自动化专业英语（第三版）教学课件lesson2.4.PPT

尚辅网 尚辅网 济南大学控制科学与工程学院 自动化专业英语 * 济南大学控制科学与工程学院 自动化专业英语 温度测量在生活范围内特别是在过程工业中非常重要。然而，它提出一些特殊的问题，因为温度测量没有一个基本的温度标准量，无法像其它量的测量一样可以与质量、长度和时间等主要的标准量联系起来。 * 建立起温度的绝对标准，使其与其它可测的标准单位量联系起来，这是温度测量的基本困难之一。由于缺乏这种关系，有必要以物质冰点和沸点形式建立固定的、可复制的参考点，物质状态特指在固体、液体和气态状态之间变化的瞬间。 * 国际实用温标使用这种思想并设计六个主要固定点作为参考点： 平衡氢的三态点：-259.34°C，氧的沸点：-182.962°C 水的沸点：100.0°C，锌的冰点：419.58°C 银的冰点：961.93°C，金的冰点：1064.43°C。 * 某种其它金属的冰点也可以用作第二个固定点，从而在标定过程中提供额外的参考点。 根据温度测量装置操作的物理原理，它们可以被分为不同的等级。使用的主要原理是： * 热电势效应传感器所基于的物理原理是，当任意两个不同的金属连接在一起时，将在金属的接头处产生感应电动势，该电动势是温度的函数。这个关系的一般形式是： 其中，e是感应电动势，T是绝对温度。 * 它很明显是非线性的，对于测试应用是不方便的。幸运地是，对于一些材料，T的平方和更高次幂近似等于零，电动势-温度的关系近似为线性，如下所示： * 这对材料的线一头连接起来，这种形式被认为是热电偶。热电偶是一种很重要的装置，因为它们为工业温度测量提供了最为普遍的方法。 * 典型的热电偶由铬镍合金和康铜线制造，如图2.4.1(a)所示。出于分析的目的，使用等效电路代替热电偶，如图2.4.2(b)所示。 * 相连接处不同的导线所产生的感应电动势可以用电压源E1表示，该点为热结点。热结点的温度在图中以Th来表示。热结点产生的感应电动势可以在热电偶的开放末端测量，该点被看做参考连接点。 * 热电偶导线的制造具有高精度公差，并且昂贵。因此，它们的使用仅限于电极。热电偶延伸导线，和热点偶导线兼容，用于热点偶和测量装置或变送器之间的连接。 * 现代电子技术的发展已经能够制造足够小的变送器，可以将其安装热电偶盒子（接头）内部。这种配置的主要优势是可以避免热电偶低压信号的长距离传输。这种低压信号倾向于是电噪声（相对于4~20mA的信号）。 * T/C的三种基本结构形式： 陶瓷珠状（热电偶） 绝缘热电偶（塑料、玻璃、陶瓷纤维）；它们通常可以被挤压（图2.4.2） * 带有金属护套与矿物质绝缘热电偶；护套通常是不锈钢的或铬镍铁合金的，矿物质绝缘体通常是氧化镁或者是氧化铝。护套材料可以保护热电偶，防止外部带来的化学（腐蚀）和机械（损坏）。然而，由于护套材料是一种片状结构，这种结构形式使它们比其他类型更加难以解除并终止。接触端应被焊接并绝缘。 * 热电偶可以被设计成被保护或易接触的结构。如果被保护的，它们可以接地或者不接地。当接地时，它们可以得到快速响应（因为可以得到好的温度函数）；然而，它们对电噪声是敏感的（由于离散的电信号拾取器）。 * 当热电偶不接地时，它们的响应较慢，但是与电隔离。而且，可以在热电偶的套管上加入弹簧，使尖端和表面保持接触，保证良好的热传递。如果是易接触的，可以提供快速响应，但导线却是完全未受保护的。 * 图2.4.3示意出典型的热电偶组合。 热电偶是自供电的、单一的和坚固的（抗冲击）结构。它们并不昂贵（RTD价格的一半），物理形式选择广泛，并提供一个很宽的温度范围。另外，它们可以校正来产生特殊曲线（额外成本），并很容易互换。它们对某个特殊点进行测量并且响应快速。 * 尚辅网 Lesson 2.4 Temperature Measurement Topics covered in this unit are as follows: The principles of temperature measurement (温度测量) The principle of thermocouple (热电偶) The wide variety (种类) of temperature measuring devices * 尚辅网 1. Principles of temperature measurement Temperature measurement is very important in spheres of life and especially so in the process industries. However, it poses particular problems, since temperatur