第4章 生产工艺参数检测仪表.docx

第四章 生产工艺参数检测仪表4.1 温度检测仪表4.1.1 温标三要素：可实现的固定点温度、表示固定点之间温度的内插仪器、确定相邻固定温度点之间的内插公式4.1.2 摄氏温标是把在标准大气压下水的冰点定为零摄氏度，把水的沸点定为100摄氏度的一种温标。在零摄氏度到100摄氏度之间进行100等分，每一等分为1摄氏度，单位符号为℃4.1.3 华氏温标：标准大气压下的纯水的冰点温度为32华氏度，水的沸点定为212华氏度，中间划分180等分。每一等分称为1华氏度。单位符号为℉4.1.4 列氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为0列氏度，水沸点为80列氏度，中间等分为80等分，每一等分为1列氏度。单位符号为°R 4.1.5 摄氏、华氏、列氏温度之间的换算关系为4.1.6 国际温标 t90=(T90-273.15)℃ 4.1.7 温度检测的主要方法及分类 接触式测温方法 是使温度敏感元件和被测温度对象相接触，当被测温度与感温元件达到热平衡时，温度敏感元件与被测温度对象的温度相等 优点：结构简单，工作可靠，精度高，稳定性好，价格低廉 这类测温方法的温度传感器主要有：基于物体受热体积膨胀性质的膨胀式温度传感器；基于导体或半导体电阻值随温度变化的电阻式温度传感器；基于热电效应的热电偶温度传感器 非接触式测温方法 是应用物体的热辐射能量随温度的变化而变化的原理 优缺点：理论上不存在热接触式温度传感器的测量滞后和在温度范围上的限制，可测高温、腐蚀、有毒、运动物体及固体、液体表面的温度，不干扰被测温度场，但精度较低，使用不太方便4.1.8 接触式温度传感器 4.1.8.1 热膨胀式温度传感器 双金属温度计：由两种热膨胀系数 a不同的金属片组合而成压力式温度计：是根据一定质量的液体、气体在定容条件下其压力与温度呈确定函数关系的原理制成的（压力式温度计的主要特点是结构简单，强度较高，抗振性较好） 充气体的压力式温度计 充蒸气的压力式温度计 4.1.8.2 热电偶 特点：温度测量范围宽、性能稳定、准确可靠、信号可以远传和记录 4.1.8.3 热电效应 在两种不同的导体（或半导体）A和B组成的闭合回路中，如果它们两个结点的温度不同，则回路中产生一个电动势，通常我们称这种电动势为热电势，这种现象就是热电效应 4.1.8.4 接触电势 当电子扩散能力与此电场阻力相平衡时，自由电子的扩散达到了动态平衡，这样在接触处形成一个稳定的电动势 K为波耳兹曼常数，K=1.38×10-23J/K；e为电子电荷，e=1.60×10-19C 热电偶的两个电极材料相同(NA=NB)，则不会产生接触电势。因此，热电偶的两个电极材料必须不同 4.1.8.5 温差电势（也称汤姆逊电势）是指在同一根导体中，由于两端温度不同而产生的电动势 4.1.8.6 热电偶闭合回路的总电势 EAB（T，T0）=［EAB（T）—EAB（T0）］+［EA（T，T0）—EB（T，T0） 4.1.8.7 两种相同材料的导体构成热电偶时，其热电势为零；　 当两种导体材料不同，但两端温度相同时，其热电偶的热电势为零；　 热电势的大小只与电极的材料和结点的温度有关，与热电偶的尺寸、形状无关。 4.1.8.8 热电偶基本定律 中间导体定律 EABC（T，T0）=EAB（T）-EAB（T0）=EAB（T，T0） 中间温度定律 EAB（T，T0）=EAB（T，Tn）+EAB（Tn，T0） 标准电极定律EAB（T，T0）=EAC（T，T0）-EBC（T，T0） 均质导体定律：由一种均质导体组成的闭合回路中，不论导体的截面和长度如何，以及各处的温度分布如何，都不能产生热电势。（这条定理说明，热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成。） 4.1.8.9 热电偶的材料要求：（1）在测温范围内，热电性质稳定，不随时间和被测介质而变化，物理化学性能稳定，不易氧化或腐蚀；　 （2）电导率要高，并且电阻温度系数要小（3）它们组成的热电偶的热电势随温度的变化率要大，并且希望该变化率在测温范围内接近常数；　 （4）材料的机械强度要高，复制性好，复制工艺要简单，价格便宜。 4.1.8.10 热电偶的分类 按热电偶材料分类有廉金属、贵金属、难熔金属和非金属四大类 铂锗10—铂热电偶（S型）复制精度和测量准确度较高，主要缺点是金属材料的价格昂贵；热电势小，而且热电特性曲线非线性较大 铂锗30—铂锗热电偶（B型）抗污染能力强；主要缺点是灵敏度低、热电势小 镍铬—镍硅（镍铬—镍铝）热电偶（K型）具有复制性好，产生热电势大，线性好，价格便宜等优点 镍铬一康铜热电偶（E型） 钨铼系热电偶 铱锗系热电偶 镍钴—镍铝热电偶按照用途和结构分为普通工业用和专用两类 按其结构形式：普通型热电偶、铠装热电偶、薄膜热电