兩個(gè)接頭的中一個(gè)即在這兩種金屬構(gòu)成的閉合回路中，對(duì)兩個(gè)接頭的中一個(gè)加熱即可產(chǎn)生電流。在冷接頭處，電流從鐵流向銅。由于加熱即可產(chǎn)生電流。在冷接頭處，電流從鐵流向銅。由于冷、熱兩個(gè)端（接頭）存在溫差而產(chǎn)生的電勢(shì)差冷、熱兩個(gè)端（接頭）存在溫差而產(chǎn)生的電勢(shì)差e，就是溫，就是溫差熱電勢(shì)。差熱電勢(shì)。 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。為熱電偶。a二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)圖3-57 熱電現(xiàn)象n 熱電偶：兩種不同的金屬熱電偶：兩種不同的金屬A A和和B B構(gòu)

12、成閉合回路，構(gòu)成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接觸端當(dāng)兩個(gè)接觸端T TT T0 0時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。 熱電勢(shì)由兩種材料的接觸電勢(shì)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)決定和單一材料的溫差電勢(shì)決定（1 1）接觸電勢(shì)）接觸電勢(shì)n 不同金屬材料內(nèi)部的自由電子密度不同，當(dāng)不同金屬材料內(nèi)部的自由電子密度不同，當(dāng)A A和和B B材料接觸材料接觸是，自由電子要從密度大的地方擴(kuò)散到密度小的地方，從是，自由電子要從密度大的地方擴(kuò)散到密度小的地方，從而產(chǎn)生自由電子擴(kuò)散現(xiàn)象。而產(chǎn)生自由電子擴(kuò)散現(xiàn)象。n 自由電子從自由電子從A A擴(kuò)散到擴(kuò)散到B B，擴(kuò)散平衡時(shí)，擴(kuò)散平衡時(shí)，A A失去電子帶正電

13、荷，失去電子帶正電荷，B B得到電子帶負(fù)電荷，因此在得到電子帶負(fù)電荷，因此在A A、B B接觸處形成一定電位差，接觸處形成一定電位差，即接觸電勢(shì)（帕爾帖電勢(shì)）。即接觸電勢(shì)（帕爾帖電勢(shì)）。接觸電勢(shì)接觸電勢(shì)帕爾帖電勢(shì)大小為：帕爾帖電勢(shì)大小為：BAABNNekTTeln)(k 玻耳茲曼常數(shù)；玻耳茲曼常數(shù)； K1.3810-23 T 接觸面的絕對(duì)溫度；接觸面的絕對(duì)溫度；e 單位電荷量；單位電荷量； e = 1.610-19CNA金屬電極金屬電極A的自由電子密度的自由電子密度NB金屬電極金屬電極B的自由電子密度的自由電子密度（2 2）溫差電勢(shì)）溫差電勢(shì)n 在同一金屬材料在同一金屬材料A A中，當(dāng)中，當(dāng)金

14、屬材料兩端的溫度不金屬材料兩端的溫度不同時(shí)，兩端電子能量不同時(shí)，兩端電子能量不同。溫度高的一端電子同。溫度高的一端電子能量大，則電子從高溫能量大，則電子從高溫端向低溫?cái)U(kuò)散的數(shù)量多，端向低溫?cái)U(kuò)散的數(shù)量多，直至平衡。直至平衡。n 即在即在A A兩端形成一定電位兩端形成一定電位差，即溫差電勢(shì)（湯姆差，即溫差電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）。遜電勢(shì)）。溫差電勢(shì)溫差電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）（湯姆遜電勢(shì)） 湯姆遜電勢(shì)大小為：TTAdTTTe0),(0 湯姆遜系數(shù)，它表示溫度為湯姆遜系數(shù)，它表示溫度為1時(shí)所產(chǎn)生時(shí)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)值，它與材料的性質(zhì)有關(guān)。的電動(dòng)勢(shì)值，它與材料的性質(zhì)有關(guān)。 （3 3） 熱電偶回路的總熱電勢(shì)熱電偶回路的

15、總熱電勢(shì) TTBABABAABABBABAABABdt)(NNln)TT(ek)T ,T(e)T ,T(e)T(e)T(e)T ,T(e)T(e)T ,T(e)T(e)T ,T(E000000000結(jié)論：結(jié)論： 熱電勢(shì)存在必須具備熱電勢(shì)存在必須具備兩個(gè)條件：兩個(gè)條件：n 兩種不同的金屬材料組兩種不同的金屬材料組成熱電偶成熱電偶它的兩端存在溫差。它的兩端存在溫差。圖3-58 接觸電勢(shì)形成的過程 0000,tetettEtetettEBAABABAB左圖閉合回路中總的左圖閉合回路中總的熱電勢(shì)熱電勢(shì)或或圖3-59 熱電偶原理二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì) 由于熱電極的材料不同由于熱電極的材料不同,

16、 ,所產(chǎn)生的接觸熱電勢(shì)亦不所產(chǎn)生的接觸熱電勢(shì)亦不同同, ,因此不同熱電極材料制成的熱電偶在相同溫度下產(chǎn)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。同時(shí)溫差電勢(shì)遠(yuǎn)小于接觸電勢(shì)，生的熱電勢(shì)是不同的。同時(shí)溫差電勢(shì)遠(yuǎn)小于接觸電勢(shì)，常常忽略不計(jì)。常常忽略不計(jì)。 熱電偶一般都是在自由端溫度為熱電偶一般都是在自由端溫度為00時(shí)進(jìn)行分度的時(shí)進(jìn)行分度的, ,因此因此, ,若自由端溫度不為若自由端溫度不為00而為而為t t0 0時(shí)時(shí), ,則熱電勢(shì)與溫度則熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系可用下式進(jìn)行計(jì)算之間的關(guān)系可用下式進(jìn)行計(jì)算。 EAB(t,t0) = EAB(t,0) -EAB(t0,0) 二、熱電偶

17、溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)舉例例例1 1 今用一只鎳鉻今用一只鎳鉻- -鎳硅熱電偶鎳硅熱電偶, ,測(cè)量小氮肥廠中轉(zhuǎn)測(cè)量小氮肥廠中轉(zhuǎn)化爐的溫度化爐的溫度, ,已知熱電偶工作端溫度為已知熱電偶工作端溫度為800,800,自由端自由端( ( 冷 端冷 端 ) ) 溫 度 為溫 度 為 3 0 ,3 0 , 求 熱 電 偶 產(chǎn) 生 的 熱 電 勢(shì)求 熱 電 偶 產(chǎn) 生 的 熱 電 勢(shì) E(800,30)(800,30)。 解：由附錄四可以查得解：由附錄四可以查得 E(800,0)=33.277(800,0)=33.277(mV) ) E(30,0)=1.203(30,0)=1.203(mV) ) 將上述數(shù)

18、據(jù)代入將上述數(shù)據(jù)代入, ,即得即得E(800,30)=(800,30)=E(800,0) -(800,0) -E(30,0)=32.074 ( mV)(30,0)=32.074 ( mV)二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)例例2 2 某支鉑銠某支鉑銠1010- -鉑熱電偶在工作時(shí)，自由端溫度鉑熱電偶在工作時(shí)，自由端溫度t0 0= = 30,30,測(cè)得熱電勢(shì)測(cè)得熱電勢(shì) E( (t, ,t0 0mV，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: :由附錄二可以查得由附錄二可以查得 E(30,0)=0.173(30,0)=0.173(mV) )代入式變換得代入式變換得 E( (t,0)=,0)

19、=E( (t,30)+,30)+E(30,0)=0.173+7.172=7.345(30,0)=0.173+7.172=7.345(mV) )再由附錄一可以查得再由附錄一可以查得7.345mV7.345mV對(duì)應(yīng)的溫度對(duì)應(yīng)的溫度t為為800800。二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)注意：注意：由于熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系都是由于熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系都是非線性的非線性的 ( (當(dāng)然各種熱電偶的非線性程度不同當(dāng)然各種熱電偶的非線性程度不同),),因此在因此在自由端溫度不為零時(shí)自由端溫度不為零時(shí), ,將所測(cè)熱電勢(shì)對(duì)應(yīng)的溫度值加上自將所測(cè)熱電勢(shì)對(duì)應(yīng)的溫度值加上自由端溫度由端溫度, ,并

20、不等于實(shí)際的被測(cè)溫度。并不等于實(shí)際的被測(cè)溫度。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶熱電勢(shì)和溫度的關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶熱電勢(shì)和溫度的關(guān)系 二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)利用熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，必須要用某些儀表來測(cè)量熱電勢(shì)利用熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，必須要用某些儀表來測(cè)量熱電勢(shì)的數(shù)值，見下圖。的數(shù)值，見下圖。 00teteteECABCABt總的熱電勢(shì)總的熱電勢(shì) 0000000teteteteteteCABCABCABCAB能量守恒原理能量守恒原理（3-70） 0teteEABABt（3-71）將式（將式（3-703-70）代入式（）代入式（3-693-69）可得）可得圖圖3-60 3-60 熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)連接圖熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)連接

21、圖（3-69）二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)說明：說明：在熱電偶回路中接入第三種金屬導(dǎo)線對(duì)原熱電偶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)值并無影響。不過必須保證引入線兩所產(chǎn)生的熱電勢(shì)數(shù)值并無影響。不過必須保證引入線兩端的溫度相同。端的溫度相同。 中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律-此定律具有特別重要的實(shí)用意義，此定律具有特別重要的實(shí)用意義，因?yàn)橛脽犭娕紲y(cè)溫時(shí)因?yàn)橛脽犭娕紲y(cè)溫時(shí)必須接入儀表必須接入儀表( (第三種材料第三種材料) )，根，根據(jù)此定律，只要儀表兩接入點(diǎn)的溫度保持一致?lián)硕?，只要儀表兩接入點(diǎn)的溫度保持一致( (T T0 0 ) )，根據(jù)中間導(dǎo)體定律，儀表的接入就不會(huì)影響

22、熱電勢(shì)。根據(jù)中間導(dǎo)體定律，儀表的接入就不會(huì)影響熱電勢(shì)。二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)在測(cè)溫范圍內(nèi)其熱電性質(zhì)要穩(wěn)定在測(cè)溫范圍內(nèi)其熱電性質(zhì)要穩(wěn)定, ,不隨時(shí)間變化不隨時(shí)間變化; ;在測(cè)溫范圍內(nèi)要有足夠物理、化學(xué)穩(wěn)定性在測(cè)溫范圍內(nèi)要有足夠物理、化學(xué)穩(wěn)定性, ,不易被不易被氧化或腐蝕氧化或腐蝕; ;電阻溫度系數(shù)要小電阻溫度系數(shù)要小, ,電導(dǎo)率要高電導(dǎo)率要高, ,組成熱電偶后產(chǎn)組成熱電偶后產(chǎn)生的熱電勢(shì)要大生的熱電勢(shì)要大, ,其值與溫度成線性關(guān)系或有簡(jiǎn)單其值與溫度成線性關(guān)系或有簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系的函數(shù)關(guān)系; ;復(fù)現(xiàn)性要好復(fù)現(xiàn)性要好, ,這樣便于成批生產(chǎn)這樣便于成批生產(chǎn), ,而且在應(yīng)用上也而且在應(yīng)用上也可保證

23、良好的互換性可保證良好的互換性; ; 材料組織均勻、要有韌性材料組織均勻、要有韌性, ,便于加工成絲。便于加工成絲。 二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)熱電偶名稱熱電偶名稱代號(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WRRWRRWRPWRPWRNWRNWREWREWRFWRFWRCWRCB BS SK KE EJ JT TLL-2LL-2LB-3LB-3EU-2EU-2

24、- - -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（1 1）鉑銠）鉑銠3030- -鉑銠鉑銠6 6（B B型）型）n 為貴金屬熱電偶。熱偶絲線徑規(guī)定為為貴金屬熱電偶。熱偶絲線徑規(guī)定為0.5mm，正極（正極（

25、BP）和負(fù)極（）和負(fù)極（BN）的名義化學(xué)成分均為鉑銠合）的名義化學(xué)成分均為鉑銠合金，只是含量不同，故俗稱為雙鉑銠熱電偶。金，只是含量不同，故俗稱為雙鉑銠熱電偶。長(zhǎng)期最高使用溫度為長(zhǎng)期最高使用溫度為1600，短期最高使用溫度為，短期最高使用溫度為1800。n 優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，測(cè)溫溫區(qū)寬，使用壽命優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，測(cè)溫溫區(qū)寬，使用壽命長(zhǎng)等，適用于氧化性和惰性氣氛中，也可短期用于真長(zhǎng)等，適用于氧化性和惰性氣氛中，也可短期用于真空中，但不適用于還原性氣氛或含有金屬或非金屬蒸空中，但不適用于還原性氣氛或含有金屬或非金屬蒸汽中；參比端不需進(jìn)行冷端補(bǔ)償，因?yàn)樵谄?；參比端不需進(jìn)行冷端補(bǔ)償，

26、因?yàn)樵?40范圍范圍內(nèi)熱電勢(shì)小于內(nèi)熱電勢(shì)小于3V。n 缺點(diǎn)：熱電率較小，靈敏度低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，缺點(diǎn)：熱電率較小，靈敏度低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，抗污染能力差，貴金屬材料昂貴?？刮廴灸芰Σ睿F金屬材料昂貴。（2 2）鉑銠）鉑銠1010- -鉑熱電偶（鉑熱電偶（S S型）型）n 貴金屬熱電偶。電極線徑規(guī)定為貴金屬熱電偶。電極線徑規(guī)定為0.5mm0.5mm，正極（正極（SPSP）的名義化學(xué)成分為鉑銠合金）的名義化學(xué)成分為鉑銠合金負(fù)極（負(fù)極（SNSN）為純鉑，故俗稱為單鉑銠熱電偶。）為純鉑，故俗稱為單鉑銠熱電偶。長(zhǎng)期最高使用溫度為長(zhǎng)期最高使用溫度為13001300，短期最高使用溫度為，短期最高使

27、用溫度為16001600。n 優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，測(cè)溫溫區(qū)和使用壽命長(zhǎng)，優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，測(cè)溫溫區(qū)和使用壽命長(zhǎng)，物理化學(xué)性能良好，在高溫下抗氧化性能好，適用于氧物理化學(xué)性能良好，在高溫下抗氧化性能好，適用于氧化和惰性氣氛中。化和惰性氣氛中。n 缺點(diǎn)：熱電率較小，靈敏度低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，缺點(diǎn)：熱電率較小，靈敏度低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，對(duì)污染敏感，貴金屬材料昂貴，因此一次性投資較大。對(duì)污染敏感，貴金屬材料昂貴，因此一次性投資較大。（3 3）鎳鉻）鎳鉻- -鎳硅熱電偶（鎳硅熱電偶（K K型）型）n 使用量最大的廉金屬熱電偶，用量為其他熱電偶的總和使用量最大的廉金屬熱電偶，用量為其

28、他熱電偶的總和正極（正極（KPKP）的名義化學(xué)成分為：）的名義化學(xué)成分為：Ni:Cr=90:10Ni:Cr=90:10，負(fù)極（負(fù)極（KNKN）的名義化學(xué)化學(xué)成分為）的名義化學(xué)化學(xué)成分為Ni:Si=97:3Ni:Si=97:3。其使用溫度為其使用溫度為-50-5010001000。n 優(yōu)點(diǎn)：線性度好，熱電勢(shì)較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性和優(yōu)點(diǎn)：線性度好，熱電勢(shì)較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性均好，抗氧化性強(qiáng)，價(jià)格便宜。能用于氧化性和復(fù)現(xiàn)性均好，抗氧化性強(qiáng)，價(jià)格便宜。能用于氧化性和惰性氣氛中。惰性氣氛中。n K K型熱電偶不能在高溫下直接用于硫、還原性或還原、型熱電偶不能在高溫下直接用于硫、還原性或還原

29、、氧化交替的氣氛中，也不能用于真空中。氧化交替的氣氛中，也不能用于真空中。（4 4）鎳鉻）鎳鉻- -銅鎳熱電偶（銅鎳熱電偶（E E型）型）n 稱為鎳鉻稱為鎳鉻- -康銅熱電偶，也是一種廉價(jià)金屬熱電偶?？点~熱電偶，也是一種廉價(jià)金屬熱電偶。其正極（其正極（EPEP）為鎳鉻）為鎳鉻1010合金，化學(xué)成分與合金，化學(xué)成分與KPKP相同，負(fù)極相同，負(fù)極（ENEN）為銅鎳合金，名義化學(xué)成分為）為銅鎳合金，名義化學(xué)成分為55%55%的銅、的銅、45%45%的鎳以的鎳以及少量的鈷、錳、鐵等元素。及少量的鈷、錳、鐵等元素。n 該熱電偶電動(dòng)勢(shì)之大，靈敏度之高屬所有標(biāo)準(zhǔn)熱電偶之最，該熱電偶電動(dòng)勢(shì)之大，靈敏度之高屬所

30、有標(biāo)準(zhǔn)熱電偶之最，宜制成熱電偶堆來測(cè)量微小溫度變化。宜制成熱電偶堆來測(cè)量微小溫度變化。n E E型熱電偶可用于濕度較大的環(huán)境里，具有穩(wěn)定性好，抗型熱電偶可用于濕度較大的環(huán)境里，具有穩(wěn)定性好，抗氧化性能高，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。但不能在高溫下用于硫、氧化性能高，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。但不能在高溫下用于硫、還原性氣氛中。還原性氣氛中。 二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)圖3-61 熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電極熱電極絕緣管絕緣管保護(hù)套管保護(hù)套管接線盒接線盒普通裝配型熱電偶的外形安裝安裝螺紋螺紋安裝安裝法蘭法蘭普通裝配型熱電偶的結(jié)構(gòu)放大圖 接線盒引出線套管引出線套管 固定螺紋固定螺紋 （出廠時(shí)用塑料包裹）（出廠時(shí)用塑料包裹）

31、熱電偶工作端（熱端）熱電偶工作端（熱端） 不銹鋼不銹鋼保護(hù)管保護(hù)管 柔性安裝型鎧裝結(jié)構(gòu)柔性安裝型鎧裝結(jié)構(gòu)它可以做得很細(xì)很長(zhǎng)它可以做得很細(xì)很長(zhǎng), , 使用中隨需要能任意彎曲。使用中隨需要能任意彎曲。測(cè)量端的熱容量小，響應(yīng)速度快，繞性好，可彎曲；測(cè)量端的熱容量小，響應(yīng)速度快，繞性好，可彎曲；可以安裝在狹窄或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的測(cè)量場(chǎng)合，耐壓、耐振、耐沖擊可以安裝在狹窄或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的測(cè)量場(chǎng)合，耐壓、耐振、耐沖擊鎧裝型熱電偶外形法蘭鎧裝型熱電偶可鎧裝型熱電偶可 長(zhǎng)達(dá)上百米長(zhǎng)達(dá)上百米薄壁金屬薄壁金屬 保護(hù)保護(hù)套管（鎧體）套管（鎧體） BA絕緣絕緣 材料材料鎧裝型熱電偶鎧裝型熱電偶橫截面橫截面n 表面熱電偶：適用于表

32、面溫度瞬間測(cè)量表面熱電偶：適用于表面溫度瞬間測(cè)量n微細(xì)鎧裝熱電偶微細(xì)鎧裝熱電偶小形小形K K型熱電偶型熱電偶隔爆隔爆型熱電偶外形型熱電偶外形厚壁保護(hù)管厚壁保護(hù)管壓鑄的接線盒壓鑄的接線盒電纜線電纜線隔爆型熱電偶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：n 隔爆熱電偶的接線盒在設(shè)計(jì)時(shí)采用防爆的特殊結(jié)隔爆熱電偶的接線盒在設(shè)計(jì)時(shí)采用防爆的特殊結(jié)構(gòu)，它的接線盒是經(jīng)過構(gòu)，它的接線盒是經(jīng)過壓鑄壓鑄而成的，有一定的厚而成的，有一定的厚度、隔爆空間，度、隔爆空間，機(jī)構(gòu)強(qiáng)度機(jī)構(gòu)強(qiáng)度較高；較高；n 采用螺紋隔爆接合面，并采用密封圈進(jìn)行密封采用螺紋隔爆接合面，并采用密封圈進(jìn)行密封; ;當(dāng)接線盒內(nèi)一旦放弧時(shí)，不會(huì)與外界環(huán)境的危險(xiǎn)當(dāng)接線盒內(nèi)一

33、旦放弧時(shí)，不會(huì)與外界環(huán)境的危險(xiǎn)氣體傳爆，能達(dá)到預(yù)期的防爆、隔爆效果。氣體傳爆，能達(dá)到預(yù)期的防爆、隔爆效果。 使用場(chǎng)合：使用場(chǎng)合：n 工業(yè)用的隔爆型熱電偶多用于化學(xué)工業(yè)自控系統(tǒng)工業(yè)用的隔爆型熱電偶多用于化學(xué)工業(yè)自控系統(tǒng)中（由于在化工生產(chǎn)廠、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)常伴有各種易中（由于在化工生產(chǎn)廠、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)常伴有各種易燃、易爆等化學(xué)氣體或蒸汽，如果用普通熱電偶燃、易爆等化學(xué)氣體或蒸汽，如果用普通熱電偶則非常不安全、很容易引起環(huán)境氣體爆炸）。則非常不安全、很容易引起環(huán)境氣體爆炸）。二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)n 補(bǔ)償導(dǎo)線與冷端溫度補(bǔ)償補(bǔ)償導(dǎo)線與冷端溫度補(bǔ)償 采用一種專用導(dǎo)線，將熱電偶的冷端延伸出來，這采用一種專

34、用導(dǎo)線，將熱電偶的冷端延伸出來，這既能保證熱電偶冷端溫度保持不變，又經(jīng)濟(jì)。既能保證熱電偶冷端溫度保持不變，又經(jīng)濟(jì)。 它也是由兩種不同性質(zhì)它也是由兩種不同性質(zhì)的金屬材料制成，在一定溫的金屬材料制成，在一定溫度范圍內(nèi)（度范圍內(nèi)（0 0100100）與所）與所連接的熱電偶具有相同的熱連接的熱電偶具有相同的熱電特性，其材料又是廉價(jià)金電特性，其材料又是廉價(jià)金屬。見左圖。屬。見左圖。 圖3-62 補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì) 101teteteteECADCBDAB 假設(shè)將鎳鉻記為假設(shè)將鎳鉻記為A、鎳硅記為、鎳硅記為B、銅記為、銅記為C、銅鎳記、銅鎳記為為D, ,并考慮到引入銅導(dǎo)線對(duì)回路

35、的總熱電勢(shì)沒有影響并考慮到引入銅導(dǎo)線對(duì)回路的總熱電勢(shì)沒有影響 ( (因其兩端溫度均為因其兩端溫度均為t0) )，則圖，則圖3-603-60所示回路的總熱電勢(shì)所示回路的總熱電勢(shì)為為 01111teteteteECADCBDAB 1111teteteteCABDDCAB如果假定各接點(diǎn)溫度全為如果假定各接點(diǎn)溫度全為t1，代入上式，則有，代入上式，則有或或 由于由于t1 1一般是在一般是在100100以下以下, ,在此溫度范圍內(nèi)在此溫度范圍內(nèi), ,根據(jù)補(bǔ)根據(jù)補(bǔ)償導(dǎo)線的性質(zhì)償導(dǎo)線的性質(zhì), ,有有 111teteteDCCDAB二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì) 011teteCABD將此式代入式將此式代入

36、式 00teteteteECDABDCAB便有便有 00teteCDAB因?yàn)橐驗(yàn)?0teteEABAB故故 01111teteteteECADCBDAB二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)熱電偶名稱熱電偶名稱補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線工作端為工作端為100100，冷端為冷端為00時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)熱時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)熱電勢(shì)電勢(shì)mVmV正極正極負(fù)極負(fù)極鉑銠鉑銠1010- -鉑鉑鎳鉻鎳鉻- -鎳硅鎳硅鎳鉻鎳鉻- -銅鎳銅鎳銅銅銅銅鎳鉻鎳鉻銅鎳銅鎳銅鎳銅鎳銅鎳銅鎳0.640.640.030.034.104.100.150.156.956.950.300.30表表3-7 3-7 常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線二、熱電偶溫度計(jì)

37、二、熱電偶溫度計(jì)注意注意 使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí), ,應(yīng)當(dāng)注意補(bǔ)償導(dǎo)線的正、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。負(fù)極必須與熱電偶的正、負(fù)極各端對(duì)應(yīng)相接。 此外此外, ,正、負(fù)兩極的接點(diǎn)溫度正、負(fù)兩極的接點(diǎn)溫度t1應(yīng)保持相同應(yīng)保持相同, ,延伸后的冷端溫度延伸后的冷端溫度t0 0應(yīng)比較恒定且比較低。應(yīng)比較恒定且比較低。 對(duì)于鎳鉻對(duì)于鎳鉻- -銅鎳等一類用廉價(jià)金屬制成的熱銅鎳等一類用廉價(jià)金屬制成的熱電偶電偶, ,則可用其本身材料作補(bǔ)償導(dǎo)線則可用其本身材料作補(bǔ)償導(dǎo)線, ,將冷端延伸將冷端延伸到環(huán)境溫度較恒定的地方。到環(huán)境溫度較恒定的地方。 二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫

38、度計(jì) 在應(yīng)用熱電偶測(cè)溫時(shí)，只有將冷端溫度保持為在應(yīng)用熱電偶測(cè)溫時(shí)，只有將冷端溫度保持為，或，或者是進(jìn)行一定的修正才能得出準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。這樣做，就者是進(jìn)行一定的修正才能得出準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。這樣做，就稱為稱為。一般采用下述幾種方法。一般采用下述幾種方法。圖3-63 熱電偶冷端溫度保持的方法（1 1）冷端溫度保持為）冷端溫度保持為00的方法的方法 在實(shí)際生產(chǎn)中，冷端在實(shí)際生產(chǎn)中，冷端溫度往往不是溫度往往不是00，而是某，而是某一溫度一溫度t0 0，這就引起測(cè)量誤，這就引起測(cè)量誤差。因此，必須對(duì)冷端溫差。因此，必須對(duì)冷端溫度進(jìn)行修正。度進(jìn)行修正。 二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)0 ,0 ,00tE

39、tEttEABABAB實(shí)際生產(chǎn)中，其冷端溫度為實(shí)際生產(chǎn)中，其冷端溫度為t0 0，即有，即有 0 ,0 ,00tEttEtEABABAB或或 由此可知，冷端溫度修正方法是把測(cè)得的熱電勢(shì)由此可知，冷端溫度修正方法是把測(cè)得的熱電勢(shì) EAB（t，t0），加上熱端為室溫，加上熱端為室溫t0，冷端為，冷端為00時(shí)的熱電偶時(shí)的熱電偶的熱電勢(shì)的熱電勢(shì)EAB（t0，0），才能得到實(shí)際溫度下的熱電勢(shì)，才能得到實(shí)際溫度下的熱電勢(shì)EAB（t，0）。 （2 2）冷端溫度修正法）冷端溫度修正法二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)例例 用鉑銠用鉑銠1010- -鉑熱電偶進(jìn)行溫度檢測(cè)鉑熱電偶進(jìn)行溫度檢測(cè), ,熱電偶的冷端溫?zé)犭娕?/p>

40、的冷端溫度度t0=30，顯示儀表的溫度讀數(shù)顯示儀表的溫度讀數(shù) ( (假定此儀表是不帶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冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償且是以溫度刻度的) )為為979979，試求，試求被測(cè)溫度的實(shí)際值。被測(cè)溫度的實(shí)際值。 解：由分度號(hào)為解：由分度號(hào)為S S的鉑銠的鉑銠1010- -鉑熱電偶分度表鉑熱電偶分度表 ( (附錄二附錄二) )查查出出979979時(shí)的熱電勢(shì)值為時(shí)的熱電勢(shì)值為9.343mV9.343mV。也就是。也就是E(t,t0)=9.343mV,=9.343mV,又從分度表中查得又從分度表中查得 E(t0。將此兩個(gè)數(shù)值代入式。將此兩個(gè)數(shù)值代入式EAB(t,t0) = E

41、AB(t,0) -EAB(t0,0)，得得 E(t,0)mVmV=9.516(=9.516(mV) ) 再查分度表可知再查分度表可知, ,對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于9.516mV9.516mV的溫度的溫度t=994,t=994,這這就是該支鉑銠就是該支鉑銠1010- -鉑熱電偶所測(cè)得的溫度實(shí)際值。鉑熱電偶所測(cè)得的溫度實(shí)際值。 二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)（3 3）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)溫時(shí)指示值不若采用測(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。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。 注意：注意：只能在測(cè)溫要求

42、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。（4 4）補(bǔ)償電橋法）補(bǔ)償電橋法 利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)，來補(bǔ)償熱電偶因冷端利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)，來補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢(shì)變化值。溫度變化而引起的熱電勢(shì)變化值。 n 利用直流不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)來補(bǔ)償熱電偶冷利用直流不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)來補(bǔ)償熱電偶冷端溫度變化而引起的熱電勢(shì)的變化值端溫度變化而引起的熱電勢(shì)的變化值 000( , )( , )UABABABCABEt ttEt tURU恒定值二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì) 由于電橋是在由于電橋是在2020時(shí)平衡時(shí)平衡的，所以采用這種補(bǔ)償電橋時(shí)的，所以采用這種補(bǔ)償電橋時(shí)須

43、把儀表的機(jī)械零位預(yù)先調(diào)到須把儀表的機(jī)械零位預(yù)先調(diào)到2020處。如果補(bǔ)償電橋是在處。如果補(bǔ)償電橋是在00時(shí)平衡設(shè)計(jì)的（時(shí)平衡設(shè)計(jì)的（DDZ-DDZ-型型溫度變送器中的補(bǔ)償電橋），溫度變送器中的補(bǔ)償電橋），則儀表零位應(yīng)調(diào)在則儀表零位應(yīng)調(diào)在00處。處。圖3-64 具有補(bǔ)償電橋的熱電偶測(cè)溫線路二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)（5 5）補(bǔ)償熱電偶法）補(bǔ)償熱電偶法 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。 圖3-65 補(bǔ)償熱電偶連接線路三、三、 熱電阻溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì) 在中、低溫區(qū)，一般是使用

44、熱電阻溫度計(jì)在中、低溫區(qū)，一般是使用熱電阻溫度計(jì)來進(jìn)行溫度的測(cè)量較為適宜。來進(jìn)行溫度的測(cè)量較為適宜。 是由熱電阻，顯示儀表以及是由熱電阻，顯示儀表以及連接導(dǎo)線所組成。連接導(dǎo)線所組成。 三、熱電阻溫度計(jì)三、熱電阻溫度計(jì)n 利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化的特性制成的利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化的特性制成的傳感器叫做熱電阻式傳感器。傳感器叫做熱電阻式傳感器。n 應(yīng)用：對(duì)溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測(cè)。應(yīng)用：對(duì)溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測(cè)。n 測(cè)溫范圍：中、低溫區(qū)域（測(cè)溫范圍：中、低溫區(qū)域（-200 -650-200 -650）n 低溫方面也應(yīng)用于低溫方面也應(yīng)用于1K-3K1K-3

45、K的溫度測(cè)量，高溫也有用于的溫度測(cè)量，高溫也有用于1000 1000 -1300 -1300 n 測(cè)溫元件可分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩大類。測(cè)溫元件可分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩大類。三、熱電阻溫度計(jì)三、熱電阻溫度計(jì)001ttRRt 對(duì)于線性變化的熱電阻來說，其電阻值與溫度關(guān)對(duì)于線性變化的熱電阻來說，其電阻值與溫度關(guān)系如下式系如下式 tRRtt0 熱電阻溫度計(jì)適用于測(cè)量熱電阻溫度計(jì)適用于測(cè)量-200-200+500+500范圍內(nèi)液體、范圍內(nèi)液體、氣體、蒸汽及固體表面的溫度。氣體、蒸汽及固體表面的溫度。 1 1、測(cè)溫原理、測(cè)溫原理 利用熱電阻的電阻值隨溫度變化而變化的特性來利用熱電阻的

46、電阻值隨溫度變化而變化的特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的。進(jìn)行溫度測(cè)量的。 三、熱電阻溫度計(jì)三、熱電阻溫度計(jì) 2 2、工業(yè)常用熱電阻、工業(yè)常用熱電阻 電阻溫度系數(shù)，以提高熱電阻的靈敏度；電阻溫度系數(shù)，以提高熱電阻的靈敏度； 電阻率要大，以便減小電阻體尺寸；電阻率要大，以便減小電阻體尺寸； 熱容量要小，以便提高熱電阻的響應(yīng)速度；熱容量要小，以便提高熱電阻的響應(yīng)速度； 在整個(gè)測(cè)溫范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性質(zhì)在整個(gè)測(cè)溫范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性質(zhì)和良好的復(fù)制性；和良好的復(fù)制性； 電阻值隨溫度的變化關(guān)系，最好呈線性；電阻值隨溫度的變化關(guān)系，最好呈線性； 應(yīng)有良好的可加工性，價(jià)格便宜。應(yīng)有良好的可加工性

47、，價(jià)格便宜。 實(shí)踐證明，純金屬、鉑、銅、鐵和鎳實(shí)踐證明，純金屬、鉑、銅、鐵和鎳是比較適合的材料，其中主要應(yīng)用的是鉑是比較適合的材料，其中主要應(yīng)用的是鉑和銅。和銅。 鉑是一種貴重金屬，其物理和化學(xué)性能非常穩(wěn)定，是制鉑是一種貴重金屬，其物理和化學(xué)性能非常穩(wěn)定，是制造熱電阻的最好材料，主要作標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)。造熱電阻的最好材料，主要作標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)。 銅可用來制造銅可用來制造-50-50150150范圍內(nèi)工業(yè)用電阻溫度外，特范圍內(nèi)工業(yè)用電阻溫度外，特點(diǎn)是價(jià)格低廉，缺點(diǎn)是電阻率低，且容易氧化，一般用在較點(diǎn)是價(jià)格低廉，缺點(diǎn)是電阻率低，且容易氧化，一般用在較低溫度和沒有水分和浸蝕性的介質(zhì)之中。低溫度和沒有水

48、分和浸蝕性的介質(zhì)之中。 三、熱電阻溫度計(jì)三、熱電阻溫度計(jì) 金屬鉑容易提純金屬鉑容易提純, ,在氧化性介質(zhì)中具有很高的物理在氧化性介質(zhì)中具有很高的物理化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性, ,有良好的復(fù)制性。但價(jià)格較貴。有良好的復(fù)制性。但價(jià)格較貴。 要確定要確定 Rtt的關(guān)系的關(guān)系, ,首先要確定首先要確定R0的大小。的大小。R0不不同同, , Rtt的關(guān)系也不同。這種的關(guān)系也不同。這種Rtt的關(guān)系稱為分度表的關(guān)系稱為分度表, ,用分度號(hào)來表示。用分度號(hào)來表示。 工業(yè)上使用的鉑電阻主要有分度號(hào)為工業(yè)上使用的鉑電阻主要有分度號(hào)為 Pt100 , ,它的它的 R0 = 100, ,其分度表見附錄五。其分度表見附錄五

49、。 當(dāng)溫度當(dāng)溫度t在在0 t 650時(shí)：時(shí)： )1 (320CttBtARRtu 鉑容易提純，其物理、化學(xué)性能在高溫和氧化性介質(zhì)中鉑容易提純，其物理、化學(xué)性能在高溫和氧化性介質(zhì)中很穩(wěn)定。鉑電阻的輸出很穩(wěn)定。鉑電阻的輸出- -輸入特性接近線性，且測(cè)量精度輸入特性接近線性，且測(cè)量精度高，所以它能用作工業(yè)測(cè)溫元件和作為溫度標(biāo)準(zhǔn)。高，所以它能用作工業(yè)測(cè)溫元件和作為溫度標(biāo)準(zhǔn)。u按國(guó)際溫標(biāo)按國(guó)際溫標(biāo)IPTS-68IPTS-68規(guī)定，在規(guī)定，在-259.34-630.73-259.34-630.73溫域內(nèi)，溫域內(nèi)，以鉑電阻溫度計(jì)作基準(zhǔn)器。以鉑電阻溫度計(jì)作基準(zhǔn)器。三、熱電阻溫度計(jì)三、熱電阻溫度計(jì)n 應(yīng)應(yīng) 用：

50、用：測(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合測(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合測(cè)量范圍：測(cè)量范圍：-50-50150150n 優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)：點(diǎn)：溫度范圍內(nèi)線性關(guān)系好，靈敏度比鉑電阻高，容易提溫度范圍內(nèi)線性關(guān)系好，靈敏度比鉑電阻高，容易提純、加工，價(jià)格便宜，復(fù)制性能好。純、加工，價(jià)格便宜，復(fù)制性能好。n 缺缺 點(diǎn)：點(diǎn)：易于氧化，一般只用于易于氧化，一般只用于150150以下的低溫測(cè)量和沒有水以下的低溫測(cè)量和沒有水分及無侵蝕性介質(zhì)的溫度測(cè)量。分及無侵蝕性介質(zhì)的溫度測(cè)量。與鉑相比，銅的電阻率低，所以銅電阻的體積較大。與鉑相比，銅的電阻率低，所以銅電阻的體積較大。熱慣性較大，穩(wěn)定性較差，在熱慣性較大，穩(wěn)定性較差，在

51、100 100 以上時(shí)容易氧化，以上時(shí)容易氧化，因此只能用于低溫及沒有浸蝕性的介質(zhì)中。因此只能用于低溫及沒有浸蝕性的介質(zhì)中。)(100ttRRt 在在-50-50+150+150的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度的的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度的關(guān)系是線性的。即關(guān)系是線性的。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)的分度號(hào)為，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為Cu50。另一種。另一種是是R0100，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為Cu100。TSP系列鉑電阻溫度傳感器系列鉑電阻溫度傳感器鉑金電阻溫度傳感器鉑金電阻溫度傳感器鉑金電阻溫度傳感器鉑金電阻溫度傳感器Pt100核級(jí)電阻溫度傳感器核級(jí)電阻

52、溫度傳感器 ：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 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（通常在數(shù)千歐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)溫范圍只有以上），但互換性較差，非線性嚴(yán)重，測(cè)溫范圍只有5050300300左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測(cè)和控制。左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測(cè)和控制。金屬熱電阻一般適用于測(cè)量金屬熱電阻一般適用于測(cè)

53、量200200500500范圍內(nèi)的溫度測(cè)量，其范圍內(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，在過程控制領(lǐng)域中的應(yīng)用特點(diǎn)測(cè)量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在過程控制領(lǐng)域中的應(yīng)用極其廣泛。極其廣泛。四、四、 溫度變送器溫度變送器 DDZ-III型溫度型溫度 ( (溫差溫差) )變送器是電動(dòng)單元組合儀變送器是電動(dòng)單元組合儀表中的一個(gè)變送單元。表中的一個(gè)變送單元。 根據(jù)根據(jù)輸入信號(hào)的不同輸入信號(hào)的不同，DDZ-III型溫度變送器主型溫度變送器主要有熱電偶溫度變送器、熱電阻溫度變送器和直流毫要有熱電偶溫度變送器、熱電阻溫度變送器和直流毫伏變送器三種類型。伏變送器三種類型。 電動(dòng)溫度變送器是工業(yè)生產(chǎn)過

54、程中應(yīng)用最廣泛的電動(dòng)溫度變送器是工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用最廣泛的一種模擬式溫度變送器一種模擬式溫度變送器, ,它能與常用的各種熱電偶和它能與常用的各種熱電偶和熱電阻配合使用熱電阻配合使用, ,將某點(diǎn)的溫度或某兩點(diǎn)的溫差轉(zhuǎn)換將某點(diǎn)的溫度或某兩點(diǎn)的溫差轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)直流電流信號(hào)輸出。成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)直流電流信號(hào)輸出。 四、溫度變送器四、溫度變送器DDZ-DDZ-III型熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器的型熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器的結(jié)構(gòu)大體上可以分為溫度檢測(cè)元件、輸入電路、放大電結(jié)構(gòu)大體上可以分為溫度檢測(cè)元件、輸入電路、放大電路和反饋電路路和反饋電路, ,其原理框圖如圖所示。其原理框圖如圖所示。

55、溫度檢測(cè)元件溫度檢測(cè)元件輸入電路輸入電路放大電路放大電路反饋電路反饋電路被測(cè)溫度被測(cè)溫度輸出電流輸出電流I0 0 圖圖 溫度變送器原理框圖溫度變送器原理框圖四、溫度變送器四、溫度變送器2、一體化溫度變送器、一體化溫度變送器 它是指將變送器模塊安裝在測(cè)溫元件接線盒或?qū)Ｓ盟侵笇⒆兯推髂K安裝在測(cè)溫元件接線盒或?qū)Ｓ媒泳€盒內(nèi)的一種溫度變送器。接線盒內(nèi)的一種溫度變送器。變送器模塊和測(cè)溫元件形變送器模塊和測(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)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)準(zhǔn)信號(hào)4 420mA20mA。圖3-73 一體化溫度變送器結(jié)構(gòu)框圖測(cè)溫元件和變送器模塊測(cè)溫

56、元件和變送器模塊AD693、XTR101、 XTR103、IXR100等-20+8011()itCuwUEI RRoiIKU11()tCuwK EI RR四、溫度變送器四、溫度變送器3、智能式溫度變送器、智能式溫度變送器 可以與各種熱電偶或熱電阻配合使用測(cè)量溫度；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；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)；環(huán)境溫度和振動(dòng)影響小、抗干擾能力強(qiáng)； 質(zhì)量輕；質(zhì)量輕； 安裝維護(hù)方便。安裝維護(hù)方便。 四、溫度變送器四、溫度變送器輸入板輸入板主電路板主電路板液晶顯示器液晶顯示器信號(hào)輸入信號(hào)輸入信號(hào)輸出信號(hào)輸出圖 TT30

57、2溫度變送器基本構(gòu)成框圖由硬件部分和軟件部分兩部分構(gòu)成。由硬件部分和軟件部分兩部分構(gòu)成。輸入板包括多路轉(zhuǎn)換器輸入板包括多路轉(zhuǎn)換器、信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)調(diào)理電路、AD轉(zhuǎn)換器和隔離部分轉(zhuǎn)換器和隔離部分，作作用是將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為用是將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)，傳二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)，傳送給送給CPUCPU，實(shí)現(xiàn)輸入板與實(shí)現(xiàn)輸入板與主電路板的隔離。主電路板的隔離。 用于熱用于熱電偶的電偶的冷端溫冷端溫度補(bǔ)償度補(bǔ)償 核心采樣核心采樣、計(jì)算計(jì)算( (控控制制) )、輸出、輸出 產(chǎn)生并輸產(chǎn)生并輸出滿足出滿足FFFF標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)字信號(hào) 顯示顯示 例題分析例題分析舉例1.1.用分度號(hào)為用分度號(hào)為K K

58、的鎳鉻的鎳鉻- -鎳硅熱電偶測(cè)量溫度鎳硅熱電偶測(cè)量溫度, ,在沒有采在沒有采取冷端溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下取冷端溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下, ,顯示儀表指示值為顯示儀表指示值為500,500,而而這時(shí)冷端溫度為這時(shí)冷端溫度為60,60,試問實(shí)際溫度應(yīng)為多少試問實(shí)際溫度應(yīng)為多少? ?如果熱端如果熱端溫度不變溫度不變, ,設(shè)法使冷端溫度保持在設(shè)法使冷端溫度保持在20,20,此時(shí)顯示儀表的此時(shí)顯示儀表的指示值應(yīng)為多少指示值應(yīng)為多少? ? mV, ,由于這個(gè)電勢(shì)是由熱電偶產(chǎn)生的由于這個(gè)電勢(shì)是由熱電偶產(chǎn)生的, ,即即 E(t, t0) = 20.64 (mV) 由附錄四同樣可以查得由附錄四同樣可以查得 E(t0 ,0) = E(60,0) = 2.436 (mV) 例題分析例題分析 由式可以得到由式可以得到 E(t,0) = E(t,t0) + E(t0 ,0) = 20.64 + 2.436 = 23.076 (mV)mV, ,查附錄四查附錄四, ,可得可得 t557 即被測(cè)實(shí)際溫度為即被測(cè)實(shí)際溫度為557557。 當(dāng)熱端為當(dāng)熱端為557,557,冷端為冷端為2020時(shí)時(shí), ,由于由于,