化工儀表及自動化

化工儀表及自動化課件第一頁，共二十四頁，2022年，8月28日熱端溫度為t，冷端溫度為tc，顯然冷端溫度難以實(shí)現(xiàn)恒定，怎么辦？冷端的延伸ttcAB生產(chǎn)現(xiàn)場t0毫伏計恒溫環(huán)境AB可以把熱電偶做得很長，一直到控制室把冷端溫度延伸到控制室，變?yōu)閠0，恒定t0比較容易此時，測得的熱電勢為但熱電偶一般為貴重的金屬，不妥第二頁，共二十四頁，2022年，8月28日DC補(bǔ)償導(dǎo)線冷端的延伸ttcAB生產(chǎn)現(xiàn)場t0毫伏計恒溫環(huán)境AB如果選用一組較廉價的材料（C、D），且CD在一定溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢與熱電偶AB在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢相等，就可以用CD來替代AB的延伸段CD即為熱電偶AB的補(bǔ)償導(dǎo)線第三頁，共二十四頁，2022年，8月28日通常CD采用比熱電偶電極材料更廉價的兩種金屬材料做成一般在0～100℃范圍內(nèi)要求補(bǔ)償導(dǎo)線要與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕季哂袔缀跬耆嗤臒犭娦再|(zhì)特點(diǎn)：

不同熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線不同——型號

同一熱電偶兩根補(bǔ)償導(dǎo)線不同——極性補(bǔ)償導(dǎo)線選擇和使用：要和熱電偶的型號相匹配注意極性不能接錯熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線連接處的溫度一般不能高于100℃

第四頁，共二十四頁，2022年，8月28日5、熱電偶冷端溫度的處理中間導(dǎo)體定律拆開冷端，串入“毫伏計”，可以測量熱電勢，而不影響總的熱電勢等值替代定律利用補(bǔ)償導(dǎo)線來延伸冷端，是把熱電偶的冷端從溫度較高和不穩(wěn)定的現(xiàn)場延伸到溫度較低和比較穩(wěn)定的操作室內(nèi)第五頁，共二十四頁，2022年，8月28日③、校正儀表零點(diǎn)法儀表顯示——E(t,0)測量值——儀表輸入——E(t,t1)命令儀表顯示——E(t,t1)調(diào)整儀表零點(diǎn)（機(jī)械零點(diǎn)）——預(yù)先將指針調(diào)整到室溫的數(shù)值（冷端溫度）t1方法簡單，常用但室溫（冷端溫度）變化——誤差用于要求不太高的場合第六頁，共二十四頁，2022年，8月28日④、電橋補(bǔ)償法儀表中最常用的一種處理方法，它利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度的變化而引起熱電勢的變化t+－RcuER1R2R3+ab－+－第七頁，共二十四頁，2022年，8月28日t+－RcuER1R2R3+ab－+－電橋由R1、R2、R3（均為錳銅電阻）和RCu（熱敏銅電阻）組成在設(shè)計的冷端溫度（例如t0＝0℃）時，滿足R1＝R2，R3＝RCu，這時電橋平衡，無電壓輸出，即Uab=0，回路中的輸出電勢就是熱電偶產(chǎn)生的熱電勢當(dāng)冷端溫度由t0變化到t’0時，不妨設(shè)t’0>t0，熱電偶輸出的熱電勢減小，但電橋中RCu隨溫度的上升而增大，于是電橋兩端會產(chǎn)生一個不平衡電壓Uab(t’0)第八頁，共二十四頁，2022年，8月28日t+－RcuER1R2R3+ab－+－此時回路中輸出的熱電勢為:經(jīng)過設(shè)計，可使電橋的不平衡電壓等于因冷端溫度變化引起的熱電勢變化，即于是實(shí)現(xiàn)了冷端溫度的自動補(bǔ)償。實(shí)際的補(bǔ)償電橋一般是按t0＝20℃設(shè)計的即t0＝20℃時，補(bǔ)償電橋平衡無電壓輸出

第九頁，共二十四頁，2022年，8月28日1、熱電阻的測溫原理熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性只要測出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓?，就可以測量出被測溫度目前，主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類金屬熱電阻：金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示：

第十頁，共二十四頁，2022年，8月28日金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻的比較：熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴(yán)重，測溫范圍只有－50～300℃左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測和控制。金屬熱電阻一般適用于測量－200～500℃范圍內(nèi)的溫度測量，其特點(diǎn)測量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在過程控制領(lǐng)域中的應(yīng)用極其廣泛。

√第十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日2、工業(yè)上常用的金屬熱電阻

從電阻隨溫度的變化來看，大部分金屬導(dǎo)體都有這種性質(zhì)，但并不是都能用作測溫?zé)犭娮瑁鳛闊犭娮璧慕饘俨牧弦话阋螅罕M可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)電阻率要大熱容量小在使用的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)和物理性能材料的復(fù)制性好電阻值隨溫度變化要有單值函數(shù)關(guān)系（最好呈線性關(guān)系）熱電阻材料——鉑、銅第十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日3、熱電阻的結(jié)構(gòu)普通型、鎧裝型、薄膜型①、普通型熱電阻電阻體、保護(hù)套管、接線盒保護(hù)套管、接線盒與熱電偶基本相同電阻體：將電阻絲繞在具有一定形狀的支架上采用雙線無感繞制法體積小，受熱膨脹時電阻絲不應(yīng)產(chǎn)生附加應(yīng)力第十三頁，共二十四頁，2022年，8月28日②、鎧裝熱電阻

將電阻體預(yù)先拉制成型并與絕緣材料和保護(hù)套管連成一體

體積小、抗震性好、可彎曲、熱慣性小、使用壽命長③、薄膜熱電阻

將熱電阻材料通過真空鍍膜法直接蒸鍍到絕緣基底上

體積小、熱慣性小、靈敏度高第十四頁，共二十四頁，2022年，8月28日4、熱電阻的信號連接方式

熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號通過引線傳遞到計算機(jī)控制裝置或者其它二次儀表上常用的引線方式有三種：ER1R2R3第十五頁，共二十四頁，2022年，8月28日ER1R2R3三線制：在熱電阻根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制這種方式通常與電橋配套使用，可以較好地消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程中最常用的引線方式

IIABC電橋上R1＝R2>>Rt、R3，經(jīng)過設(shè)計可以使兩個橋臂上的電流相等，均為I，且I幾乎不受Rt的影響第十六頁，共二十四頁，2022年，8月28日四線制：在熱電阻根部兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流Is，把Rt轉(zhuǎn)換為電壓信號Ui，再通過另兩根引線把Ui引至二次儀表?？梢娺@種引線方式可以完全消除引線電阻的影響，主要用于高精度的溫度檢測

第十七頁，共二十四頁，2022年，8月28日1、DDZ－III型溫度變送器

分為熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器兩種熱電偶溫度變送器：把mV信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出熱電阻溫度變送器：把Ω信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出最終要求：變送器輸出電流Io應(yīng)與被測溫度t成線性對應(yīng)關(guān)系第十八頁，共二十四頁，2022年，8月28日按照規(guī)定的型號配用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線，注意熱電偶的正、負(fù)極與補(bǔ)償導(dǎo)線的正、負(fù)極相連接。熱電阻的線路電阻一定要符合所配二次儀表的要求。為了保護(hù)連接導(dǎo)線與補(bǔ)償導(dǎo)線不受外來機(jī)械損傷，連接導(dǎo)線或補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)穿入鋼管內(nèi)或走匯線槽。導(dǎo)線應(yīng)盡量避免有接頭。應(yīng)有良好的絕緣。禁止與交流輸電線合用一根穿線管，以免引起感應(yīng)。補(bǔ)償導(dǎo)線不應(yīng)有中間接頭，否則應(yīng)加裝接線盒。另外，最好與其他導(dǎo)線分開敷設(shè)。

布線要求第十九頁，共二十四頁，2022年，8月28日3．動圈的溫度補(bǔ)償

動圈是用銅導(dǎo)線繞制而成的，當(dāng)環(huán)境溫度升高時，電阻就增大在相同的毫伏信號輸入的情況下，回路內(nèi)電流將會減少，儀表的指示值就偏低怎么處理？進(jìn)行溫度補(bǔ)償

第二十頁，共二十四頁，2022年，8月28日在線路中串接熱敏電阻RT，電阻值隨溫度的升高而呈指數(shù)規(guī)律下降只用熱敏電阻補(bǔ)償就過頭了，再用一個錳銅絲繞制的電阻R外(50Ω)和熱敏電阻RT(20C時為68Ω)并聯(lián)，以削弱RT的影響，并聯(lián)后的特性接近于線性變化串聯(lián)一只較大的電阻R串，錳銅絲繞制，數(shù)值按量程大小來選擇

。使動圈電阻隨溫度變化而引起測量的相對誤差減少了很多第二十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日串聯(lián)一只較大的電阻R串，錳銅絲繞制，數(shù)值按量程大小來選擇

。使動圈電阻隨溫度變化而引起測量的相對誤差減少了很多第二十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日1．不平衡電橋設(shè)計時：R3=R4R2=Rt0+R0t=t0：R2R4=R3（Rt0+R0）

電橋平衡——ΔU=0t>t0：R2R4<R3（Rt0+R0）

電橋不平衡——ΔU