現(xiàn)代檢測技術-李英順-電子教案-第11章課件

1、第11章溫度測量、11.2熱電偶、11.3熱阻和熱敏電阻、11.4集成溫度傳感器ad 590、11.1概述、1、學習交流PPT、第三通用流程參數(shù)測量、流程控制系統(tǒng)至少具有控制對象(或稱為控制流程)、檢測裝置(傳感器)測試設備檢測測試參數(shù)(例如溫度、壓力、流量、液位和組件量)，將其轉換為適當?shù)募蓸藴市盘?，并起到系統(tǒng)顯示、記錄或下一步曹征控制的作用。檢測裝置實際上由兩部分組成，首先檢測控制參數(shù)，然后發(fā)射機將其轉換為集成標準信號。2，學習交換PPT，11.1概述，溫度是表征物體冷熱程度的一種物理量，是工業(yè)生產和科學實驗中最常見和最重要的熱參數(shù)之一。溫度不能直接測量，只能根據(jù)冷熱物體之間的熱交換或冷

2、熱程度而改變物體物理特性的特性間接測量。根據(jù)溫度測量方法，可分為接觸式溫度測量法和非接觸式溫度測量法兩類。3，學習交換PPT，11.1概述，11.1.1.1溫度測量方法接觸溫度接觸溫度測量的特點是溫度檢測元件直接與測量對象接觸，兩者都進行了完全的熱交換，最后達到熱平衡，此時溫度計的顯示值是測量對象的溫度。以接觸式方式測量溫度的常用溫度計是玻璃溫度計、壓力溫度計、雙金屬溫度計、熱電偶和熱電阻等接觸式溫度測量，特別適合下面，是熱容量大、無腐蝕的對象的連續(xù)在線溫度測量。4，學習交換PPT，11.1概述，非接觸溫度測量非接觸溫度測量的特點是溫度檢測組件不直接與測試對象接觸，接受測試對象的熱輻射，可以熱

3、交換，因此測量測試對象的溫度。非接觸溫度測量的優(yōu)點是，不改變被測量物體的溫度分布，熱慣性小，溫度測量上限高，方便測量移動物體的溫度和快速變化的溫度。為了準確、容易地傳遞溫度值，應該制作測量溫度的綜合尺度溫度計。確定溫度的讀數(shù)起點(零)和測量溫度的基本單位。5、學習交換PPT、11.1概述、1。經(jīng)驗溫度計根據(jù)特定物質的體積膨脹和溫度的關系，通過實驗方法或經(jīng)驗公式確定的溫度計稱為經(jīng)驗溫度計。華氏溫度標志是大氣壓下純凈水的冰點是32度，沸點是212度，中間是180等分，每個華氏1度。在攝氏溫度標準大氣壓下，下水的冰點記為0度，水的沸點記為100度，100-100之間的100等分，1等用攝氏1度，符號

4、t表示。11.1.2溫度單位，6，學習通信PPT，11.1概述，攝氏溫度和華氏關系，(11-1)熱力學溫度計，基于1848年凱爾文提出的卡諾循環(huán)，是理想的、實際上無法實現(xiàn)的理論溫度計，是國際單位制的7個基本物理單位之一。與攝氏度的關系是(11-2)單位為開，并記錄為k。7，學習交換PPT，11.1概述，3。從絕對氣體溫度標準異常氣體狀態(tài)方程開始，鄭在玹熱力學溫標稱為絕對氣體溫度指示，在玻爾定律(11-3)中p特定質量氣體的壓力；這種氣體的體積是v。r普遍常數(shù)T熱力學溫度。氣體體積恒定時，其壓力與溫度的單值函數(shù)(11-4)的比率關系完全類似于開爾文給定的熱力學溫度計的比率關系。因此，如果使用相同

5、的固定點(水的三相點)作為參照點，則兩個溫度指示在數(shù)值上是相同的。常識是理想氣體的溫度顯示方程。8，學習交換PPT，11.1概述，國際溫度計按照國際溫度計的規(guī)定：熱力學溫度是基本溫度，用符號t表示，單位是開，k表示。將水的三相點熱力學溫度(即固體、液體、氣體三相共存時的平衡溫度)定義為273.16K，將1K(開爾文一度)定義為水的三相點熱力學溫度的1/273.16。一般規(guī)定比水的三相點低0.01K的氣溫為攝氏0度，這與(11-5)溫度范圍的分節(jié)和插值方程有關。攝氏溫度和熱力學溫度的關系仍然可以從形式(11-5)來看(11-6)，9，學習交換PPT，11.1概述，11.1.3溫度計的分類，廣泛的

6、溫度測量范圍，溫度計的種類很多。根據(jù)工作原理，有膨脹、熱阻、熱電偶和輻射。根據(jù)測量方法的不同，有接觸類別和非接觸類別。根據(jù)溫度范圍，可分為低溫、低溫、中溫和超高溫溫度測量。超低溫度一般被認為是0-10K，低溫是10-800K，中溫是乙，高溫是指，胃是超高溫。10、學習交流PPT、表11-1常用溫度測量儀、11、學習交流PPT、12、學習交流PPT、11.2熱電偶、溫度測量有多種測量方法，但熱電偶作為溫度測量元素準確度高。測量范圍寬度，常用熱電偶，低溫可測量對高溫可測量對左右，特殊材料的熱電極，最小可測量，最大可達到溫度。靈敏度好。使用方便。13，學習交流PPT，11.2熱電偶，將兩個徐璐不同材

7、料的導體或半導體a，b螺紋為閉合回路，節(jié)點1和2存在不同溫度t，電路的熱電勢，產生電流的現(xiàn)象稱為熱電效應。11.2.1熱電效應，圖11-1熱電偶電路，14，學習交流PPT，11.2熱電偶，圖11-2溫差電位，1，產生熱電勢的熱電偶產生的熱電勢由兩個導體的接觸電位和單個導體的溫差電位組成。熱電偶的溫差電位僅與熱電極的材料和兩個節(jié)點的溫度相關，與熱電極的幾何尺寸無關。15，學習交流PPT，11.2熱電偶，單導體的溫差電位在兩端溫度不同的情況下在導體內部發(fā)生電位，這種電位稱為溫差電位。記憶，(11-7)，A，b的溫差電動勢分別為，16，學習交流PPT，11.2熱電偶，圖11-3接觸電位，接觸電位：兩

8、個導體的接觸電位，接觸電位與接觸點溫度，17，學習交流PPT，11.2熱電偶，熱電偶電路的總熱電偶電位為兩個觸點的溫度和兩個導體的電子密度不同的情況(11-8)，18，學習交流PPT，11.2熱電偶，2，熱電偶由均勻導體a組成的封閉回路包括：圖11-4同質導體回路，19，交流PPT學習，11.2熱電偶，因此電路的總熱電勢在實際應用中應注意以下事項：所有熱電偶必須由兩個具有不同特性的導體組成。如果熱電偶由兩個均勻導體組成，則熱電偶的熱電勢僅與兩個觸點溫度相關，而不是與沿熱電極的溫度分布相關。因為封閉回路中的材料相同，所以兩個接觸點的接觸位移為零。也就是說，導體a的兩端溫度不同，因此存在溫差電位，

9、但電路的兩條道路溫差電位大小相同，方向相反，電路的總溫差電位為0，即，20，學習交流PPT，11.2熱電偶，中間導體定律中間導體定律如果中間導體兩端溫度相同，則接近中間導體后，熱電偶電路的總熱電勢不受影響。敘述句是：21，學習交流PPT，11.2熱電偶，圖11-5中有中間導體的熱電偶回路，22，學習交流PPT，11.2熱電偶，因為舉例分析，用導體a，b構成熱電偶時產生的熱電勢；25，學習交流PPT，11.2熱電偶，圖11-6標準電極定律，26，學習交流PPT，11.2熱電偶，連接導體定律和中間溫度定律連接導體定律中，熱電偶電路中的熱電極a，b連接導線a，b，27，學習AC PPT，11.2熱電

10、偶，如果a和a，b材料相同，節(jié)點溫度為，則根據(jù)連接導體的法則獲得電路的熱電勢，圖11-7連接導體的法則，(11-12)，熱電勢，中間溫度定律為熱電偶開發(fā)分度表提供了理論依據(jù)。根據(jù)此定律，只要列出基準溫度與時間熱電溫度的關系，就可以向上求出基準溫度不等的熱電勢。29，學習交換PPT，11.2熱電偶，熱電偶電極材料的1，熱電偶材料的主要要求如下。配置的熱電偶必須具有較大的熱電偶電位，熱電勢和溫度之間的線性關系或近似線性關系?？稍谳^大的溫度范圍內使用，長期運行后，理化性能和熱電性能比較穩(wěn)定。電導率要求高，電阻溫度系數(shù)小。復制簡便、過程簡單、價格便宜。第二，熱電偶模型標準化熱電偶國際電氣技術委員會(I

11、EC)推薦的行業(yè)標準熱電偶有8種，我國已經(jīng)采用。11.2.2熱電偶材料，型號和結構，30，學習交換PPT，11.2熱電偶，行業(yè)標準化熱電偶，成熟，廣泛應用，良好的性能穩(wěn)定性，批量生產，相同型號交換，均勻索引和輔助顯示設備。工作團溫度高于標準團的話，之前的導體是熱電勢的兩極，后者是前者的電子密度大于后者的陰極。鉑銠10-鉑熱電偶(索引號s)鉑銠30-鉑銠6熱電偶(索引號b)鉑13-鉑熱電偶(索引號r)鎳鉻鎳硅熱電偶(索引號k)鎳鉻硅熱電偶這是因為目前還沒有達到國際標準化水平，未標準化熱電偶不能達到使用范圍或兩側的標準化熱電偶，通常沒有固定的索引表。 銥40-銥熱電偶是目前在氧化氣氛下唯一能測量的

12、高溫熱電偶，因此成為航天火箭技術中重要的溫度測量因素，并在范圍內使用。鎳鉻金鐵不能用金屬熱電偶材料解決，使用，32，學習交換PPT，11.2熱電偶，石墨和耐火化合物，具有高熔點，在上述高溫條件下性能穩(wěn)定的特性。目前開發(fā)了碳石墨、石墨-碳化硅、石墨-碳化鉬和硼化碳-碳等非金屬熱電偶。3，熱電偶結構：普通熱電偶、行業(yè)常用普通熱電偶的結構包括熱電極1、絕緣套管2(防止兩個熱電極在中間位置短路)、保護套管3(保護熱電極不受化學侵蝕和機械損傷)、接線盒4(通過接線盒連接到熱電極的接線盒4)、接線盒5，33，學習交流PPT，11.2熱電偶，普通熱電偶主要用于氣體、蒸汽和液體等介質的溫度測量，這些熱電偶以標

13、準形式制造，可以根據(jù)溫度測量范圍和環(huán)境條件選擇合適的熱電極材料和保護套。圖11-8一般熱電偶的基本結構，34，學習交流PPT，11.2熱電偶，手套熱電偶(也稱為電纜熱電偶)手套熱電偶，將熱電極，邊緣材料與金屬保護套一起拉，使其非常細長，直徑可以小到1-3毫米，可彎曲，小物體的每個手套熱電偶的種類很多，可以制成單芯、雙核及四芯等。主要特征是末端熱容量小?？焖賱討B(tài)響應；有很好的彈性，容易彎曲。防塵性能好，強度高。薄膜熱電偶是以真空沉積(或真空濺射)方式在絕緣基板上積累熱電偶材料而成的熱電偶稱為薄膜熱電偶。熱電偶可以變得很薄，因此在測量表面溫度時不影響測量表面的溫度分布，其本身的熱容量小，動態(tài)響應快

14、，適合測量小區(qū)域和瞬時變化的溫度。35、學習交流PPT、11.2熱電偶、圖11-9薄膜熱電偶、1-測量端2-絕緣基板3、4-熱電極5、6-引線7-連接器固定裝置、36、36，37，學習AC PPT，11.2熱電偶，一，溫度測量原理和方法理論根據(jù)已知熱電偶兩電極的材料確定，熱電偶的熱電動勢與熱電偶的雙端溫度相關，如果基準端溫度保持不變，給定材料的熱電偶的熱電動勢與工作端溫度t和單值函數(shù)關系(即，(11-14)，圖11-11使用熱電偶和動態(tài)環(huán)形儀表連接，39，學習交流PPT，11.2熱電偶，此力矩m使線圈繞中心軸旋轉。線圈旋轉時，產生與線圈偏轉成比例的反作用力矩。(11-16)，即在設定線圈的幾何大小和