《第3章 过程测量仪表2（温度）》.ppt

§ 3-2 温度测量仪表 常见温度仪表 热电偶温度计是工业生产过程中应用最广泛的测温仪表。 热电偶温度计构成：以热电偶作为测温元件，再配以连接导线和显示仪表或测量仪表构成。 1. 热电偶测温原理 热电偶是由具有不同导电特性的两种材料焊接而成。如图所示。 等效原理图 等效原理图 几点结论： （1）热电偶回路总的热电势只与组成热电偶的两种 电极材料及两端温度有关，而与热电极的几何形状 和尺寸无关； （2）只有当热电偶两端温度不同时，才能产生热电 势，而当两端温度相等时，回路热电势等于零； （3）只有用两种不同材料的导体才能构成热电偶，当 两个热电极材料相同时，热电偶回路的电势始终等 于零。 在实际应用中，为了测量热电偶回路中的热电势，总要在热电偶与测量仪表之间增加连接导线： 分析： 在图3-5中共有3个接点，其接触电势分别表示为eAB(t)，eBC(t0)，eCA(t0)，则回路中总电势为： 2.常用热电偶的种类 一、热电偶温度计 分度表 在冷端T0=0℃条件下，用实验的方法测出各种不同热电极组合的热电偶在不同热端温度下所产生的热电势值，可以列出对应的分度表。 标准热电偶的热电势与温度的对应关系可以从热电偶分度表中查到。 附录2给出了几种常见的热电偶分度表。 中间温度定则： 热电偶AB在接点温度为T、T0时的热电势EAB(T,T0)等于热电偶AB在接点温度为T、TC和TC 、 T0时的热电势EAB(T,TC)、EAB(TC,T0)的代数和。 计算公式： 练习题1 用铂铑10-铂(分度号S)的热电偶测温，已知参比端温度为20℃，测得热电势E(t,20)=11.30mV，试求被测温度t？ 解：查热电偶的分度表知： E(20,0)=0.113mV 由中间温度定则： E(t,0)=E(t,20)+E(20,0)=11.30+0.113=11.413mV 查表知：t=1155℃ 练习题2 用镍镉-镍硅(分度号K)的热电偶测温，已知参比端温度为25℃，检测端温度为506℃，求产生的热电势是多少？ 解：查热电偶的分度表知： E(506,0)=20.896mV E(25,0)=1.000mV 由中间温度定则： E(506,25)=E(506,0)-E(25,0)=20.896-1.000=19.896mV 工业中常用的热电阻以金属热电阻为主。常见的有铂电阻、铜电阻和半导体电阻等。 2. 热电阻的结构 四、智能化温度变送器 核心部件：微处理器 特点： 1、与任一种测温元件都可配套 2、功能广泛：零点迁移、量程调整、温度补偿、线性化补偿等。 随着工厂自动化水平的提高，智能温度变送器的应用会越来越多。 产品特点：一体化温度变送器将温度传感元件（热电阻或热电偶）与信号转换放大单元有机集成在一起，除输出与温度成线性的4~20mA信号之外，同时具有现场显示功能。信号准确、可远传（最大1000米），该系列产品分普通型和隔爆型两种。 热电阻测量范围： Pt100-200℃~﹢450℃Cu50-50℃~﹢150℃ 热电偶测量范围：K0℃~﹢1200℃??? E0℃~﹢800℃S0℃~﹢1600℃??? B0℃~﹢1800℃ 六 非接触式测温 非接触式测温 非接触式测温方法以辐射测温为主。具有一定温度的物体都会向外辐射能量，其辐射强度与物体的温度有关，可以通过测量辐射强度来确定物体的温度。 辐射测温时，辐射感温元件不与被测介质相接触，不会破坏被测温度场，可实现遥测；测量元件不必达到与被测对象相同的温度，测量上限可以很高；辐射测温适用于很宽的测量范围，可达-50~6000℃。但是，影响其测量精度的因素较多，应用技术较复杂。 六 非接触式测温 辐射测温仪表的组成 主要由光学系统、检测元件、转换电路和信号处理等部分组成。 光学系统包括瞄准系统、透镜、滤光片等，把物体的辐射能通过透镜聚焦到检测元件； 检测元件为光敏或热敏器件； 转换电路和信号处理系统将信导转换、放大、进行辐射率修正和标度变换后，输出与被测温度相应的信号。 六 非接触式测温 常用方法 光学系统和检测元件对辐射光谱均有选择性，因此，各种辐射测温系统一般只接收波长范围内的辐射能。 辐射测温的常用方法有四种： 亮度法：按物体的光谱或部分连续波长辐射亮度推算温度 全辐射法：按物体全波长范围的辐射亮度推算温度 比色法：按物体两个波长的光谱辐射亮度之比推算温度 多色法：按物体多个波长的光谱辐射亮度和物体发射率随波长变化的规律来推算温度 六 非接触式测温 辐射温度计 400~2000℃ 比色温度计 550~3200℃ 3.2.3 温度测量仪表的选用 正确选型