第二章測量儀表及傳感器2

1、第二章第二章 測量儀表及傳感器測量儀表及傳感器 第四節(jié)第四節(jié) 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表一、溫標(biāo)一、溫標(biāo)二、溫度檢測方法二、溫度檢測方法 高溫計(jì)、溫度計(jì)高溫計(jì)、溫度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)儀表、實(shí)用儀表標(biāo)準(zhǔn)儀表、實(shí)用儀表 膨脹式溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、熱電偶膨脹式溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)和輻射高溫計(jì)溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)和輻射高溫計(jì) 接觸式與非接觸式接觸式與非接觸式 接接觸觸式式測測溫溫儀儀表表膨膨脹脹式式玻璃液體玻璃液體 -50-50600600結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測量準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測量準(zhǔn)確，價(jià)格低廉價(jià)格低廉 測量上限和精度受玻璃質(zhì)量測量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能

2、記錄遠(yuǎn)的限制，易碎，不能記錄遠(yuǎn)傳傳 雙金屬雙金屬-80 -80 600600結(jié)構(gòu)緊湊，牢固可靠結(jié)構(gòu)緊湊，牢固可靠 精度低，量程和使用范圍有精度低，量程和使用范圍有限限 壓壓力力式式液體液體氣體氣體蒸汽蒸汽-30 -30 600600-20 -20 350350 0 0 250250結(jié)構(gòu)簡單，耐震，防爆能記錄、報(bào)結(jié)構(gòu)簡單，耐震，防爆能記錄、報(bào)警，價(jià)格低廉警，價(jià)格低廉 精度低，測溫距離短，滯后精度低，測溫距離短，滯后大大 熱熱電電偶偶鉑銠鉑銠- -鉑鉑鎳鉻鎳鉻- -鎳鎳硅硅鎳鉻鎳鉻- -考考銅銅0 0 16001600-50 -50 10001000-50 -50 600600測溫范圍廣，精度高，

3、便于遠(yuǎn)距離、測溫范圍廣，精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測量和自動(dòng)控制多點(diǎn)、集中測量和自動(dòng)控制 需冷端溫度補(bǔ)償，在低溫段需冷端溫度補(bǔ)償，在低溫段測量精度較低測量精度較低 熱熱電電阻阻鉑鉑銅銅-200 -200 600600 -50 -50 150150測量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、測量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測量和自動(dòng)控制集中測量和自動(dòng)控制 不能測高溫，需注意環(huán)境溫不能測高溫，需注意環(huán)境溫度的影響度的影響 非接非接觸式觸式測溫測溫儀表儀表輻輻射射式式輻射式輻射式光學(xué)式光學(xué)式比色式比色式400 400 20002000700 700 32003200900 900 17001700測溫時(shí)，不

4、破壞被測溫度場測溫時(shí)，不破壞被測溫度場 低溫段測量不準(zhǔn)，環(huán)境條件低溫段測量不準(zhǔn)，環(huán)境條件會(huì)影響測溫準(zhǔn)確度會(huì)影響測溫準(zhǔn)確度 紅紅外外線線光電探測光電探測熱電探測熱電探測0 0 35003500200 200 20002000測溫范圍大，適于測溫度分布，不測溫范圍大，適于測溫度分布，不破壞被測溫度場，響應(yīng)快破壞被測溫度場，響應(yīng)快 易受外界干擾，標(biāo)定困難易受外界干擾，標(biāo)定困難 圖圖3-52 3-52 雙金屬片雙金屬片圖圖3-53 3-53 雙金屬溫度信號器雙金屬溫度信號器11雙金屬片；雙金屬片；22調(diào)節(jié)螺釘；調(diào)節(jié)螺釘；33絕緣子；絕緣子；44信號燈信號燈11傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；22刻度盤；刻度盤；

5、33指針；指針；44彈簧管；彈簧管；55連連桿；桿；66接頭；接頭；77毛細(xì)管；毛細(xì)管；88溫包；溫包；99工作物質(zhì)工作物質(zhì)三、熱電偶溫度計(jì)三、熱電偶溫度計(jì)圖圖3-55 3-55 熱電偶溫度計(jì)測溫系統(tǒng)示意圖熱電偶溫度計(jì)測溫系統(tǒng)示意圖11熱電偶；熱電偶；22導(dǎo)線；導(dǎo)線；33測量儀表測量儀表圖圖3-56 3-56 熱電偶示意圖熱電偶示意圖先看一個(gè)實(shí)驗(yàn)先看一個(gè)實(shí)驗(yàn)熱電偶工作原理演示熱電偶工作原理演示 結(jié)論：當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢。結(jié)論：當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢。 熱電極熱電極A A右端稱為：右端稱為：自由端自由端（參考（參考端、冷端、冷端）端） 左端稱為：左端稱

6、為：測量端測量端（工作（工作端、熱端、熱端）端） 熱電極熱電極B B熱電勢熱電勢AB圖圖3-57 3-57 熱電現(xiàn)象熱電現(xiàn)象圖圖3-58 3-58 接觸電勢形成的過程接觸電勢形成的過程圖圖3-59 3-59 熱電偶原理及電路圖熱電偶原理及電路圖 0000,tetettEtetettEBAABABAB左圖閉合回路中總的熱電勢左圖閉合回路中總的熱電勢或或熱電偶名稱熱電偶名稱代代號號分度號分度號熱電極材料熱電極材料測溫范圍測溫范圍/新新舊舊正熱電極正熱電極負(fù)熱電極負(fù)熱電極長期使用長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- -

7、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- - -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30030016001600-20-2013001300-50-5010001000-40-40800800-40-40700700-400-40030030018001800160016001200

8、1200900900750750350350幾種常用熱電偶的熱電勢與溫度的關(guān)系曲線分析幾種常用熱電偶的熱電勢與溫度的關(guān)系曲線分析 為什么所有的曲線均過原點(diǎn)（零度點(diǎn)）？為什么所有的曲線均過原點(diǎn)（零度點(diǎn)）？熱電偶的分度表熱電偶的分度表3.3.熱電偶結(jié)構(gòu)熱電偶結(jié)構(gòu)普通型熱電偶普通型熱電偶材材 料料工作溫度工作溫度/橡皮、絕緣漆橡皮、絕緣漆琺瑯琺瑯 玻璃管玻璃管石英管石英管瓷管瓷管純氧化鋁管純氧化鋁管 80 150 500120014001700表表3-8 3-8 常用絕緣材料常用絕緣材料表表3-9 3-9 常用保護(hù)套管常用保護(hù)套管材材 料料工作溫度工作溫度/無縫鋼管無縫鋼管不銹鋼管不銹鋼管石英管石英

9、管瓷管瓷管Al2O3陶瓷管陶瓷管 600100012001400 1900以上以上 鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶 表面型熱電偶表面型熱電偶圖圖3-62 3-62 補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖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100，冷端，冷端為為00時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)熱電勢時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)熱電勢/mV/mV正極正極負(fù)極負(fù)極材料材料顏顏色色材料材料顏色顏色鉑銠鉑銠10-鉑鉑鎳鉻鎳鉻-鎳硅（鎳鋁）鎳硅（鎳鋁）鎳鉻鎳鉻-銅鎳銅鎳銅銅-銅鎳銅鎳銅銅銅銅鎳鉻鎳鉻銅銅紅紅紅紅紅紅紅紅銅鎳銅鎳銅鎳銅鎳銅鎳銅鎳銅鎳銅鎳綠綠藍(lán)藍(lán)棕棕白白0.6450.0370.0374.0954.0950.1050.1056.3176.

10、3170.1700.1704.2774.2770.0470.047表表3-10 3-10 常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線外形補(bǔ)償導(dǎo)線外形 AB屏蔽層屏蔽層保護(hù)層保護(hù)層（1 1）冰浴法）冰浴法VE18010 ,30例例6 6 用鎳鉻用鎳鉻- -銅鎳熱電偶測量某加熱爐的溫度。測得的熱電勢銅鎳熱電偶測量某加熱爐的溫度。測得的熱電勢E（t，t1）66982V，而自由端的溫度，而自由端的溫度t130，求被測的實(shí)際溫度。求被測的實(shí)際溫度。 解解: :由附錄三可以查得由附錄三可以查得 VEtEtE687831801669820 ,3030,0 ,則則再查附錄三可以查得再查附錄三可以查得68

11、783V68783V對應(yīng)的溫度為對應(yīng)的溫度為900900。 （2 2）補(bǔ)償電橋法）補(bǔ)償電橋法四、熱電阻溫度計(jì)四、熱電阻溫度計(jì)圖圖3-66 3-66 熱電阻溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)附表附表 Pt100熱電阻分度表熱電阻分度表附表附表 CuCu5050和和CuCu100100分度表分度表圖圖3-65 3-65 熱電阻的支架形狀熱電阻的支架形狀( (已繞電阻絲已繞電阻絲) )3 3 熱電阻的應(yīng)用熱電阻的應(yīng)用 熱電阻測溫電橋的三線制接法熱電阻測溫電橋的三線制接法 熱電阻測溫電橋的二線制接法熱電阻測溫電橋的二線制接法 熱電阻測溫電橋的四線制接法熱電阻測溫電橋的四線制接法 半導(dǎo)體熱敏電阻PTC熱敏電阻 紅外線輻

12、射溫度計(jì)紅外線輻射溫度計(jì)用于食品溫度測量用于食品溫度測量紅外線輻射溫度計(jì)在非接觸測溫中的應(yīng)用紅外線輻射溫度計(jì)在非接觸測溫中的應(yīng)用耳溫儀耳溫儀紅外線輻射溫度計(jì)用于人體額溫測量紅外線輻射溫度計(jì)在非接觸溫度測量中的應(yīng)用紅外線輻射溫度計(jì)在非接觸溫度測量中的應(yīng)用(IC)(IC)紅色激光瞄準(zhǔn)被測物（冷藏牛奶和面食）紅色激光瞄準(zhǔn)被測物（冷藏牛奶和面食）紅色激光瞄紅色激光瞄準(zhǔn)被測物準(zhǔn)被測物( (電控柜、電控柜、天花板內(nèi)的天花板內(nèi)的布線層）布線層）溫度采集系統(tǒng)溫度采集系統(tǒng)鋼鐵工業(yè)解決方案鋼鐵工業(yè)解決方案汽車檢測與維護(hù)汽車檢測與維護(hù) 供熱、通風(fēng)及制冷行業(yè)應(yīng)用供熱、通風(fēng)及制冷行業(yè)應(yīng)用 水泥回轉(zhuǎn)窯筒體掃描溫度測量系統(tǒng)

13、水泥回轉(zhuǎn)窯筒體掃描溫度測量系統(tǒng) 玻璃加工制造玻璃加工制造 電氣系統(tǒng)故障診斷電氣系統(tǒng)故障診斷 便攜式產(chǎn)品便攜式產(chǎn)品 在線式產(chǎn)品在線式產(chǎn)品 空調(diào)制冷、火災(zāi)安全和保護(hù)，以及工業(yè)維護(hù)和質(zhì)量控制等，可作為故障診斷工具空調(diào)制冷、火災(zāi)安全和保護(hù)，以及工業(yè)維護(hù)和質(zhì)量控制等，可作為故障診斷工具六、測溫元件的安裝六、測溫元件的安裝圖圖3-76 3-76 測溫元件安裝示意圖之一測溫元件安裝示意圖之一圖圖3-77 3-77 測溫元件安裝示意圖之二測溫元件安裝示意圖之二圖圖3-78 3-78 小工藝管道上測溫元件安裝示意圖小工藝管道上測溫元件安裝示意圖圖圖3-79 3-79 熱電偶或熱電阻安裝示意圖熱電偶或熱電阻安裝示

14、意圖鎧裝式熱電偶鎧裝式熱電偶法蘭式法蘭式第五節(jié)第五節(jié) 物位檢測及儀表物位檢測及儀表一、物位檢測主要方法一、物位檢測主要方法液位液位 料位料位 界面界面液位計(jì)液位計(jì) 料位計(jì)料位計(jì) 界面計(jì)界面計(jì)直讀式物位儀表直讀式物位儀表 靜壓式物位儀表靜壓式物位儀表浮力式物位儀表浮力式物位儀表 電氣式物位儀表電氣式物位儀表聲學(xué)式物位儀表聲學(xué)式物位儀表 射線式物位儀表射線式物位儀表光學(xué)式物位儀表光學(xué)式物位儀表 表表3-5 各種物位測量儀表的特性（各種物位測量儀表的特性（P66）二、靜壓式液位變送器二、靜壓式液位變送器圖圖3-37 3-37 靜壓液位變送器原理圖靜壓液位變送器原理圖圖圖3-38 3-38 壓力表式液

15、位計(jì)壓力表式液位計(jì)圖圖3-39 3-39 負(fù)遷移示意圖負(fù)遷移示意圖圖圖3-40 3-40 正負(fù)遷移示意圖正負(fù)遷移示意圖圖圖3-41 3-41 正遷移示意圖正遷移示意圖 某差壓變送器的測量范圍為某差壓變送器的測量范圍為0 05000Pa5000Pa，當(dāng)壓差由，當(dāng)壓差由0 0變化到變化到5000Pa5000Pa時(shí)，時(shí)，變送器的輸出將由變送器的輸出將由4mA4mA變化到變化到20mA20mA，這是無遷移的情況，如圖，這是無遷移的情況，如圖3-403-40中曲線中曲線a a所示。負(fù)遷移如曲線所示。負(fù)遷移如曲線b b所示，正遷移如曲線所示，正遷移如曲線c c所示。所示。 圖圖3-42 3-42 法蘭式差

16、壓變送器測量液位示意圖法蘭式差壓變送器測量液位示意圖11法蘭式測量頭；法蘭式測量頭；22毛細(xì)管；毛細(xì)管；33變送器變送器三、浮力式液位計(jì)三、浮力式液位計(jì)UNS(UGS)UNS(UGS)系列彩色石英管液位計(jì)系列彩色石英管液位計(jì)浮球式液位開關(guān)浮球式液位開關(guān)變浮力式物位檢測變浮力式物位檢測l 四、電氣式物位傳感器四、電氣式物位傳感器圖圖3-43 3-43 電容器的組成電容器的組成11內(nèi)電極；內(nèi)電極；22外電極外電極dDLCln211內(nèi)電極；內(nèi)電極；22外外電極；電極；33絕緣套；絕緣套；44流通小孔流通小孔dDLCln200dDHLdDHCln2ln20dDHLdDHCln2ln20非導(dǎo)電介質(zhì)液位測量非導(dǎo)電介質(zhì)液位測量導(dǎo)電液體液位測量導(dǎo)電液體液位測量1-內(nèi)電極；內(nèi)電極；2-絕緣套管；絕緣套管；3-容器容器導(dǎo)電介質(zhì)液位測量導(dǎo)電介質(zhì)液位測量當(dāng)液位高當(dāng)液位高H=0時(shí)，傳感時(shí)，傳感器的起始電容為器的起始電容為C0：)d/Dln(L2C0000等效介電系數(shù)。等效介電系數(shù)。 0絕緣導(dǎo)管或陶瓷涂層的介電系數(shù)絕緣導(dǎo)管或陶瓷涂層的介電系數(shù)當(dāng)液