第三章第五节温度检测及仪表.ppt

第五节 温度检测及仪表 温度是表征物体冷热程度的物理量。温度的测量与控制 在工业生产中有着重要的作用。 一、温度检测方法 (一).温度不能直接测量,只能借助于冷热不同物体之间 的热交换,以及物体的某些物理性质随冷热程度不同而 变化的特性来加以间接测量。 (二).温度计的分类 按测温范围分:高温计(600℃以上)和普通温度计; 按测量方法分:接触式和非接触式温度计; 按用途分:实用温度计和标准温度计; 按工作原理分:膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶 温度计、热电阻温度计、辐射高温计。 1. 膨胀式温度计—利用物体受热体积膨胀原理。 膨胀式双金属温度计(常用于工业现场温度就地检测显示） 毛细管:用铜或钢等冷拉成的无缝 圆管制成,易破损,应加保护套管。 在长度相同时,越细仪表越灵敏。 3.热电偶温度计:利用不同材料的金属焊接在一起,当温度 发生变化时,会产生热电势,依靠热电势的测量来测温度。 4.热电阻温度计:利用导体或半导体材料的电阻值随温度 的变化而变化的原理测温。 5.热辐射温度计:利用物体热辐射作用来测温度。 组成:热电偶(感温元件1)、测量仪表(动圈 仪表或电位差计3)、连接热电偶和测量 仪表的导线(补偿导线及铜导线2)。 E(t,t0)=eAB(t)-eAB(t0) 或E(t,t0)=eAB(t)+eBA(t0) E(t,t0)=eAB(t)+eBC(t1)+eCB(t1)+eBA(t0) = eAB(t)+eBC(t1)- eBC (t1)+ eBA(t0) = eAB(t)+ eBA(t0) = eAB(t)- eAB(t0) 工业上对热电极材料的要求: 对温度反应灵敏;热电势与温度尽量成线性关系;物理和 化学的稳定性高;材料组织均匀,有韧性,易加工成丝;价廉; 复现性好,且有良好的互换性,便于成批生产。 热电极:贵金属的直径0.3-0.65mm, 普通金属的直径0.5-3.2mm, 长度由安装条件及插入深度而定, 一般为350-2000mm。 ②铠装热电偶:由金属套管.绝缘材料.热电偶丝一起经过 复合拉伸成型。 ③表面型:利用真空镀膜法将两电极材料蒸镀在绝缘基底 上的薄膜热电偶。 钢水测温仪,测温枪,快速热电偶,补偿导线。 1)与热电偶的型号相配; 2)极性不能接错; 3)与热电偶连接处的温度不应超过100 ℃。 4)与热电偶连接的两接点温度必须保持相同,以免引起 测量误差。 原因:分度表是t0=0oC时得到的,仪表刻度是根据分度表进 行刻度的。热电偶使用时冷端在操作室,但操作室的温度 高于0oC,这时热电偶的热电势偏低,且随着冷端t0的变化而 变化,会引起测量误差。 因此用热电偶测温时, 如不能保持t0=0oC, 则 要修正才能得到准确 的测量结果。 (2).冷端温度修正方法: 冷端t0=t1≠0℃时,会引起测量误差,必须进行修正。 利用中间温度定律进行修正,即:E(t,0)=E(t,t1)+E(t1,0) (3).校正仪表零点 一般仪表未工作时指针应指在零位(机械零点),若测温元件 为热电偶,且冷端不为零度,则将仪表的零点调至室温(冷端 所在的温度)。常用在工业上,但在测温要求不高的场合上。 如动圈表使用时需要校正仪表机械零点;电子电位差计则 自动调零。 E(t,t0)=E(t,0)-E(t0,0)+Uab (5).补偿热电偶法 用多支热电偶配用一台测温仪表。为了使多支热电偶的 冷端温度恒定,设置补偿热电偶且恒温(t0)。 例:用K分度号热电偶与显示仪表配合测炉温, 热电偶 自由端t0=30oC,测得E(t,t0)=39.17mV,求炉温为多少度？ 1.测温原理:电阻值与温度关系： Rt= Rt0[1+α(t-t0)] ,ΔRt= αRt0Δt Rt ,Rt0-分别为温度t,t0(0℃)时的电阻值； α -电阻温度系数;ΔRt -电阻变化量; Δt -温度变化量； 热电阻材料的要求:1)电阻温度系数.电阻率大; 2)热容量小;3)物理和化学稳定性高; 4)复现性好;5)电阻随温度的变化尽量成线性关系。 在-50 ~ +150℃范围内,电阻与温度的关系为: Rt=R0[1+α(t-t0) ] α-铜电阻温度系数(4.25 ×10-3/℃) 工业上用的铜电阻有两种: R0=50Ω(Cu50); R0=100Ω(Cu100)。 电阻体:电阻丝双线无感的绕制在具有一定形状的支架上, 这个整体称为电阻体。支架有平板形(铂电阻体)、圆柱形 (铜电阻体)、螺旋形(标准或实验用铂电阻体)。 保护管和接线盒:与热电偶相同。 与热电偶配套使用,将温度转换成4-20mA(1-5V)的统一标 准信号,再与显示或控制单元配合,实现温度的显示或控制。 组成:输入桥路、