化工儀表及自動(dòng)化第3章2

1、化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 化工儀表及自動(dòng)化化工儀表及自動(dòng)化第三章第三章 檢測(cè)儀表與傳感器檢測(cè)儀表與傳感器 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 物位檢測(cè)及儀表物位檢測(cè)及儀表n概述概述n差壓式液位變速器差壓式液位變速器n電容式物位傳感器電容式物位傳感器n核輻射物位計(jì)核輻射物位計(jì)n稱重式液罐計(jì)量?jī)x稱重式液罐計(jì)量?jī)xn 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表n溫度檢測(cè)方法溫度檢測(cè)方法n熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì)n熱電阻溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)n電動(dòng)溫度變送器電動(dòng)溫度變送器1化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n一體化溫度變送器一體化溫度變送器n智能式溫度變送器智能式溫度變送器n測(cè)溫元件

2、的安裝測(cè)溫元件的安裝n 現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)與傳感器的發(fā)展現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)與傳感器的發(fā)展n軟測(cè)量技術(shù)的發(fā)展軟測(cè)量技術(shù)的發(fā)展n現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展2化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 物位檢測(cè)及儀表物位檢測(cè)及儀表n 一、概論一、概論3液位 料位液位計(jì) 界位計(jì)直讀式物位儀表 差壓式物位儀表浮力式物位儀表 電磁式物位儀表核輻射式物位儀表 聲波式物位儀表光學(xué)式物位儀表化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 物位檢測(cè)及儀表物位檢測(cè)及儀表n 二、差壓式液位變送器二、差壓式液位變送器4圖3-39 差壓液位變送器原理圖圖3-40 壓力表式液位計(jì)化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四

3、節(jié)第四節(jié) 物位檢測(cè)及儀表物位檢測(cè)及儀表ppgHpp21將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相因此gHppp21 當(dāng)被測(cè)容器是敞口的，氣相壓力為大氣壓時(shí)，只需將差壓變送器的負(fù)壓室通大氣即可。若不需要遠(yuǎn)傳信號(hào)，也可以在容器底部安裝壓力表，如圖3-40所示。5化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 物位檢測(cè)及儀表物位檢測(cè)及儀表gHp01211pgHghp0222pghp6ghghgHpp2221121ghhgHp2121圖3-41 負(fù)遷移示意圖在使用差壓變送器測(cè)量液位時(shí)，一般來說實(shí)際應(yīng)用中，正、負(fù)室壓力p1、p2分別為則化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 物位檢測(cè)及儀表物位檢測(cè)及

4、儀表 改變變送器的零點(diǎn)。 都是使變送器輸出的起始值與被測(cè)量起始點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，只不過零點(diǎn)調(diào)整量通常較小，而零點(diǎn)遷移量則比較大。 同時(shí)改變了測(cè)量范圍的上、下限，相當(dāng)于測(cè)量范圍的平移，它不改變量程的大小。7化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 物位檢測(cè)及儀表物位檢測(cè)及儀表圖3-42 正負(fù)遷移示意圖圖3-43 正遷移示意圖 某差壓變送器的測(cè)量范圍為05000Pa，當(dāng)壓差由0變化到5000Pa時(shí)，變送器的輸出將由4mA變化到20mA，這是無遷移的情況，如左圖中曲線a所示。負(fù)遷移如曲線b所示，正遷移如曲線c所示。 8化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 物位檢測(cè)及儀表物位檢測(cè)及儀表圖3-4

5、4 法蘭式差壓變送器測(cè)量液位示意圖1法蘭式測(cè)量頭；2毛細(xì)管；3變送器 單法蘭式單法蘭式 雙法蘭式雙法蘭式 9 為了解決測(cè)量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及黏度大、易凝固等液體液位時(shí)引壓管線被腐蝕、被堵塞的問題，應(yīng)使用在導(dǎo)壓管入口處加隔離膜盒的法蘭式差壓變送器，如下圖所示。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 物位檢測(cè)及儀表物位檢測(cè)及儀表n 三、電容式物位傳感器三、電容式物位傳感器dDLCln2圖3-45 電容器的組成1內(nèi)電極；2外電極10通過測(cè)量電容量的變化可以用來檢測(cè)液位、料位和兩種不同液體的分界面。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 物位檢測(cè)及儀表物位檢測(cè)及儀表dDL

6、Cln200dDHLdDHCln2ln203-46 非導(dǎo)電介質(zhì)的液位測(cè)量1內(nèi)電極；2外電極；3絕緣套；4流通小孔當(dāng)液位為零時(shí)，儀表調(diào)整零點(diǎn)，其零點(diǎn)的電容為 HKdDHCCCiXln200對(duì)非導(dǎo)電介質(zhì)液位測(cè)量的電容式液位傳感器原理如下圖所示。當(dāng)液位上升為H時(shí)，電容量變?yōu)殡娙萘康淖兓癁?1化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 物位檢測(cè)及儀表物位檢測(cè)及儀表 電容量的變化與液位高度H成正比。該法是利用被測(cè)介質(zhì)的介電系數(shù)與空氣介電系數(shù)0不等的原理進(jìn)行工作，（-0）值越大，儀表越靈敏。電容器兩極間的距離越小，儀表越靈敏。 12化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 物位檢測(cè)及儀表物位檢測(cè)

7、及儀表 用電容法可以測(cè)量固體塊狀顆粒體及粉料的料位。由于固體間磨損較大，容易“滯留”，可用電極棒及容器壁組成電容器的兩極來測(cè)量非導(dǎo)電固體料位。dDHCXln201金屬電極棒；2容器壁左圖所示為用金屬電極棒插入容器來測(cè)左圖所示為用金屬電極棒插入容器來測(cè)量料位的示意圖。量料位的示意圖。 電容量變化與料位升降的關(guān)系為電容量變化與料位升降的關(guān)系為13圖3-47 料位檢測(cè)化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 物位檢測(cè)及儀表物位檢測(cè)及儀表 電容物位計(jì)的傳感部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。電容物位計(jì)的傳感部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。 需借助較復(fù)雜的電子線路。需借助較復(fù)雜的電子線路。 應(yīng)注意介質(zhì)濃度、溫度變化時(shí)

8、，其介電系數(shù)也要應(yīng)注意介質(zhì)濃度、溫度變化時(shí)，其介電系數(shù)也要發(fā)生變化這種情況。發(fā)生變化這種情況。14化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 物位檢測(cè)及儀表物位檢測(cè)及儀表n 四、核輻射物位計(jì)四、核輻射物位計(jì)HeII0射線的透射強(qiáng)度隨著，具體關(guān)系見式（3-63）。（3-633-63）圖3-48 核輻射物位計(jì)示意圖1輻射源；2接受器 適用于高溫、高壓容器、強(qiáng)腐蝕、劇毒、有爆炸性、黏滯性、易結(jié)晶或沸騰狀態(tài)的介質(zhì)的物位測(cè)量，還可以測(cè)量高溫融熔金屬的液位。 可在高溫、煙霧等環(huán)境下工作。 但由于放射線對(duì)人體有害，使用范圍受到一些限制。15化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 物位檢測(cè)及儀表物

9、位檢測(cè)及儀表n 五、稱重式液罐計(jì)量?jī)x五、稱重式液罐計(jì)量?jī)x該計(jì)量?jī)x既能將該計(jì)量?jī)x既能將，又能反映出罐中，又能反映出罐中。21121MgLLAppgHpp12HKHMLAL112HAM0AMH0杠桿平衡時(shí)由于（3-64）代入（3-64）（3-65）如果液罐是均勻截面（3-66）（3-67）16化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 物位檢測(cè)及儀表物位檢測(cè)及儀表02MKLiAMLAAKKi11圖3-49 稱重式液罐計(jì)量?jī)x1下波紋管；2上波紋管；3液相引壓管；4氣相引壓管；5砝碼；6絲杠；7可逆電機(jī)；8編碼盤；9發(fā)訊器式中如果液罐的橫截面積A為常數(shù)，得將式（3-67）代入式（3-65），得02

10、MAKL （3-68）17化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表n 一、溫度檢測(cè)方法一、溫度檢測(cè)方法 溫度不能直接測(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)隨冷熱程度不同而變化的特性來加以間接測(cè)量。 高溫計(jì)、溫度計(jì)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 18化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表接接觸觸式式測(cè)測(cè)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(jiǎn)單，使用方便，測(cè)量準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)量準(zhǔn)確

11、，價(jià)格低廉價(jià)格低廉 測(cè)量上限和精度受玻璃質(zhì)量測(cè)量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能記錄遠(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(jiǎn)單，耐震，防爆能記錄、報(bào)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(cè)溫距離短，滯后精度低，測(cè)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 16001

12、600-50 -50 10001000-50 -50 600600測(cè)溫范圍廣，精度高，便于遠(yuǎn)距離、測(cè)溫范圍廣，精度高，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 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(cè)量精度較低測(cè)量精度較低 熱熱電電阻阻鉑鉑銅銅-200 -200 600600 -50 -50 150150測(cè)量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、測(cè)量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制集中測(cè)量和自動(dòng)控制 不能測(cè)高溫，需注意環(huán)境溫不能測(cè)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(cè)溫測(cè)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 20

13、002000700 700 32003200900 900 17001700測(cè)溫時(shí)，不破壞被測(cè)溫度場(chǎng)測(cè)溫時(shí)，不破壞被測(cè)溫度場(chǎng) 低溫段測(cè)量不準(zhǔn)，環(huán)境條件低溫段測(cè)量不準(zhǔn)，環(huán)境條件會(huì)影響測(cè)溫準(zhǔn)確度會(huì)影響測(cè)溫準(zhǔn)確度 紅紅外外線線光電探測(cè)光電探測(cè)熱電探測(cè)熱電探測(cè)0 0 35003500200 200 20002000測(cè)溫范圍大，適于測(cè)溫度分布，不測(cè)溫范圍大，適于測(cè)溫度分布，不破壞被測(cè)溫度場(chǎng)，響應(yīng)快破壞被測(cè)溫度場(chǎng)，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 19化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表圖3-50 雙金屬片圖3-51 雙金屬溫度信號(hào)器201雙金屬

14、片；2調(diào)節(jié)螺釘；3絕緣子；4信號(hào)燈膨脹式溫度計(jì)是膨脹式溫度計(jì)是基于物體受熱時(shí)體積膨脹基于物體受熱時(shí)體積膨脹的性質(zhì)而制成的。的性質(zhì)而制成的?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表21 它是根據(jù)在封閉系統(tǒng)中的液體、氣體或低沸點(diǎn)液體的飽和蒸汽受熱后體積膨脹或壓力變化這一原理而制成的，并用壓力表來測(cè)量這種變化，從而測(cè)得溫度。圖3-52 壓力式溫度計(jì)結(jié)構(gòu)原理圖 1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；2刻度盤； 3指針；4彈簧管；5連桿；6接頭；7毛細(xì)管；8溫包；9工作物質(zhì) 應(yīng)用壓力隨溫度的變化來測(cè)溫的儀表叫應(yīng)用壓力隨溫度的變化來測(cè)溫的儀表叫。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié)

15、溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表是基于物體熱輻射作用來測(cè)量溫度的儀表。是基于物體熱輻射作用來測(cè)量溫度的儀表。 溫包 毛細(xì)管 彈簧管（或盤簧管） 22化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表n 二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)23是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的測(cè)溫儀表。圖3-53 熱電偶溫度計(jì)測(cè)溫系統(tǒng)示意圖1熱電偶；2導(dǎo)線；3測(cè)量?jī)x表由三部分組成：熱電偶；測(cè)量?jī)x表；連接熱電偶和測(cè)量?jī)x表的導(dǎo)線。 圖3-54 熱電偶示意圖化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表24圖3-55 熱電現(xiàn)象圖3-56 接觸電勢(shì)形成的過程圖3-57 熱電偶原理及電路

16、圖 0000,tetettEtetettEBAABABAB左圖閉合回路中總的熱電勢(shì)左圖閉合回路中總的熱電勢(shì)或或化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表 如果組成熱電偶回路的兩種導(dǎo)體材料相同，則無論兩接點(diǎn)溫度如何，閉合回路的總熱電勢(shì)為零；如果熱電偶兩接點(diǎn)溫度相同，盡管兩導(dǎo)體材料不同，閉合回路的總熱電勢(shì)也為零；熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)除了與兩接點(diǎn)處的溫度有關(guān)外，還與熱電極的材料有關(guān)。也就是說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。 25化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表 011teteteteEBACBBC

17、ABt 0011teteteteABBACBBC26利用熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，必須要用某些儀表來測(cè)量熱電勢(shì)利用熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，必須要用某些儀表來測(cè)量熱電勢(shì)的數(shù)值，見下圖。的數(shù)值，見下圖。 圖3-58 熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)連接圖 0teteEABABt圖（a）總的熱電勢(shì)（3-72）由于（3-75）（3-74）將式（3-73）、式（3-74）代入式（3-72）（3-73）化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表 0teteEABABt 0000000teteteteteteCABCABCABCAB說明：說明：在熱電偶回路中接入第三種金屬導(dǎo)線對(duì)原熱電偶在熱電偶回路中接入第

18、三種金屬導(dǎo)線對(duì)原熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)數(shù)值并無影響。不過必須保證引入線兩所產(chǎn)生的熱電勢(shì)數(shù)值并無影響。不過必須保證引入線兩端的溫度相同。端的溫度相同。 故得 00teteteECABCABt（3-76）圖（b）總的熱電勢(shì)27化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表28（3 3）常用熱電偶的種類）常用熱電偶的種類溫度每增加溫度每增加時(shí)所能產(chǎn)生的熱電勢(shì)要大，而時(shí)所能產(chǎn)生的熱電勢(shì)要大，而且熱電勢(shì)與溫度應(yīng)盡可能成線性關(guān)系；且熱電勢(shì)與溫度應(yīng)盡可能成線性關(guān)系；物理穩(wěn)定性要高；物理穩(wěn)定性要高；化學(xué)穩(wěn)定性要高；化學(xué)穩(wěn)定性要高；材料組織要均勻，要有韌性，便于加工成絲；材料組織要均

19、勻，要有韌性，便于加工成絲；復(fù)現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)，而且在應(yīng)用上也可保復(fù)現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)，而且在應(yīng)用上也可保證良好的互換性。證良好的互換性。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表29熱電偶名稱熱電偶名稱代號(hào)代號(hào)分度號(hào)分度號(hào)熱電極材料熱電極材料測(cè)溫范圍測(cè)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(zhǎng)期使用長(zhǎng)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- -銅鎳銅鎳鐵鐵- -銅鎳銅鎳銅銅- -銅鎳銅鎳WRRWRRWRPWRPWRNWRNWREWREWRFWRFWRCWRCB BS

20、 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30030016001600-20-2013001300-50-5010001000-40-40800800-40-40700700-400-400300300180018001600160012001200900900750750350350化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表30

21、（4 4）熱電偶的結(jié)構(gòu)）熱電偶的結(jié)構(gòu)普通型熱電偶普通型熱電偶圖3-59 熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電極熱電極絕緣管絕緣管保護(hù)套管保護(hù)套管接線盒接線盒化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表材 料工作溫度/橡皮、絕緣漆琺瑯 玻璃管石英管瓷管純氧化鋁管 80 150 500120014001700表表3-5 3-5 常用絕緣子材料常用絕緣子材料表表3-6 3-6 常用保護(hù)套管常用保護(hù)套管材 料工作溫度/無縫鋼管不銹鋼管石英管瓷管Al2O3陶瓷管 600100012001400 1900以上31化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表32

22、鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶 由金屬套管、絕緣材料（氧化鎂粉）、熱電偶絲一起由金屬套管、絕緣材料（氧化鎂粉）、熱電偶絲一起經(jīng)過復(fù)合拉伸成型，然后將端部偶絲焊接成光滑球狀結(jié)構(gòu)。經(jīng)過復(fù)合拉伸成型，然后將端部偶絲焊接成光滑球狀結(jié)構(gòu)。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 反應(yīng)速度快、使用方便、可彎曲、氣密性好、不怕振、耐高壓等。 表面型熱電偶表面型熱電偶 專門用來測(cè)量物體表面溫度的一種特殊熱電偶。專門用來測(cè)量物體表面溫度的一種特殊熱電偶。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)反應(yīng)速度極快、熱慣性極小。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表 快速熱電偶快速熱電偶測(cè)量高溫熔融物體一種專用熱電偶。測(cè)量高溫熔融物體一種專用熱電偶。

23、 熱電偶的結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)它的用途和安裝位置來確定。在熱電偶選型時(shí)，要注意三個(gè)方面：熱電極的材料；保護(hù)套管的結(jié)構(gòu)，材料及耐壓強(qiáng)度；保護(hù)套管的插入深度。33化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表34圖3-61 補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖 采用一種專用導(dǎo)線，將熱電偶的冷端延伸出來，這既采用一種專用導(dǎo)線，將熱電偶的冷端延伸出來，這既能保證熱電偶冷端溫度保持不變，又經(jīng)濟(jì)。能保證熱電偶冷端溫度保持不變，又經(jīng)濟(jì)。 它也是由兩種不同性質(zhì)的金屬材料制成，在一定溫度范圍內(nèi)（0100）與所連接的熱電偶具有相同的熱電特性，其材料又是廉價(jià)金屬。見左圖。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)

24、第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表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，冷端為，冷端為00時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)熱電勢(shì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)熱電勢(shì)/mV/mV正極正極負(fù)極負(fù)極材料材料顏色顏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0.6450.0370.0374.0954.0950.1050.1056.3176.3170.1700.1704.2774.2770.0470.047表表3-7 3-7 常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線35化學(xué)工業(yè)出版社化

25、學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表 在應(yīng)用熱電偶測(cè)溫時(shí)，只有將冷端溫度保持為，或者是進(jìn)行一定的修正才能得出準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。這樣做，就稱為。一般采用下述幾種方法。（1 1）冷端溫度保持為）冷端溫度保持為的方法的方法圖3-61 熱電偶冷端溫度保持的方法（2 2）冷端溫度修正方法）冷端溫度修正方法 在實(shí)際生產(chǎn)中，冷端溫度往往不是0，而是某一溫度t1，這就引起測(cè)量誤差。因此，必須對(duì)冷端溫度進(jìn)行修正。 36化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表0 ,0 ,11tEttEtE某一設(shè)備的實(shí)際溫度為某一設(shè)備的實(shí)際溫度為t，其冷端溫度為，其冷端溫度

26、為t1 1，這時(shí)測(cè)得的，這時(shí)測(cè)得的熱電勢(shì)為熱電勢(shì)為E（t，t1）。為求得實(shí)際。為求得實(shí)際t 的溫度，可利用下的溫度，可利用下式進(jìn)行修正，即式進(jìn)行修正，即 0 ,0 ,11tEtEttE因?yàn)橐驗(yàn)橛纱丝芍?，冷端溫度的修正方法是把測(cè)得的熱電勢(shì)由此可知，冷端溫度的修正方法是把測(cè)得的熱電勢(shì) E（t，t1），加上熱端為室溫，加上熱端為室溫t，冷端為，冷端為00時(shí)的熱電時(shí)的熱電偶的熱電勢(shì)偶的熱電勢(shì)E（t1，0），才能得到實(shí)際溫度下的熱電，才能得到實(shí)際溫度下的熱電勢(shì)勢(shì)E（t，0）。 37化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表 用計(jì)算的方法來修正冷端溫度，是指冷端溫度內(nèi)用計(jì)

27、算的方法來修正冷端溫度，是指冷端溫度內(nèi)恒定值時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。該方法只適用于實(shí)驗(yàn)室或臨恒定值時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。該方法只適用于實(shí)驗(yàn)室或臨時(shí)測(cè)溫，在連續(xù)測(cè)量中顯然是不實(shí)用的。時(shí)測(cè)溫，在連續(xù)測(cè)量中顯然是不實(shí)用的。 38化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表VE18010 ,30例例6 6 用鎳鉻用鎳鉻- -銅鎳熱電偶測(cè)量某加熱爐的溫度。銅鎳熱電偶測(cè)量某加熱爐的溫度。測(cè)得的熱電勢(shì)測(cè)得的熱電勢(shì)E（t，t1）66982V，而自由端，而自由端的溫度的溫度t130，求被測(cè)的實(shí)際溫度。求被測(cè)的實(shí)際溫度。 解解由附錄三可以查得 VEtEtE687831801669820 ,303

28、0,0 ,則再查附錄三可以查得68783V對(duì)應(yīng)的溫度為900。 39化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表 由于熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系都是非線性的（當(dāng)然各種熱電偶的非線性程度不同），因此在自由端的溫度不為零時(shí)，將所測(cè)得熱電勢(shì)對(duì)應(yīng)的溫度值加上自由端的溫度，并不等于實(shí)際的被測(cè)溫度。 譬如在上例中，測(cè)得的熱電勢(shì)為66982V，由附錄三可查得對(duì)應(yīng)溫度為876.6，如果再加上自由端溫度30，則為906.6，這與實(shí)際被測(cè)溫度有一定誤差。其實(shí)際熱電勢(shì)與溫度之間的非線性程度越嚴(yán)重，則誤差就越大。 40化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及

29、儀表溫度檢測(cè)及儀表（3 3）校正儀表零點(diǎn)法）校正儀表零點(diǎn)法 若采用測(cè)溫元件為熱電偶時(shí)，要使測(cè)溫時(shí)指示值不偏低，可預(yù)先將儀表指針調(diào)整到相當(dāng)于室溫的數(shù)值上。 注意：注意：只能在測(cè)溫要求不太高的場(chǎng)合下應(yīng)用。（4 4）補(bǔ)償電橋法）補(bǔ)償電橋法 利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)，來補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢(shì)變化值。 41化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表 由于電橋是在由于電橋是在2020時(shí)平衡時(shí)平衡的，所以采用這種補(bǔ)償電橋時(shí)的，所以采用這種補(bǔ)償電橋時(shí)須把儀表的機(jī)械零位預(yù)先調(diào)到須把儀表的機(jī)械零位預(yù)先調(diào)到2020處。如果補(bǔ)償電橋是在處。如果補(bǔ)償電橋是在00時(shí)平衡設(shè)

30、計(jì)的（時(shí)平衡設(shè)計(jì)的（DDZ-DDZ-型型溫度變送器中的補(bǔ)償電橋），溫度變送器中的補(bǔ)償電橋），則儀表零位應(yīng)調(diào)在則儀表零位應(yīng)調(diào)在00處。處。圖3-62 具有補(bǔ)償電橋的熱電偶測(cè)溫線路42化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表43（5 5）補(bǔ)償熱電偶法）補(bǔ)償熱電偶法圖3-63 補(bǔ)償熱電偶連接線路 在實(shí)際生產(chǎn)中，為了節(jié)省補(bǔ)償導(dǎo)線和投資費(fèi)用，常用多支熱電偶而配用一臺(tái)測(cè)溫儀表。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表n 三、熱電阻溫度計(jì)三、熱電阻溫度計(jì)44 在中、低溫區(qū)，一般是使用熱電阻溫度計(jì)來進(jìn)行溫度的在中、低溫區(qū)，一般是使用熱電

31、阻溫度計(jì)來進(jìn)行溫度的測(cè)量較為適宜。測(cè)量較為適宜。 是由熱電阻（感溫元件），顯示儀表（不平衡電橋或平衡電橋）以及連接導(dǎo)線所組成。 圖3-64 熱電阻溫度計(jì)化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表010ttRRtt 對(duì)于呈線性特性的電阻來說，其電阻值與溫度關(guān)系如下式 tRRRRtttt00 熱電阻溫度計(jì)適用于測(cè)量熱電阻溫度計(jì)適用于測(cè)量-200-200+500+500范圍內(nèi)液體、范圍內(nèi)液體、氣體、蒸汽及固體表面的溫度。氣體、蒸汽及固體表面的溫度。 利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性（電阻溫度效應(yīng)）來進(jìn)行溫度測(cè)量的。

32、（電阻溫度效應(yīng)）來進(jìn)行溫度測(cè)量的。 45化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表 電阻溫度系數(shù)、電阻率要大； 熱容量要??； 在整個(gè)測(cè)溫范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性質(zhì)和良好的復(fù)制性； 電阻值隨溫度的變化關(guān)系，最好呈線性。 46化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表3201CtBtAtRRt47（1 1）鉑電阻）鉑電阻CCCBCA/1022. 4,/10850. 5,/10950. 32273在0650的溫度范圍內(nèi)，鉑電阻與溫度的關(guān)系為由實(shí)驗(yàn)求得 工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是R010，

33、對(duì)應(yīng)分，對(duì)應(yīng)分度號(hào)為度號(hào)為Pt10。另一種是。另一種是R0100，對(duì)應(yīng)分度號(hào)為，對(duì)應(yīng)分度號(hào)為Pt100。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表48（2 2）銅電阻）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。 CttRRt/1025. 41300 在-50+150的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度的關(guān)系是線性的。即 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Cu10。另一種是R0100，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為Cu100?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)

34、及儀表溫度檢測(cè)及儀表49 主要由電阻體、保護(hù)套管和接線盒等主要部件所組成。圖3-65 熱電阻的支架形狀(已繞電阻絲) 將電阻體預(yù)先拉制成型并與絕緣材料和保護(hù)套管連成一體。 將熱電阻材料通過真空鍍膜法，直接蒸鍍到絕緣基底上?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表n 四、電動(dòng)溫度變送器四、電動(dòng)溫度變送器是DDZ-系列電動(dòng)單元組合式檢測(cè)調(diào)節(jié)儀表中的一個(gè)主要單元。它既可與各種類型的熱電偶、熱電阻配套使用，又可與具有毫伏輸出的各種變送器配合，然后，它和顯示單元、控制單元配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度或溫差及其他各種參數(shù)進(jìn)行顯示、控制。 50化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)

35、第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表 線路上采用了安全火花型防爆措施。 在熱電偶和熱電阻的溫度變送器中采用了線性化機(jī)構(gòu)。 在線路中，由于使用了集成電路，這樣使該變送器具有良好的可靠性、穩(wěn)定性等各種技術(shù)性能。51化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表52 熱電偶溫度變送器；熱電偶溫度變送器； 熱電阻溫度變送器；熱電阻溫度變送器； 直流毫伏變送器。直流毫伏變送器。結(jié)構(gòu)分為輸入橋路、放大電路及反饋電路。結(jié)構(gòu)分為輸入橋路、放大電路及反饋電路。 圖3-66 熱電偶溫度變送器的結(jié)構(gòu)方框圖化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表53

36、冷端溫度補(bǔ)償、調(diào)整零點(diǎn)。 圖3-67 輸入電橋化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表 在DDZ-型的溫度變送器中，在溫度變送器中的反饋回路加入線性化電路。 圖3-68 熱電偶溫度變送器的線性化方法方框圖54化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表55結(jié)構(gòu)分為輸入電橋、放大電路及反饋電路。結(jié)構(gòu)分為輸入電橋、放大電路及反饋電路。 圖3-69 熱電阻溫度變送器的結(jié)構(gòu)方框圖化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表n 五、一體化溫度變送器五、一體化溫度變送器56 它是指將變送器模塊安裝在測(cè)溫元件

37、接線盒或?qū)Ｋ侵笇⒆兯推髂K安裝在測(cè)溫元件接線盒或?qū)Ｓ媒泳€盒內(nèi)的一種溫度變送器。用接線盒內(nèi)的一種溫度變送器。 圖3-70 一體化溫度變送器結(jié)構(gòu)框圖測(cè)溫元件和變送器模塊AD693、XTR101、 XTR103、IXR100等-20+80化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表圖3-71 一體化熱電偶溫度變送器電路原理 可得變送器輸出與輸入之間的關(guān)系為110WCutiRRKIKEKUI57化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表 變送器的輸出電流變送器的輸出電流I I0 0與熱電偶的熱電勢(shì)與熱電偶的熱電勢(shì)E Et t成正比關(guān)系

38、；成正比關(guān)系； R RCuCu阻值隨溫度而變，合理選擇阻值隨溫度而變，合理選擇R RCuCu的數(shù)值的數(shù)值可使可使R RCuCu隨溫度變化而引起的隨溫度變化而引起的I I1 1R RCuCu變化量近變化量近似等于熱電偶因冷端溫度變化所引起的熱電似等于熱電偶因冷端溫度變化所引起的熱電勢(shì)勢(shì)E Et t的變化值，兩者互相抵消。的變化值，兩者互相抵消。 58化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表n 六、智能式溫度變送器六、智能式溫度變送器59 可以與各種熱電偶或熱電阻配合使用測(cè)量溫度；可以與各種熱電偶或熱電阻配合使用測(cè)量溫度； 具有量程范圍寬、精度高；具有量程范圍寬、精度高； 環(huán)境溫度和振動(dòng)影響小、抗干擾能力強(qiáng)；環(huán)境溫度和振動(dòng)影響小、抗干擾能力強(qiáng)； 質(zhì)量輕；質(zhì)量輕； 安裝維護(hù)方便。安裝維護(hù)方便。 由硬件部分和軟件部分兩部分構(gòu)成。由硬件部分和軟件部分兩部分構(gòu)成?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表60圖3-72 TT302溫度變送器硬件構(gòu)成原理框圖化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表n 七、測(cè)溫元件的安裝七、測(cè)溫元件的