化工儀表及自動化第5章溫度檢測PPT課件

1、化工儀表及自動化化工儀表及自動化第五章第五章 溫度檢測溫度檢測內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 概述概述n測溫儀表的分類測溫儀表的分類n溫度檢測的基本原理溫度檢測的基本原理n 熱電偶溫度計熱電偶溫度計n熱電偶熱電偶n補(bǔ)償導(dǎo)線與冷端溫度補(bǔ)償補(bǔ)償導(dǎo)線與冷端溫度補(bǔ)償n 熱電阻溫度計熱電阻溫度計n 測溫原理測溫原理n 常用熱電阻常用熱電阻1內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 溫度變送器溫度變送器n電動溫度變送器電動溫度變送器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2第一節(jié)第一節(jié) 概述概述n 一、測溫儀表的分類一、測溫儀表的分類 溫度不能直接測量，只能借助于冷熱不同物體之溫度不能直接測量，只能借助于冷熱不

2、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量。同而變化的特性來加以間接測量。 接觸式與非接觸式接觸式與非接觸式 3第一節(jié)第一節(jié) 概述概述接接觸觸式式測測溫溫儀儀表表玻璃液體玻璃液體溫度計溫度計 結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單、使用方便使用方便、測測量準(zhǔn)確量準(zhǔn)確、價格低廉價格低廉 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)場指示能現(xiàn)場指示 , ,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）水銀雙金屬雙金屬溫溫度

3、計度計結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械強(qiáng)度大、結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械強(qiáng)度大、價價格低、能記錄、報警與自格低、能記錄、報警與自控控 精度低、不能離開測量點(diǎn)測量精度低、不能離開測量點(diǎn)測量 ,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度計結(jié)構(gòu)簡單、不怕震動、具結(jié)構(gòu)簡單、不怕震動、具有防爆性、價格低廉、能有防爆性、價格低廉、能記錄、報警與自控記錄、報警與自控 精度低、測量距離較遠(yuǎn)時精度低、測量距離較遠(yuǎn)時 ,儀儀表的滯后性較大、一般離開測表的滯后性較大、一般離開測量點(diǎn)不超過量點(diǎn)不超過 10米米 0 0 500500（-50 -50 600600）液體型）液體

4、型0 0 100100（-50 -50 200200）蒸汽型）蒸汽型電阻溫度電阻溫度計計測量精度高測量精度高 ,便于遠(yuǎn)距離、便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測量和自動控多點(diǎn)、集中測量和自動控制制 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不能測量高溫結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不能測量高溫 ,由由于體積大于體積大 ,測點(diǎn)溫度較困難測點(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)犭娕紲囟扔嫸扔嫓y溫范圍廣測溫范

5、圍廣 ,精度高精度高 ,便于便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測量遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測量和自動控制和自動控制 需冷端溫度補(bǔ)償需冷端溫度補(bǔ)償 ,在低溫段測在低溫段測量精度較低量精度較低 -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溫測溫儀表儀表光學(xué)高溫光學(xué)高溫計計攜帶用、可測量高溫、測攜帶用、可測量高溫、測溫時不破壞被測物體溫度溫時不破壞被測物體溫度

6、場場 測量時測量時 ,必須經(jīng)過人工調(diào)整必須經(jīng)過人工調(diào)整 ,有有人為誤差人為誤差 ,不能作遠(yuǎn)距離測量不能作遠(yuǎn)距離測量 ,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計測溫元件不破壞被測物體測溫元件不破壞被測物體溫度場溫度場 ,能作遠(yuǎn)距離測量、能作遠(yuǎn)距離測量、報警和自控、測溫范圍廣報警和自控、測溫范圍廣 只能測高溫只能測高溫,低溫段測量不準(zhǔn)低溫段測量不準(zhǔn),環(huán)境條件會影響測量精度環(huán)境條件會影響測量精度,連續(xù)連續(xù)測高溫時須作水冷卻或氣冷卻測高溫時須作水冷卻或氣冷卻 100 100 20002000（50 50 20002000）4第一節(jié)第

7、一節(jié) 概述概述圖圖5-1 5-1 雙金屬片雙金屬片5圖圖5-2 5-2 雙金屬溫度信號器雙金屬溫度信號器11雙金屬片；雙金屬片；22調(diào)節(jié)螺釘；調(diào)節(jié)螺釘；33絕緣子；絕緣子；44信號燈信號燈 利用液體或固體受熱時產(chǎn)生熱膨脹的原理利用液體或固體受熱時產(chǎn)生熱膨脹的原理, ,可以制成膨可以制成膨脹式溫度計。脹式溫度計。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述6第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計n 一、熱電偶一、熱電偶7是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的測溫儀表。是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的測溫儀表。圖圖5-3 5-3 熱電偶溫度計測溫系統(tǒng)示意圖熱電偶溫度計測溫系統(tǒng)示意圖11熱電偶；熱電偶；22導(dǎo)線；導(dǎo)線；33測量儀表測量儀表由三部分組成

8、：熱電偶；測量儀表；連接熱由三部分組成：熱電偶；測量儀表；連接熱電偶和測量儀表的電偶和測量儀表的導(dǎo)線導(dǎo)線。 圖圖5-4 5-4 熱電偶示意圖熱電偶示意圖第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計8圖圖5-5 5-5 熱電現(xiàn)象熱電現(xiàn)象圖圖5-6 5-6 接觸電勢形成的過程接觸電勢形成的過程 0000,tetettEtetettEBAABABAB左圖閉合回路中總的熱電勢左圖閉合回路中總的熱電勢或或圖圖5-7 5-7 熱電偶原理熱電偶原理第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計 由于熱電極的材料不同由于熱電極的材料不同, ,所產(chǎn)生的接觸熱電勢亦不所產(chǎn)生的接觸熱電勢亦不同同, ,因此不同熱電極材料制成的熱電

9、偶在相同溫度下產(chǎn)因此不同熱電極材料制成的熱電偶在相同溫度下產(chǎn)生的熱電勢是不同的。生的熱電勢是不同的。 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00時進(jìn)行分度的時進(jìn)行分度的, ,因此因此, ,若自由端溫度不為若自由端溫度不為00而為而為t t0 0時時, ,則熱電勢與溫度則熱電勢與溫度之間的關(guān)系可用下式進(jìn)行計算。之間的關(guān)系可用下式進(jìn)行計算。 EAB(t,t0) = EAB(t,0) -EAB(t0,0) 9第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計舉例舉例例例5-1 5-1 今用一只鎳鉻今用一只鎳鉻- -鎳硅熱電偶鎳硅熱電偶, ,測量小氮肥廠中測量小氮肥廠中轉(zhuǎn)化爐的溫度轉(zhuǎn)化爐的溫度,

10、 ,已知熱電偶工作端溫度為已知熱電偶工作端溫度為800,800,自由自由端端( (冷端冷端) )溫度為溫度為30,30,求熱電偶產(chǎn)生的熱電勢求熱電偶產(chǎn)生的熱電勢 E(800,30)(800,30)。 解：由附錄三可以查得解：由附錄三可以查得 E(800,0)=33.277(800,0)=33.277(mV) ) E(30,0)=1.203(30,0)=1.203(mV) ) 將上述數(shù)據(jù)代入式將上述數(shù)據(jù)代入式(5-3),(5-3),即得即得E(800,30)=(800,30)=E(800,0) -(800,0) -E(30,0)=32.074 ( mV)(30,0)=32.074 ( mV)10

11、第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計例例5-2 5-2 某支鉑銠某支鉑銠1010- -鉑熱電偶在工作時，自由端溫度鉑熱電偶在工作時，自由端溫度t0 0= = 30,30,測得熱電勢測得熱電勢 E( (t, ,t0 0) =14.195) =14.195mV，求被測介質(zhì)的，求被測介質(zhì)的實(shí)際溫度。實(shí)際溫度。解解: :由附錄一可以查得由附錄一可以查得 E(30,0)=0.173(30,0)=0.173(mV) )代入式代入式(5-3)(5-3)變換得變換得 E( (t,0)=,0)=E( (t,30)+,30)+E(30,0)=0.173+14.195=14.368(30,0)=0.173+14.

12、195=14.368(mV) )再由附錄一可以查得再由附錄一可以查得14.368mV14.368mV對應(yīng)的溫度對應(yīng)的溫度t為為14001400。11第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計注意：注意：由于熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢與溫度的關(guān)系都由于熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢與溫度的關(guān)系都是非線性的是非線性的 ( (當(dāng)然各種熱電偶的非線性程度不同當(dāng)然各種熱電偶的非線性程度不同),),因此在自由端溫度不為零時因此在自由端溫度不為零時, ,將所測熱電勢對應(yīng)的將所測熱電勢對應(yīng)的溫度值加上自由端溫度溫度值加上自由端溫度, ,并不等于實(shí)際的被測溫度。并不等于實(shí)際的被測溫度。12第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計13

13、利用熱電偶測量溫度時，必須要用某些儀表來測量熱電勢利用熱電偶測量溫度時，必須要用某些儀表來測量熱電勢的數(shù)值，見下圖。的數(shù)值，見下圖。 00teteteECABCABt總的熱電勢總的熱電勢（5-45-4） 0000000teteteteteteCABCABCABCAB能量守恒原理能量守恒原理（5-55-5） 0teteEABABt（5-65-6）將式（將式（5-55-5）5 5代入式（代入式（5-45-4）圖圖3-58 3-58 熱電偶測溫系統(tǒng)連接圖熱電偶測溫系統(tǒng)連接圖第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計說明：說明：在熱電偶回路中接入在熱電偶回路中接入第三種金屬導(dǎo)線對原熱電偶第三種金屬導(dǎo)線對原

14、熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢數(shù)值并無影響所產(chǎn)生的熱電勢數(shù)值并無影響。不過必須保證引入線兩。不過必須保證引入線兩端的端的溫度相同溫度相同。 14第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計圖圖5-9 5-9 開路熱電偶的應(yīng)用開路熱電偶的應(yīng)用15第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計163.3.常用熱電偶的種類常用熱電偶的種類在測溫范圍內(nèi)其熱電性質(zhì)要穩(wěn)定在測溫范圍內(nèi)其熱電性質(zhì)要穩(wěn)定, ,不隨時間變化不隨時間變化; ;在測溫范圍內(nèi)要有足夠物理、化學(xué)穩(wěn)定性在測溫范圍內(nèi)要有足夠物理、化學(xué)穩(wěn)定性, ,不易不易被氧化或腐蝕被氧化或腐蝕; ;電阻溫度系數(shù)要小電阻溫度系數(shù)要小, ,電導(dǎo)率要高電導(dǎo)率要高, ,組成熱電偶后產(chǎn)組成

15、熱電偶后產(chǎn)生的熱電勢要大生的熱電勢要大, ,其值與溫度成線性關(guān)系或有簡單其值與溫度成線性關(guān)系或有簡單的函數(shù)關(guān)系的函數(shù)關(guān)系; ;復(fù)現(xiàn)性要好復(fù)現(xiàn)性要好, ,這樣便于成批生產(chǎn)這樣便于成批生產(chǎn), ,而且在應(yīng)用上也而且在應(yīng)用上也可保證良好的互換性可保證良好的互換性; ; 材料組織均勻、要有韌性材料組織均勻、要有韌性, ,便于加工成絲。便于加工成絲。 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計17熱電偶名稱熱電偶名稱代號代號分度號分度號熱電極材料熱電極材料測溫范圍測溫范圍/新新 舊舊正熱電極正熱電極負(fù)熱電極負(fù)熱電極長期使用長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

16、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 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30030016001600-20-2013001300-50-5010001000-40-40800800-40-40700700-400-400300300180

17、018001600160012001200900900750750350350第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計184.4.熱電偶的構(gòu)造及結(jié)構(gòu)形式熱電偶的構(gòu)造及結(jié)構(gòu)形式圖圖5-10 5-10 熱電偶的結(jié)構(gòu)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)套管接線盒接線盒第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計19n 二、補(bǔ)償導(dǎo)線與冷端溫度補(bǔ)償二、補(bǔ)償導(dǎo)線與冷端溫度補(bǔ)償 采用一種專用導(dǎo)線，將熱電偶的冷端延伸出來，這采用一種專用導(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)。既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)它也是由兩種不同性質(zhì)的金屬材料制成，在

18、一定溫的金屬材料制成，在一定溫度范圍內(nèi)（度范圍內(nèi)（0 0100100）與所）與所連接的熱電偶具有相同的熱連接的熱電偶具有相同的熱電特性，其材料又是廉價金電特性，其材料又是廉價金屬。見左圖。屬。見左圖。 圖圖5-11 5-11 補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計 101teteteteECADCBDAB 假設(shè)將鎳鉻記為假設(shè)將鎳鉻記為A、鎳硅記為、鎳硅記為B、銅記為、銅記為C、銅鎳記、銅鎳記為為D, ,并考慮到引入銅導(dǎo)線對回路的總熱電勢沒有影響并考慮到引入銅導(dǎo)線對回路的總熱電勢沒有影響 ( (因其兩端溫度均為因其兩端溫度均為t0) )，則圖，則圖5-115-11所示

19、回路的總熱電勢所示回路的總熱電勢為為 (5-7)(5-7) 01111teteteteECADCBDAB 1111teteteteCABDDCAB如果假定各接點(diǎn)溫度全為如果假定各接點(diǎn)溫度全為t1，代入式，代入式(5-7)(5-7)，則有，則有(5-8)(5-8)(5-9)(5-9)或或 由于由于t1 1一般是在一般是在100100以下以下, ,在此溫度范圍內(nèi)在此溫度范圍內(nèi), ,根據(jù)補(bǔ)根據(jù)補(bǔ)償導(dǎo)線的性質(zhì)償導(dǎo)線的性質(zhì), ,有有 111teteteDCCDAB(5-10)(5-10)20第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計 011teteCABD將此式代入式將此式代入式(5-9)(5-9)(5-1

20、1)(5-11) 00teteteteECDABDCAB將式將式(5-11)(5-11)代入式代入式(5-7),(5-7),便有便有(5-12)(5-12) 00teteCDAB因?yàn)橐驗(yàn)?0teteEABAB故故(5-13)(5-13)21第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計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時的標(biāo)準(zhǔn)熱電勢時的標(biāo)準(zhǔn)熱電勢mVmV正極正極負(fù)極負(fù)極鉑銠鉑銠10-鉑鉑鎳鉻鎳鉻-鎳硅鎳硅鎳鉻鎳鉻-銅鎳銅鎳銅銅銅銅鎳鉻鎳鉻銅鎳銅鎳銅鎳銅鎳銅鎳銅鎳0.640.030.034.104.100.150.156.956.950.300.30表表5-3

21、 5-3 常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線22第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計注意注意 使用補(bǔ)償導(dǎo)線時使用補(bǔ)償導(dǎo)線時, ,應(yīng)當(dāng)注意補(bǔ)償導(dǎo)線的正、應(yīng)當(dāng)注意補(bǔ)償導(dǎo)線的正、負(fù)極必須與熱電偶的正、負(fù)極各端對應(yīng)相接。負(fù)極必須與熱電偶的正、負(fù)極各端對應(yīng)相接。此外此外, ,正、負(fù)兩極的接點(diǎn)溫度正、負(fù)兩極的接點(diǎn)溫度t1應(yīng)保持相同應(yīng)保持相同, ,延伸延伸后的冷端溫度后的冷端溫度 t0 0應(yīng)比較恒定且比較低。對于鎳應(yīng)比較恒定且比較低。對于鎳鉻鉻- -銅鎳等一類用廉價金屬制成的熱電偶銅鎳等一類用廉價金屬制成的熱電偶, ,則可則可用其本身材料作補(bǔ)償導(dǎo)線用其本身材料作補(bǔ)償導(dǎo)線, ,將冷端延伸到環(huán)境溫將冷端

22、延伸到環(huán)境溫度較恒定的地方。度較恒定的地方。 23第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計 在應(yīng)用熱電偶測溫時，只有將冷端溫度保持為在應(yīng)用熱電偶測溫時，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)確的測量結(jié)果。這樣做，或者是進(jìn)行一定的修正才能得出準(zhǔn)確的測量結(jié)果。這樣做，就稱為就稱為。一般采用下述幾種方法。一般采用下述幾種方法。圖圖5-125-12 熱電偶冷端溫度保持熱電偶冷端溫度保持的方法的方法（1 1）熱電勢的修正方法）熱電勢的修正方法 在實(shí)際生產(chǎn)中，冷端在實(shí)際生產(chǎn)中，冷端溫度往往不是溫度往往不是00，而是某而是某一溫度一溫度t0 0，這就引起測量誤，這就引起測量誤差。因此，必須對冷端

23、溫差。因此，必須對冷端溫度進(jìn)行修正。度進(jìn)行修正。 24第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計0 ,0 ,00tEtEttEABABAB實(shí)際生產(chǎn)中，其冷端溫度為實(shí)際生產(chǎn)中，其冷端溫度為t0 0，即有即有 0 ,0 ,00tEttEtEABABAB或或 由此可知，熱電勢的修正方法是把測得的熱電勢由此可知，熱電勢的修正方法是把測得的熱電勢 EAB（t，t0），加上熱端為室溫，加上熱端為室溫t0，冷端為，冷端為00時的熱電偶時的熱電偶的熱電勢的熱電勢EAB（t0，0），才能得到實(shí)際溫度下的熱電勢，才能得到實(shí)際溫度下的熱電勢EAB（t，0）。 25第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計例例5-3 5-3

24、 用鉑銠用鉑銠1010- -鉑熱電偶進(jìn)行溫度檢測鉑熱電偶進(jìn)行溫度檢測, ,熱電偶的冷熱電偶的冷端溫度端溫度t0=30，顯示儀表的溫度讀數(shù)顯示儀表的溫度讀數(shù) ( (假定此儀表假定此儀表是不帶冷端溫度自動補(bǔ)償且是以溫度刻度的是不帶冷端溫度自動補(bǔ)償且是以溫度刻度的) )為為985985，試求被測溫度的實(shí)際值。，試求被測溫度的實(shí)際值。 26解解：由分度號為：由分度號為S S的鉑銠的鉑銠1010- -鉑熱電偶分度表鉑熱電偶分度表 ( (附錄一附錄一) )查查出出985985時的熱電勢值為時的熱電勢值為9.412mV9.412mV。也就是。也就是E(t,t0)=9.412mV,=9.412mV,又從分度表

25、中查得又從分度表中查得 E(t0 ,0) = E(30 ,0) = 0.173mV。將此兩。將此兩個數(shù)值代入式個數(shù)值代入式 (5-14),(5-14),得得 E(t,0)=9.412=9.412mV+0.173+0.173mV=9.585(=9.585(mV) ) 再查分度表可知再查分度表可知, ,對應(yīng)于對應(yīng)于9.585mV9.585mV的溫度的溫度t=1000,t=1000,這這就是該支鉑銠就是該支鉑銠1010- -鉑熱電偶所測得的溫度實(shí)際值。鉑熱電偶所測得的溫度實(shí)際值。 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計（2 2）校正儀表零點(diǎn)法）校正儀表零點(diǎn)法 若采用測溫元件為熱電偶時，要使測溫時指示

26、值不若采用測溫元件為熱電偶時，要使測溫時指示值不偏低，可預(yù)先將儀表指針調(diào)整到相當(dāng)于室溫的數(shù)值上。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：只能在測溫要求不太高的場合下應(yīng)用。只能在測溫要求不太高的場合下應(yīng)用。（3 3）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，來補(bǔ)償熱電偶因冷端利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢，來補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值。溫度變化而引起的熱電勢變化值。 27第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計 由于電橋是在由于電橋是在2020時平衡時平衡的，所以采用這種補(bǔ)償電橋時的，所以采用這種補(bǔ)償電橋時須把儀表的機(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)

27、到2020處。如果補(bǔ)償電橋是在處。如果補(bǔ)償電橋是在00時平衡設(shè)計的（時平衡設(shè)計的（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。圖圖5-13 5-13 具有補(bǔ)償電橋的熱電偶具有補(bǔ)償電橋的熱電偶測溫線路測溫線路28第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計29（4 4）補(bǔ)償熱電偶法）補(bǔ)償熱電偶法 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，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測溫儀表。常用多支熱電偶而配用一臺測溫儀表。 圖圖5-14 5-14 補(bǔ)償熱電偶連接線路補(bǔ)償熱電偶連接線路第三節(jié)第三節(jié) 熱電阻溫度

28、計熱電阻溫度計30 在中、低溫區(qū)，一般是使用熱電阻溫度計來進(jìn)行溫在中、低溫區(qū)，一般是使用熱電阻溫度計來進(jìn)行溫度的測量較為適宜。度的測量較為適宜。 是由熱電阻，顯示儀表以及連接導(dǎo)是由熱電阻，顯示儀表以及連接導(dǎo)線所組成。線所組成。 第三節(jié)第三節(jié) 熱電阻溫度計熱電阻溫度計001ttRRt 對于線性變化的熱電阻來說，其電阻值與溫度關(guān)對于線性變化的熱電阻來說，其電阻值與溫度關(guān)系如下式系如下式 tRRtt0 熱電阻溫度計適用于測量熱電阻溫度計適用于測量-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。n 一、測溫原理一、測溫原理 利用熱電阻的電

29、阻值隨溫度變化而變化的特性來利用熱電阻的電阻值隨溫度變化而變化的特性來進(jìn)行溫度測量的。進(jìn)行溫度測量的。 31第三節(jié)第三節(jié) 熱電阻溫度計熱電阻溫度計n 二、工業(yè)常用熱電阻二、工業(yè)常用熱電阻 電阻溫度系數(shù)、電阻率要大；電阻溫度系數(shù)、電阻率要大； 熱容量要?。粺崛萘恳?； 在整個測溫范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性質(zhì)在整個測溫范圍內(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；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；電阻值隨溫度的變化關(guān)系，最好呈線性； 價格便宜。價格便宜。 32第三節(jié)第三節(jié) 熱電阻溫度計熱電阻溫度計331.1.鉑電阻鉑電阻 金屬鉑容易提純金屬鉑容易提純, ,在氧化性介質(zhì)

30、中具有很高的物理在氧化性介質(zhì)中具有很高的物理化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性, ,有良好的復(fù)制性。但價格較貴。有良好的復(fù)制性。但價格較貴。 要確定要確定 Rtt的關(guān)系的關(guān)系, ,首先要確定首先要確定 R0的大小。的大小。R0不同不同, , Rtt的關(guān)系也不同。這種的關(guān)系也不同。這種Rtt的關(guān)系稱為分度的關(guān)系稱為分度表表, ,用分度號來表示。用分度號來表示。 工業(yè)上使用的鉑電阻主要有分度號為工業(yè)上使用的鉑電阻主要有分度號為 Pt100 , ,它它的的 R0 = 100, ,其分度表見附錄四。其分度表見附錄四。 第三節(jié)第三節(jié) 熱電阻溫度計熱電阻溫度計342.2.銅電阻銅電阻 金屬銅易加工提純，價格便宜；它的電

31、阻溫度系數(shù)金屬銅易加工提純，價格便宜；它的電阻溫度系數(shù)很大，且電阻與溫度呈線性關(guān)系；在測溫范圍為很大，且電阻與溫度呈線性關(guān)系；在測溫范圍為-50-50+150+150內(nèi)，具有很好的穩(wěn)定性。內(nèi)，具有很好的穩(wěn)定性。 tRRt10 在在-50-50+150+150的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度的關(guān)系是的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度的關(guān)系是線性的。即線性的。即 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R050，對，對應(yīng)的分度號為應(yīng)的分度號為Cu50。另一種是。另一種是R0100，對應(yīng)的分度號，對應(yīng)的分度號為為Cu100。第四節(jié)第四節(jié) 溫度變送器溫度變送器n 一、電動溫度變送器一、電動溫度變送器

32、35 電動溫度變送器是工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用最廣泛的電動溫度變送器是工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用最廣泛的一種模擬式溫度變送器一種模擬式溫度變送器, ,它能與常用的各種熱電偶和它能與常用的各種熱電偶和熱電阻配合使用熱電阻配合使用, ,將某點(diǎn)的溫度或某兩點(diǎn)的溫差轉(zhuǎn)換將某點(diǎn)的溫度或某兩點(diǎn)的溫差轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)直流電流信號輸出。成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)直流電流信號輸出。 第四節(jié)第四節(jié) 溫度變送器溫度變送器 DDZ-型溫度型溫度 ( (溫差溫差) )變送器是電動單元組合儀變送器是電動單元組合儀表中的一個變送單元。表中的一個變送單元。 根據(jù)根據(jù)輸入信號的不同輸入信號的不同，DDZ-型溫度變送器主型溫度變送器主要有熱電偶溫度變送器、

33、熱電阻溫度變送器和直流毫要有熱電偶溫度變送器、熱電阻溫度變送器和直流毫伏變送器三種類型。伏變送器三種類型。 36第四節(jié)第四節(jié) 溫度變送器溫度變送器DDZ-DDZ-型熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器的型熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器的結(jié)構(gòu)大體上可以分為溫度檢測元件、輸入電路、放大電結(jié)構(gòu)大體上可以分為溫度檢測元件、輸入電路、放大電路和反饋電路路和反饋電路, ,其原理框圖如圖其原理框圖如圖5-155-15所示。所示。溫度檢測元件溫度檢測元件輸入電路輸入電路放大電路放大電路反饋電路反饋電路被測溫度被測溫度輸出電流輸出電流I0 0 圖圖5-15 5-15 溫度變送器原理框圖溫度變送器原理框圖37第

34、四節(jié)第四節(jié) 溫度變送器溫度變送器n 二、一體化溫度變送器二、一體化溫度變送器38 它是指將變送器模塊安裝在測溫元件接線盒或?qū)Ｋ侵笇⒆兯推髂K安裝在測溫元件接線盒或?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。 圖圖5-16 5-16 一體化溫度變送器一體化溫度變送器結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)框圖測溫元件和變送器模塊測溫元件和變送器模塊AD693、XTR101、 XTR103、IXR100等等-20-20+80+80第四節(jié)第四節(jié) 溫度變送器溫度變送器n 三、智能式溫度變送器三、智能式溫度變送器39 可以與各種熱電偶或熱電阻配合使用測量溫度；可以與各種熱電偶或熱電阻配合使用測量溫度； 具有量程范圍

35、寬、精度高；具有量程范圍寬、精度高； 環(huán)境溫度和振動影響小、抗干擾能力強(qiáng)；環(huán)境溫度和振動影響小、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。第四節(jié)第四節(jié) 溫度變送器溫度變送器輸入板輸入板主電路板主電路板液晶顯示器液晶顯示器信號輸入信號輸入信號輸出信號輸出圖圖5-17 5-17 TT302302溫度變送器基本構(gòu)成框圖溫度變送器基本構(gòu)成框圖40例題分析例題分析1.1.用分度號為用分度號為K的鎳鉻的鎳鉻- -鎳硅熱電偶測量溫度鎳硅熱電偶測量溫度, ,在沒有采在沒有采取冷端溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下取冷端溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下, ,顯

36、示儀表指示值為顯示儀表指示值為500,500,而而這時冷端溫度為這時冷端溫度為60,60,試問實(shí)際溫度應(yīng)為多少試問實(shí)際溫度應(yīng)為多少? ?如果熱端如果熱端溫度不變溫度不變, ,設(shè)法使冷端溫度保持在設(shè)法使冷端溫度保持在20,20,此時顯示儀表的此時顯示儀表的指示值應(yīng)為多少指示值應(yīng)為多少? ? 顯示儀表指示值為顯示儀表指示值為500500時時, ,由附錄三可以查得這時顯由附錄三可以查得這時顯示儀表的實(shí)際輸入電勢為示儀表的實(shí)際輸入電勢為20.6420.64mV, ,由于這個電勢是由熱由于這個電勢是由熱電偶產(chǎn)生的電偶產(chǎn)生的, ,即即 E(t,t0) = 20.64 (mV) 由附錄三同樣可以查得由附錄三

37、同樣可以查得 E(t0 ,0) = E(60,0) = 2.436 (mV) 41例題分析例題分析 由式由式 (5-14)(5-14)可以得到可以得到 E(t,0) = E(t,t0) + E(t0 ,0) = 20.64 + 2.436 = 23.076 (mV) 由由23.07623.076mV, ,查附錄三查附錄三, ,可得可得 t557 即被測實(shí)際溫度為即被測實(shí)際溫度為557557。 當(dāng)熱端為當(dāng)熱端為557,557,冷端為冷端為2020時時, ,由于由于E(20 ,0) = 0.798mV, ,故有故有 E(t,t0) = E(t,0) - E(t0 ,0) = 23.076 - 0.

38、798 = 22.278 (mV) 由此電勢由此電勢, ,查附錄三查附錄三, ,可得顯示儀表指示值約為可得顯示儀表指示值約為538.4538.4。 由此可見由此可見, ,當(dāng)冷端溫度降低時當(dāng)冷端溫度降低時, ,顯示儀表的指示值更接近顯示儀表的指示值更接近于被測溫度實(shí)際值。于被測溫度實(shí)際值。 42例題分析例題分析2.2.如果用兩支鉑銠如果用兩支鉑銠1010- -鉑熱電偶串聯(lián)來測量爐溫鉑熱電偶串聯(lián)來測量爐溫, ,連接方式連接方式分別如圖分別如圖5-18(a)5-18(a)、(b)(b)、(c)(c)所示。已知爐內(nèi)溫度均勻所示。已知爐內(nèi)溫度均勻, ,最最高溫度為高溫度為1000,1000,試分別計算測

39、量儀表的測量范圍試分別計算測量儀表的測量范圍 ( (以最大以最大毫伏數(shù)表示毫伏數(shù)表示) )。 圖圖5-18 5-18 爐子溫度測量爐子溫度測量43例題分析例題分析解解: : (a) (a)由于這時熱電偶的冷端均為由于這時熱電偶的冷端均為0,0,每支熱電偶對每支熱電偶對應(yīng)于應(yīng)于10001000時的熱電勢可以由附錄一查得時的熱電勢可以由附錄一查得 E(1000 ,0) = 9. 585 (mV) 兩支熱電偶串聯(lián)兩支熱電偶串聯(lián), ,測量儀表所測信號的最大值為測量儀表所測信號的最大值為 Emax = 29.585 = 19.17 (mV) 根據(jù)這個數(shù)值可以確定儀表的測量范圍。根據(jù)這個數(shù)值可以確定儀表的

40、測量范圍。 (b)(b)由于這時不僅要考慮補(bǔ)償導(dǎo)線引出來以后的冷由于這時不僅要考慮補(bǔ)償導(dǎo)線引出來以后的冷端溫度端溫度(30),(30),而且要考慮爐旁邊補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶的而且要考慮爐旁邊補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶的接線盒內(nèi)的溫度接線盒內(nèi)的溫度(100)(100)對熱電勢的影響。對熱電勢的影響。44例題分析例題分析 假定補(bǔ)償導(dǎo)線假定補(bǔ)償導(dǎo)線 C C、D D與熱電偶與熱電偶 A A、B B本身在本身在100100以以下的熱電特性是相同的下的熱電特性是相同的, ,所以在冷端處形成的熱電勢為所以在冷端處形成的熱電勢為E(30 ,0) = 0.173 (mV) 在補(bǔ)償導(dǎo)線在補(bǔ)償導(dǎo)線C C、D D與熱電偶的連接處與

41、熱電偶的連接處1 1、4 4兩點(diǎn)可以認(rèn)兩點(diǎn)可以認(rèn)為不產(chǎn)生熱電勢為不產(chǎn)生熱電勢, ,但在接線盒內(nèi)但在接線盒內(nèi)2 2、3 3兩點(diǎn)形成的熱電偶兩點(diǎn)形成的熱電偶相當(dāng)于熱電偶在相當(dāng)于熱電偶在100100時形成的熱電勢時形成的熱電勢, ,即即E(100 ,0) = 0.645 (mV) 由于該電勢的方向與兩支熱電偶在熱端產(chǎn)生的電勢由于該電勢的方向與兩支熱電偶在熱端產(chǎn)生的電勢方向是相反的方向是相反的, ,所以這時總的熱電勢為所以這時總的熱電勢為E max = 2E(1000 ,0) - E(100 ,0) - E(30 ,0) = 29.585 - 0.645 - 0.173 = 18.352 (mV)45

42、例題分析例題分析 根據(jù)這個數(shù)值可以確定儀表的測量范圍。在這種情況根據(jù)這個數(shù)值可以確定儀表的測量范圍。在這種情況下下, ,如果爐旁邊接線盒內(nèi)的溫度變化如果爐旁邊接線盒內(nèi)的溫度變化, ,會以測量產(chǎn)生較大的會以測量產(chǎn)生較大的影響影響, ,造成較大的測量誤差。造成較大的測量誤差。 (c)(c)由于這時兩支熱電偶冷端都用補(bǔ)償導(dǎo)線引至遠(yuǎn)離由于這時兩支熱電偶冷端都用補(bǔ)償導(dǎo)線引至遠(yuǎn)離爐子處爐子處, ,冷端溫度為冷端溫度為30,30,故總的熱電勢為故總的熱電勢為Emax = 2E(1000 ,0) - 2E(30 ,0) = 29.585 - 20.173 = 18.824 (mV) 由此可知由此可知, ,在同

43、樣都是用兩支熱電偶串聯(lián)來測量爐溫在同樣都是用兩支熱電偶串聯(lián)來測量爐溫時時, ,由于接線不同由于接線不同, ,產(chǎn)生的熱電勢也是不相同的產(chǎn)生的熱電勢也是不相同的, ,在選擇測在選擇測量儀表時量儀表時, ,一定要考慮這種情況。一定要考慮這種情況。 46例題分析例題分析3.3.在上題所述三種情況時在上題所述三種情況時, ,如果由測量儀表得到的信號都如果由測量儀表得到的信號都是是1515mV, ,試分別計算這時爐子的實(shí)際溫度。試分別計算這時爐子的實(shí)際溫度。在在(a)(a)情況時情況時, ,由于由于2E(t,0) =15mV, ,即即E(t,0) = 7.5mV, ,查表查表( (附錄一附錄一) )可得實(shí)際溫度約為可得實(shí)際溫度約為814.3814.3。 在在(b)(b)情況時情況時, ,由于由于 2E(t,0) = 15 + E(30 ,0) + E(100 ,0) =15 + 0.173 + 0.645 = 15. 818 ( mV)E(t,0) = 7. 909 ( mV)查表可得實(shí)際溫度約為查表可得實(shí)際溫度約為851.2851.2。 47例題分析例題分析 在在(c)(c)情況時情況時, ,由于由于2E(t,0) = 15 + 2E(30 ,0) = 15 + 20. 173 = 15.346 (mV) 即即 E(t,0) = 7. 673 (mV) 查表可得實(shí)際溫度約為查表可