溫度檢測(cè)儀表

1、溫度檢測(cè)儀表溫度檢測(cè)儀表編制：劉莉圓編制：劉莉圓2015年年5月月1溫度檢測(cè)的基本概念2溫度儀表的分類3壓力式溫度計(jì)4雙金屬溫度計(jì)5熱電阻溫度計(jì)6熱電偶溫度計(jì)7溫度儀表選型規(guī)范8練習(xí)題一、溫度的基本概念一、溫度的基本概念 溫度是表征物體冷熱程度的物理量。是化工生產(chǎn)中重要的測(cè)量及控制參數(shù)。它不能直接測(cè)量，只能借助于冷熱不同物體之間的熱交換，以及物體的某些物理性質(zhì)隨冷熱程度的不同而變化的物理特性來(lái)間接測(cè)量。攝氏溫標(biāo)：以“”來(lái)表示，在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下把純水的冰點(diǎn)定為0C，沸水溫度定為100C。在0C和100C之間分成100等份，每一份就是1C，這種方法確定的溫標(biāo)叫做攝氏溫標(biāo)，攝氏溫標(biāo)是瑞典天文學(xué)家攝

2、爾修斯在1742年提出來(lái)的。華氏溫標(biāo)：以“ ”表示，華氏溫標(biāo)把水的冰點(diǎn)定為32 ，水的沸點(diǎn)定為212 ，在32 和212 之間分為180等份，每份為1 。熱力學(xué)溫標(biāo)：又稱國(guó)際溫標(biāo),單位為開(kāi)(爾文)用K表示，它是把水的冰點(diǎn)定為273.15K，沸點(diǎn)定為373.15K。由于水的三相點(diǎn)在攝氏溫標(biāo)上為0.01，所以0=273.15K熱力學(xué)溫標(biāo)的零點(diǎn)，即絕對(duì)零度，記為“0K” 換算關(guān)系換算關(guān)系 =(9/5)+32 =( -32)5/9 K=+273.15 式中: K 開(kāi)爾文溫度(熱力學(xué)溫度) 攝氏溫度 華氏溫度二、溫度儀表的分類二、溫度儀表的分類 按測(cè)量方式 液體玻璃管溫度計(jì)（玻璃棒溫度計(jì)）接觸式 壓力式

3、溫度計(jì)（液體式，氣體式，蒸汽式） 固體膨脹式溫度計(jì)（雙金屬溫度計(jì)） 熱電阻溫度計(jì)（Pt100，Cu50） 熱電偶溫度計(jì)（K,S,B,E,J,E,T） 光學(xué)高溫計(jì)非接觸式 輻射高溫計(jì)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)量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、測(cè)量準(zhǔn)確、價(jià)格低廉準(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、價(jià)結(jié)構(gòu)

4、簡(jiǎn)單、機(jī)械強(qiáng)度大、價(jià)格低、能記錄、報(bào)警與自控格低、能記錄、報(bào)警與自控 精度低、不能離開(kāi)測(cè)量點(diǎn)測(cè)量精度低、不能離開(kāi)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 0 0 300300（-50 -50 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)、具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不怕震動(dòng)、具有防爆性、價(jià)格低廉、能記錄、防爆性、價(jià)格低廉、能記錄、報(bào)警與自控報(bào)警與自控 精度低、測(cè)量距離較遠(yuǎn)時(shí)精度低、測(cè)量距離較遠(yuǎn)時(shí) ,儀表儀表的滯后性較大、一般離開(kāi)測(cè)量的滯后性較大、一般離開(kāi)測(cè)量點(diǎn)不超過(guò)點(diǎn)不超過(guò) 10米米 0 0 500500（-50 -50 600600）液體型）液體型0 0 100100（-50 -

5、50 200200）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)控制多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制 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 ,由于由于體積大體積大 ,測(cè)點(diǎn)溫度較困難測(cè)點(diǎn)溫度較困難 -150 -150 500500（-200 -200 600600）鉑電阻）鉑電阻0 0 100100（-50 -50 150150）銅電阻）銅電阻-50 -50 150150（180180）鎳電阻）鎳電阻-100 -100 200200（300300）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 ,便于遠(yuǎn)便于

6、遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量和自距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制動(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)量在低溫段測(cè)量精度較低精度較低 -20 -20 13001300（16001600）鉑銠）鉑銠1010- -鉑鉑-50 -50 10001000（12001200）鎳鉻）鎳鉻- -鎳硅鎳硅-40 -40 800800（900900）鎳鉻）鎳鉻- -銅鎳銅鎳-40 -40 300300（350350）銅）銅- -銅鎳銅鎳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)溫?cái)y帶用、可測(cè)量高溫、測(cè)溫時(shí)不破壞被測(cè)物體溫度場(chǎng)時(shí)不破壞被測(cè)物體溫度場(chǎng) 測(cè)量時(shí)測(cè)量時(shí) ,必須經(jīng)過(guò)人工

7、調(diào)整必須經(jīng)過(guò)人工調(diào)整 ,有有人為誤差人為誤差 ,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 900 900 20002000（700 700 20002000）輻射高溫輻射高溫計(jì)計(jì)測(cè)溫元件不破壞被測(cè)物體溫測(cè)溫元件不破壞被測(cè)物體溫度場(chǎng)度場(chǎng) ,能作遠(yuǎn)距離測(cè)量、報(bào)能作遠(yuǎn)距離測(cè)量、報(bào)警和自控、測(cè)溫范圍廣警和自控、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)環(huán)境條件會(huì)影響測(cè)量精度境條件會(huì)影響測(cè)量精度,連續(xù)測(cè)連續(xù)測(cè)高溫時(shí)須作水冷卻或氣冷卻高溫時(shí)須作水冷卻或氣冷卻 100 100 20002000（50 50 20002000）各類溫度計(jì)的特點(diǎn)各類溫度計(jì)的特點(diǎn)三、壓力式溫

8、度計(jì)三、壓力式溫度計(jì)3.1原理及結(jié)構(gòu)壓力式溫度計(jì)是利用封閉容器內(nèi)的液體，氣體或飽和蒸汽受熱后產(chǎn)生體積膨脹或壓力變化作為檢測(cè)信號(hào)。它的基本結(jié)構(gòu)是由溫包、毛細(xì)管和指示表三部分組成。3.2壓力式溫度計(jì)的分類A液體式：利用液體受熱后體積膨脹帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)顯示溫度。B氣體式：利用高溫下的氣體壓力與溫度的關(guān)系顯示溫度。C蒸汽式：利用低沸點(diǎn)液體的飽和蒸汽壓隨溫度變化的特性來(lái)測(cè)量溫度。壓力式溫度計(jì)的基本指標(biāo)壓力式溫度計(jì)的基本指標(biāo)四、雙金屬溫度計(jì)四、雙金屬溫度計(jì)4.1工作原理及結(jié)構(gòu)雙金屬溫度計(jì)是利用固體受熱產(chǎn)生幾何位移作為測(cè)溫信號(hào)的一種固體膨脹式溫度計(jì)。雙金屬溫度計(jì)的感溫元件通常是由兩種膨脹系數(shù)不同，彼此又牢固結(jié)

9、合的金屬制作成螺旋形狀。繞城螺旋形狀的雙金屬感溫元件一端固定，另一端連接指針軸。當(dāng)被測(cè)物體溫度變化時(shí)，兩種金屬由于膨脹系數(shù)不同，使螺旋管曲率發(fā)生變化，通過(guò)指針軸帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)，直接顯示溫度示值。4.2雙金屬溫度計(jì)分類按雙金屬溫度計(jì)指針盤(pán)與保護(hù)管的連接方向分為：軸向型雙金屬溫度計(jì)：指針盤(pán)與保護(hù)管垂直連接。徑向型雙金屬溫度計(jì)：指針盤(pán)與保護(hù)管平行連接。135向型雙金屬溫度計(jì)：指針盤(pán)與保護(hù)管成135連接。萬(wàn)向型雙金屬溫度計(jì)：指針盤(pán)與保護(hù)管連接角度可任意調(diào)整。4.3雙金屬溫度計(jì)的基本參數(shù) W S S 表盤(pán)公稱尺寸：3-60；4-100；5-150結(jié)構(gòu)形式：0-軸向型；1-徑向型；2-135向；8-萬(wàn)向型0

10、-無(wú)固定裝置；1-可動(dòng)外螺紋；2-可動(dòng)內(nèi)螺紋；3-固定外螺紋；4-固定法蘭F-防護(hù)性；O-電接點(diǎn)型；MO-大電流型；EX-防爆型雙金屬溫度計(jì)的基本參數(shù)雙金屬溫度計(jì)的基本參數(shù)五、熱電阻溫度計(jì)五、熱電阻溫度計(jì)5.1測(cè)溫原理熱電阻時(shí)利用電阻與溫度呈一定函數(shù)關(guān)系的金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料制成的敏感元件。它由熱電阻絲、骨架及引線組成的熱電阻測(cè)溫元件。熱電阻溫度計(jì)適用于測(cè)量-200+500范圍內(nèi)液體、氣體、蒸汽及固體表面的溫度。對(duì)于線性變化的熱電阻來(lái)說(shuō)，其電阻值與溫度關(guān)系如下式 00t1ttRRttRRRRtttt00式中，Rt是溫度為t時(shí)的電阻值，Rt0是溫度為t0 時(shí)的電阻值通常為100），a是電阻溫度系

11、數(shù)，t是溫度的變化值，Rt是電阻值的變化量。5.2熱電阻傳感器的材料金屬導(dǎo)體-鉑、銅、鎳等；半導(dǎo)體-鍺、碳、熱敏電阻等。作為熱電阻的金屬材料一般要求：盡可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)、電阻率要大、在使用的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)和物理性能、材料的復(fù)制性好、電阻值隨溫度變化要有單值函數(shù)關(guān)系（最好呈線性關(guān)系）。 我國(guó)最常用的鉑熱電阻有R010、R0100和R01000等幾種， 它們的分度號(hào)分別為Pt10、 Pt100 和 Pt1000； 銅熱電阻有R050和R0100兩種， 分度號(hào)分別為Cu50和 Cu100 其中 Pt100 和 Cu50 的應(yīng)用更為廣泛5.2.1鉑電阻金屬鉑容易提純,在氧化性介質(zhì)中具

12、有很高的物理化學(xué)穩(wěn)定性,有良好的復(fù)制性。但價(jià)格較貴。要確定 Rtt的關(guān)系,首先要確定 R0的大小。R0不同, Rtt的關(guān)系也不同。這種Rtt的關(guān)系稱為分度表,用分度號(hào)來(lái)表示。工業(yè)上使用的鉑電阻主要有分度號(hào)為 Pt100 ,它的 R0 = 100。鉑電阻溫度系數(shù)為0.00395，0時(shí)電阻值為100，電阻變化率為0.3851/所謂電阻的溫度系數(shù),是指當(dāng)溫度每升高一度時(shí),電阻增大的歐姆數(shù)。Pt100熱電阻分度表5.2.2銅電阻金屬銅易加工提純，價(jià)格便宜；它的電阻溫度系數(shù)很大，且電阻與溫度呈線性關(guān)系；在測(cè)溫范圍為-50+150內(nèi)，具有很好的穩(wěn)定性。在-50+150的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度的關(guān)系是線性的。

13、即其中銅電阻溫度系數(shù)a=0.00425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Cu50。另一種是R0100，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為Cu100。tRRt10Cu50銅熱電阻分度表5.3熱電阻的結(jié)構(gòu)熱電阻的電阻體由電阻絲和電阻支架組成。電阻絲采用雙線無(wú)感繞法繞制在具有一定形狀的云母、石英或陶瓷塑料支架上，由玻璃或陶瓷作外保護(hù)層，防止有害氣體腐蝕和氧化。支架起支撐和絕緣作用，引出線通常采用直徑1mm的銀絲或鍍銀銅絲，它與接線盒柱相接，以便與外接線路相連而測(cè)量機(jī)顯示溫度。鉑熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖銅熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖5.4熱電阻的分類按材料分：可分為金屬熱電阻式和半導(dǎo)體熱電阻式按結(jié)構(gòu)分：普通型熱電阻、鎧

14、裝熱電阻、薄膜熱電阻按用途分：工業(yè)用熱電阻、精密標(biāo)準(zhǔn)電阻5.4.1普通型熱電阻：普通裝配式熱電阻是由感溫體、不銹鋼外保護(hù)管、接線盒以及各種用途的固定裝置級(jí)成，安裝固定裝置有固定外螺紋、活動(dòng)法蘭盤(pán)、固定法蘭和帶固定螺栓錐形保護(hù)管等形式。5.4.2鎧裝熱電阻：將電阻體（感溫元件)焊到由金屬保護(hù)套管、絕緣材料和金屬導(dǎo)線三者拉伸而成的細(xì)管導(dǎo)線上形成的，然后再外面再焊一段短管做保護(hù)套管，在熱電阻體與保護(hù)套管之間填滿絕緣材料，最后焊上封頭。優(yōu)點(diǎn)：（1) 尺寸小，響應(yīng)速度快。（2）機(jī)械性能好，耐震動(dòng)和沖擊。（3）除感溫元件外，其它部分可彎曲，適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)。（4) 不易侵蝕，壽命長(zhǎng)5.4.3薄膜熱電阻：它將熱

15、電阻材料通過(guò)真空鍍膜，直接蒸鍍到絕緣基座底上。這種熱電阻體積小，靈敏度高。 5.4.4端面熱電阻：它是特殊處理的絲材繞制，緊巾在溫度計(jì)前端，與一般軸向熱電阻相比，更能更正確和迅速地反映被測(cè)端面的實(shí)際溫度，適用于測(cè)量軸瓦或其他機(jī)件的端面溫度。 5.5.1兩線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來(lái)引出電阻信號(hào)的方式叫二線制：這種引線方法很簡(jiǎn)單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r，R大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長(zhǎng)度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測(cè)量精度較低的場(chǎng)合。5.5熱電阻的接線方式5.5.2三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的

16、消除引線電阻的影響，是工業(yè)過(guò)程控制中的最常用的引線電阻5.5.3四線制：在熱電阻根部?jī)啥烁鬟B接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流Is，把Rt轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)Ui，再通過(guò)另兩根引線把Ui引至二次儀表?？梢?jiàn)這種引線方式可以完全消除引線電阻的影響，主要用于高精度的溫度檢測(cè).5.6熱電阻的選型熱電阻型號(hào)命名方法： WZ -ABCW-溫度儀表Z-熱電阻-熱電阻材料：P-鉑電阻；C-銅電阻-裝配形式：無(wú)-普通裝配式；K-鎧裝 -阻絲對(duì)數(shù)：無(wú)-單只；2雙支A-安裝固定形式：1-無(wú)固定裝置式；2-固定螺紋式；3-活動(dòng)法蘭式；4-固定法蘭式；5-固定螺紋錐形保護(hù)管式。B-接線盒形式：2-防

17、濺式；3-防水式；6-防爆式C對(duì)于裝配式熱電阻：0- 16保護(hù)管；1- 12保護(hù)管 對(duì)于鎧裝熱電阻代表鎧裝直徑：3- 3mm；4- 4mm；5- 5mm；6- 6mm5.75.7熱電阻常見(jiàn)故障及處理辦法熱電阻常見(jiàn)故障及處理辦法故障故障原因原因顯示儀表指示值比實(shí)際值低或示值不穩(wěn)1熱電阻元件插深不夠，沒(méi)有頂?shù)奖Ｗo(hù)套管端部查明套管長(zhǎng)度，選用合適長(zhǎng)度的熱電阻元件，安裝時(shí)保證熱電阻元件頂?shù)教坠芏瞬俊?保護(hù)套管內(nèi)積水清理保護(hù)套管內(nèi)的積水并將潮濕部分加以干燥處理，做好防水處理3熱電阻測(cè)量回路短路或接地1）如外回路短路或接地，用萬(wàn)用表檢查短路或接地部位并加以消除。2）如熱電阻元件內(nèi)部短路或接地，應(yīng)更換熱電阻。

18、使用100V兆歐表檢查熱電阻測(cè)量回路三相之間及三相對(duì)地絕緣均在1兆歐以上，說(shuō)明熱電阻測(cè)量回路無(wú)接地、電纜絕緣良好。4接線柱積灰或接觸不好清理灰塵或緊固接線柱 顯示儀表指示偏大1測(cè)量回路斷線或熱電阻體內(nèi)部斷路用萬(wàn)用表檔檢測(cè)電阻體當(dāng)前阻值，若無(wú)窮大則表示電阻損壞進(jìn)行更換。2接觸不好檢查接線柱導(dǎo)線是否氧化，去除氧化部分。 顯示儀表指示負(fù)值1接線錯(cuò)誤重新接線六、熱電偶溫度計(jì)六、熱電偶溫度計(jì)6.1測(cè)溫原理熱電偶測(cè)溫的基本原理：任何兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路，如果將它們的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于溫度各為 t 及 t0 的熱源中，則在該回路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。t 端稱為工作端(假定該端置于熱源中)，又稱測(cè)量

19、端或熱端t0端稱為自由瑞，又稱參考端或冷端這兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為熱電偶每根單獨(dú)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體稱為熱電極 閉合回路中所產(chǎn)生的熱電勢(shì)由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)兩部分組成：式(i)就是熱電偶測(cè)溫的基本公式。當(dāng)冷端溫度t0一定時(shí)，對(duì)于確定的熱電偶來(lái)說(shuō)，EAB(t0)為常數(shù)，因此，其總熱電勢(shì)EAB(t,t0)就與溫度t成單值函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系，和熱電偶的長(zhǎng)短、直徑無(wú)關(guān)。只要測(cè)量出熱電勢(shì)大小，就能判斷被測(cè)溫度的高低，這就是熱電偶的溫度測(cè)量原理。右圖A表示正電極，B表示負(fù)電極，由于溫差電勢(shì)比接觸電勢(shì)小很多，常常把它忽略不計(jì)，這樣熱電偶的電勢(shì)可表示為： 重要結(jié)論：重要結(jié)論： 1.如果組成熱電偶的兩種電極材料相同

20、，則無(wú)論熱電偶冷、熱兩端的如果組成熱電偶的兩種電極材料相同，則無(wú)論熱電偶冷、熱兩端的溫度如何，閉合回路中的總熱電勢(shì)為零；溫度如何，閉合回路中的總熱電勢(shì)為零； 2.如果熱電偶冷、熱兩端的溫度相同，則無(wú)論兩電極材料如何，閉合如果熱電偶冷、熱兩端的溫度相同，則無(wú)論兩電極材料如何，閉合回路中的總熱電勢(shì)也為零回路中的總熱電勢(shì)也為零 3.熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)除了冷、熱兩端的溫度有關(guān)之外，還與電極材熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)除了冷、熱兩端的溫度有關(guān)之外，還與電極材料有關(guān)，也就是說(shuō)由不同電極材料制成的熱電偶在相同的溫度下產(chǎn)生的料有關(guān)，也就是說(shuō)由不同電極材料制成的熱電偶在相同的溫度下產(chǎn)生的熱電勢(shì)是不同的。熱電勢(shì)是不同的。

21、注意：由于熱電極的材料不同注意：由于熱電極的材料不同,所產(chǎn)生的接觸熱電勢(shì)亦不同所產(chǎn)生的接觸熱電勢(shì)亦不同,因此不同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。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。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0時(shí)進(jìn)行分度的時(shí)進(jìn)行分度的,因此因此,若自由端溫若自由端溫度不為度不為0而為而為t0時(shí)時(shí),則熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系可用下式進(jìn)行計(jì)算。則熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系可用下式進(jìn)行計(jì)算。 EAB(t,t0) = EAB(t,0) -EAB(t0,0) 式6-1例題1：有一只K型熱電偶,測(cè)量合成反應(yīng)器中的溫度,已知熱電偶工作

22、端溫度為800,自由端(冷端)溫度為30,求熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì) E(800,30)。 解：由K型熱電偶毫伏表可以查得 E(800,0)=33.277(mV) E(30,0)=1.203(mV) 將上述數(shù)據(jù)代入式(6-1),即得 E(800,30)=E(800,0) - E(30,0)=32.074 ( mV)例題2：某支鉑銠10-鉑熱電偶在工作時(shí)，自由端溫度t0= 30,測(cè)得熱電勢(shì) E(t,t0) =14.195mV，求被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際溫度。 由S型熱電偶毫伏表可以查得 E(30,0)=0.173(mV) 代入式(6-1)變換得 E(t,0)=E(t,30)+E(30,0)=14.195+0.1

23、73=14.368(mV) 再由S型熱電偶毫伏表可以查得14.368mV對(duì)應(yīng)的溫度t為1400兩個(gè)重要定律中間導(dǎo)體定律：如果斷開(kāi)冷端，在熱電偶中接入第三種、第四導(dǎo)體后，只要接入導(dǎo)體的兩端溫度相同，接入的導(dǎo)體對(duì)原熱電偶回路中的熱電勢(shì)均沒(méi)有影響。根據(jù)這一性質(zhì)，可以在熱電偶回路中接入各種儀表和連接導(dǎo)線，只要保證兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同就可以對(duì)熱電勢(shì)進(jìn)行測(cè)量而不影響熱電偶的輸出。 等值替換定律：如果熱電偶AB在某一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)與熱電偶CD在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)相等，即 ，則這兩支熱電偶在該溫度范圍內(nèi)是可以相互替換的，這就是所謂的熱電偶等值替代定律。00( , )( , )ABCDEt t

24、Et tt0tAAABBBDCtt0tctc例 如右圖，設(shè) ，證明該回路的總熱電勢(shì)為 00( , )( , )ABcCDcEt tEt t0( , )ABEt t某熱電偶，熱端溫度為某熱電偶，熱端溫度為t t，冷端溫度為，冷端溫度為t tc c，顯然冷端溫度難以實(shí)現(xiàn)恒定，怎么辦？，顯然冷端溫度難以實(shí)現(xiàn)恒定，怎么辦？DC補(bǔ)償導(dǎo)線冷端的延伸ttcAB熱電偶被測(cè)設(shè)備被測(cè)設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)t0毫伏計(jì)恒溫環(huán)境恒溫環(huán)境AB可以把熱電偶做得很長(zhǎng)，一直到控制室?？梢园褵犭娕甲龅煤荛L(zhǎng)，一直到控制室。 把冷端溫度延伸到控制室，變?yōu)榘牙涠藴囟妊由斓娇刂剖?，變?yōu)閠 t0 0，恒定，恒定t t0 0比較容易比較容易此

25、時(shí)，測(cè)得的熱電勢(shì)為此時(shí)，測(cè)得的熱電勢(shì)為00( , )( , )( , )ABcABcABEt tEt tEt t但熱電偶一般為（較）貴重的金屬，采用如圖所示的延伸方式將需要大量的貴金屬材料，不妥。但熱電偶一般為（較）貴重的金屬，采用如圖所示的延伸方式將需要大量的貴金屬材料，不妥。如果選用一組較廉價(jià)的材料（如果選用一組較廉價(jià)的材料（C C、D D），且），且CDCD在一定溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)與熱電偶在一定溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)與熱電偶ABAB在同在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)相等，就可以用一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)相等，就可以用CDCD來(lái)替代來(lái)替代ABAB的延伸段。的延伸段。00( , )

26、( , )( , )ABcCDcABEt tEt tEt tCDCD即為熱電偶即為熱電偶ABAB的補(bǔ)償導(dǎo)線，通常的補(bǔ)償導(dǎo)線，通常CDCD采用比熱電偶電極材料更廉價(jià)的兩種金屬材料做成，一采用比熱電偶電極材料更廉價(jià)的兩種金屬材料做成，一般在般在0 0100100范圍內(nèi)要求補(bǔ)償導(dǎo)線要與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕季哂袔缀跬耆嗤臒犭娦再|(zhì)。范圍內(nèi)要求補(bǔ)償導(dǎo)線要與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕季哂袔缀跬耆嗤臒犭娦再|(zhì)。在選擇和使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，要和熱電偶的型號(hào)相匹配，注意極性不能接錯(cuò)，熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)在選擇和使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，要和熱電偶的型號(hào)相匹配，注意極性不能接錯(cuò)，熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線連接處的溫度一般不能高于線連接處的溫度一般不能高于1

27、00100。 6.2熱電偶的結(jié)構(gòu)形式按結(jié)構(gòu)形式分為：普通型、鎧裝型、表面型和快速型。普通型熱電偶主要由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管和接線盒等主要部分組成。熱電極是組成熱電偶的兩根熱電偶絲，貴金屬熱電極一般做0.3-0.65mm,普通金屬電極絲一般為0.5-3.2mm，其長(zhǎng)度由插入深度決定。絕緣管是用來(lái)防止兩根電極短路。保護(hù)套管是套在熱電極、絕緣管的外面，其作用是保護(hù)電極不受化學(xué)腐蝕和機(jī)械傷害。鎧裝型熱電偶是由熱電極、絕緣材料和保護(hù)套管三者經(jīng)過(guò)拉伸加工成型的。保護(hù)套管和熱電極之間填充絕緣材料粉末，常用的絕緣材料有氧化鎂、氧化鋁等。裝型熱電偶可以做得很細(xì)，一般為28mm，在使用中可以隨測(cè)量需要任意彎曲

28、。6.3熱電偶的分類工業(yè)上對(duì)熱電極材料的要求：工業(yè)上對(duì)熱電極材料的要求：在測(cè)溫范圍內(nèi)要有足夠物理、化學(xué)穩(wěn)定性,不易被氧化或腐蝕; 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; 電阻溫度系數(shù)要小,電導(dǎo)率要高,組成熱電偶后產(chǎn)生的熱電勢(shì)要大,其值與溫度成線性關(guān)系或有簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系; 材料組織均勻、要有韌性,便于加工成絲。 鉑銠30鉑銠6熱電偶簡(jiǎn)稱為雙鉑銠熱電偶，分度號(hào)為B。該熱電偶的正負(fù)極都是鉑銠合金，僅僅是合金含量比例丌同而巳，正極含銠30%，負(fù)極含銠為6%，雙鉑銠 熱電偶的抗沾污能力強(qiáng)，在測(cè)溫1800溫度時(shí)仍有很好的穩(wěn)定性。其測(cè)溫精度較高，適用于氧化性、中性介質(zhì)，可以長(zhǎng)期連續(xù)測(cè)量14001600

29、的高溫，短期測(cè)量可達(dá)1800。 雙鉑銠熱電偶的靈敏度較低，使用時(shí)應(yīng)配靈敏度較高的顯示儀表。 在室溫時(shí)溫度對(duì)熱電勢(shì)的影響極小，故使用時(shí)一般丌需要迚行溫度補(bǔ)償。 鉑銠鉑熱電偶其分度號(hào)為S，正極是90鉑和10銠的合金，負(fù)極為純鉑絲。 這種熱電偶的優(yōu)點(diǎn)是能容易制備純度極高的鉑銠合金，因此便于復(fù)制，且測(cè)溫精度高，可作為國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)中630.741064.43范圍內(nèi)的基準(zhǔn)熱電偶。其物理化學(xué)穩(wěn)定性高，宜在氧化性和中性氣氛中使用；它的熔點(diǎn)較高，故測(cè)溫上限亦高。在工業(yè)測(cè)量中一般用它測(cè)量1000以上的溫度，在1300以下可長(zhǎng)期連續(xù)使用，短期測(cè)溫可達(dá)1600。 鉑銠鉑熱電偶的缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，熱電勢(shì)小，在還原性氣體、

30、金屬蒸氣、金屬氧化物及氧化硅和氧化硫等氣氛中使用時(shí)會(huì)很快受到沾污而變質(zhì)，故在這些氣氛中使用它他須加保護(hù)套管，另外，這種熱電偶的熱電性能的非線性較大，在高溫下其熱電極會(huì)升華，使銠分子滲透到鉑極中去沾污它，導(dǎo)致熱電勢(shì)不穩(wěn)定。 鎳鉻鎳硅熱電偶其分度號(hào)為K，正極成分是910鉻、0.4硅，其余為鎳，負(fù)極成分為2.53硅，0.6鉻，其余為鎳。 這類熱電偶的優(yōu)點(diǎn)是有較強(qiáng)的抗氧化性和抗腐蝕性，其他學(xué)穩(wěn)定性好，熱電勢(shì)較大，熱電勢(shì)不溫度問(wèn)的線性關(guān)系好，其熱電極材料的價(jià)格便宜，可在1000以下長(zhǎng)期連續(xù)使用，短期測(cè)溫可達(dá)1300。 鎳鉻鎳硅熱電偶的缺點(diǎn)是在500以上的溫度中和在還原性介質(zhì)中，以及在硫及化物氣氛中使用時(shí)

31、很容易被腐蝕，所以，在這些氣氛中工作時(shí)必須加保護(hù)套管，另化它的測(cè)溫精度也低于鉑銠鉑熱電偶。鎳鉻考銅熱電偶文分度號(hào)為E，正極鎳鉻成分為910鉻，04硅，其余為鎳；負(fù)極考銅萬(wàn)分為56銅和44鎳。 鎳鉻考銅熱電偶的最大優(yōu)點(diǎn)是熱電勢(shì)大，價(jià)格便宜。這種熱電偶的缺點(diǎn)是丌能用來(lái)測(cè)高溫，其測(cè)溫上限為800，長(zhǎng)期使用時(shí)，只限600以下，另外，由于考銅合金易受氧化而變質(zhì)，使用時(shí)必須加裝保護(hù)套管。鐵 銅鎳其分度好為J，既可用于氧化性氣氛（使用溫度上限750），也可用于還原性氣氛（使用溫度上限950），并且耐H2及CO氣體腐蝕，多用于煉油及化工。銅 /康銅熱電偶-其分度號(hào)為T，正極為銅，負(fù)極為60%銅/40%鎳的合金

32、。 其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)溫靈敏度較高，熱電極容易復(fù)制，價(jià)格便宜，低溫性能好，高溫電爐可測(cè)量200低溫。但其成分銅易氧化，因此一般測(cè)溫上限丌超過(guò)300。 6.4熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的選用 由熱電偶測(cè)溫原理知道，只有當(dāng)熱電偶冷端溫度保持不變時(shí)，熱電勢(shì)才是被測(cè)溫度的單值函數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，由于熱電偶的工作端和冷端距離很近，冷端暴露在外部空間，往往受環(huán)境影響，為消除這種影響需要將冷端引入控制室，但是熱電極材料往往很貴重，這就需要一種價(jià)格低廉專用的導(dǎo)線將冷端引入控制室，這種導(dǎo)線就稱為補(bǔ)償導(dǎo)線。它是有兩種不同性質(zhì)的金屬制成，在一定溫度范圍內(nèi)（0-100）與所連接的熱電偶有相同的熱電特性。不同的熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線材料也不相同，

33、使用時(shí)注意材料的匹配及正負(fù)極的方向。6.5熱電偶冷端溫度的補(bǔ)償 在補(bǔ)償導(dǎo)線將冷端溫度延伸到溫度較低和相對(duì)穩(wěn)定控制室后，由于操作室內(nèi)的溫度往往高于0，而且也是不恒定的（即使有空調(diào)也是不恒定的），這時(shí)，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)必然會(huì)隨冷端溫度的變化而變。因此，在應(yīng)用熱電偶時(shí)，只有把冷端溫度保持為0，或者進(jìn)行必要的修正和處理才能得出準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，對(duì)熱電偶冷端溫度的處理稱為冷端溫度補(bǔ)償。目前熱電偶冷端溫度補(bǔ)償常用的方法有：冰浴法計(jì)算修正法補(bǔ)償電橋法冰浴法：把熱電偶的冷端放入恒溫裝置中，保持冷端溫度為0，多用于實(shí)驗(yàn)室 。計(jì)算修正法：是把測(cè)得的熱電勢(shì)EAB(t,t0) 加上熱端t0冷端為0時(shí)的熱電勢(shì)EAB(t

34、0,0）才能得到實(shí)際溫度下的室溫 EAB(t,0)。 EAB(t,0) = EAB(t,t0) +EAB(t0,0) 補(bǔ)償電橋法：利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來(lái)補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度的變化而引起熱電勢(shì)的變化。t+RcuER1R2R3+ ab 00tt0( , )E t t0( , )E t t+如圖，電橋由R1、R2、R3（均為錳銅電阻）和RCu（熱敏銅電阻）組成。在設(shè)計(jì)的冷端溫度（例如t00）時(shí)，滿足R1R2，R3RCu，這時(shí)電橋平衡，無(wú)電壓輸出，即Uab=0，回路中的輸出電勢(shì)就是熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)。當(dāng)冷端溫度由t0變化到t0時(shí)，不妨設(shè)t0 t0，熱電偶輸出的熱電勢(shì)減小，但電橋中RCu隨溫度的上升

35、而增大，于是電橋兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不平衡電壓Uab(t0 ).此時(shí)回路中輸出的熱電勢(shì)為:000( , )( )( , )abE t tUtE t t6.6熱電偶的選型熱電偶型號(hào)命名的方法 W R 2 - 溫度儀表 熱電偶R-鉑銠30-鉑銠6（B）、P-鉑銠10-鉑（S）、N-鎳鉻-鎳硅(K)、E-鎳鉻-銅鎳（鎳鉻-康銅）(E)、C-銅-銅鎳(T)、F-鐵-銅鎳(J)、M-鎳鉻硅-鎳硅(N)B-標(biāo)準(zhǔn)熱電偶；K-鎧裝熱電偶；M-表面熱電偶 2代表雙支安裝固定形式（1、無(wú)固定裝置式。2、固定螺紋式。3、活動(dòng)法蘭式。4、固定法蘭式。、5、活動(dòng)法蘭角尺式。6、固定螺紋錐形保護(hù)管式接線裝置（0、自由端為簡(jiǎn)易式

36、；1、普通接線盒；2、防濺接線盒；3、防水接線盒；4、防爆接線盒；5、防噴接線盒；直徑序號(hào)（0-16mm保護(hù)管。1-20mm保護(hù)管6.6熱電偶常見(jiàn)故障及處理熱電偶常見(jiàn)故障及處理故障現(xiàn)象可能原因處理方法顯示值比實(shí)際值小熱電極短路找出短路原因，如因潮濕所致，則需進(jìn)行干燥；如因絕緣子損壞所致，則需更換絕緣子熱電偶的接線柱處積灰，造成短路清掃積灰補(bǔ)償導(dǎo)線線間短路找出短路點(diǎn)，加強(qiáng)絕緣或更換補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶熱電極變質(zhì)更換新的熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶極性接反重新接正確補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶不配套更換相配套的補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶插入深度不符合要求重新按規(guī)定安裝熱電偶冷端溫度補(bǔ)償不符合要求調(diào)整冷端補(bǔ)償器熱電偶與顯示儀表不配套更抽熱電偶或顯示儀表使之相配套顯示值比實(shí)際值大熱電偶與顯示儀表不配套更抽熱電偶或顯示儀表使之相配套補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶不配套更換補(bǔ)償導(dǎo)線使之相配套有直流干擾信號(hào)進(jìn)入排除直流干擾熱電勢(shì)輸出不穩(wěn)定熱電偶接線柱與熱電極接觸不良將接線柱螺絲擰緊測(cè)量線路絕緣破損，引起斷續(xù)短路或接地找出故障點(diǎn)，修復(fù)絕緣熱電偶安裝不牢或外部震動(dòng)緊固熱電偶，消除震動(dòng)或采取減震措施熱電極將斷未斷修復(fù)或更換熱電偶外界干擾（交流漏電，電磁場(chǎng)感應(yīng)等）查出干擾源，采用屏蔽措施熱電偶熱電勢(shì)誤差大熱電極變質(zhì)更換熱電極熱電偶安裝位置不當(dāng)改變安裝位置保護(hù)管表面積灰清除積灰七、溫度儀表選型規(guī)范七、溫度儀表選型規(guī)范7.1就地式溫