《自动检测技术_4.温度测量》.ppt

5.4.2 低速气流的温度测量及导热误差分析 5.4 接触式测温技术与误差分析 在气流速度比较低时（马赫数M0.2），气动力因素对接触式测温影响可以忽略不计，且气流管道或容器保温较好，管壁温度与气流温度接近。此时，气流将以对流传热方式传给温度计，温度计再通过导热方式沿细杆向外部导热。 已知：l 杆长；d 杆直径；A 截面积；U 杆周长；T0 壁面温度 (?杆一端温度)；Tf 管道中气流温度（基准）；Tl 杆端温度；α 对流换热系数；λ 导热系数；T 杆中任意点温度。 假设条件：α 系数，λ 导热系数，在整个杆长中保持不变。 目的：根据杆中热量传递，建立热平衡方程，分析测温误差。 插入管道内测量气流温度的热电偶导热分析模型 5.4.2 低速气流的温度测量及导热误差分析 5.4 接触式测温技术与误差分析 Tl 细长导杆儿（如热电偶）的传热问题： 当导热系数λ较大，dl，温度只在轴线（沿杆长）方向上有变化，而在横截面上是均匀一致的，且不随时间变化，故此可简化为一维稳定传热问题。 根据能量守恒定律，微元段dx内的热量平衡方程式为： Qu 气流以对流传热方式给微元dx传热； Qx，Qx+dx 热电偶以传导方式，沿其套管向安装座等外部导热传入、传出微元dx的热量。 根据傅立叶导热定律： 根据牛顿对流换热定律： 令 根据边界条件 0 x 当x=0时： 当x=l时：实际一般细杆末端的面积很小，因此末端上的散热可以忽略 温度测量误差 气流与管壁温度之差 越小 越好 5.4.2 低速气流的温度测量及导热误差分析 长度： 套管周长： 套管截面： 例：在一直径为80mm的管道中有过热蒸汽流过，蒸汽的压力为1bar，温度为588K，流速20m/s，测温套管直径d=15mm,壁厚δ=0.9mm,导热系数λ=55W/m.K,对流换热系数α=105W/m2.K，如果要求温度测量误差不超过汽流温度与管壁温度之差的0.5%，试求套管的长度应为多少？ 解： 80mm,斜插 201.7 74.21 27.31 10.07 3.762 cosh(ml) 6 5 4 3 2 ml 5.4.2 低速气流的温度测量及导热误差分析 5.4.2 低速气流的温度测量及导热误差分析 安装形式 5.4.2 低速气流的温度测量及导热误差分析 保证插入深度 辐射测温是利用物体辐射能与其温度有关的原理进行测温，测温元件与被测物不直接接触，以辐射方式进行热交换，实现非接触测温。 5.5 辐射式测温法 优点：线性度好，电阻温度系数大、价格低、精度适中； 缺点：100 ℃时，易被氧化； 测温范围：-50~+150 ℃。 常用铜电阻分度号：Cu100和Cu50 5.3.2 热电阻的类型 （2）铜热电阻 5.3.2 热电阻的类型 表示０℃时的电阻值，Ω （1）普通型热电阻 感温元件 保护套管 接线盒 与热电偶类似 5.3.3 热电阻的结构类型 三种基体形式 5.3.3 热电阻的结构类型 玻璃烧结式 陶瓷管架式 云母管架式 昂贵 双线 无感 绕制 5.3.3 热电阻的结构类型 （2）铠装热电阻 力学性好 热电阻+保护套管+绝缘材料?封装 5.3.3 热电阻的结构类型 （3）薄膜热电阻 陶瓷 铂 真空镀膜法 热惯性小！ 厚膜——7μm 薄膜——2μm 半导体热电阻——热敏电阻。 材料：常用一定比例的锰、镍、铜、钛、镁的氧化物混合制成 5.3.4 半导体热敏电阻 分类 负温度系数NTC 正温度系数PTC 临界温度系数CTR 测温特点 5.3.4 半导体热敏电阻 近似 线性关系 变化剧烈 变化剧烈 半导体热敏电阻的形状： 5.3.4 半导体热敏电阻 片状 柱状 珠状 MF74超大功率型NTC热敏电阻器 应用范围：适用于大功率的转换电源、开关电源、UPS电源及各类大功率照明灯具、电加热器的浪涌电流抑制。 半导体热敏电阻实物照片 半导体热敏电阻实物照片 广泛应用于空调设备、暖气设备、电子体温计、液位传感、汽车、电子台历、手机电池。 MF52珠状测温型NTC热敏电阻器 半导体热敏电阻实物照片 应用于：半导体集成电路、液晶显示、晶体管及移动通讯设备用石英振荡器的温度补偿、可充电电池的温度探测、计算机微处理器的温度探测、需温度补偿的各种电路。 CMF贴片式NTC热敏电阻器 半导体热敏电阻实物照片 应用范围：电脑、打印机、家用电器等。 MF55系列绝缘薄膜型NTC热敏电阻器 测温范围：-100~300℃ 优点： ① 电阻温度系数大，灵敏度高，约为 ② 电阻率大，利于小型化，连接导线影响可以忽略； ③ 结构简单、体积小，可以用于测量点温度； ④ 热惯性小，适用于表面温度及快速变化温度。 不足：热敏电阻温度特性分散、互换性差、非线性严重。 进