測溫元件選型

1、測溫元件選型目前工業(yè)上常用的測溫方式主要區(qū)分為接觸式測溫和非接觸式測溫。接觸式測溫常用的測溫元件有：熱電阻、熱電偶、雙金屬。Ø 熱電阻熱電阻的測溫原理是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨著溫度的變化而變化的特性。工業(yè)用熱電阻一般采用Pt10,Pt100,Pt1000,Cu50,Cu100,目前Cu50,Cu100根本也已棄用，鉑熱電阻也以Pt100應(yīng)用最為廣泛，精度要求特別高的場合使用Pt1000，鉑熱電阻的測溫的范圍一般為零下200-800攝氏度，銅熱電阻為零下40到140攝氏度。熱電阻和熱電偶相比，其不需要補(bǔ)償導(dǎo)線，而且比熱電偶廉價(jià)。熱電阻接線有二線制、三線制、四線制：二線制連接方式存在

2、引線電阻無法消除的問題，特別是遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，導(dǎo)致測量誤差大，這種接法只適用于測量精度較低的場合。三線制連接方式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，這種方式與電橋配套使用，兩根導(dǎo)線分別接在電橋的兩個(gè)橋背上，另一根線接在電橋的電源上，消除了引線電阻的誤差。三線制連接方式是最常用的熱電阻連接方式。四線制連接方式在熱電阻的根部兩端各連接兩根導(dǎo)線，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I,把R轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表。這種接線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于要求高精度的溫度測量場合。Ø 熱電偶熱電偶的測溫原理是基于熱電效應(yīng)。將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連

3、接成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)處的溫度不同時(shí)，回路中將產(chǎn)生熱電勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，又稱為塞貝克效應(yīng)。閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢有兩種電勢組成：溫差電勢和接觸電勢。溫差電勢是指同一導(dǎo)體的兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢，不同的導(dǎo)體具有不同的電子密度，所以他們產(chǎn)生的電勢也不相同，而接觸電勢顧名思義就是指兩種不同的導(dǎo)體相接觸時(shí)，因?yàn)樗麄兊碾娮用芏炔煌援a(chǎn)生一定的電子擴(kuò)散，當(dāng)他們到達(dá)一定的平衡后所形成的電勢，接觸電勢的大小取決于兩種不同導(dǎo)體的材料性質(zhì)以及他們接觸點(diǎn)的溫度。目前國際上應(yīng)用的熱電偶具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，國際上規(guī)定熱電偶分為八個(gè)不同的分度，分別為B，R，S，K，N，E，J和T，其測量溫度的最低可測零下2

4、70攝氏度，最高可達(dá)1800攝氏度，其中B，R，S屬于鉑系列的熱電偶，由于鉑屬于貴重金屬，所以他們又被稱為貴金屬熱電偶，而剩下的幾個(gè)那么稱為廉價(jià)金屬熱電偶。B型熱電偶：鉑銠30鉑銠6，溫度范圍01600短期內(nèi)可用到1800；R型熱電偶：鉑銠13-鉑，溫度范圍01300；S型熱電偶：鉑銠10鉑，溫度范圍01300短期內(nèi)可用到1600；K型熱電偶：鎳鉻鎳硅，溫度范圍-2001200短期內(nèi)可用到1800；N型熱電偶： 鎳鉻硅鎳硅鎂，溫度范圍-2001300短期內(nèi)可用到1800；E型熱電偶： 鎳鉻康銅，溫度范圍-200750短期內(nèi)可用到900；J型熱電偶：鐵-康銅熱電偶，溫度范圍-2101000；T型

5、熱電偶：銅康銅，溫度范圍-200350短期內(nèi)可用到400。熱電偶的信號(hào)傳輸需要補(bǔ)償導(dǎo)線來進(jìn)行傳遞，不同分度號(hào)的熱電偶需要不同的補(bǔ)償導(dǎo)線，其主要作用就是與熱電偶連接，使熱電偶的參比端遠(yuǎn)離熱源，從而使參比端溫度穩(wěn)定。熱電阻、熱電偶是溫度測量中應(yīng)用最廣泛的遠(yuǎn)傳信號(hào)溫度器件。結(jié)構(gòu)有兩種，普通型和鎧裝型。Ø 雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)是一種測量中低溫度的現(xiàn)場檢測儀表。可以直接測量各種生產(chǎn)過程中的-80-+500范圍內(nèi)液體蒸汽和氣體介質(zhì)溫度。工業(yè)用雙金屬溫度計(jì)主要的元件是一個(gè)用兩種或多種金屬片疊壓在一起組成的多層金屬片，利用兩種不同金屬在溫度改變時(shí)膨脹程度不同的原理工作的。是基于繞制成環(huán)性彎曲狀的

6、雙金屬片組成。一端受熱膨脹時(shí)，帶動(dòng)指針旋轉(zhuǎn)，工作儀表便顯示出熱電勢所應(yīng)的溫度值。Ø 接觸式測溫元件在選型時(shí)主要考慮插深、材質(zhì)、過程連接、輸出信號(hào)。插深影響測量精度；材質(zhì)選擇主要看被測介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)弱、測量腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)一般采取保護(hù)管襯氟的防腐措施；過程連接影響安裝；輸出信號(hào)決定信號(hào)采集模塊或者二次表選型。非接觸式測溫主要以紅外測溫儀為主。紅外測溫儀的測溫原理基于一切溫度高于絕對(duì)零度的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量。物體的紅外輻射特性、輻射能量的大小及其按波長的分布，與它的外表溫度有著十分密切的關(guān)系。因此，通過對(duì)物體自身輻射的紅外能量的測量，能準(zhǔn)確地測定它的外表溫度，這就是紅

7、外輻射測溫所依據(jù)的根底。 當(dāng)用紅外輻射測溫儀測量目標(biāo)的溫度時(shí)首先要測量出目標(biāo)在其波段范圍內(nèi)的紅外輻射量，然后由測溫儀計(jì)算出被測目標(biāo)的溫度。單色測溫儀與波段內(nèi)的輻射量成比例；雙色測溫儀與兩個(gè)波段的輻射量之比成比例。紅外測溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等局部組成。光學(xué)系統(tǒng)會(huì)聚其視場內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量，視場的大小由測溫儀的光學(xué)零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)過放大器和信號(hào)處理電路，并按照儀器內(nèi)的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫度值。  選擇紅外測溫儀可分為三個(gè)方面：  1性能指標(biāo)方面 如溫度范圍、光斑

8、尺寸、工作波長、測量精度、響應(yīng)時(shí)間等；環(huán)境和工作條件方面，如環(huán)境溫度、窗口、顯示和輸出、保護(hù)附件等；其他選擇方面，如使用方便、維修和校準(zhǔn)性能以及價(jià)格等，也對(duì)測溫儀的選擇產(chǎn)生一定的影響。    2確定測溫范圍 測溫范圍是測溫儀最重要的一個(gè)性能指標(biāo)。每種型號(hào)的測溫儀都有自己特定的測溫范圍。因此，用戶的被測溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確、周全，既不要過窄，也不要過寬。根據(jù)黑體輻射定律，在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量的變化將超過由發(fā)射率誤差所引起的輻射能量的變化，因此，測溫時(shí)應(yīng)盡量選用短波較好。     3確定目標(biāo)尺寸 紅外測溫儀根據(jù)原理可分為單色測溫儀和雙色測溫儀

9、輻射比色測溫儀。對(duì)于單色測溫儀，在進(jìn)行測溫時(shí)，被測目標(biāo)面積應(yīng)充滿測溫儀視場。建議被測目標(biāo)尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標(biāo)尺寸小于視場，背景輻射能量就會(huì)進(jìn)入測溫儀的視聲符支干擾測溫讀數(shù)，造成誤差。相反，如果目標(biāo)大于測溫儀的視場，測溫儀就不會(huì)受到測量區(qū)域外面的背景影響。 Ø  確定光學(xué)分辨率距離系靈敏光學(xué)分辨率由D與S之比確定，是測溫儀到目標(biāo)之間的距離D與測量光斑直徑S之比。如果測溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處，而又要測量小的目標(biāo)，就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的測溫儀。光學(xué)分辨率越高，即增大D：S比值，測溫儀的本錢也越高。 Ø 確定波長范圍目標(biāo)材料的發(fā)射率和

10、外表特性決定測溫儀的光譜響應(yīng)或波長。對(duì)于高反射率合金材料，有低的或變化的發(fā)射率。在高溫區(qū)，測量金屬材料的最正確波長是近紅外，可選用0.181.0mm波長。其他溫區(qū)可選用1.6mm、2.2mm和3.9mm波長。由于有些材料在一定波長是透明的，紅外能量會(huì)穿透這些材料，對(duì)這種材料應(yīng)選擇特殊的波長。如測量玻璃內(nèi)部溫度選用1.0mm、2.2mm和3.9mm被測玻璃要很厚，否那么會(huì)透過波長；測量玻璃內(nèi)部溫度選用5.0mm波長；測低區(qū)區(qū)選用814mm波長為宜；再如測量聚乙烯塑料薄膜選用3.43mm波長，聚酯類選用4.3mm或7.9mm波長。厚度超過0.4mm選用814mm波長；又如測火焰中的CO2用窄帶4.

11、244.3mm波長，測火焰中的CO用窄帶4.64mm波長，測量火焰中的NO2用4.47mm波長。   Ø 確定響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間表示紅外測溫儀對(duì)被測溫度變化的反響速度，定義為到達(dá)最后讀數(shù)的95%能量所需要時(shí)間，它與光電探測器、信號(hào)處理電路及顯示系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān)。如果目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度很快或測量快速加熱的目標(biāo)時(shí)，要選用快速響應(yīng)紅外測溫儀，否那么達(dá)不到足夠的信號(hào)響應(yīng)，會(huì)降低測量精度。但并不是所有應(yīng)用都要求快速響應(yīng)的紅外測溫儀。對(duì)于靜止的或目標(biāo)熱過程存在熱慣性時(shí)，測溫儀的響應(yīng)時(shí)間就可以放寬要求了。因此，紅外測溫儀響應(yīng)時(shí)間的選擇要和被測目標(biāo)的情況相適應(yīng)。  Ø &#

12、160;環(huán)境條件考慮  測溫儀所處的環(huán)境條件對(duì)測量結(jié)果有很大影響，應(yīng)加以考慮并適當(dāng)解決，否那么會(huì)影響測溫精度甚至引起測溫儀的損壞。當(dāng)環(huán)境溫度過高、存在灰塵、煙霧和蒸汽的條件下，可選用廠商提供的保護(hù)套、水冷卻、空氣冷卻系統(tǒng)、空氣吹掃器等附件。這些附件可有效地解決環(huán)境影響并保護(hù)測溫儀，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測溫。在確定附件時(shí)，應(yīng)盡可能要求標(biāo)準(zhǔn)化效勞，以降低安裝本錢。當(dāng)煙霧、灰塵或其他顆粒降低測量能量信號(hào)，雙色測溫儀是最正確選擇。在噪聲、電磁場、震動(dòng)或難以接近環(huán)境條件下，或其他惡劣條件下，光纖雙色測溫儀是最正確選擇。   在環(huán)境條件惡劣復(fù)雜的情況下，可以選擇測溫頭和顯示器分開的系統(tǒng)，以便于安裝和配置?？蛇x擇與現(xiàn)行控制設(shè)備相匹配的信號(hào)輸