h第2章溫度測量

1、2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 熱電偶測溫?zé)犭娕紲y溫2.3 2.3 熱電阻測溫?zé)犭娮铚y溫2.4 2.4 熱敏電阻熱敏電阻測溫測溫2.1.1 2.1.1 溫度的概念溫度的概念 宏觀上：是物體冷熱程度的表示。 微觀上：是物體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的表示。RTvkTvmk73. 1232122氣體 分子平均平動(dòng)動(dòng)能；k 玻爾茲曼常數(shù)；R 摩爾氣體常數(shù)； 摩爾質(zhì)量；k固體、液體內(nèi)部分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)激烈程度。2.1 概述2.1.2 2.1.2 溫標(biāo)溫標(biāo) 溫標(biāo)三要素： 可實(shí)現(xiàn)的固定點(diǎn)溫度,利用物質(zhì)的平衡點(diǎn)可以作為溫標(biāo)的固定溫度點(diǎn)；也稱為基準(zhǔn)點(diǎn)，它具有確定的溫度。 表示固定點(diǎn)之間溫度的內(nèi)插

2、儀器，確定測溫儀器的實(shí)質(zhì)是確定測溫質(zhì)和測溫量； 確定相鄰固定溫度點(diǎn)之間的內(nèi)插公式，即溫度方程，確定各固定點(diǎn)之間任意溫度值的數(shù)學(xué)關(guān)系；2.1 概述溫標(biāo)：是“溫度標(biāo)尺”的簡稱，他是用數(shù)值表示溫度的一整套規(guī)程。 由特定的測溫質(zhì)和測溫量所由特定的測溫質(zhì)和測溫量所確定的確定的溫標(biāo)稱為溫標(biāo)稱為經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。 冰點(diǎn)、冰點(diǎn)、沸點(diǎn)沸點(diǎn) 水銀玻璃水銀玻璃溫度計(jì)溫度計(jì) 100 100等份等份冰點(diǎn)沸點(diǎn)冷熱程度0100t攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)2.1 概述2.1.2 2.1.2 溫標(biāo)溫標(biāo) 2.1 概述2.1.2 2.1.2 溫標(biāo)溫標(biāo) 攝攝爾塞爾塞斯斯Celsius,1740Celsius,1740華倫海特華倫海特Fahr

3、enheit,1714Fahrenheit,1714舉例：五種溫度計(jì)，測溫質(zhì)分別是氫氣、空氣、鉑絲、電偶和水銀，其測溫的物理性質(zhì)分別為氣體的壓強(qiáng)、電阻、電動(dòng)勢和水銀的長度；基準(zhǔn)點(diǎn)都是以冰的熔點(diǎn)和水的沸點(diǎn)為0度和100度。 結(jié)論結(jié)論: :對應(yīng)同一個(gè)冷熱程度，各種溫度計(jì)的讀數(shù)是不一樣的。對應(yīng)同一個(gè)冷熱程度，各種溫度計(jì)的讀數(shù)是不一樣的。 水銀溫度計(jì)氫氣溫度計(jì)002019.9094039.8896059.9148079.9861001002.1 概述2121QQTT2.1 概述2.1.2 2.1.2 溫標(biāo)溫標(biāo) 1848 1848年物理學(xué)家年物理學(xué)家凱爾文凱爾文提出將提出將溫度數(shù)值溫度數(shù)值與與理想熱機(jī)的

4、效率理想熱機(jī)的效率相關(guān)聯(lián)，根據(jù)熱力學(xué)第二定律定義溫度，這樣就可以與任何特相關(guān)聯(lián)，根據(jù)熱力學(xué)第二定律定義溫度，這樣就可以與任何特定物質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)了。定物質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)了。工作于兩熱源之間的卡諾熱工作于兩熱源之間的卡諾熱機(jī)與兩熱源交換的熱量之比機(jī)與兩熱源交換的熱量之比等于兩熱源的溫度之比。等于兩熱源的溫度之比。2121QQTT卡諾定理：2116.273QQT 任意點(diǎn)溫度為：2.1 概述2.1.2 2.1.2 溫標(biāo)溫標(biāo) 2116.273QQT 理想氣體狀態(tài)方程恒量VnRTTPP3333316.273PPPPTT2.1 概述2.1.2 2.1.2 溫標(biāo)溫標(biāo) 只要確定一個(gè)固定點(diǎn)即只要確定一個(gè)固定點(diǎn)即水的三

5、相電，溫標(biāo)即可確定。水的三相電，溫標(biāo)即可確定。如如定容氣體溫度計(jì)。定容氣體溫度計(jì)。技術(shù)上可實(shí)現(xiàn)，但不方便技術(shù)上可實(shí)現(xiàn)，但不方便理想氣體溫標(biāo)2.1 概述2.1.2 2.1.2 溫標(biāo)溫標(biāo) 溫度單位的定義溫度單位的定義2.1 概述2.1.2 2.1.2 溫標(biāo)溫標(biāo) 定義固定溫度點(diǎn)定義固定溫度點(diǎn) 利用一系列純物質(zhì)各相間可復(fù)現(xiàn)的平衡狀態(tài)或蒸汽利用一系列純物質(zhì)各相間可復(fù)現(xiàn)的平衡狀態(tài)或蒸汽壓所建立起來的壓所建立起來的特征溫度點(diǎn)特征溫度點(diǎn)。這些特征溫度點(diǎn)的溫度值。這些特征溫度點(diǎn)的溫度值是由國際上公認(rèn)的最佳測量手段測定的。是由國際上公認(rèn)的最佳測量手段測定的。 由純物質(zhì)構(gòu)成的單組分介質(zhì)中，具有由純物質(zhì)構(gòu)成的單組分介

6、質(zhì)中，具有固相、液相和固相、液相和氣相氣相共存狀態(tài)下的溫度和壓力點(diǎn)成為共存狀態(tài)下的溫度和壓力點(diǎn)成為三相三相。 三相點(diǎn)具有固定的溫度和壓力值，當(dāng)三相共存系統(tǒng)三相點(diǎn)具有固定的溫度和壓力值，當(dāng)三相共存系統(tǒng)發(fā)生有限變化時(shí)，只會(huì)發(fā)生各相之間量值的相對變化，發(fā)生有限變化時(shí)，只會(huì)發(fā)生各相之間量值的相對變化，只要還保持三相狀態(tài)，則不會(huì)產(chǎn)生溫度和壓力的變化只要還保持三相狀態(tài)，則不會(huì)產(chǎn)生溫度和壓力的變化。2.1 概述2.1.2 2.1.2 溫標(biāo)溫標(biāo) 三相點(diǎn)是指固、液和蒸汽相呈平衡時(shí)的溫度。2.1 概述2.1.2 2.1.2 溫標(biāo)溫標(biāo) 熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)是指在101325Pa壓力下，固、液相的平衡點(diǎn)2.1 概述2.1.2

7、 2.1.2 溫標(biāo)溫標(biāo) 復(fù)現(xiàn)固定溫度點(diǎn)的方法復(fù)現(xiàn)固定溫度點(diǎn)的方法 ITS-90 ITS-90把溫度分為把溫度分為4 4個(gè)溫區(qū)個(gè)溫區(qū)，各溫區(qū)，各溫區(qū)的范圍、的范圍、使用的標(biāo)準(zhǔn)測溫儀器分別為：使用的標(biāo)準(zhǔn)測溫儀器分別為： 0.655.0K間為3He和4He蒸汽溫度計(jì)； 3.024.556K間為3He和4He定容氣體溫度計(jì)； 13.8033K961.78間為鉑電阻溫度計(jì)； 961.78 以上為光學(xué)或光電溫度計(jì)。2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 熱電偶測溫?zé)犭娕紲y溫2.3 2.3 熱電阻測溫?zé)犭娮铚y溫2.4 2.4 熱敏電阻熱敏電阻測溫測溫2.2 熱電偶測溫 熱電偶熱電偶是應(yīng)用最普遍、最廣泛的溫度

8、測量元件。是應(yīng)用最普遍、最廣泛的溫度測量元件。 既既可用于流體溫度測量也可用于固體溫度測量，可用于流體溫度測量也可用于固體溫度測量，既可以檢測靜態(tài)溫度也能測量動(dòng)態(tài)溫度。既可以檢測靜態(tài)溫度也能測量動(dòng)態(tài)溫度。 在在火電廠中，主蒸汽、過熱器管壁與高溫?zé)煔獾然痣姀S中，主蒸汽、過熱器管壁與高溫?zé)煔獾鹊臏囟榷际遣捎脽犭娕紲y量的。的溫度都是采用熱電偶測量的。 熱電偶熱電偶一般用于測量一般用于測量10010016001600范圍內(nèi)溫度，用范圍內(nèi)溫度，用特殊材料制成的熱電偶還可測更高或更低的特殊材料制成的熱電偶還可測更高或更低的溫度。溫度。 熱電偶熱電偶將感受到的將感受到的溫度信號溫度信號直接轉(zhuǎn)換成直接轉(zhuǎn)換成電

9、勢信號電勢信號輸出，便于測量、信號傳輸、自動(dòng)記錄和控制等。輸出，便于測量、信號傳輸、自動(dòng)記錄和控制等。 2.2 熱電偶測溫一熱電偶測溫原理 二熱電偶的基本定律三常用熱電偶的種類 四冷端溫度補(bǔ)償問題一、熱電偶測溫原理一、熱電偶測溫原理 2.2 熱電偶測溫?zé)犭娕加蓛筛鶡犭娕加蓛筛煌牧系膶?dǎo)體不同材料的導(dǎo)體焊接或絞接而成。焊接或絞接而成。一、熱電偶測溫原理一、熱電偶測溫原理 2.2 熱電偶測溫 18211821年，德國物理年，德國物理學(xué)家學(xué)家賽貝克賽貝克用兩種不同用兩種不同金屬組成金屬組成閉合回路閉合回路，并，并用酒精燈加熱其中一個(gè)用酒精燈加熱其中一個(gè)接觸點(diǎn)（稱為結(jié)點(diǎn)），接觸點(diǎn)（稱為結(jié)點(diǎn)），發(fā)現(xiàn)放

10、在回路中的發(fā)現(xiàn)放在回路中的指針指針發(fā)生發(fā)生偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)，如果用兩盞如果用兩盞酒精燈對兩個(gè)結(jié)點(diǎn)酒精燈對兩個(gè)結(jié)點(diǎn)同時(shí)同時(shí)加熱，指針的偏轉(zhuǎn)角反加熱，指針的偏轉(zhuǎn)角反而而減小減小。一、熱電偶測溫原理一、熱電偶測溫原理 2.2 熱電偶測溫 將兩種將兩種不同材料的導(dǎo)體不同材料的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路，如果組成一個(gè)閉合回路，如果兩端兩端接點(diǎn)的溫度不同接點(diǎn)的溫度不同，回路中將產(chǎn)生電勢，稱為，回路中將產(chǎn)生電勢，稱為熱電勢熱電勢。這個(gè)。這個(gè)物理現(xiàn)象稱為物理現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)或塞貝克效應(yīng)。或塞貝克效應(yīng)。 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)),(0TTEAB熱熱電勢電勢兩種導(dǎo)體的接觸電勢；單一導(dǎo)體的溫差電勢。冷端冷端（自由端）（自由端）

11、（參考端）（參考端） 熱熱端端（工作端）（工作端）（測量端）（測量端）一、熱電偶測溫原理一、熱電偶測溫原理 2.2 熱電偶測溫n熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)兩種導(dǎo)體的兩種導(dǎo)體的接觸電勢接觸電勢)()(ln)(TnTneKTTeBAAB一、熱電偶測溫原理一、熱電偶測溫原理 2.2 熱電偶測溫n熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)單一導(dǎo)體的單一導(dǎo)體的溫差電勢溫差電勢 溫差電勢，又稱為湯溫差電勢，又稱為湯姆遜姆遜電勢，是由于同電勢，是由于同一均質(zhì)導(dǎo)體因一均質(zhì)導(dǎo)體因兩端溫度不同而形成的電勢。兩端溫度不同而形成的電勢。TTAdTTTe0),(0TTAAAtndneKTTe0)(1),(0一、熱電偶測溫原理一、熱電偶測溫原理 2.2 熱

12、電偶測溫n熱電偶的熱電勢熱電偶的熱電勢000000( ,)( )()( ,)( ,)()ln()ABABABBATAABTBET TeTeTe T Te T TnKTTdten一、熱電偶測溫原理一、熱電偶測溫原理 2.2 熱電偶測溫n熱電偶的熱電勢熱電偶的熱電勢000000( ,)( )()( ,)( ,)()ln()ABABABBATAABTBET TeTeTe T Te T TnKTTdten)()(),(00TfTfTTEAB規(guī)定：00T則：CTf)(0)()(),(0TCTfTTEAB2.2 熱電偶測溫一熱電偶測溫原理 二熱電偶的基本定律三常用熱電偶的種類 四冷端溫度補(bǔ)償問題二、熱電偶

13、的基本定律二、熱電偶的基本定律 2.2 熱電偶測溫n均質(zhì)導(dǎo)體定律均質(zhì)導(dǎo)體定律熱電偶熱電偶必須由兩種不同性質(zhì)的材料組成必須由兩種不同性質(zhì)的材料組成。由由一種材料組成的閉合回路存在溫差時(shí)，回路如產(chǎn)生一種材料組成的閉合回路存在溫差時(shí)，回路如產(chǎn)生熱電勢，說明該材料不純，熱電勢，說明該材料不純，是不是不均勻的。據(jù)此，可以均勻的。據(jù)此，可以檢查熱電極材料檢查熱電極材料的均勻性的均勻性。000( ,)()ln()TAABABTBnKET TTTdten二、熱電偶的基本定律二、熱電偶的基本定律 2.2 熱電偶測溫n中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律 熱電偶熱電偶回路中接入導(dǎo)體后，如果分開點(diǎn)的溫度相等，回路中接入導(dǎo)體后，

14、如果分開點(diǎn)的溫度相等，即即接入導(dǎo)體兩端的溫度相同接入導(dǎo)體兩端的溫度相同，則不會(huì)影響回路總電勢，則不會(huì)影響回路總電勢。u為測量儀表接入熱電偶回路，組成熱電偶測溫系統(tǒng)測為測量儀表接入熱電偶回路，組成熱電偶測溫系統(tǒng)測量熱電勢提供條件和基礎(chǔ)。量熱電勢提供條件和基礎(chǔ)。00( ,)( ,)ABCABET TET T二、熱電偶的基本定律二、熱電偶的基本定律 2.2 熱電偶測溫n中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律u如果兩種導(dǎo)體如果兩種導(dǎo)體A A、B B對另一種參考導(dǎo)體對另一種參考導(dǎo)體C C的熱電勢為已知，的熱電勢為已知，則這兩種導(dǎo)體組成熱電偶的熱電勢是它們對參考導(dǎo)體則這兩種導(dǎo)體組成熱電偶的熱電勢是它們對參考導(dǎo)體熱電勢的

15、代數(shù)和。即熱電勢的代數(shù)和。即中間導(dǎo)體中間導(dǎo)體定律簡化定律簡化了熱電偶的選配了熱電偶的選配工作工作二、熱電偶的基本定律二、熱電偶的基本定律 2.2 熱電偶測溫n中間溫度定律中間溫度定律中間中間溫度定律為制定熱電偶的熱溫度定律為制定熱電偶的熱電勢電勢溫度溫度關(guān)系分度表關(guān)系分度表奠定了理論基礎(chǔ)奠定了理論基礎(chǔ)2.2 熱電偶測溫利用利用熱電勢修正法熱電勢修正法進(jìn)行熱電偶冷端進(jìn)行熱電偶冷端補(bǔ)償。補(bǔ)償。二、熱電偶的基本定律二、熱電偶的基本定律 2.2 熱電偶測溫n中間溫度定律中間溫度定律為工業(yè)測溫中應(yīng)用補(bǔ)償導(dǎo)線提供了理論依據(jù)。為工業(yè)測溫中應(yīng)用補(bǔ)償導(dǎo)線提供了理論依據(jù)。 和和熱電偶具有熱電偶具有相同熱電性質(zhì)的補(bǔ)

16、償導(dǎo)線相同熱電性質(zhì)的補(bǔ)償導(dǎo)線可引入熱電偶可引入熱電偶的回路中，相當(dāng)于把熱電偶延長而不影響熱電偶應(yīng)有的熱的回路中，相當(dāng)于把熱電偶延長而不影響熱電偶應(yīng)有的熱電勢。電勢。 2.2 熱電偶測溫一熱電偶測溫原理 二熱電偶的基本定律三常用熱電偶的種類 四冷端溫度補(bǔ)償問題三、常用熱電偶的種類三、常用熱電偶的種類 2.2 熱電偶測溫n熱電偶熱電偶材料材料 兩種材料組成的熱電偶兩種材料組成的熱電偶應(yīng)輸出較大的熱電勢應(yīng)輸出較大的熱電勢，以獲，以獲得較高的靈敏度，且要求電勢和溫度之間盡可能的得較高的靈敏度，且要求電勢和溫度之間盡可能的成成線性關(guān)系線性關(guān)系； 能應(yīng)用于能應(yīng)用于較寬的溫度范圍，物理和化學(xué)特性比較穩(wěn)較寬的

17、溫度范圍，物理和化學(xué)特性比較穩(wěn)定定（較好的耐熱性、抗氧化、抗還原和抗腐蝕性）；（較好的耐熱性、抗氧化、抗還原和抗腐蝕性）； 具有具有較高的導(dǎo)電率較高的導(dǎo)電率和和較低電阻溫度系數(shù)較低電阻溫度系數(shù)； 工藝性好，利于批量生產(chǎn)。工藝性好，利于批量生產(chǎn)。三、常用熱電偶的種類三、常用熱電偶的種類 2.2 熱電偶測溫n標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 定義定義：是指生產(chǎn)工藝成熟、成批生產(chǎn)、性能優(yōu)越并是指生產(chǎn)工藝成熟、成批生產(chǎn)、性能優(yōu)越并已列入工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)文件中的已列入工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)文件中的熱電偶；熱電偶； 特點(diǎn)特點(diǎn)：發(fā)展早、性能穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛，具有統(tǒng)一的：發(fā)展早、性能穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛，具有統(tǒng)一的分度表，可以互換，并有與其配套的

18、顯示儀表可供分度表，可以互換，并有與其配套的顯示儀表可供使用，十分使用，十分方便；方便； 規(guī)定規(guī)定：國際電工委員會(huì)：國際電工委員會(huì)(IEC)(IEC)在在19751975年推薦年推薦7 7種標(biāo)準(zhǔn)種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，在化熱電偶，在19861986年又推薦了一種。我國目前共采年又推薦了一種。我國目前共采用八種標(biāo)準(zhǔn)熱電偶用八種標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。三、常用熱電偶的種類三、常用熱電偶的種類 2.2 熱電偶測溫n常用熱電偶類型常用熱電偶類型 貴金屬貴金屬熱電偶：熱電偶：鉑銠鉑銠3030- -鉑銠鉑銠6 6(B(B偶偶) )，鉑銠，鉑銠1313- -鉑（鉑（R R偶），鉑銠偶），鉑銠1010- -鉑（鉑（S S偶），偶

19、），測溫范圍寬，性能穩(wěn)定，測溫范圍寬，性能穩(wěn)定，精度高精度高，熱電勢小，熱電特性非線性大，價(jià)格貴。，熱電勢小，熱電特性非線性大，價(jià)格貴。 廉價(jià)廉價(jià)金屬熱電偶：金屬熱電偶：鎳鉻鎳鉻- -鎳硅（鎳硅（K K偶），鎳鉻偶），鎳鉻- -銅鎳銅鎳（E E偶），偶），靈敏度高，熱電勢大，熱電特性線性度好靈敏度高，熱電勢大，熱電特性線性度好，價(jià)格低，測溫范圍較窄價(jià)格低，測溫范圍較窄。 難熔金屬難熔金屬熱電偶熱電偶：鎢錸合金構(gòu)成，用于：鎢錸合金構(gòu)成，用于高溫高溫測量。測量。三、常用熱電偶的種類三、常用熱電偶的種類 2.2 熱電偶測溫n典型結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)普通裝配型普通裝配型接線盒接線盒引出線套管引出線套管 固定螺

20、紋固定螺紋 熱電偶工作端（熱端）熱電偶工作端（熱端） 不銹鋼保護(hù)管不銹鋼保護(hù)管 三、常用熱電偶的種類三、常用熱電偶的種類 2.2 熱電偶測溫n典型結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)普通裝配型普通裝配型熱電極熱電極直徑：貴金屬一般為直徑：貴金屬一般為0.30.30.65mm0.65mm； 賤金屬一般為賤金屬一般為0.50.53.2mm3.2mm。長度：一般為長度：一般為3503502000mm2000mm。a a點(diǎn)焊；點(diǎn)焊；b b對焊；對焊；c c絞狀點(diǎn)焊絞狀點(diǎn)焊三、常用熱電偶的種類三、常用熱電偶的種類 2.2 熱電偶測溫n典型結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)普通裝配型普通裝配型絕緣管：絕緣管：防止兩根熱電極短路。防止兩根熱電極短路。

21、低溫低溫下：橡膠、塑料下：橡膠、塑料 高溫高溫下：氧化鋁、陶瓷等下：氧化鋁、陶瓷等 保護(hù)套管保護(hù)套管：防止熱電極遭受化學(xué)和機(jī)械損傷。防止熱電極遭受化學(xué)和機(jī)械損傷。 (a)(b)(c)(d)a：固定：固定螺紋螺紋b：固定法蘭：固定法蘭c：高壓用錐形固定：高壓用錐形固定螺紋螺紋d：900套管套管三、常用熱電偶的種類三、常用熱電偶的種類 2.2 熱電偶測溫n典型結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)普通裝配型普通裝配型接線盒：接線盒： 接線盒接線盒內(nèi)有接線端子，可供內(nèi)有接線端子，可供熱電極和補(bǔ)償熱電極和補(bǔ)償導(dǎo)線導(dǎo)線連接之用連接之用。 普通式普通式、防濺式、防濺式、防水、防水式、式、隔爆式和插座式隔爆式和插座式三、常用熱電偶的

22、種類三、常用熱電偶的種類 2.2 熱電偶測溫n典型結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)隔爆隔爆型型厚壁保護(hù)管厚壁保護(hù)管壓鑄的接線盒壓鑄的接線盒三、常用熱電偶的種類三、常用熱電偶的種類 2.2 熱電偶測溫n典型結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)鎧裝型鎧裝型n是由是由熱電極熱電極、絕緣材料絕緣材料和和金屬套管金屬套管三者三者組合經(jīng)組合經(jīng)拉伸拉伸加工而成的堅(jiān)實(shí)加工而成的堅(jiān)實(shí)組合體，組合體，外徑外徑0.25-12mm不等。不等。n特點(diǎn)：性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊特點(diǎn)：性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，機(jī)械強(qiáng)湊，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，機(jī)械強(qiáng)度高，耐高壓、耐沖擊。度高，耐高壓、耐沖擊。適用于狹小管道內(nèi)的溫度適用于狹小管道內(nèi)的溫度測量測量。三、常用熱電偶的種類三、常用熱電偶

23、的種類 2.2 熱電偶測溫n典型結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)鎧裝型鎧裝型鎧裝型熱電偶可長達(dá)上百米鎧裝型熱電偶可長達(dá)上百米三、常用熱電偶的種類三、常用熱電偶的種類 2.2 熱電偶測溫n典型結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)薄膜型薄膜型n制作制作：用真空蒸鍍等方法：用真空蒸鍍等方法使兩種熱電極材料使兩種熱電極材料( (金屬金屬) )蒸鍍到絕緣基板上，二者蒸鍍到絕緣基板上，二者牢固地結(jié)合在一起，形成牢固地結(jié)合在一起，形成薄膜狀熱接點(diǎn)。薄膜狀熱接點(diǎn)。n特點(diǎn)：動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，精確特點(diǎn)：動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，精確度度高，高，可以可以用來測變化極用來測變化極快的表面溫度和點(diǎn)的快的表面溫度和點(diǎn)的溫度溫度。鐵鎳薄膜熱電偶鐵鎳薄膜熱電偶1：熱端接點(diǎn)；：熱端接點(diǎn)；2

24、：襯架；：襯架；3：鐵膜；：鐵膜；4：鎳膜；：鎳膜；5：鐵絲；：鐵絲；6：鎳絲；：鎳絲；7：接頭夾具：接頭夾具2.2 熱電偶測溫一熱電偶測溫原理 二熱電偶的基本定律三常用熱電偶的種類 四冷端溫度補(bǔ)償問題四、四、冷端溫度補(bǔ)償問題冷端溫度補(bǔ)償問題2.2 熱電偶測溫1. 1. 冰點(diǎn)法冰點(diǎn)法 2. 2. 計(jì)算法計(jì)算法 ( (冷端溫度校正法冷端溫度校正法) )3. 3. 補(bǔ)償導(dǎo)線法補(bǔ)償導(dǎo)線法4. 4. 補(bǔ)償電橋法（冷端補(bǔ)償器）補(bǔ)償電橋法（冷端補(bǔ)償器）四、四、冷端溫度補(bǔ)償冷端溫度補(bǔ)償問題問題2.2 熱電偶測溫1 1、冰點(diǎn)、冰點(diǎn)法法 n將將熱電偶冷端置于冰點(diǎn)恒熱電偶冷端置于冰點(diǎn)恒溫槽中溫槽中, ,使冷端溫度

25、恒定使冷端溫度恒定在在00時(shí)進(jìn)行測溫。時(shí)進(jìn)行測溫。n特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)方便、精度最特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)方便、精度最高高；溯源性溯源性好，但好，但只局限只局限于實(shí)驗(yàn)室于實(shí)驗(yàn)室，用于熱電偶校，用于熱電偶校準(zhǔn)，不利于準(zhǔn)，不利于在線測量。在線測量。四、四、冷端溫度補(bǔ)償冷端溫度補(bǔ)償問題問題2.2 熱電偶測溫2 2、計(jì)算法、計(jì)算法 方法方法：四、四、冷端溫度補(bǔ)償冷端溫度補(bǔ)償問題問題2.2 熱電偶測溫3 3、補(bǔ)償導(dǎo)線法、補(bǔ)償導(dǎo)線法 0100 Cn補(bǔ)償導(dǎo)線起到延長熱補(bǔ)償導(dǎo)線起到延長熱電偶冷端的作用電偶冷端的作用n優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：改善熱電偶測：改善熱電偶測溫線路的物理性能和溫線路的物理性能和機(jī)械性能；降低線路機(jī)械性能；降低線路成本。成

26、本。四、四、冷端溫度補(bǔ)償冷端溫度補(bǔ)償問題問題2.2 熱電偶測溫4 4、冷端補(bǔ)償器、冷端補(bǔ)償器0( ,)( ,0)ABbaABEET TUET指示儀表總的熱電勢為：指示儀表總的熱電勢為：當(dāng)當(dāng)同時(shí)同時(shí) 四、四、冷端溫度補(bǔ)償冷端溫度補(bǔ)償問題問題2.2 熱電偶測溫4 4、冷端補(bǔ)償器、冷端補(bǔ)償器0( ,)ABbaEET TU2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 熱電偶測溫?zé)犭娕紲y溫2.3 2.3 熱電阻測溫?zé)犭娮铚y溫2.4 2.4 熱敏電阻熱敏電阻測溫測溫n原理原理 熱電阻溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)是利用金屬或合金導(dǎo)體以及金屬氧化物半是利用金屬或合金導(dǎo)體以及金屬氧化物半導(dǎo)體做測溫質(zhì)，利用導(dǎo)體做測溫質(zhì)，利用導(dǎo)體

27、或半導(dǎo)體的導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而改電阻值隨溫度變化而改變變的性質(zhì)來測量溫度。的性質(zhì)來測量溫度。n實(shí)驗(yàn)證明實(shí)驗(yàn)證明多數(shù)多數(shù)金屬導(dǎo)體金屬導(dǎo)體在溫度升高在溫度升高11時(shí)，阻值時(shí)，阻值變化變化0.4%-0.60.4%-0.6% %；多數(shù)多數(shù)具有負(fù)溫度系數(shù)的具有負(fù)溫度系數(shù)的半導(dǎo)體半導(dǎo)體在溫度升高在溫度升高11時(shí)，阻值時(shí)，阻值變化變化3 3%-6%-6% %。2.3 熱電阻測溫n優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)準(zhǔn)確度高。準(zhǔn)確度高。靈敏度高。中低溫靈敏度高。中低溫下，下，輸出信號比熱電偶大。輸出信號比熱電偶大。便于便于遠(yuǎn)傳和切換。遠(yuǎn)傳和切換。n缺點(diǎn)缺點(diǎn)不能測量太高溫度。不能測量太高溫度。熱慣性大。熱慣性大。需要需要外供電

28、源，連接導(dǎo)線產(chǎn)生外供電源，連接導(dǎo)線產(chǎn)生測量誤差。測量誤差。2.3 熱電阻測溫dTdRRdTRdR1 有較大的電阻率有較大的電阻率：電阻率：電阻率越大越大電阻體積越小電阻體積越小熱容量和熱慣性越小熱容量和熱慣性越小溫度變化的響應(yīng)越快溫度變化的響應(yīng)越快。 在測溫范圍內(nèi)，在測溫范圍內(nèi)，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。 復(fù)現(xiàn)性好、復(fù)制性強(qiáng)、易得到純凈物質(zhì)。復(fù)現(xiàn)性好、復(fù)制性強(qiáng)、易得到純凈物質(zhì)。 電阻值與溫度的關(guān)系近似為電阻值與溫度的關(guān)系近似為線性關(guān)系線性關(guān)系，便于測溫的分，便于測溫的分度和讀數(shù)。度和讀數(shù)。 價(jià)格低。價(jià)格低。 綜上所述：綜上所述：鉑、銅、鐵、鎳鉑、銅、鐵、鎳、和一些、和一些半導(dǎo)體材料半導(dǎo)

29、體材料比較比較適合做熱電阻。適合做熱電阻。2.3 熱電阻測溫：精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠、易于提純、復(fù)精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠、易于提純、復(fù)制性好、具有良好的工藝性、可以制成極細(xì)的鉑絲、制性好、具有良好的工藝性、可以制成極細(xì)的鉑絲、電阻率較高；在電阻率較高；在0 C 以上，其電阻與溫度的關(guān)系接近以上，其電阻與溫度的關(guān)系接近于直線于直線(其電阻溫度系數(shù)為其電阻溫度系數(shù)為3.9103 / C )。：工業(yè)測量，溫度的基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)儀器。工業(yè)測量，溫度的基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)儀器。ITS-90國國際溫標(biāo)規(guī)定，在際溫標(biāo)規(guī)定，在13.81K961.78的標(biāo)準(zhǔn)儀器為鉑電阻的標(biāo)準(zhǔn)儀器為鉑電阻溫度計(jì)。溫度計(jì)。：電阻溫度系數(shù)小

30、，在還原氣氛中，特別是在高電阻溫度系數(shù)小，在還原氣氛中，特別是在高溫下，易被污染變脆、價(jià)格昂貴。溫下，易被污染變脆、價(jià)格昂貴。2.3 熱電阻測溫)100(1 320tCtBtAtRRt1 20BtAtRRt鉑電阻阻值隨溫度變化的規(guī)律：鉑電阻阻值隨溫度變化的規(guī)律：A=3.90802A=3.908021010-3-3(-1-1) )B=-5.802B=-5.8021010-7-7 ( (-2-2) )C=-4.27350C=-4.273501010-12-12 ( (- -3 3) )2.3 熱電阻測溫2.3 熱電阻測溫20(1(100)(100)tRRtt ttt銅電阻溫度計(jì)銅電阻溫度計(jì)2.3

31、熱電阻測溫?zé)犭娮杞尤虢Y(jié)構(gòu)一: 二線制 熱電阻位于熱溫現(xiàn)場，而儀表顯示或變送位于遠(yuǎn)離現(xiàn)場的部分，兩者之間的連線電阻會(huì)對熱電阻精度構(gòu)成影響。理想值 r的影響不容忽視。誤差)(tREIt實(shí)際值 rtREIt)(rtRIIIt)(112.3 熱電阻測溫?zé)犭娮杞尤虢Y(jié)構(gòu)二: 三線制 在熱電阻體的電阻絲的一端連接兩根引出線，另一端連接一根引出線。測溫時(shí)它可以消除引出線電阻的影響，故測溫準(zhǔn)確度高于兩線制電阻。 熱電阻熱電阻有有三個(gè)引線；三個(gè)引線； 第三根接到電源線上；第三根接到電源線上； 電源電源與電橋的連接點(diǎn)與電橋的連接點(diǎn)a a從儀表從儀表內(nèi)部的橋路上移到熱電阻附近；內(nèi)部的橋路上移到熱電阻附近； 另外另外兩根引線和連接導(dǎo)線的電兩根引線和連接導(dǎo)線的電阻分別加到電橋阻分別加到電橋中。中。 電阻變電阻變化影響減小化影響減小。2.3 熱電阻測溫RlRlRl231