第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表1

1、 溫度檢測(cè)方法及儀表溫度檢測(cè)方法及儀表溫度檢測(cè)方法及儀表溫度檢測(cè)方法及儀表溫度檢測(cè)的基本知識(shí)溫度檢測(cè)的基本知識(shí)溫度：溫度：反映了物體冷熱的程度，與自然界中的各種物理和化學(xué)過反映了物體冷熱的程度，與自然界中的各種物理和化學(xué)過 程相聯(lián)系。程相聯(lián)系。溫度概念的建立及測(cè)量：溫度概念的建立及測(cè)量：以熱平衡為基礎(chǔ)的以熱平衡為基礎(chǔ)的，如：水銀溫度計(jì)溫度計(jì)的種類溫度計(jì)的種類溫度檢測(cè)方法及儀表溫度檢測(cè)方法及儀表應(yīng)用熱膨脹原理測(cè)溫應(yīng)用熱膨脹原理測(cè)溫 測(cè)量原理物體受熱時(shí)產(chǎn)生膨脹 液體膨脹式溫度計(jì) 固體膨脹式溫度計(jì) 玻璃管溫度計(jì) 雙金屬溫度計(jì)雙金屬片溫度計(jì) 雙金屬片雙金屬片溫度計(jì)雙金屬溫度信號(hào)器1-雙金屬片 2-調(diào)節(jié)

2、螺釘 3-絕緣子 4-信號(hào)燈感溫元件:兩片膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊在一起而制成的.溫度檢測(cè)方法及儀表溫度檢測(cè)方法及儀表壓力式溫度計(jì)壓力式溫度計(jì) 利用密閉系統(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u 工作介質(zhì)是氣體、液體或蒸氣u 簡(jiǎn)單可靠、抗振性能好，具有良好的防爆性u(píng) 動(dòng)態(tài)性能差，示值的滯后較大，不能測(cè)量迅速變化的溫度1 熱電偶熱電現(xiàn)象熱電偶溫度計(jì)u 接觸電勢(shì)的大小和方向主要取決于兩種材料的性質(zhì)（電子密度）和接觸面溫度的高低。u 溫度越高，接觸電勢(shì)越大；兩種導(dǎo)體電子密度比值越大，接觸電勢(shì)也越大。u 熱電勢(shì)由兩種材料的

3、接觸電勢(shì)和單一材料的溫差電勢(shì)決定溫度檢測(cè)方法及儀表溫度檢測(cè)方法及儀表閉和回路總電勢(shì) AB )(0teAB),(0tteB),(0tteA)(teAB),()(),()(),(0000ttetettetettAABBAB)()()()(00teteteteBAABABAB00( , )( )( )tABABEE t tetet閉合回路中總熱電勢(shì)熱電勢(shì)E(t,t0）等于熱熱電勢(shì)的代數(shù)和當(dāng)A、B材料固定后，如果t0保持不變,則eAB(t0)為常數(shù)，有：0( , )( )( )tEE t tf tCt測(cè)出EAB(t,t0)就可以測(cè)算出t 分 度 表如果能使冷端溫度t0 固定，則總電勢(shì)就只與溫度t成單值

4、函數(shù)關(guān)系 CtttABAB)(),(0分度表-熱電勢(shì)與熱端溫度之間 關(guān)系列成表格注：熱電勢(shì)與熱端溫度之間 關(guān)系是非線性溫度檢測(cè)方法及儀表如果斷開冷端，接入第三種導(dǎo)體C，并保持A和C、B和C接觸處的溫度均為t0，則回路中的總熱電勢(shì)等于各接點(diǎn)處的接觸電勢(shì)之和: 000( , )( )( )( )tABCABBCCAEEt tetetet當(dāng)tt0時(shí)，有00000( , )( )( )( )0ABCABBCCAEt tetetet于是可得 000( , )( )( )( , )tABCABABABEEt tetetEt t000( )( )( )ABBCCAetetet熱電偶的“中間導(dǎo)體定律”熱電偶的

5、熱電偶的“中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律”根據(jù)根據(jù)熱電偶的熱電偶的“中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律”可知：可知： 熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體后，只要該導(dǎo)體兩接點(diǎn)處熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體后，只要該導(dǎo)體兩接點(diǎn)處的溫度相同，熱電偶回路中所產(chǎn)生的總熱電勢(shì)與沒有接入第的溫度相同，熱電偶回路中所產(chǎn)生的總熱電勢(shì)與沒有接入第三種導(dǎo)體時(shí)熱電偶所產(chǎn)生的總熱電勢(shì)相同；三種導(dǎo)體時(shí)熱電偶所產(chǎn)生的總熱電勢(shì)相同；同理，如果回路中接入更多種導(dǎo)體時(shí)，只要同一導(dǎo)體兩端溫同理，如果回路中接入更多種導(dǎo)體時(shí)，只要同一導(dǎo)體兩端溫度相同，也度相同，也不影響熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)值。不影響熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)值。因此熱電偶回因此熱電偶回路可以接入各種

6、顯示儀表、變送器、連接導(dǎo)線等。路可以接入各種顯示儀表、變送器、連接導(dǎo)線等。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)量而不影響熱電不影響熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)值。偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)值。 熱電偶的種類熱電偶的電極材料在被測(cè)溫度范圍內(nèi)應(yīng)滿足：熱電偶的電極材料在被測(cè)溫度范圍內(nèi)應(yīng)滿足： 熱電性質(zhì)穩(wěn)定、物理化學(xué)性能穩(wěn)定、熱電勢(shì)隨溫度的變化率要大、熱熱電性質(zhì)穩(wěn)定、物理化學(xué)性能穩(wěn)定、熱電勢(shì)隨溫度的變化率要大、熱電勢(shì)與溫度盡可能成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系、具有足

7、夠的機(jī)械強(qiáng)度、復(fù)制性和互電勢(shì)與溫度盡可能成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系、具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、復(fù)制性和互換性好等要求換性好等要求在所有標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中，相同溫度條件下在所有標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中，相同溫度條件下B B型熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)最小，型熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)最小，E E型最大。如果把型最大。如果把各型號(hào)熱電偶的熱電勢(shì)和溫度制成曲線，可以看出二者呈一定的各型號(hào)熱電偶的熱電勢(shì)和溫度制成曲線，可以看出二者呈一定的。 熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電偶廣泛應(yīng)用于各種條件下的溫度測(cè)量，尤其適用于500以上較高溫度的測(cè)量。根據(jù)用途和安裝位置不同：普通型熱電偶和鎧裝型熱電偶是實(shí)際應(yīng)用最廣泛的兩種結(jié)構(gòu)熱電偶選型注意事項(xiàng):(1)熱電極的材料(2)保護(hù)

8、套管的結(jié)構(gòu)(3)材料及耐壓強(qiáng)度(4)保護(hù)套管的插入深度 1.普通型熱電偶; 2.鎧裝熱電偶; 3.表面型熱電偶-利用真空鍍膜法將兩電極材料蒸鍍?cè)诮^緣基底上;測(cè)量物體的表面溫度 4.快速熱電偶-測(cè)量高溫熔融物體的一種專用熱電偶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。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。絕緣管用于防止兩根電極短路絕緣管用于防止兩根電極短路保護(hù)套管用于保護(hù)熱電極不受化學(xué)腐蝕和機(jī)械損傷保護(hù)套管用于保護(hù)熱電極不受化學(xué)腐蝕和機(jī)械損傷普通型熱電偶主要有法蘭式和螺紋式兩種安裝方式普通型熱電偶主要有法蘭式和螺紋式兩種安裝方式接線盒保護(hù)套管絕

9、緣管熱電偶安裝法蘭引線口鎧裝型熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)過拉伸加工成型制得。鎧裝型熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)過拉伸加工成型制得。金屬套管一般為銅、不銹鋼、鎳基高溫合金等金屬套管一般為銅、不銹鋼、鎳基高溫合金等熱電極 絕緣材料 金屬套管熱電極絕緣材料鎧裝型熱電偶斷面結(jié)構(gòu)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。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。鎧裝型熱電偶可以做得很細(xì)，一般為鎧裝型熱電偶可以做得很細(xì)，一般為1 18mm8mm，在使用中可以隨測(cè)量需要任意彎曲。，在使用中可以隨測(cè)量需要任意彎曲。鎧裝熱

10、電偶的特點(diǎn)鎧裝熱電偶的特點(diǎn) 熱響應(yīng)時(shí)間少，減小動(dòng)態(tài)誤差；熱響應(yīng)時(shí)間少，減小動(dòng)態(tài)誤差；可彎曲安裝使用；可彎曲安裝使用；測(cè)量范圍大；測(cè)量范圍大；機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好；機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好；溫度檢測(cè)方法及儀表溫度檢測(cè)方法及儀表 補(bǔ)償導(dǎo)線 問題引出 解決方法熱電偶冷端暴露于空間，受環(huán)境溫度影響熱電偶冷端暴露于空間，受環(huán)境溫度影響熱電極長度有限，冷端受到被測(cè)溫度變化的影響熱電極長度有限，冷端受到被測(cè)溫度變化的影響把熱電偶的冷端延伸到遠(yuǎn)離被測(cè)對(duì)象且溫度比較穩(wěn)定的地方把熱電偶的冷端延伸到遠(yuǎn)離被測(cè)對(duì)象且溫度比較穩(wěn)定的地方造成浪費(fèi)造成浪費(fèi)選用一種具有和所連接的熱電偶相同的熱電性能，其材料又是廉價(jià)金屬導(dǎo)線選用

11、一種具有和所連接的熱電偶相同的熱電性能，其材料又是廉價(jià)金屬導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線其一實(shí)現(xiàn)了冷端遷移；其一實(shí)現(xiàn)了冷端遷移；其二是降低了成本其二是降低了成本。 功 能溫度檢測(cè)方法及儀表溫度檢測(cè)方法及儀表不同型號(hào)的熱電偶所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線不同不同型號(hào)的熱電偶所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線不同連接補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)要注意區(qū)分正負(fù)極，使其分別與熱電偶的連接補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)要注意區(qū)分正負(fù)極，使其分別與熱電偶的正負(fù)極一一對(duì)應(yīng)正負(fù)極一一對(duì)應(yīng)補(bǔ)償導(dǎo)線連接端的工作溫度不能超出（補(bǔ)償導(dǎo)線連接端的工作溫度不能超出（01000100），否則），否則會(huì)給測(cè)量帶來誤差。會(huì)給測(cè)量帶來誤差。 使用補(bǔ)償導(dǎo)線注意問題溫度檢測(cè)方法及儀表溫度檢測(cè)方法及儀表 問題引出 冷端溫

12、度補(bǔ)償熱電偶的分度表所表征的是冷端溫度為熱電偶的分度表所表征的是冷端溫度為00時(shí)的時(shí)的熱電勢(shì)熱電勢(shì)- -溫度關(guān)系，與熱電偶配套使用的顯示儀溫度關(guān)系，與熱電偶配套使用的顯示儀表就是根據(jù)這一關(guān)系進(jìn)行刻度的。表就是根據(jù)這一關(guān)系進(jìn)行刻度的。 解決方法0恒溫法恒溫法 冷端溫度修正法冷端溫度修正法 儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法 補(bǔ)償電橋法補(bǔ)償電橋法 補(bǔ)償熱電偶法補(bǔ)償熱電偶法 溫度檢測(cè)方法及儀表溫度檢測(cè)方法及儀表 0恒溫法適用于實(shí)驗(yàn)室中的精確測(cè)量和檢定熱電偶時(shí)使用適用于實(shí)驗(yàn)室中的精確測(cè)量和檢定熱電偶時(shí)使用溫度檢測(cè)方法及儀表溫度檢測(cè)方法及儀表冷端溫度修正法 設(shè)：冷端溫度恒為設(shè)：冷端溫度恒為t t0 0

13、（t t0 000）被測(cè)溫度為）被測(cè)溫度為 t t 修正公式修正公式)0 ,(),()0 ,(00tEttEt冷端 t0的熱電勢(shì)測(cè)量得出的熱電勢(shì) 被測(cè)溫度 t 的熱電勢(shì) 儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法 將顯示儀表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)至將顯示儀表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)至t t0 0處，相當(dāng)于在輸入熱電偶熱電勢(shì)之前就處，相當(dāng)于在輸入熱電偶熱電勢(shì)之前就給顯示儀表輸入了電勢(shì)給顯示儀表輸入了電勢(shì)E(tE(t0 0, 0) , 0) 溫度檢測(cè)方法及儀表溫度檢測(cè)方法及儀表由分度表查得由分度表查得 E (20,0 ) = 0.113 E (20,0 ) = 0.113 mvmv 則則 E (t, 0) = E (t, tE (t, 0)

14、= E (t, t0 0)+E (t)+E (t0 0, 0) , 0) = 7.32 + 0.113 = 7.32 + 0.113 = 7.433 = 7.433 mvmv 再查分度表得其對(duì)應(yīng)的被測(cè)溫度再查分度表得其對(duì)應(yīng)的被測(cè)溫度t = 808t = 808例用用S S型熱電偶測(cè)溫，熱電偶的冷端溫度型熱電偶測(cè)溫，熱電偶的冷端溫度t t0 0=20=20，測(cè)得熱電勢(shì)，測(cè)得熱電勢(shì)為為7.32 7.32 mvmv，求被測(cè)對(duì)象的實(shí)際溫度，求被測(cè)對(duì)象的實(shí)際溫度t t 。解補(bǔ)償電橋法 補(bǔ)償電橋法是利用不平蘅電橋產(chǎn)生的電勢(shì)，來補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化引起的熱電勢(shì)變化值。溫度檢測(cè)方法及儀表溫度檢測(cè)方法及儀表 使用補(bǔ)償電橋注意問題根據(jù)各類熱電偶的型號(hào)選擇配套的補(bǔ)償電橋根據(jù)各類熱電偶的型號(hào)選擇配套的補(bǔ)償電橋 注意補(bǔ)償溫度的起點(diǎn)注意補(bǔ)償溫度的起點(diǎn) 在在2020平衡，須把顯示儀表的機(jī)械零點(diǎn)預(yù)先調(diào)整到平衡，須把顯示儀表的機(jī)械零點(diǎn)預(yù)先調(diào)整到20 20 在在00平衡，須把顯示儀表的機(jī)械零點(diǎn)預(yù)先調(diào)整到平衡，須把顯示儀表的機(jī)械零點(diǎn)預(yù)先調(diào)整到00補(bǔ)償是