常用參量測量新實(shí)用教案

1、1 例：測軋制力時，將測力傳感器安裝在軋輥軸承座與壓下螺絲之間。這樣(zhyng)兩個壓下螺絲下的傳感器所測壓力之和即為軋制力。 又可將測力傳感器放在壓下螺絲(lu s)與機(jī)架間來測軋制力。組成：dU粘貼式應(yīng)變片的彈性元件：加載裝置（球面墊，凸頭）：減少側(cè)向力，使力垂直外殼：防護(hù)、防潮第1頁/共55頁第一頁，共56頁。2拉壓應(yīng)力式按測試應(yīng)力分為 彎曲應(yīng)力式剪切應(yīng)力式柱式按彈性元件形狀分為 環(huán)式單梁梁式雙梁 彈性元件(yunjin)(yunjin)是主要元件(yunjin)(yunjin)，材質(zhì)一般用合金鋼，如40CrNiMo,40CrMnMo40CrNiMo,40CrMnMo。 彈性元件的許用

2、應(yīng)力(yngl)：=(0.250.35)s =0.6第2頁/共55頁第二頁，共56頁。3 三、彈性元件設(shè)計(shj)（一） 柱式彈性元件設(shè)計(shj) （拉壓應(yīng)力式） 1、 彈性元件形狀：是空心圓柱體； 2、 貼片方式(fngsh)及組橋：沿外表面中部均勻粘貼橫豎相 間布置的的應(yīng)變片，貼片數(shù)是4的倍數(shù)。貼 片 組 橋 圖第3頁/共55頁第三頁，共56頁。4,4dsaUckU2(1)cu3 3、輸出(shch)(shch)方程： FEs12dsaUkuUEsFsEs又第4頁/共55頁第四頁，共56頁。5（二）梁式彈性元件設(shè)計(shj)(shj)（彎曲應(yīng)力式及剪切應(yīng)力式）梁式可分為(fn (fn

3、wi)wi)：厚 梁薄 梁厚度(hud)大：以剪切應(yīng)力為主厚度(hud)?。阂詮澢鷳?yīng)力為主1、彎曲應(yīng)力式彈性元件（厚度較?。?）彈性元件形狀：+QL/2-QL/2-QL/2梁彎矩圖第5頁/共55頁第五頁，共56頁。6（2）貼片和組橋：沿梁軸線方向(fngxing) 8 貼片應(yīng)變。 應(yīng)變(yngbin)片符號：1#、3#、5#、7#受拉為“+”； 2#、4#、6#、8#受壓為“-”。組橋：第6頁/共55頁第六頁，共56頁。72. 剪應(yīng)力式彈性元件（厚度(hud)較大）（1）彈性元件形狀(xngzhun)：（2）貼片和組橋： 此梁仍為雙固支梁，每根 ， 引起的剪切應(yīng)力在中性面上最大，故沿軸線 方

4、向貼4 4片應(yīng)變片（1#1#、2#2#、3#3#、4#4#）。 /2QF( )M x045第7頁/共55頁第七頁，共56頁。8應(yīng)變片符號(fho)判別： 采用單元體分析方法。 1#、3#受拉為“+”； 2#、4#受壓為“-”。左端單元體右端單元體組 橋 圖2112第8頁/共55頁第八頁，共56頁。9（）輸出(shch)電壓max(4)4dsaUckcU23dsaUk QlUEbh()FQnn其中為梁的個數(shù) 一般剪應(yīng)力式傳感器的厚度(hud)不能太薄，因此，希望梁的剪應(yīng)力與彎曲應(yīng)力之比為/=0.6。第9頁/共55頁第九頁，共56頁。10（三）環(huán)式彈性元件設(shè)計(shj)(shj)環(huán)式可分為(fn

5、wi)(fn wi)：單環(huán)形(hun xn)扁環(huán)形1、彈性元件形狀：2、貼片和組橋：沿環(huán)的水平方向和垂直方向 貼4片應(yīng)變片，為1#（+）、2#（-）、3#（+）、4#（-）。第10頁/共55頁第十頁，共56頁。11切削測力儀9。1。2 切削力的測量(cling)八角(bjio)環(huán)測力儀第11頁/共55頁第十一頁，共56頁。12測量(cling)電路第12頁/共55頁第十二頁，共56頁。139。1。3 轉(zhuǎn)矩測量1 轉(zhuǎn)矩的概念使機(jī)械元件轉(zhuǎn)動的力矩或力偶稱為轉(zhuǎn)動力矩，簡稱轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩作用下會產(chǎn)生一定程度的扭轉(zhuǎn)變形(bin xng)，故有時又稱為扭矩。力矩是由一個不通過旋轉(zhuǎn)中心的力對物體形成的，轉(zhuǎn)矩等于

6、力與力臂或力偶臂的乘積，在國際單位制(SI)中，轉(zhuǎn)矩的計量單位為牛頓米(Nm) 。轉(zhuǎn)矩是各種工作機(jī)械傳動軸的基本載荷形式，轉(zhuǎn)矩的測量對傳動軸載荷的確定與控制、傳動系統(tǒng)工作零件的強(qiáng)度設(shè)計以及原動機(jī)容量的選擇等都具有重要的意義。第13頁/共55頁第十三頁，共56頁。14 應(yīng)變(yngbin)式轉(zhuǎn)矩測量儀通過測量由轉(zhuǎn)矩作用在轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生的應(yīng)變(yngbin)來測量轉(zhuǎn)矩。 根據(jù)材料力學(xué)的理論，轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)矩M的作用下，其橫截面上最大剪應(yīng)力max與軸截面系數(shù)W和轉(zhuǎn)矩M之間的關(guān)系為 2. 應(yīng)變(yngbin)式轉(zhuǎn)矩測量WMmax443116DdDW式中 D為軸的外徑；d為空心(kng xn)軸的內(nèi)徑。第14頁/

7、共55頁第十四頁，共56頁。15）（44max3116dDDMmax無法用應(yīng)變片來測量，但與轉(zhuǎn)軸中心線成45夾角方向上的正負(fù)(zhn f)主應(yīng)力和的數(shù)值等于max，即4413111161dDEDMEEE4431331161dDEDMEEE故這樣(zhyng)就可沿正負(fù)主應(yīng)力和的方向貼應(yīng)變片，測出應(yīng)變即可知其軸上所受的轉(zhuǎn)矩M。第15頁/共55頁第十五頁，共56頁。163、扭轉(zhuǎn)角式轉(zhuǎn)矩測量 扭轉(zhuǎn)角式轉(zhuǎn)矩測量法是通過扭轉(zhuǎn)角來測量轉(zhuǎn)矩的。 根據(jù)材料力學(xué)(ci lio l xu)，在轉(zhuǎn)矩M作用下，轉(zhuǎn)軸上相距L的兩橫截面之間的相對轉(zhuǎn)角為 式中 G為軸的剪切彈性模量。截面間的相對扭轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)矩成比例，因此可以

8、通過測量扭轉(zhuǎn)角來測量轉(zhuǎn)矩。GdDML4432第16頁/共55頁第十六頁，共56頁。17光電式轉(zhuǎn)矩傳感器 相位差式轉(zhuǎn)矩傳感器光電式轉(zhuǎn)矩傳感器如圖所示。在轉(zhuǎn)軸上安裝兩個光柵圓盤，兩個光柵盤外側(cè)設(shè)有光源和光敏元件。無轉(zhuǎn)矩作用時，兩光柵的明暗條紋相互錯開，完全遮擋住光路，因此放置于光柵一側(cè)的光敏元件接收不到來自光柵盤另一側(cè)的光源的光信號，無電信號輸出。當(dāng)有轉(zhuǎn)矩作用于轉(zhuǎn)軸上時，由于軸的扭轉(zhuǎn)變形，安裝光柵處的兩截面產(chǎn)生(chnshng)相對轉(zhuǎn)角，兩片光柵的暗條紋逐漸重合，部分光線透過兩光柵而照射到光敏元件上，從而輸出電信號。轉(zhuǎn)矩越大，扭轉(zhuǎn)角越大，照射到光敏元件上的光越多，因而輸出電信號也越大。第17頁/共

9、55頁第十七頁，共56頁。18基于磁感應(yīng)原理的磁電相位差式轉(zhuǎn)矩傳感器。它在被測轉(zhuǎn)軸相距L的兩端處各安裝(nzhung)一個齒形轉(zhuǎn)輪，靠近轉(zhuǎn)輪沿徑向各放置一個感應(yīng)式脈沖發(fā)生器(在永久磁鐵上繞一固定線圈而成)。當(dāng)轉(zhuǎn)輪的齒頂對準(zhǔn)永久磁鐵的磁極時，磁路氣隙減小，磁阻減小，磁通增大；當(dāng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)過半個齒距時，齒谷對準(zhǔn)磁極，氣隙增大，磁通減小，變化的磁通在感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢。無轉(zhuǎn)矩作用時，轉(zhuǎn)軸上安裝(nzhung)轉(zhuǎn)輪的兩處無相對角位移，兩個脈沖發(fā)生器的輸出信號相位相同。當(dāng)有轉(zhuǎn)矩作用時，兩轉(zhuǎn)輪之間就產(chǎn)生相對角位移，兩個脈沖發(fā)生器的輸出感應(yīng)電勢出現(xiàn)與轉(zhuǎn)矩成比例的相位差，設(shè)轉(zhuǎn)輪齒數(shù)為N，則相位差N則NLGdD

10、M32)(44第18頁/共55頁第十八頁，共56頁。199.2.1 壓力(yl)的測量1 彈性壓力敏感元件同樣(tngyng)的壓力下，不同結(jié)構(gòu)、不同材料的彈性元件會產(chǎn)生不同的彈性變形。常用的彈性元件有彈簧管、波紋管、薄膜等，如后表所示。其中波紋膜片和波紋管多用于微壓和低壓測量；單圈和多圈彈簧管可用于高、中、低壓或真空度的測量。第19頁/共55頁第十九頁，共56頁。20類別名稱示 意 圖壓力測量范圍 kPa輸出特性動態(tài)性質(zhì)最小最大時間常數(shù)/s自振頻率/Hz薄膜式平薄膜010010510-510-210104波紋210-110102撓性2111

11、02彈性元件的結(jié)構(gòu)(jigu)和特性第20頁/共55頁第二十頁，共56頁。21波紋管式波紋210-110102彈簧管式單圈彈簧管010-10106102103多圈彈簧管010-2010510102第21頁/共55頁第二十一頁，共56頁。222 壓變式壓力(yl)傳感器第22頁/共55頁第二十二頁，共56頁。233 電容式壓力(yl)傳感器dAC002ddCC第23頁/共55頁第二十三頁，共56頁。244 壓電式壓力(yl)傳感器kSpQ 9.2.2 流量(liling)的測量第24頁/共55頁第二十四頁，共56頁。25類 別工作原理儀表名稱可測流體種類適用管徑mm測量

12、精度安裝要求、特點(diǎn)體積流量計差流壓量式計流體流過通管道中的阻力件時產(chǎn)生的壓力差與流量之間有確定關(guān)系，通過測量差壓值求得流量節(jié)流式孔板液、氣、蒸汽50100012需直管段，壓損大噴嘴50500需直管段，壓損中等文丘里管1001200需直管段，壓損小均速管液、氣、蒸汽2590001需直管段，壓損小轉(zhuǎn)子流量計液、氣41502垂直安裝靶式流量計液、氣、蒸汽1520014需直管段，彎管流量計液、氣0.55需直管段，無壓損容流積量式計直接對儀表排出的定量流體計數(shù)確定流量橢園齒輪流量計液104000.20.5無直管段要求，需裝過濾器，壓損中等腰輪流量計液、氣刮板流量計液0.2無直管段要求，壓損小第25頁/共

13、55頁第二十五頁，共56頁。26速流度量式計通過測量管道截面上流體平均流速來測量流量渦輪流量計液、氣46000.10.5需直管段，裝過濾器渦街流量計液、氣15010000.51需直管段電磁流量計導(dǎo)電液體620000.51.5直管段要求不高，無壓損超聲波流量計液101需直管段，無壓損直接式直接檢測與質(zhì)量流量成比例的量來質(zhì)量流量熱式質(zhì)量流量計氣1沖量式質(zhì)量流量計固體粉料0.22科氏質(zhì)量流量計液、氣0.15間接式同時測體積流量和流體密度來計算質(zhì)量流量體積流量經(jīng)密度補(bǔ)償液、氣0.5溫度、壓力補(bǔ)償體積流量計質(zhì)量流量計第26頁/共55頁第二十六頁，共56頁。271 容積(rngj)式流量計nVqNVQv4

14、4第27頁/共55頁第二十七頁，共56頁。282 差壓式流量計1-節(jié)流(ji li)元件 2-引壓管路3-三閥組 4-差壓計 pdqv242pdqm242膨脹系數(shù)(png zhng xsh)流體密度第28頁/共55頁第二十八頁，共56頁。293 轉(zhuǎn)子(zhun z)流量計pAqv2第29頁/共55頁第二十九頁，共56頁。304 渦輪流量計ffZtgAuAqv2ZRutgnZf2磁電轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生(chnshng)的脈沖頻率 單位體積(tj)流量通過磁電轉(zhuǎn)換器所輸出的脈沖數(shù)Z渦輪葉片(ypin)的數(shù)目第30頁/共55頁第三十頁，共56頁。31 9.3 溫度檢測(jin c)技術(shù)9.3.1 溫標(biāo)(w

15、nbio) 現(xiàn)代統(tǒng)計力學(xué)雖然建立了溫度和分子動能之間的函數(shù)關(guān)系，但由于目前尚難以直接測量物體內(nèi)部的分子動能，因而只能利用一些物質(zhì)的某些物性(諸如尺寸、密度、硬度(yngd)、彈性模量、輻射強(qiáng)度等)隨溫度變化的規(guī)律，通過這些量來對溫度進(jìn)行間接測量。為了保證溫度量值的準(zhǔn)確和利于傳遞，需要建立一個衡量溫度的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)尺度，即溫標(biāo)。 根據(jù)某些物質(zhì)體積膨脹與溫度的關(guān)系，用實(shí)驗(yàn)方法或經(jīng)驗(yàn)公式所確定的溫標(biāo)稱為經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。第31頁/共55頁第三十一頁，共56頁。32(1)華氏溫標(biāo) 1714年德國人法勒海特(Fahrenheit)以水銀為測溫介質(zhì)，制成玻璃水銀溫度計，選取氯化銨和冰水的混合物的溫度為溫度計的零度，人

16、體溫度為溫度計的100度，把水銀溫度計從0度到l00度按水銀的體積膨脹距離分成100份，每一份為1華氏度，記作“1”。按照華氏溫標(biāo)，則水的冰點(diǎn)為32，沸點(diǎn)為212。(2)攝氏溫標(biāo)1740年瑞典人攝氏(Celsius)提出在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，把水的冰點(diǎn)規(guī)定(gudng)為0度，水的沸點(diǎn)規(guī)定(gudng)為100度。根據(jù)水這兩個固定溫度點(diǎn)來對玻璃水銀溫度計進(jìn)行分度。兩點(diǎn)間作100等分，每一份稱為1攝氏度。記作1。 攝氏溫度和華氏溫度的關(guān)系為 T = t + 32 式中 T華氏溫度值; t攝氏溫度值。 第32頁/共55頁第三十二頁，共56頁。33 除華氏和攝氏外，還有一些類似經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)如列氏、蘭氏等，這里

17、不再一一列舉。 經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)均依賴于其規(guī)定的測量物質(zhì)，測溫范圍(fnwi)也不能超過其上、下限(如攝氏為0、l00)。超過了這個溫區(qū)，攝氏將不能進(jìn)行溫度標(biāo)定。另外，經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)主觀地認(rèn)為其規(guī)定的溫標(biāo)具有很大的局限性，很快就不能適應(yīng)工業(yè)和科技等領(lǐng)域的測溫需要。（3）.熱力學(xué)溫標(biāo)1848年由開爾文(Ketvin)提出的以卡諾循環(huán)(Carnot cycle)為基礎(chǔ)建立的熱力學(xué)溫標(biāo)，是一種理想而不能真正實(shí)現(xiàn)的理論溫標(biāo)，它是國際單位制中七個基本物理單位之一。該溫標(biāo)為了在分度上和攝氏溫標(biāo)相一致，把理想氣體壓力為零時對應(yīng)的溫度絕對零度（是在實(shí)驗(yàn)中無法達(dá)到的理論溫度，而低于0 K的溫度不可能存在）與水的三相點(diǎn)溫度分為

18、27316份，每份為1 K (Kelvin) 。熱力學(xué)溫度的單位為“K”。第33頁/共55頁第三十三頁，共56頁。34 （4）.國際實(shí)用溫標(biāo)和國際溫標(biāo) 經(jīng)國際協(xié)議產(chǎn)生的國際實(shí)用溫標(biāo)，其指導(dǎo)思想是要它盡可能地接近熱力學(xué)溫標(biāo)，復(fù)現(xiàn)精度要高，且使用于復(fù)現(xiàn)溫標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)溫度計，制作較容易，性能穩(wěn)定，使用方便，從而使各國均能以很高的準(zhǔn)確度復(fù)現(xiàn)該溫標(biāo)，保證國際上溫度量值的統(tǒng)一。 第一個國際溫標(biāo)是1927年第七屆國際計量大會決定采用的國際實(shí)用溫標(biāo)。此后在1948、1960、1968年經(jīng)多次修訂，形成了近20多年各國普遍采用的國際實(shí)用溫標(biāo)稱為(IPTS一68)。 1989年7月第77屆國際計量委員會批準(zhǔn)建立了新的

19、國際溫標(biāo)，簡稱ITS一90。為和IPTS一68溫標(biāo)相區(qū)別，用表示ITS一90溫標(biāo)。 我國從1991年7月1日起開始對各級標(biāo)準(zhǔn)溫度計進(jìn)行改值，整個工業(yè)測溫儀表的改值在1993年年底前全部完成(wn chng)，并從1994年元旦開始全面推行ITS一90新溫標(biāo)。ITS一90基本內(nèi)容為：第34頁/共55頁第三十四頁，共56頁。35（1） 重申國際實(shí)用溫標(biāo)單位仍為K，1 K等于水的三相點(diǎn)時溫度值的 1/273.16；（2） 把水的三相點(diǎn)時溫度值定義為0.01（攝氏度），同時相應(yīng)把 絕對零度修訂為-273.15；這樣國際攝氏溫度 （）和國際實(shí)用溫度 （K）關(guān)系為： 在實(shí)際應(yīng)用中，為書寫方便，通常直接用分

20、別(fnbi)代表和；（3） 規(guī)定把整個溫標(biāo)分成4個溫區(qū)，其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)儀器如下； 0.655.0K，用3He和4He蒸汽溫度計； 3.024.5561K，用3He和4He定容氣體溫度計； 13.803K961.78，用鉑電阻溫度計；961.78以上，用光學(xué)或光電高溫計；（4） 新確認(rèn)和規(guī)定17個固定點(diǎn)溫度值以及借助依據(jù)這些固定點(diǎn)和規(guī) 定的內(nèi)插公式分度的標(biāo)準(zhǔn)儀器來實(shí)現(xiàn)整個熱力學(xué)溫標(biāo)。9090273.15tT90t90T第35頁/共55頁第三十五頁，共56頁。369.3.2 測溫傳感器 根據(jù)傳感器的測溫方式，溫度基本(jbn)測量方法通?？煞殖山佑|式和非接觸式兩大類。第36頁/共55頁第三十六頁，

21、共56頁。37表 接觸式與非接觸式測溫特點(diǎn)(tdin)比較 方 式 接 觸 式 非 接 觸 式 測量 條件 感溫元件要與被測對象良好接觸；感溫元件的加入幾乎不改變對象的溫度；被測溫度不超過感溫元件能承受的上限溫度;被測對象不對感溫元件產(chǎn)生腐蝕 需準(zhǔn)確知道被測對象表面發(fā)射率；被測對象的輻射能充分照射到檢測元件上 測量 范圍 特別適合1200以下、熱容大、無腐蝕性 對象的連續(xù)在線測溫，對高于l 300以上 的溫度測量較困難 原理上測量范圍可以從超低溫到極高溫，但1000以下，測量誤差大，能測運(yùn)動物 體和熱容小的物體溫度 精 度 工業(yè)用表通常為1.0、0.5、0.2及0.1級，實(shí)驗(yàn)室用表可達(dá)0.01

22、級 通常為1.0、1.5、2.5級 響應(yīng) 速度慢，通常為幾十秒到幾分鐘 快，通常為23秒鐘 其它 特點(diǎn) 整個測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠、維 護(hù)方便、價格低廉，儀表讀數(shù)直接反映被 測物體實(shí)際溫度；可方便地組成多路集中 測量與控制系統(tǒng) 整個測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、調(diào)整麻煩、價格昂貴；儀表讀數(shù)通常只反映被測物體表現(xiàn)溫度(需進(jìn)一步轉(zhuǎn)換)；不易組成測溫、控溫一體化的溫度控制裝置 第37頁/共55頁第三十七頁，共56頁。381 熱電偶測溫法熱電偶是工業(yè)和武備試驗(yàn)中溫度測量應(yīng)用最多的器件，它的特點(diǎn)是測溫范圍寬、測量精度高、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單，且動態(tài)(dngti)響應(yīng)較好；輸出直接為電信號，可以遠(yuǎn)傳，便

23、于集中檢測和自動控制。1）.測溫原理熱電偶的測溫原理基于熱電效應(yīng)。將兩種不同的導(dǎo)體(dot)A和B連成閉合回路，當(dāng)兩個接點(diǎn)處的溫度不同時，回路中將產(chǎn)生熱電勢，由于這種熱電效應(yīng)現(xiàn)象是1821年塞貝克（Seeback）首先發(fā)現(xiàn)提出，故又稱塞貝克效應(yīng)塞貝克效應(yīng)(xioyng)示意圖 第38頁/共55頁第三十八頁，共56頁。39人們把圖中兩種不同材料構(gòu)成的上述熱電變換元件稱為熱電偶，導(dǎo)體A和B稱為熱電極，通常把兩熱電極一個端點(diǎn)固定焊接，用于對被測介質(zhì)進(jìn)行( jnxng)溫度測量，這一接點(diǎn)稱為測量端或工作端，俗稱熱端；兩熱電極另一接點(diǎn)處通常保持為某一恒定溫度或室溫，被稱作參比端或考端，俗稱冷端。熱電偶閉

24、合回路中產(chǎn)生的熱電勢由兩種電勢組成：溫差電勢（又稱湯姆遜電勢）和接觸電勢（又稱珀?duì)柼妱荩夭铍妱菔侵竿粺犭姌O兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢。當(dāng)同一熱電極兩端溫度不同時，高溫端的電子能量比低溫端的大，因而從高溫端擴(kuò)散到低溫端的電子數(shù)比逆向來的多，結(jié)果造成高溫端因失去電子而帶正電荷，低溫端因得到電子而帶負(fù)電荷。當(dāng)電子運(yùn)動達(dá)到平衡后，在導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生較穩(wěn)定的電位差，即為溫差電勢。第39頁/共55頁第三十九頁，共56頁。40設(shè)熱電偶兩熱電極分別叫 A（為正極）和B（為負(fù)極），兩端溫度分別為，且 ；則熱電偶回路總電勢為 由于溫差電勢和均比接觸電勢小很多，通常均可忽略不計。又因?yàn)?，故總電勢的方向(fn

25、gxing)取決于接觸電勢 的方向(fngxing)，并且總與的方向(fngxing)相反；這樣可簡化為 由此可見，當(dāng)熱電偶兩熱電極材料確定后，其總電勢僅與其兩端點(diǎn)溫度有關(guān)。為統(tǒng)一和實(shí)施方便，世界各國均采用參比端保持為0TT、0TT 0000ABABABABETTETETETTETT，0AETT，0BETT，0TT ABET0ABET ABET 00ABABABETTETET，第40頁/共55頁第四十頁，共56頁。41零攝氏度，即 條件下，用實(shí)驗(yàn)的方法測出各種不同熱電極組合的熱電偶在不同熱端溫度下所產(chǎn)生的熱電勢值，制成測量端溫度（通常(tngchng)用國際攝氏溫度單位）和熱電偶電勢對應(yīng)關(guān)系表

26、，即分度表；也可據(jù)此計算得兩者的函數(shù)表達(dá)式。 近一個世紀(jì)來，各國先后生產(chǎn)的熱電偶的種類有幾百種，應(yīng)用較廣的有幾十種，而國際電工委員會推薦的工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶為八種(目前我國的國家標(biāo)準(zhǔn)已與國際標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一)。其中分度號為S、R、B的三種熱電偶均由鉑和鉑銠合金制成，屬貴金屬熱電偶。分度號分別為K、N、T、E、J的五種熱電偶，是由鎳、鉻、硅、銅、鋁、錳、鎂、鈷等金屬的臺金制成，屬賤金屬熱電偶。這八種標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的熱電極材料、最大測溫范圍、適當(dāng)氣氛等見表所示 00t 第41頁/共55頁第四十一頁，共56頁。42第42頁/共55頁第四十二頁，共56頁。432）.熱電偶溫度測量(1) 補(bǔ)償導(dǎo)線在一定溫度范圍內(nèi)，與

27、配用熱電偶的熱電特性相同的一對帶有絕緣層的導(dǎo)線稱為補(bǔ)償導(dǎo)線。若與所配用的熱電偶正確連接，其作用是將熱電偶的參比端延伸到遠(yuǎn)離熱源或環(huán)境溫度較恒定(hngdng)的地方。使用補(bǔ)償導(dǎo)線的優(yōu)點(diǎn)： 改善熱電偶測溫線路的機(jī)械與物理性能，采用多股或小直徑補(bǔ)償導(dǎo)線可提高線路的撓性，接線方便，也可以調(diào)節(jié)線路的電阻或遮蔽外界干擾；降低測量線路的成本。當(dāng)熱電偶與儀表的距離很遠(yuǎn)時，可用賤金屬補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線代替貴金屬熱電偶。第43頁/共55頁第四十三頁，共56頁。44在現(xiàn)場測溫中，補(bǔ)償導(dǎo)線除了可以延長熱電偶參比端節(jié)省貴金屬材料外，若采用多股補(bǔ)償導(dǎo)線，則便于安裝(nzhung)與敷設(shè)；用直徑粗、電導(dǎo)系數(shù)大的補(bǔ)償導(dǎo)線，還可

28、減少測量回路電阻。采用補(bǔ)償導(dǎo)線雖有許多優(yōu)點(diǎn)，但必須掌握它的特點(diǎn)，否則，不僅不能補(bǔ)償參比端溫度的影響，反而會增加測溫誤差。補(bǔ)償導(dǎo)線的特點(diǎn)是：在一定溫度范圍內(nèi)，其熱電性能與熱電偶基本一致。它的作用只是把熱電偶的參比端移至離熱源較遠(yuǎn)或環(huán)境溫度恒定的地方，但不能消除參比端不為0的影響，所以，仍須將參比端的溫度修正到0。 補(bǔ)償導(dǎo)線使用須注意事項(xiàng)如下：各種補(bǔ)償導(dǎo)線只能與相應(yīng)型號的熱電偶匹配使用；連接時，切勿將補(bǔ)償導(dǎo)線極性接反；補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接點(diǎn)的溫度，不得超過規(guī)定的使用溫度范圍，通常接點(diǎn)溫度在100以下，耐熱用補(bǔ)償導(dǎo)線可達(dá)200；由于補(bǔ)償導(dǎo)線與電極材料通常并不完全相同，因此兩連接點(diǎn)溫度必須相同，否則會

29、產(chǎn)生附加電勢、引入誤差；在需高精度測溫場合，處理測量結(jié)果時應(yīng)加上補(bǔ)償導(dǎo)線的修正值，以保證測量精度。第44頁/共55頁第四十四頁，共56頁。45（2）參比端處理我們經(jīng)常使用的熱電偶分度表，都是以熱電偶參比端為0條件下制作的。在實(shí)驗(yàn)室條件下可采取諸如在保溫瓶內(nèi)盛滿冰水混合物(最好用蒸餾水及用蒸餾水制成的冰)，并且，保溫瓶內(nèi)要有足夠數(shù)量的冰塊，才能保證參比端為0（值得注意的是，冰水混合物并不一定就是0，只有(zhyu)在冰水兩相界面處才是0）?；蚶冒雽?dǎo)體制冷的原理制成的電子式恒溫槽使參比端溫度保持在0。在工業(yè)測溫現(xiàn)場一般不能使參比端保持0，在計算機(jī)尤其是微處理器和單片機(jī)推廣普及前，這是個十分令人頭

30、痛的問題；各國從事熱電偶溫度測量研究與應(yīng)用的科技工作者，對各種分度號熱電偶參比端不為0，設(shè)計許多補(bǔ)償方案和專用補(bǔ)償電路，并因此申報許多專利。但這些成果的適用范圍和應(yīng)用效果都不十分理想?，F(xiàn)在由于計算機(jī)尤其是微處理器和單片機(jī)推廣普及，因而，智能化測溫儀普遍按下述以軟件為主的補(bǔ)償方式：第45頁/共55頁第四十五頁，共56頁。46例：用K型熱電偶測爐溫時，測得參比端溫度t138；測得測量端和參比端間的熱電動勢E(t, 38-1 )29.90 mV，試求實(shí)際爐溫。解由K型分度表查得E(38，0)1.53 mV，可得到： E(t，0)E(t, t1 ) + E(t1, 0 ) 29.90 +1.53= 3

31、1.43 mV再查K型分度表，由31.43 mV查得到實(shí)際爐溫755 。上述例子，若參比端不作修正，則按所測測量端和參比端間的熱電動勢E(t, 32 )29.90 mV查K型分度表得對應(yīng)的爐溫718，與實(shí)際爐溫755相差37，由此產(chǎn)生的相對誤差(xin du w ch)約為5%。由此可見，如果不考慮參比端溫度修正、補(bǔ)償有時將產(chǎn)生相當(dāng)大的（溫度）測量誤差。第46頁/共55頁第四十六頁，共56頁。472 熱阻式測溫方法 基于熱電阻原理測溫是根據(jù)金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的性質(zhì)，將電阻值的變化轉(zhuǎn)換(zhunhun)為電信號，從而達(dá)到測溫的目的。熱電阻測溫的優(yōu)點(diǎn)是信號靈敏度高、易于連續(xù)測量、可

32、以遠(yuǎn)傳（與熱電偶相比）、無需參比溫度；金屬熱電阻穩(wěn)定性高、互換性好、準(zhǔn)確度高，可以用作基準(zhǔn)儀表。熱電阻主要缺點(diǎn)是需要電源激勵、有（會影響測量精度）自熱現(xiàn)象以及測量溫度不能太高。常用熱電阻種類主要有鉑電阻、銅電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻。 201R tRAtBt0850t 鉑電阻與溫度(wnd)的關(guān)系 2301100R tRAtBtCtt2000t 第47頁/共55頁第四十七頁，共56頁。48第48頁/共55頁第四十八頁，共56頁。493 輻射法測溫 任何物體，其溫度超過絕對零度，都會以電磁波的形式向周圍輻射能量。這種電磁波是由物體內(nèi)部帶電粒子在分子和原子內(nèi)振動產(chǎn)生的，其中與物體本身溫度有關(guān)傳播熱能的那

33、部分(b fen)輻射，稱為熱輻射。而把能對被測物體熱輻射能量進(jìn)行檢測，進(jìn)而確定被測物體溫度的儀表，通稱為輻射式溫度計。輻射式溫度計的感溫元件不需和被測物體或被測介質(zhì)直接接觸，所以其感溫元件不需達(dá)到被測物體的溫度，從而不會受被測物體的高溫及介質(zhì)腐蝕等影響；它可以測量高達(dá)攝氏幾千度的高溫。而感溫元件不會破壞被測物體原來的溫度場；可以方便地用于測量運(yùn)動物體的溫度是此類儀表的突出優(yōu)點(diǎn)。 幅射測溫的基本原理 輻射式溫度計的感溫元件通常工作在屬于可見光和紅外光的波長區(qū)域?？梢姽獾墓庾V很窄，其波長僅為0.30.72m；紅外光譜分布相對較廣，其波長范圍為O.72l000m。輻射式溫度計的感溫元件使用的波長范

34、圍為0.340m。第49頁/共55頁第四十九頁，共56頁。50紅外測溫 1）.紅外輻射紅外輻射俗稱紅外線，它是一種人眼看不見的光線。但實(shí)際上它和其他任何光線一樣，也是一種客觀存在的物質(zhì)。任何物體，只要它的溫度高于絕對零度，就有紅外線向周圍空間輻射。紅外線是位于(wiy)可見光中紅光以外的光線，故稱為紅外線。紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射。物體的溫度越高，輻射出來的紅外線越多，紅外輻射的能量就越強(qiáng)。研究發(fā)現(xiàn)，太陽光譜各種單色光的熱效應(yīng)從紫色光到紅色光是逐漸增大的，而且最大的熱效應(yīng)出現(xiàn)在紅外輻射的頻率范圍內(nèi)，因此人們又將紅外輻射稱為熱輻射或熱射線。 第50頁/共55頁第五十頁，共56頁。512）紅外測溫的特點(diǎn) 紅外測溫是比較先進(jìn)的測溫方法。其特點(diǎn)如下：(1)紅外測溫是非接觸測溫，特別適合用于較遠(yuǎn)距離的高速運(yùn)動物體、帶電體、高溫及高壓物體的溫度測量；(2)紅外測溫反應(yīng)速度快，它不需要與物體達(dá)到熱平衡的過程，只要接收到目標(biāo)(mb