溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng)ppt課件

1、過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng)一、概述一、概述 溫度是描述系統(tǒng)不同自由度之間溫度是描述系統(tǒng)不同自由度之間能量分布狀況的基本物理量，是能量分布狀況的基本物理量，是決定一系統(tǒng)是否與其他系統(tǒng)處于決定一系統(tǒng)是否與其他系統(tǒng)處于熱平衡的宏觀性質(zhì)，一切互為熱熱平衡的宏觀性質(zhì)，一切互為熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度 。溫度是與大量分子的平均動(dòng)能相溫度是與大量分子的平均動(dòng)能相聯(lián)系，它反映了物體內(nèi)部分子無(wú)聯(lián)系，它反映了物體內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度 docin/sundae_meng過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng)溫標(biāo)溫度：表征物體

2、或系統(tǒng)的冷熱程度溫標(biāo)：溫度的數(shù)值表示熱力學(xué)溫標(biāo)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng)國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)自從1927年建立國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)以來(lái)，先后作了多次修改，由于科學(xué)技術(shù)的提高，每次更接近熱力學(xué)溫標(biāo)，準(zhǔn)確度更高。1968年曾經(jīng)作過(guò)一次較大的修改，最近一次是1990年。根據(jù)1990國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)規(guī)定：熱力學(xué)溫度是基本溫度，用符號(hào)T表示。溫度單位是開爾文，符號(hào)為K。過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 1K等于水三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的1/273.16。 1990國(guó)際溫標(biāo)修改了基準(zhǔn)儀器及溫度范圍： 0.655.0K 3He和4He蒸氣壓溫度計(jì) 3.024.5561K 3He、4He 定容

3、氣體溫度計(jì) 13.80331234.93K 基準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì) 1234.96K以上 光學(xué)或光電高計(jì)iiioRTRBBT35. 065. 016.27316.273619015190同時(shí)對(duì) 也進(jìn)行了修改過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二節(jié) 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 溫度檢測(cè)儀表的分類 根據(jù)敏感元件與被測(cè)介質(zhì)接觸與否 接觸式 非接觸式過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng)二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)熱電效應(yīng)及熱電偶熱電效應(yīng)及熱電偶熱電勢(shì)主要由兩部分組成：接觸熱電勢(shì)主要由兩部分組成：接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)電勢(shì)和溫差電勢(shì)溫差電勢(shì)：同一導(dǎo)體因兩端溫度溫差電勢(shì)：同一導(dǎo)體因兩端溫度不同而產(chǎn)生的熱電勢(shì)不同而產(chǎn)

4、生的熱電勢(shì)緣由：高溫端電子能量向能量小緣由：高溫端電子能量向能量小的低溫端移動(dòng)的低溫端移動(dòng)dtdtNtdNekttett01,0過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二節(jié) 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 接觸電勢(shì)：兩種不同導(dǎo)體接觸時(shí)產(chǎn)生 緣由：兩者電子密度不同，擴(kuò)散速度不同 溫差電勢(shì)比接觸電勢(shì)小的多 只與兩種導(dǎo)體材料A、B及兩端溫度t，t0有關(guān)，與熱電極的形狀、大小、長(zhǎng)短無(wú)關(guān) BtAtABNNektteln 000,tetetetettEABABBAABAB0,ttEAB過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 熱電偶基本定律 中間導(dǎo)線定律 在A、B構(gòu)成的熱電偶接入第三種導(dǎo)體C，并使AC和BC接觸的溫度均為

5、t0 標(biāo)準(zhǔn)電極定律 等值替代定律 tCt0t0AB過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 常用的熱電偶 任何兩種導(dǎo)體都可組成熱電偶，但作為測(cè)溫的熱電偶需滿足： 電勢(shì)值大，隨溫度單調(diào)上升，最 好線性 材料易獲得，復(fù)制性好，價(jià)格低 物理、化學(xué)性穩(wěn)定 電極的電阻小，溫度系數(shù)小熱電偶絲過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 常用標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶型號(hào)標(biāo)志材料溫度范圍/ S鉑銠10鉑501768B鉑銠30鉑銠601820K鎳鉻鎳硅鎳鉻鎳鋁2701372E鎳鉻鎳銅（康銅）2701000過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 常用標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶型號(hào)標(biāo)志材料溫度范圍/ S鉑銠10鉑

6、501768B鉑銠30鉑銠601820K鎳鉻鎳硅鎳鉻鎳鋁2701372E鎳鉻鎳銅（康銅）2701000過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 常用標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶型號(hào)標(biāo)志材料溫度范圍/ S鉑銠10鉑501768B鉑銠30鉑銠601820K鎳鉻鎳硅鎳鉻鎳鋁2701372E鎳鉻鎳銅（康銅）2701000過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 常用標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶型號(hào)標(biāo)志材料溫度范圍/ S鉑銠10鉑501768B鉑銠30鉑銠601820K鎳鉻鎳硅鎳鉻鎳鋁2701372E鎳鉻鎳銅（康銅）2701000過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 常用標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶型號(hào)標(biāo)志材料溫度范

7、圍/ S鉑銠10鉑501768B鉑銠30鉑銠601820K鎳鉻鎳硅鎳鉻鎳鋁2701372E鎳鉻鎳銅（康銅）2701000過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 熱電偶自由端溫度的處理 用熱電偶測(cè)溫時(shí)，要求熱電偶的自由端的溫度保持不變最好為0），熱電勢(shì)才是被測(cè)溫度的單位函數(shù)，另外，熱電偶安裝位置與集中控制室距離較長(zhǎng)。由于熱電偶一般是貴金屬做成，價(jià)格比較昂貴。根據(jù)等值替代定理，可用一種價(jià)格比較便宜，而熱電勢(shì)與熱電偶的電勢(shì)相近的特殊導(dǎo)線來(lái)代替。這種導(dǎo)線為“補(bǔ)償導(dǎo)線”。過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 補(bǔ)償導(dǎo)線法 使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意以下問題： 補(bǔ)償導(dǎo)線只能在規(guī)定的溫度

8、范圍內(nèi)一般為0100）與熱電偶的熱電勢(shì)相等或相近； 不同型號(hào)的熱電偶有不同的補(bǔ)償導(dǎo)線； 熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線的二個(gè)接點(diǎn)要保持 同溫； 補(bǔ)償導(dǎo)線有正負(fù)極，分別與熱電偶的 正負(fù)極相連補(bǔ)償導(dǎo)線合金絲過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 計(jì)算修正法 當(dāng)用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的自由端延長(zhǎng)到處(通常是 環(huán)境溫度)，只要知道該溫度值，并測(cè)出熱電偶回 路的電勢(shì)值，通過(guò)查表計(jì)算的方法，就可以求得 被測(cè)實(shí)際溫度過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二節(jié) 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 自由端恒溫法 在工業(yè)應(yīng)用時(shí)，一般把補(bǔ)償導(dǎo)線的末端(即熱電偶的自由端)引至電加熱的恒溫器中，使其維持在某一恒定的溫度。通常一個(gè)恒溫器可供多支熱電偶同時(shí)

9、使用。在實(shí)驗(yàn)室及精密測(cè)量中，通常把自由端放在盛有絕緣油的試管中，然后再將其放入裝滿冰水混合物的容器中，以使自由端溫度保持為0，這種方法稱為冰浴法過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 自動(dòng)補(bǔ)償法 自動(dòng)補(bǔ)償目前主要采用補(bǔ)償電橋，它是利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)來(lái)補(bǔ)償熱電偶因自由端溫度變化而引起的熱電勢(shì)的變化值 過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 熱電偶的結(jié)構(gòu)型式 普通型熱電偶 鎧裝熱電偶 過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 熱電偶溫度檢測(cè)系統(tǒng) 使用熱電偶組成一個(gè)溫度檢測(cè)系統(tǒng)，主要有二種情況，一是熱電偶直接與顯示儀表相連，顯示儀表顯示被測(cè)溫度值；二是熱電偶先

10、接到熱電偶溫度變送器，變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)與被測(cè)溫度成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，并送到顯示儀表顯示溫度值過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng)三、熱電阻溫度計(jì)三、熱電阻溫度計(jì) 熱電阻測(cè)溫原理：基于導(dǎo)體或半熱電阻測(cè)溫原理：基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的性質(zhì)導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的性質(zhì)金屬熱電阻的分度號(hào)與分度表金屬熱電阻的分度號(hào)與分度表 一般的金屬的電阻值都隨溫度的一般的金屬的電阻值都隨溫度的升高而升高。但作為測(cè)溫的導(dǎo)體，升高而升高。但作為測(cè)溫的導(dǎo)體，應(yīng)具有一定的條件，同時(shí)也要標(biāo)應(yīng)具有一定的條件，同時(shí)也要標(biāo)準(zhǔn)化。目前常用的金屬熱電阻有準(zhǔn)化。目前常用的金屬熱電阻有鉑、銅鉑、銅過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系

11、統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 熱電阻的結(jié)構(gòu)型式 工業(yè)熱電阻 鎧裝熱電阻 過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 熱電阻溫度檢測(cè)系統(tǒng) 為了減小引線電阻的影響，引線可采用三根，其中兩根引線來(lái)自熱電阻的一個(gè)引出端。另一根引線接至熱電阻的另一個(gè)引出端。三根引線分別接到變送器或顯示儀表輸入電路的電橋的電源和兩個(gè)橋臂。這種引線方式稱為三線制 過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng)0uER1RtR3R2熱電阻的三線制接法 過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng)四、其它接觸式溫度檢測(cè)儀表四、其它接觸式溫度檢測(cè)儀表 玻璃管溫度計(jì)玻璃管溫度計(jì)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度

12、檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 壓力式溫度計(jì) 雙金屬溫度計(jì)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 集成溫度傳感器過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng)五、非接觸式溫度檢測(cè)儀表五、非接觸式溫度檢測(cè)儀表 非接觸式溫度檢測(cè)儀表主要是利非接觸式溫度檢測(cè)儀表主要是利用物體的輻射能隨溫度而變化的用物體的輻射能隨溫度而變化的原理制成原理制成 檢測(cè)原理檢測(cè)原理 它表明物體在特定波長(zhǎng)上的輻射它表明物體在特定波長(zhǎng)上的輻射能是溫度的單一函數(shù)能是溫度的單一函數(shù) TfeCTETCCTCC1511,2過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng)輻射測(cè)溫主要有如下三種基本方法 全輻射法 亮度法 比色法 過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二節(jié) 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 輻射溫度計(jì) 全輻射高溫計(jì) 全輻射高溫計(jì)是接受被測(cè)物體全部輻射能量來(lái)測(cè)定溫度的 過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 光電溫度計(jì) 光電溫度計(jì)采用光電元件作為敏感元件感受輻射源的亮度變化，并根據(jù)被測(cè)物體亮度與溫度的關(guān)系確定溫度的高低 過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 比色溫度計(jì) 比色溫度計(jì)是基于維恩位移定律工作的 過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)第二章 溫度檢測(cè)儀表與系統(tǒng) 紅外溫度計(jì) 紅外溫度計(jì)也是一種輻射溫度計(jì)。其結(jié)構(gòu)與其他輻射溫度計(jì)相似，區(qū)別是光學(xué)系統(tǒng)和光電檢