過程控制王再英版第2章

第2章檢測儀表要控制一個生產(chǎn)過程，首先必須實時檢測生產(chǎn)過程中的有關參數(shù)。例如溫度、壓力、流量、液位等。用來檢測這些參數(shù)的工具稱為檢測儀表，其中包括測量指示儀表及將被測參數(shù)轉換成標準信號輸出的測量變送器。2.1檢測儀表的基本技術指標檢測儀表種類繁多，但目的都是快速、準確地測量某種物理量。因此，對于檢測儀表的性能有一套通用的評價指標。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!1.絕對誤差檢測儀表的指示值X與被測量真值Xt之間存在的差值稱為絕對誤差Δ。表示為：

Δ=X－Xt

由于真值是無法得到的理論值。實際計算時，可用精確度較高的標準表所測得的標準值X0代替真值Xt，表示為：Δ=X－X0

儀表在其標尺范圍內(nèi)各點讀數(shù)的絕對誤差中最大的絕對誤差稱為最大絕對誤差Δmax。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!2．基本誤差基本誤差是一種簡化的相對誤差，又稱引用誤差或相對百分誤差。定義為：

而：儀表量程=測量上限－測量下限儀表的基本誤差表明了儀表在規(guī)定的工作條件下測量時，允許出現(xiàn)的最大誤差。

過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!例1

某臺測溫儀表的測溫范圍為－100～700℃，校驗該表時測得全量程內(nèi)最大絕對誤差為＋5℃，試確定該儀表的精度等級。解：該儀表的基本誤差為：

將該表的δ去掉“十”號與“％”號，其數(shù)值為0.625。由于國家規(guī)定的精度等級中沒有0.625級儀表，而該儀表的誤差超過了0.5級儀表所允許的最大絕對誤差。

故：這臺測溫儀表的精度等級為1.0級。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!目前，我國生產(chǎn)的儀表常用的精確度等級有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5等。精度等級數(shù)值越小，就表征該儀表的精確度等級越高，也說明該儀表的精確度越高。0.05級以上的儀表，常用來作為標準表；工業(yè)現(xiàn)場用的測量儀表，其精度大多為0.5級以下。儀表的精度等級一般用符號標志在儀表面板上。如

過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!分辨率表示儀表顯示值的精細程度。如一臺儀表的顯示位數(shù)為四位，其分辨率便為千分之一。數(shù)字儀表的顯示位數(shù)越多，分辨率越高。

分辨力是指儀表能夠顯示的、最小被測值。如一臺溫度指示儀，最末一位數(shù)字表示的溫度值為0.1℃，即該表的分辨力為0.1℃。對于數(shù)字式儀表，則用分辨率和分辨力表示靈敏度和靈敏限。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!6、響應時間當用儀表對被測量進行測量時，被測量突然變化以后，儀表指示值總是要經(jīng)過一段時間后才能準確地顯示出來。這段時間稱為響應時間。響應時間的計算：從輸入一個階躍信號開始，到儀表的輸出信號（即指示值）變化到新穩(wěn)態(tài)值的95％所用的時間。以上是檢測儀表常用的性能指標。txytp過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!接觸式測溫儀表有：1、膨脹式溫度計膨脹式溫度計是基于物體受熱時體積膨脹的性質而制成的。有液體膨脹式溫度計：利用液體（水銀、酒精）受熱時體積膨脹的特性測溫。玻璃管溫度計電接點式玻璃管溫度計過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!雙金屬片常用來做溫度報警或控制隨著溫度上升，雙金屬片逐漸彎曲，當其觸點接觸到固定觸點時，報警燈和繼電器回路被接通。調節(jié)螺釘用來調整固定觸點的位置，以調整報警溫度。雙金屬片調節(jié)螺釘絕緣柱

如圖是一雙金屬溫控器。繼電器過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!3、熱電偶溫度計利用物體的熱電性質測溫。4、熱電阻溫度計利用金屬電阻值或半導體電阻值隨溫度變化的性質測溫。5、半導體溫度計利用半導體PN結的結電壓隨溫度變化的特性，通過測量感溫器元件（結）電壓變化來測量溫度。非接觸式測溫的具體方法有：過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!2.2.2熱電偶熱電偶是以熱電效應為原理的測溫元件，能將溫度信號轉換成電勢信號（mV）。特點：結構簡單、測溫準確可靠、信號便于遠傳。一般用于測量500～1600℃之間的溫度。2.2.2.1熱電偶的測溫原理將兩種不同的導體或半導體連接成閉合回路，若兩個連接點溫度不同，回路中會產(chǎn)生電勢。此電勢稱為熱電勢。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!2、溫差電勢對于同一金屬A（或B），其兩端溫度不同，自由電子所具有的動能不同，也會產(chǎn)生相應的電勢，稱為溫差電勢。熱電勢由兩部分組成：接觸電勢和溫差電勢。但溫差電勢值遠小于接觸電勢，常忽略不計。tA

Bt0過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!

鎳鉻—鎳硅熱電偶分度表（簡表）分度號Kt0=0℃，E/mVt/℃0010203040506070809000.0000.3970.7981.2031.6112.0222.4362.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.3387.7372008.1378.5378.9389.3419.74510.15110.56010.96911.38111.79330012.20712.63213.03913.45613.87414.29214.71215.13215.55215.97440016.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91922.34622.77223.19823.62424.05024.47660024.90225.32725.75126.17626.59927.02227.44527.86728.28828.70970029.12829.54729.96530.38330.79931.21431.62932.04232.45532.86680033.27733.68634.09534.50234.90935.31435.71836.12136.52436.92590037.32537.72438.12238.51938.91539.31039.70340.09640.48840.897100041.26941.65742.04542.43242.81743.20243.58543.96844.34944.729110045.10845.48645.86346.23846.61246.98547.35647.72648.05948.462120048.82849.19249.55549.91650.27650.63350.99051.34451.69752.049130052.398過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!2、中間導體定律在熱電偶回路中接入另一種中間導體后，只要中間導體兩端溫度相同，中間導體的引入對熱電偶回路的熱電勢沒有影響。因為熱電偶在使用時，總要將熱電偶回路打開，接入測量儀表，即插入第三種導體。

測量儀表過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!3、中間溫度定律一支熱電偶在兩接點溫度為t、t0時的熱電勢，等于兩支同溫度特性熱電偶在接點溫度為t、ta和ta、t0時的熱電勢之代數(shù)和。即EAB

(t，to)=E

AB(t,0)－

E

AB(to,0)據(jù)此，只要給出冷端為0℃時的熱電勢關系EAB(t,0)，便可求出冷端任意溫度時的熱電勢。－=符合分度表要求ABt0tAB0tAB0t0

過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!2.2.2.4熱電偶類型

理論上任何兩種導體或半導體都可以組成熱電偶，但考慮有良好的應用性能，必須對熱電偶材料加以選擇。選取原則：在測溫范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的化學及物理性質，熱電勢要大，且與溫度接近線性關系。國際電工委員會（簡稱IEC）規(guī)定了熱電偶材料的取材標準。用分度號命名不同取材的熱電偶，并給出了標準的熱電勢分度表。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!鉑及其合金（B、S）屬于貴重金屬，價格很貴，但其熱電勢非常穩(wěn)定，主要用做標準熱電偶及測量1100℃以上的高溫。鎳鉻－鎳硅（K）

線性度最好鎳鉻－康銅（E）靈敏度最高銅－康銅（T）價格最便宜不同材質的熱電偶，其熱電勢與熱端溫度的特性關系不同。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!根據(jù)中間溫度定律，補償導線和熱電偶相連后，其總的熱電勢等于兩支熱電偶產(chǎn)生的熱電勢的代數(shù)和。

E(t,t0)=E偶

(t,tn)＋E補(tn,t0)用補償導線延長熱電偶的必須條件是：補償導線的熱電特性在低溫段與所配熱電偶相同。因此，不同的熱電偶配不同的補償導線。常用熱電偶的補償導線見表2.2。補償導線熱偶ttnt0E(t,t0)過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!例

用K型熱電偶測量某加熱爐的溫度。測得的熱電勢E（t，t0）＝36.122mV，而自由端的溫度t0＝30℃，求被測的實際溫度。解由分度表可以查得

E（30，0）＝1.203mV則E（t，0）

＝E（t，30）+E（30，0）＝36.122+1.203＝37.325mV再查分度表可以查得37.325mV對應的溫度為900℃。計算法適用于實驗或臨時測溫。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!3、冰浴法把熱電偶的冷端插入盛有絕緣油的試管中，然后將試管放入裝有冰水混合物的容器中，保持冷端為0℃。這種方法多數(shù)用于熱電偶的檢定。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!5．半導體PN結補償法利用半導體PN結電壓隨溫度升高而降低的特性自動補償熱電偶的冷端溫度引起的誤差。圖中半導體三極管基極結電壓Vbe隨溫度升高而降低。將Vbe放大后即可輸出。

只要保持三極管集電極電流Ic恒定，冷端補償電壓e0即與冷端溫度成正比。Vbe過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!工業(yè)中用得最多的是鉑電阻和銅電阻，也有鎳電阻、銦電阻、錳電阻及碳電阻等用于低溫及超低溫測量。電阻溫度系數(shù)大，電阻率大；在測溫范圍內(nèi)物理化學性能穩(wěn)定；溫度特性的線性度好。作為工業(yè)用熱電阻的材料要求：過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!2.銅電阻銅電阻價格便宜，線性度好，但溫度稍高易氧化，常用于-50~+100℃溫度測量。銅電阻有兩種分度號：Cu50，Cu100。電阻溫度關系：

Rt=R0(1+αt)(-50~150℃)

過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!3.熱電阻的三線制接法電阻測溫信號通過電橋轉換成電壓時，熱電阻的接線如用兩線接法，接線電阻隨溫度變化會給電橋輸出帶來較大誤差，必須用三線接法。RtR3rrrR1R2RtR3rrR1R2過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!

2.2.3.2熱敏電阻半導體材料的電阻值具有負溫度系數(shù)，可以作溫度傳感元件，特點是：溫度(℃)1081061041021001601208040電阻(Ω)負溫度系數(shù)熱敏電阻特性

電阻率大—電阻體積小，響應快；溫度系數(shù)大—靈敏度高；非線性嚴重—影響精度。溫度特性分散—互換性差過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!動圈式儀表實質上是測量電流的儀表，其指示機構的核心部件是一個磁電式毫安表。

利用通電線圈在磁場中受到力矩的作用產(chǎn)生偏轉的原理，帶動裝在動圈上的指針移動，從而指示出被測參數(shù)。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!RDRMR串RTRL熱電偶由于熱敏電阻溫度系數(shù)太大，用一個錳銅電阻RM（50Ω）和熱敏電阻R

T

（68Ω20℃）并聯(lián)。R串按量程大小調整。1、配熱電偶的動圈儀表熱電偶直接輸出毫伏信號，可以驅動動圈儀表。但有動圈電阻溫度補償和量程匹配問題要解決。1）用熱敏電阻補償動圈電阻的溫度誤差過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!2、配熱電阻的動圈儀表一般用電橋將熱電阻信號轉換成電壓信號。則R1R3=R2（R0+RT0）且R1=R2，

R3=RT0+R0有：I1=

I2=

I當T

℃時，電橋輸出Uab=R3I–（RT+R0）I=R3I–（RT0+?RT+R0）I

=–?RTI1）電橋工作原理RwRmRdR0R2R1RtR3abRTI2I1r

r

r

設T0

℃時，電橋平衡。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!2.2.5.2數(shù)字式指示儀表

數(shù)字式指示儀表是以數(shù)字電壓表為主體而構成的測量儀表。其原理框圖如下：

檢測變送寄存器模/數(shù)轉換脈沖計數(shù)脈沖信號數(shù)字譯碼器顯示器過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!2.2.5.3自動記錄儀表自動記錄儀能實時記錄被測參數(shù)。記錄的方式有紙記錄和無紙記錄兩類。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!

平衡電橋測溫原理

當被測溫度為下限時，Rt有最小值Rt0，滑動觸點應在Rp的左端，此時電橋的平衡條件是:

R3（Rt0+Rp）＝R2R4

被測溫度升高后，電橋輸出不平衡電壓，驅動電機，帶動觸點向右移動，直至新的平衡點:

兩式相減得：

R3（Rt0+?Rt+Rp-r1）＝R2（R4+r1

）過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!2.自動電位差計式記錄儀

自動電位差計式記錄儀輸入電壓信號，因此可配接熱電偶。和自動平衡電橋式記錄儀相比，兩者除測量部分不同外，其余部分都相同。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!數(shù)字式記錄儀表形式多樣，內(nèi)裝CPU，無紙記錄被測參數(shù)?？蓪崟r顯示，也可隨時調出歷史曲線?？啥嗤ǖ烙涗洝＿^程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!2.2.6.1模擬式溫度變送器模擬式溫度變送器有多個品種、規(guī)格，以配合不同的傳感元件和不同的量程需要，但結構基本相同。-+電量傳感元件被測溫度輸入電路放大電路反饋電路輸出電流圖2.24溫度變送器原理框圖E1過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!下面具體分析各環(huán)節(jié)的工作原理。1．輸入電路熱電偶溫度變送器的輸入電路主要是在熱電偶回路中串接一個電橋電路。電橋的功能是實現(xiàn)熱電偶的冷端補償和測量零點的調整。Ei=Et+VRcu－

VR4冷端補償設計：?VRcut0=E(t0,0)Ei零點調整溫度補償過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!大幅度的零點調整叫零點遷移。實用價值是：有些工藝的參數(shù)變化范圍很小，例如，某設備的溫度總在500～1000℃之間變化。如果儀表測量范圍在0～1800℃之間，則500℃以下、1000℃以上的測量區(qū)域屬于浪費。因為變送器的輸出范圍是一定的?？赏ㄟ^零點遷移，配合量程調整，使儀表的測量范圍在500～1000℃之間，可提高測量精度。Ei=Et+

?VRcut0

+VRcu0－VR4零點調整過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!RP1為零點遷移電位器，RP2為量程遷移電位器，改變RP2，可改變反饋電壓Vf的分壓比，即改變反饋強度，因而改變整個變送器的量程。差動輸入：實際輸入電路Et+VRCU→

IC2+

VRP’1

+VRP’2→

IC2-Et調RP1、RP2互相影響。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!實際放大電路

高增益、低漂移的IC2

，構成差動放大器復合管Ta1、Ta2構成射極輸出器，實現(xiàn)V-I的轉換穩(wěn)壓管VD0的作用是在電流輸出回路斷線時，電壓輸出信號不受影響調制隔離過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!實際反饋電路IC1及非線性反饋構成的線性化修正電路，將V’f轉換為電壓Vf后，反饋到IC2的反相輸入端。經(jīng)Tf隔離，經(jīng)整流、濾波，在Rf、Cf

上得到與IO成正比的直流反饋電壓V’f過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!

安全防爆措施VDi1、VDi2限壓、Ri1、Ri2限流。變壓器隔離限壓限流過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!西儀444系列溫度變送器上海橫河YT200溫度變送器過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!3．精確度（精度）為了便于量值傳遞，國家規(guī)定了儀表的精確度（精度）等級系列。如0.5級，1.0級，1.5級等。儀表精度的確定方法：將儀表的基本誤差去掉“±”號及“％”號，套入規(guī)定的儀表精度等級系列。例如某臺儀表的基本誤差為±1.0％，則確認該表的精確度等級符合1.0級；如果某臺儀表的基本誤差為±1.3％，則該表的精確度等級符合1.5級。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!例2

某臺測壓儀表的測壓范圍為0～8MPa。根據(jù)工藝要求，測壓示值的誤差不允許超過±0.05MPa，問應如何選擇儀表的精度等級才能滿足以上要求？

解：根據(jù)工藝要求，儀表的允許基本誤差為：

去掉“±”和“％”號后，0.625介于0.5～1.0之間。若選精度為1.0級的儀表，其允許的最大絕對誤差為±0.08MPa。超過了工藝允許的數(shù)值。故：應選擇0.5級的表。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!4、靈敏度和分辨率

靈敏度表示指針式測量儀表對被測參數(shù)變化的敏感程度，常以儀表輸出（如指示裝置的直線位移或角位移）與引起此位移的被測參數(shù)變化量之比表示：靈敏限表示指針式儀表在量程起點處，能引起儀表指針動作的最小被測參數(shù)變化值。

S－儀表靈敏度；ΔY－儀表指針位移的距離（或轉角）；ΔX－引起ΔY的被測參數(shù)變化量?！?00℃過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!5、變差在外界條件不變的情況下，同一儀表對被測量進行往返測量時（正行程和反行程），產(chǎn)生的最大差值與測量范圍之比稱為變差。變差=量程正反行程最大差值×100%造成變差的原因:傳動機構間存在的間隙和摩擦力;彈性元件的彈性滯后等。?ymaxyxmin

xmaxOx過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!2.2溫度檢測及儀表溫度是表征物體冷熱程度的物理量。是工業(yè)生產(chǎn)中最普遍而重要的操作參數(shù)。2.2.1溫度檢測方法一般利用物體的某些物理性質隨溫度變化的特性來感知、測量溫度。有接觸式測溫——通過測溫元件與被測物體的接觸而感知物體的溫度。非接觸式測溫——通過接受被測物體發(fā)出的熱輻射熱來感知溫度。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!

固體膨脹式溫度計：用兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊接在一起制成雙金屬片。受熱后，由于兩金屬片的膨脹長度不同而產(chǎn)生彎曲。

若將雙金屬片制成螺旋形，當溫度變化時，螺旋的自由端便圍繞著中心軸偏轉，帶動指針在刻度盤上指示出相應溫度值。

過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!原理:封閉容器中的液體、氣體或低沸點液體的飽和蒸汽，受熱后體積膨脹，壓力增大。2、壓力式溫度計利用封閉容器中的介質壓力隨溫度變化的現(xiàn)象來測溫。用壓力表指示溫度。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!紅外線測溫計光學高溫計1、輻射式溫度計通過測量物體熱輻射功率來測量溫度。2、紅外式溫度計通過測量物體紅外波段熱輻射功率來測量溫度。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁!1、接觸電勢當不同導體A、B接觸時，兩邊的自由電子密度不同，在交界面上產(chǎn)生電子的相互擴散，致使在接觸處產(chǎn)生接觸電勢。

其大小取決于兩種材料的種類和接觸點的溫度。t熱端A

Bt0冷端eAB(t)=KtelnNA(t)NB(t)NA(t)、NB(t)—自由電子密度；

e—單位電荷過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁!

3、回路總電勢熱電偶回路總電勢由接觸電勢和溫差電勢疊加而成，稱熱電勢。由于溫差電勢很小，熱電勢基本由接觸電勢構成：

EAB

（t，t0）=eAB（t）-eAB（t0）此計算式中，有的常數(shù)很難確定，無法實用。實際中用實測標定。但從上述公式可以得出基本結論：

對于確定的熱電偶，熱電勢只與熱端和冷端溫度有關。當冷端溫度固定時，E（t，t0）是熱端溫度

t的單值函數(shù)。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁!2.2.2.2熱電偶的基本定律1、均質導體定律

由一種均質導體或半導體組成的閉合回路中，不論其截面和長度如何，以及沿長度方向上各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢。因此，熱電偶必須由兩種不同材料的均質導體或半導體組成。但其截面和長度不限。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁!有

EABC

(t，t0)=eAB(t)+eBC(t0)+eCA(t0)當t=t0

時有eAB(t0)+eBC(t0)+eCA(t0)=0即eBC(t0)+e

CA(t0)=－e

AB(t0)則EABC

(t，t0)=e

AB(t)－

e

AB(t0)設將熱電偶AB一端打開，接入第三種導體C

由此可知，只要接入第三種導體的兩個連接點溫度相等，它的接入對回路電勢毫無影響。這一結論可以推廣至接入多種導體。ABCt0t0t過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第56頁!2.2.2.3熱電偶的構造熱電偶是用兩種不同材料的偶絲或薄膜一端焊接而成。其構造分普通型、鎧裝型、簿膜型等。普通型鎧裝型普通熱電偶過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第57頁!

幾種常用的標準型熱電偶簡介熱電偶名稱分度號測溫范圍（℃）平均靈敏度特點鉑銠30—鉑銠6B0～+180010μV/℃穩(wěn)定性好,精度高,可在氧化氣氛使用鉑銠l0—鉑S0～+160010μV/℃同上，線性度優(yōu)于B鎳鉻—鎳硅K0～+100040μV/℃價廉,，可在氧化及中性氣氛中使用鎳鉻—康銅E-200～+90080μV/℃靈敏,價廉,可在氧化及弱還原氣氛中使用銅—康銅T-200～+40050μV/℃價廉,但銅易氧化,常用于150℃以下溫度測量過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第58頁!2.2.2.5熱電偶冷端溫度補償熱電偶的熱電勢大小不僅與熱端溫度有關，還與冷端溫度有關。所以使用時，需保持熱電偶冷端溫度恒定。但熱電偶的冷端和熱端離得很近，使用時冷端溫度較高且變化較大。為此應將熱電偶冷端延至溫度穩(wěn)定處。為了節(jié)約，工業(yè)上選用在低溫區(qū)與所用熱電偶的熱電特性相近的廉價金屬，作為熱偶絲在低溫區(qū)的替代品來延長熱電偶，稱為補償導線。

補償導線熱偶過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第59頁!使用補償導線只是將熱電偶的冷端延長到溫度比較穩(wěn)定的地方，而標準熱電勢要求冷端溫度為零度，為此還要采取進一步的補償措施。1．查表法（計算法）如果某介質的溫度為t，用熱電偶進行測量，其冷端溫度為t0，測得的熱電勢為EAB（t,t0）。根據(jù)中間溫度定律，有

EAB（t,0）＝EAB（t,t0）＋EAB（t0,0）得出標準熱電勢EAB（t,0），再查分度表就可得出被測溫度。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第60頁!2、儀表零點調整法

如果熱電偶冷端溫度比較穩(wěn)定，與之相接的顯示儀表又可以調整零點，那么在測試前，將儀表指針就調整到冷端溫度處，再開始測量。此法比較簡單，但由于冷端溫度（室溫）也有波動，所以只能在測溫要求不太高的場合下應用。×100℃過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第61頁!補償電橋法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢，來補償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值。E(t,0)E(t,t0)E(t0,0)＋－E(t,t0)E(t0,0)E(t,0)電橋補償導線4、補償電橋法過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第62頁!2.2.3熱電阻對于500℃以下的中、低溫，熱電偶輸出的熱電勢很小，容易受到干擾而測不準。一般使用熱電阻溫度計來進行中低溫度的測量。熱電阻有金屬熱電阻和半導體熱敏電阻兩類。2.2.3.1金屬熱電阻金屬熱電阻測溫精度高。大多數(shù)金屬電阻阻值隨溫度升高而增大。具有正溫度系數(shù)。α=1

dRR

dT溫度系數(shù)過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第63頁!電阻溫度關系：

Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100)t3](-200~0℃)Rt=R0(1+At+Bt2)(

0~850℃)鉑電阻有兩種分度號：Pt10,Pt1001.鉑電阻

鉑材料容易提純，其化學、物理性能穩(wěn)定；測溫復現(xiàn)性好、精度高。被國際電工委員會規(guī)定為-259~+630℃間的基準器，但線性度稍差，常用于-200~+600℃溫度測量。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第64頁!普通熱電阻結構熱電阻的結構型式常見有普通型熱電阻、鎧裝熱電阻。其結構是，以云母片或石英玻璃柱作骨架，將金屬絲用雙線法繞在骨架上，以消除電感。此外，還有薄膜型熱電阻。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第65頁!電阻測溫信號通過電橋轉換成電壓時，熱電阻必須用三線制接法，以抵消接線電阻隨溫度變化對電橋的影響。測量儀表RtRtR3rrrR1R2過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第66頁!

2.2.4集成溫度傳感器集成溫度傳感器將溫敏晶體管和外圍電路集成在一個芯片上構成，相當于一個測溫器件。特點：體積小、反應快、線性較好、價格便宜，測溫范圍為-50~150℃。集成溫度傳感器按輸出量形式不同，可分為電壓型、電流型和數(shù)字型三類。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第67頁!2.2.5溫度顯示與記錄熱電偶、熱電阻等傳感元件的測溫信號，必須經(jīng)后級儀表處理，將溫度顯示出來或記錄保存?！?00℃2.2.5.1動圈式指示儀表可直接與熱電偶、熱電阻配套顯示溫度，是最簡單的模擬指示儀表。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第68頁!動圈測量機構原理當測量信號通過張絲加在動圈上，有電流流過動圈時，動圈受磁場力作用而偏轉。動圈轉動使張絲扭轉，于是張絲產(chǎn)生反抗動圈轉動的力矩，當兩力矩平衡時，動圈就停留在某一位置上，指針指示出被測參數(shù)值?！?00℃過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第69頁!2）外接電阻和外接調整電阻熱電偶和動圈儀表相接后，流過動圈的電流為：R外=R熱+R補+R連+R調R內(nèi)=表內(nèi)電阻之和測量時要求回路：R總=15Ω通過調整R調實現(xiàn)。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第70頁!可見三線制接法可以消除接線電阻的影響。一般規(guī)定每根連接導線的電阻值為5Ω。RwRmRdR0R2R1RtR3abRTI2I1r

r

r

2）三線制與外接調整電阻在考慮接線電阻后，電橋輸出：Uab=（R3+r)

I–（RT+?RT

+R0+r）I=–?RT

I過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第71頁!

例：配熱電偶的數(shù)字式測溫儀表原理框圖標準熱電勢濾波放大線性化標度變換過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第72頁!1.自動平衡電橋式記錄儀

RpRtR3r圖2.22自動平衡電橋原理圖R0R2R1利用電橋的平衡動作進行測量記錄。可配接熱電阻組成測溫記錄儀。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第73頁!

r1

是滑線電阻Rp的輸出可變電阻。電機帶動觸點B向新的平衡位置移動，到達平衡點時，電橋輸出為零，電機停止。B的位置就可以反映?Rt，即反映了溫度的變化。觸點位移與?Rt呈比例關系：過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第74頁!配接熱電偶，必須考慮冷端補償問題。圖2.23中，將R2換成銅電阻，和熱電偶的冷端置于同一溫度下。當冷端溫度升高時，設計使電壓VR2的增加量恰好彌補熱電勢的減少值。VR2=E(t0,0)E(t,t0)過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第75頁!2.2.6溫度變送器檢測信號要進入控制系統(tǒng)，必須符合控制系統(tǒng)的信號標準。變送器的任務就是將不標準的檢測信號，如熱電偶、熱電阻的輸出信號轉換成標準信號輸出。數(shù)字控制系統(tǒng)的信號標準有：FF協(xié)議、HART協(xié)議等模擬控制系統(tǒng)的信號標準是：

Ⅱ

型：0~10mA、0～10VIII型：4～20mA、1～5V過程控制王再英版第2