C2255溫度的檢測與變送課件

1、第二節(jié)溫度的檢測與變送第2章 過程參數(shù)檢測與變送第1頁，共65頁。概述測溫儀表的分類溫度檢測的基本原理熱電偶溫度計(jì)熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線與冷端溫度補(bǔ)償熱電阻溫度計(jì)測溫原理常用熱電阻目錄：溫度變送器電動(dòng)溫度變送器一體化溫度變送器智能式溫度變送器第2頁，共65頁。第一節(jié) 概述一、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。 分類按測量范圍 按用途 高溫計(jì)、溫度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)儀表、實(shí)用儀表 按工作原理 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) 按測量方式 接觸式與非接觸式 第3頁，共65頁。WZ系列裝

2、配式熱電阻 sz-22熱電阻信號(hào)輸入數(shù)字面板表 溫度變送器 WSSX 電接點(diǎn)雙金屬溫度計(jì) 第4頁，共65頁。第一節(jié) 概述測溫方式溫度計(jì)種類 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 使用范圍接觸式測溫儀表玻璃液體溫度計(jì) 結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量準(zhǔn)確、價(jià)格低廉 容易破損、讀數(shù)麻煩、一般只能現(xiàn)場指示 ,不能記錄與遠(yuǎn)傳-100100（150）有機(jī)液體0 350（-30 650）水銀雙金屬溫度計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械強(qiáng)度大、價(jià)格低、能記錄、報(bào)警與自控 精度低、不能離開測量點(diǎn)測量 ,量程與使用范圍均有限 0 300（-50 600）壓力式溫度計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、不怕震動(dòng)、具有防爆性、價(jià)格低廉、能記錄、報(bào)警與自控 精度低、測量距離較遠(yuǎn)時(shí) ,儀表的滯后

3、性較大、一般離開測量點(diǎn)不超過 10米 0 500（-50 600）液體型0 100（-50 200）蒸汽型電阻溫度計(jì)測量精度高 ,便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測量和自動(dòng)控制 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不能測量高溫 ,由于體積大 ,測點(diǎn)溫度較困難 -150 500（-200 600）鉑電阻0 100（-50 150）銅電阻-50 150（180）鎳電阻-100 200（300）熱敏電阻熱電偶溫度計(jì)測溫范圍廣 ,精度高 ,便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測量和自動(dòng)控制 需冷端溫度補(bǔ)償 ,在低溫段測量精度較低 -20 1300（1600）鉑銠10-鉑-50 1000（1200）鎳鉻-鎳硅-40 800（900）鎳鉻-銅鎳-40 3

4、00（350）銅-銅鎳非接觸式測溫儀表光學(xué)高溫計(jì)攜帶用、可測量高溫、測溫時(shí)不破壞被測物體溫度場 測量時(shí) ,必須經(jīng)過人工調(diào)整 ,有人為誤差 ,不能作遠(yuǎn)距離測量 ,記錄和自控 900 2000（700 2000）輻射高溫計(jì)測溫元件不破壞被測物體溫度場 ,能作遠(yuǎn)距離測量、報(bào)警和自控、測溫范圍廣 只能測高溫,低溫段測量不準(zhǔn),環(huán)境條件會(huì)影響測量精度,連續(xù)測高溫時(shí)須作水冷卻或氣冷卻 100 2000（50 2000）表5-1 各種溫度計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)及使用范圍第5頁，共65頁。第一節(jié) 概述2.應(yīng)用壓力隨溫度變化的原理測溫5.應(yīng)用熱阻效應(yīng)測溫 4.應(yīng)用熱電效應(yīng)測溫 3.應(yīng)用熱輻射原理測溫 1.應(yīng)用熱膨脹原理測溫第

5、6頁，共65頁。第一節(jié) 概述1.應(yīng)用熱膨脹原理測溫圖5-1 雙金屬片圖5-2 雙金屬溫度信號(hào)器1雙金屬片；2調(diào)節(jié)螺釘；3絕緣子；4信號(hào)燈 利用液體或固體受熱時(shí)產(chǎn)生熱膨脹的原理,可以制成膨脹式溫度計(jì)。第7頁，共65頁。2.壓力式溫度計(jì) 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，并用壓力表來測量這種變化，從而測得溫度。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溫的儀表叫壓力式溫度計(jì)。 第一節(jié) 概述第8頁，共65頁。3.輻射式溫度計(jì)輻射式高溫

6、計(jì)是基于物體熱輻射作用來測量溫度的儀表。壓力式溫度計(jì)的構(gòu)造由以下三部分組成 溫包 毛細(xì)管 彈簧管（或盤簧管） 第一節(jié) 概述第9頁，共65頁。第一節(jié) 概述2.應(yīng)用壓力隨溫度變化的原理測溫5.應(yīng)用熱阻效應(yīng)測溫 4.應(yīng)用熱電效應(yīng)測溫 3.應(yīng)用熱輻射原理測溫 1.應(yīng)用熱膨脹原理測溫第10頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)一、熱電偶熱電偶溫度計(jì)是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的測溫儀表。圖5-3 熱電偶溫度計(jì)測溫系統(tǒng)示意圖1熱電偶；2導(dǎo)線；3測量儀表熱電偶溫度計(jì)由三部分組成：熱電偶；測量儀表；連接熱電偶和測量儀表的導(dǎo)線。 圖5-4 熱電偶示意圖第11頁，共65頁。鎧裝熱電偶 法國KIMO TK102S精密型熱電偶溫度

7、儀 第12頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)1.熱電現(xiàn)象及測溫原理圖5-5 熱電現(xiàn)象圖5-6 接觸電勢形成的過程左圖閉合回路中總的熱電勢或圖5-7 熱電偶原理第13頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)注意 由于熱電極的材料不同,所產(chǎn)生的接觸熱電勢亦不同,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。 熱電偶一般都是在自由端溫度為0時(shí)進(jìn)行分度的,因此,若自由端溫度不為0而為t0時(shí),則熱電勢與溫度之間的關(guān)系可用下式進(jìn)行計(jì)算。 EAB(t,t0) = EAB(t,0) -EAB(t0,0)（式A） 第14頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)舉例例5-1 今用一只鎳鉻-鎳硅熱電偶,測量小

8、氮肥廠中轉(zhuǎn)化爐的溫度,已知熱電偶工作端溫度為800,自由端(冷端)溫度為30,求熱電偶產(chǎn)生的熱電勢 E(800,30)。 解：由附錄B3可以查得 E(800,0)=33.277(mV) E(30,0)=1.203(mV) 將上述數(shù)據(jù)代入（式A） ,即得E(800,30)=E(800,0) -E(30,0)=32.074 ( mV)第15頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)例5-2 某支鉑銠10-鉑熱電偶在工作時(shí)，自由端溫度t0= 30,測得熱電勢 E(t,t0) =14.195mV，求被測介質(zhì)的實(shí)際溫度。解:由附錄B1可以查得 E(30,0)=0.173(mV)代入式(5-3)變換得 E(t,0

9、)=E(t,30)+E(30,0)=0.173+14.195=14.368(mV)再由附錄B1可以查得14.368mV對(duì)應(yīng)的溫度t為1400。第16頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)注意：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 (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(shí),將所測熱電勢對(duì)應(yīng)的溫度值加上自由端溫度,并不等于實(shí)際的被測溫度。 第17頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)2.插入第三種導(dǎo)線的問題利用熱電偶測量溫度時(shí)，必須要用某些儀表來測量熱電勢的數(shù)值，見下圖。 總的熱電勢（5-4）能量守恒原理（5-5）（5-6）將式（5-5）5代入式（5-4）圖3-58 熱電偶

10、測溫系統(tǒng)連接圖第18頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)說明：在熱電偶回路中接入第三種金屬導(dǎo)線對(duì)原熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢數(shù)值并無影響。不過必須保證第三種金屬導(dǎo)線兩端的溫度相同。 第19頁，共65頁。圖5-9 開路熱電偶的應(yīng)用第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)第20頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)3.常用熱電偶的種類工業(yè)上對(duì)熱電極材料的要求在測溫范圍內(nèi)其熱電性質(zhì)要穩(wěn)定,不隨時(shí)間變化; 在測溫范圍內(nèi)要有足夠物理、化學(xué)穩(wěn)定性,不易被氧化或腐蝕; 電阻溫度系數(shù)要小,電導(dǎo)率要高,組成熱電偶后產(chǎn)生的熱電勢要大,其值與溫度成線性關(guān)系或有簡單的函數(shù)關(guān)系;復(fù)現(xiàn)性要好,這樣便于成批生產(chǎn),而且在應(yīng)用上也可保證良好的互換性; 材料組

11、織均勻、要有韌性,便于加工成絲。 第21頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)熱電偶名稱代號(hào)分度號(hào)熱電極材料測溫范圍/新舊正熱電極負(fù)熱電極長期使用短期使用鉑銠30-鉑銠6鉑銠10-鉑鎳鉻-鎳硅鎳鉻-銅鎳鐵-銅鎳銅-銅鎳WRRWRPWRNWREWRFWRCBSKEJTLL-2LB-3EU-2-CK鉑銠30合金鉑銠10合金鎳鉻合金鎳鉻合金鐵銅鉑銠6合金純鉑鎳硅合金銅鎳合金銅鎳合金銅鎳合金3001600-201300-501000-40800-40700-400300180016001200900750350表5-2 常用熱電偶第22頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)4.熱電偶的構(gòu)造及結(jié)構(gòu)形式圖5-10

12、 熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電極絕緣管保護(hù)套管接線盒第23頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì) 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)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。 1.補(bǔ)償導(dǎo)線圖5-11 補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖第24頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì) 假設(shè)將鎳鉻記為A、鎳硅記為B、銅記為C、銅鎳記為D,并考慮到引入銅導(dǎo)線對(duì)回路的總熱電勢沒有影響 (因其兩端溫度均為t0)，則圖5-11所示回路的總熱電勢為 (5-7)如果假定各接點(diǎn)溫度全為t1，

13、代入式(5-7)，則有 (5-8)(5-9)或 由于t1一般是在100以下,在此溫度范圍內(nèi),根據(jù)補(bǔ)償導(dǎo)線的性質(zhì),有 (5-10)第25頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)將此式代入式(5-9) (5-11)將式(5-11)代入式(5-7),便有 (5-12)因?yàn)楣?5-13)第26頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，要注意型號(hào)相配。熱電偶名稱補(bǔ)償導(dǎo)線工作端為100，冷端為0時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)熱電勢mV正極負(fù)極鉑銠10-鉑鎳鉻-鎳硅鎳鉻-銅鎳銅銅鎳鉻銅鎳銅鎳銅鎳0.640.034.100.156.950.30表5-3 常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線第27頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)注意 使

14、用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí),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(duì)應(yīng)相接。此外,正、負(fù)兩極的接點(diǎn)溫度t1應(yīng)保持相同,延伸后的冷端溫度 t0應(yīng)比較恒定且比較低。對(duì)于鎳鉻-銅鎳等一類用廉價(jià)金屬制成的熱電偶,則可用其本身材料作補(bǔ)償導(dǎo)線,將冷端延伸到環(huán)境溫度較恒定的地方。 第28頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)2.冷端溫度的變化對(duì)測量的影響及消除方法 在應(yīng)用熱電偶測溫時(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)確的測量結(jié)果。這樣做，就稱為熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償。一般采用下述幾種方法。圖5-12 熱電偶冷端溫度保持的方法（1）熱電勢的修正方法 在實(shí)際生產(chǎn)中，冷端溫度往往不是0，而是某一溫度

15、t0，這就引起測量誤差。因此，必須對(duì)冷端溫度進(jìn)行修正。 第29頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)實(shí)際生產(chǎn)中，其冷端溫度為t0，即有 或 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t0，冷端為0時(shí)的熱電偶的熱電勢EAB（t0，0），才能得到可直接查分度表的熱電勢EAB（t，0）。 第30頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)舉例例5-3 用鉑銠10-鉑熱電偶進(jìn)行溫度檢測,熱電偶的冷端溫度t0=30，顯示儀表的溫度讀數(shù) (假定此儀表是不帶冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償且是以溫度刻度的)為985，試求被測溫度的實(shí)際值。 解：由分度號(hào)為S的鉑銠10-鉑熱電偶分度表 (附錄一)查出98

16、5時(shí)的熱電勢值為9.412mV。也就是E(t,t0)=9.412mV,又從分度表中查得 E(t0 ,0) = E(30 ,0) = 0.173mV。將此兩個(gè)數(shù)值代入式 (5-14),得 E(t,0)=9.412mV+0.173mV=9.585(mV) 再查分度表可知,對(duì)應(yīng)于9.585mV的溫度t=1000,這就是該支鉑銠10-鉑熱電偶所測得的溫度實(shí)際值。 第31頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)（2）校正儀表零點(diǎn)法 若采用測溫元件為熱電偶時(shí)，要使測溫時(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：只能在測溫要求不太高的場合下應(yīng)用。（3）補(bǔ)償電橋法 利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢，來

17、補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值。 第32頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì) 由于電橋是在20時(shí)平衡的，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20處。如果補(bǔ)償電橋是在0時(shí)平衡設(shè)計(jì)的（DDZ-型溫度變送器中的補(bǔ)償電橋），則儀表零位應(yīng)調(diào)在0處。注意！圖5-13 具有補(bǔ)償電橋的熱電偶測溫線路第33頁，共65頁。第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)（4）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，常用多支熱電偶而配用一臺(tái)測溫儀表。 圖5-14 補(bǔ)償熱電偶連接線路第34頁，共65頁。第三節(jié) 熱電阻溫度計(jì) 在中、低溫區(qū)，一般是使用熱電阻溫度計(jì)來進(jìn)行溫度的測量較為適宜。 熱電阻溫度計(jì)是由熱

18、電阻，顯示儀表以及連接導(dǎo)線所組成。 WZ系列裝配式熱電阻 熱電阻溫度計(jì)第35頁，共65頁。第三節(jié) 熱電阻溫度計(jì) 對(duì)于線性變化的熱電阻來說，其電阻值與溫度關(guān)系如下式 熱電阻溫度計(jì)適用于測量-200+500范圍內(nèi)液體、氣體、蒸汽及固體表面的溫度。 一、測溫原理 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。 第36頁，共65頁。第三節(jié) 熱電阻溫度計(jì) 二、工業(yè)常用熱電阻作為熱電阻的材料一般要求是： 電阻溫度系數(shù)、電阻率要大； 熱容量要小； 在整個(gè)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； 電阻值隨溫度的變化關(guān)系，最好呈線性； 價(jià)格便宜。 第37頁，共65頁。第三節(jié) 熱電阻溫度

19、計(jì)1.鉑電阻 金屬鉑容易提純,在氧化性介質(zhì)中具有很高的物理化學(xué)穩(wěn)定性,有良好的復(fù)制性。但價(jià)格較貴。 要確定 Rtt的關(guān)系,首先要確定 R0的大小。R0不同, Rtt的關(guān)系也不同。這種Rtt的關(guān)系稱為分度表,用分度號(hào)來表示。 工業(yè)上使用的鉑電阻主要有分度號(hào)為 Pt100 ,它的 R0 = 100,其分度表見附錄A1。 第38頁，共65頁。第三節(jié) 熱電阻溫度計(jì)2.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；在測溫范圍為-50+150內(nèi)，具有很好的穩(wěn)定性。 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

20、分度號(hào)為Cu50。另一種是R0100，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為Cu100。第39頁，共65頁。一、電動(dòng)溫度變送器 DBW型溫度（溫差）變送器是DDZ-系列電動(dòng)單元組合式檢測調(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。 第四節(jié) 溫度變送器第40頁，共65頁。DDZ-型的溫度變送器與DDZ-型的溫度變送器進(jìn)行比較，它有以下主要特點(diǎn)。 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

21、可靠性、穩(wěn)定性等各種技術(shù)性能。第四節(jié) 溫度變送器第41頁，共65頁。第四節(jié) 溫度變送器 DDZ-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、放大電路和反饋電路,其原理框圖如圖5-15所示。溫度檢測元件輸入電路放大電路反饋電路被測溫度輸出電流I0 圖5-15 溫度變送器原理框圖第42頁，共65頁。溫度變送器有三種類型： 熱電偶溫度變送器； 熱電阻溫度變送器； 直流毫伏變送器。1.熱電偶溫度變送器結(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)方框圖第四節(jié) 溫度變送器第43頁，共65頁。（1）輸入電橋 作用：冷端溫度補(bǔ)償、調(diào)整零點(diǎn)。 圖

22、3-67 輸入電橋第四節(jié) 溫度變送器第44頁，共65頁。（2）反饋電路 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（3）放大電路第四節(jié) 溫度變送器第45頁，共65頁。2.熱電阻溫度變送器結(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)方框圖第四節(jié) 溫度變送器第46頁，共65頁。二、一體化溫度變送器 它是指將變送器模塊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。 圖3-70 一體化溫度變送器結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)測溫元件和變送器模塊常用的變送器芯片：AD693、XTR101、 XTR103、IXR1

23、00等變送器模塊的正常工作溫度-20+80第四節(jié) 溫度變送器第47頁，共65頁。SBW系列一體化溫度變送器 第四節(jié) 溫度變送器第48頁，共65頁。圖3-71 一體化熱電偶溫度變送器電路原理AD693構(gòu)成的熱電偶溫度變送器的電路原理圖 可得變送器輸出與輸入之間的關(guān)系為第四節(jié) 溫度變送器第49頁，共65頁。 變送器的輸出電流I0與熱電偶的熱電勢Et成正比關(guān)系； RCu阻值隨溫度而變，合理選擇RCu的數(shù)值可使RCu隨溫度變化而引起的I1RCu變化量近似等于熱電偶因冷端溫度變化所引起的熱電勢Et的變化值，兩者互相抵消。 結(jié)論第四節(jié) 溫度變送器第50頁，共65頁。三、智能式溫度變送器以SMART公司的T

24、T302溫度變送器為例加以介紹。優(yōu)點(diǎn) 可以與各種熱電偶或熱電阻配合使用測量溫度； 具有量程范圍寬、精度高； 環(huán)境溫度和振動(dòng)影響小、抗干擾能力強(qiáng)； 質(zhì)量輕； 安裝維護(hù)方便。 結(jié)構(gòu)由硬件部分和軟件部分兩部分構(gòu)成。第四節(jié) 溫度變送器第51頁，共65頁。第四節(jié) 溫度變送器輸入板主電路板液晶顯示器信號(hào)輸入信號(hào)輸出圖5-17 TT302溫度變送器基本構(gòu)成框圖第52頁，共65頁。1.TT302溫度變送器的硬件構(gòu)成輸入板主電路板液晶顯示器圖3-72 TT302溫度變送器硬件構(gòu)成原理框圖2.TT302溫度變送器的軟件構(gòu)成系統(tǒng)程序功能模塊第四節(jié) 溫度變送器第53頁，共65頁。例題分析舉例1.用分度號(hào)為K的鎳鉻-鎳

25、硅熱電偶測量溫度,在沒有采取冷端溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下,顯示儀表指示值為500,而這時(shí)冷端溫度為60,試問實(shí)際溫度應(yīng)為多少?如果熱端溫度不變,設(shè)法使冷端溫度保持在20,此時(shí)顯示儀表的指示值應(yīng)為多少? 解：顯示儀表指示值為500時(shí),由附錄可以查得這時(shí)顯示儀表的實(shí)際輸入電勢為20.64mV,由于這個(gè)電勢是由熱電偶產(chǎn)生的,即 E(t,t0) = 20.64 (mV) 由附錄同樣可以查得 E(t0 ,0) = E(60,0) = 2.436 (mV) 第54頁，共65頁。例題分析 由式 (5-14)可以得到 E(t,0) = E(t,t0) + E(t0 ,0) = 20.64 + 2.436 = 23.0

26、76 (mV) 由23.076mV,查附錄,可得 t557 即被測實(shí)際溫度為557。 當(dāng)熱端為557,冷端為20時(shí),由于E(20 ,0) = 0.798mV,故有 E(t,t0) = E(t,0) - E(t0 ,0) = 23.076 - 0.798 = 22.278 (mV) 由此電勢,查附錄,可得顯示儀表指示值約為538.4。 由此可見,當(dāng)冷端溫度降低時(shí),顯示儀表的指示值更接近于被測溫度實(shí)際值。 第55頁，共65頁。例題分析2.如果用兩支鉑銠10-鉑熱電偶串聯(lián)來測量爐溫,連接方式分別如圖5-18(a)、(b)、(c)所示。已知爐內(nèi)溫度均勻,最高溫度為1000,試分別計(jì)算測量儀表的測量范圍

27、 (以最大毫伏數(shù)表示)。 圖5-18 爐子溫度測量第56頁，共65頁。例題分析解: (a)由于這時(shí)熱電偶的冷端均為0,每支熱電偶對(duì)應(yīng)于1000時(shí)的熱電勢可以由附錄查得 E(1000 ,0) = 9. 585 (mV) 兩支熱電偶串聯(lián),測量儀表所測信號(hào)的最大值為 Emax = 29.585 = 19.17 (mV) 根據(jù)這個(gè)數(shù)值可以確定儀表的測量范圍。 (b)由于這時(shí)不僅要考慮補(bǔ)償導(dǎo)線引出來以后的冷端溫度(30),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(100)對(duì)熱電勢的影響。第57頁，共65頁。例題分析 假定補(bǔ)償導(dǎo)線 C、D與熱電偶 A、B本身在100以下的熱電特性是相同的,所以在冷

28、端處形成的熱電勢為E(30 ,0) = 0.173 (mV) 在補(bǔ)償導(dǎo)線C、D與熱電偶的連接處1、4兩點(diǎn)可以認(rèn)為不產(chǎn)生熱電勢,但在接線盒內(nèi)2、3兩點(diǎn)形成的熱電偶相當(dāng)于熱電偶在100時(shí)形成的熱電勢,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)生的電勢方向是相反的,所以這時(shí)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)第58頁，共65頁。例題分析 根據(jù)這個(gè)數(shù)值可以確定儀表的測量范圍。在這種情況下,如果爐旁邊接線盒內(nèi)的溫度變化,會(huì)以測

29、量產(chǎn)生較大的影響,造成較大的測量誤差。 (c)由于這時(shí)兩支熱電偶冷端都用補(bǔ)償導(dǎo)線引至遠(yuǎn)離爐子處,冷端溫度為30,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,在同樣都是用兩支熱電偶串聯(lián)來測量爐溫時(shí),由于接線不同,產(chǎn)生的熱電勢也是不相同的,在選擇測量儀表時(shí),一定要考慮這種情況。 第59頁，共65頁。例題分析3.在上題所述三種情況時(shí),如果由測量儀表得到的信號(hào)都是15mV,試分別計(jì)算這時(shí)爐子的實(shí)際溫度。 解：在(a)情況時(shí),由于2E(t,0) =15mV,即E(t,0) = 7.5mV,查表(附錄)可得實(shí)際溫度約為814.3。 在(b)情況時(shí),由于 2E(t,0) = 15 + E(30 ,0