武汉大学第二章温度测量讲述.ppt

热电偶闭合回路中产生的热电势由两种电势组成：温差电势和接触电势。 温差电势是指同一热电极两端因温度不同而产生的电势。 接触电势是指两热电极由于材料不同而具有不同的自由电子密度，而热电极接点接触面处就产生自由电子的扩散现象，当达到动态平衡时，在热电极接点处便产生一个稳定电势差。 1.热电偶测温原理 课件制作：洪冶 普通装配型热电偶的外形 安装螺纹 安装法兰 隔爆型热电偶外形 厚壁保护管 压铸的接线盒 热电偶两热电极分别叫 A（正极）和B（负极），两端温度分别为 且 ； 1.热电偶测温原理 热电偶回路总电势为： 其中温差电势EA（T，T0）和EB（T，T0）比接触电势小很多，可忽略不计，且EAB（T0）总与EAB（T）的方向相反，上式简化为： 课件制作：洪冶 2.热电偶分类及特性 为了得到实用性好，性能优良的热电偶，其热电极材料需具有以下性能： (1)优良的热电特性； (2)良好的物理性能 ； (3)优良的化学性能 ； (4)优良的机械性能 ； (5)足够的机械强度和长的使用寿命； (6)制造成本低，价值比较便宜。 课件制作：洪冶 3.热电偶结构 普通工业用热电偶 热电偶通常主要由四部分组成 (如图9-11所示)：热电极、绝缘管、保护管和接线盒。 课件制作：洪冶 铠装热电偶 铠装热电偶，是将热电偶丝和绝缘材料一起紧压在金属保护管中制成的热电偶。 3.热电偶结构 优点：测量温度范围宽 ，响应速度快 ，挠性好、安装使用力便，使用寿命长 ，机械强度、耐压性能好 ，铠装热电偶外径尺寸范围宽 ，铠装热电偶的长度可以做得很长。 课件制作：洪冶 4.几种冷端处理方法： （1）补偿导线法 组成：补偿导线合金丝、绝缘层、护套和屏蔽层。 补偿导线功能：实现了冷端迁移；降低了电路成本。 补偿导线又分为延长型和补偿型两种 延长形：补偿导线合金丝的名义化学成分及热电势标 称值与配用的热电偶相同，用字母“Ｘ”附在热电偶分度号后表示。 补偿型：其合金丝的名称化学成分与配用的热电偶不同，但其热电势值在100℃以下时与配用的热电偶的热电势标称值相同，有字母“C”附在热电偶分度号后表示。 课件制作：洪冶 补偿导线的优点： 改善热电偶测温线路的机械与物理性能； 降低测量线路的成本； 节省贵金属材料，便于安装与敷设；若用直径粗、电导系数大的补偿导线，还可减少测量回路电阻。 补偿导线使用须注意事项如下： 补偿导线只能用在规定的温度范围内（0~100℃）； 热电偶和补偿导线的两个接点处要保持温度相同； 不同型号的热电偶配有不同的补偿导线； 补偿导线由正、负极需分别与热电偶正、负极相连； 补偿导线的作用是对热电偶冷端延长。 课件制作：洪冶 （2）热电偶冷端温度恒温法 适用于实验室中的精确测量和检定热电偶时使用。 课件制作：洪冶 （3）计算修正法 在实际应用中，热电偶的参比端往往不是零度，而是环境温度，这时测量出的回路热电势要小，因此必须加上环境温度与冰点之间温差所产生的热电势后才能符合热电偶分度表的要求。 可用室温计测出环境温度T1，从分度表中查出的E(T1,0)值，然后加上热电偶回路热电势E(T,T1)，得到E(T,0)值，反查分度表即可得到准确的被测温度值。由于计算机尤其是微处理器和单片机推广普及，智能化测温仪普遍以软件为主的补偿方式处理。 课件制作：洪冶 例 用镍铬--镍硅(K型)热电偶测温，热电偶参比端温度为30℃。测得的热电势为28mV，求热端温度。 反查K分度T=701.5℃ 计算修正曲线 课件制作：洪冶 (4) 冷端补偿电桥法 利用直流不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶冷端温度变化而引起的热电势的变化值 。 课件制作：洪冶 (5) 集成温度传感器AD590 美国AD公司于70年代末推出体 积仅同一只小功率高频晶体管 大小的集成化半导体温度传感 器AD590。标定系数：1uA/K AD590工作电路 把AD590输出的电流信号方便地转换成电压信号 特点 ⑴输出总电流与绝对温度成正比； ⑵内有稳压和恒流电路，输出总电流限制在1mA左右； ⑶非线性误差较小； ⑷使用温度范围为一50—150℃； ⑸它具有良好的互换性； 课件制作：洪冶 4.热电偶温度测量 优点： 改善热电偶测温线路的机械与物理性能 降低测量线路的成本 节省贵金属材料，便于安装与敷设；若用直径粗、电导系数大的补偿导线，还可减少测量回路电阻。 补偿导线 课件制作：洪冶 补偿导线使用注意事项如下： 各种补偿导线只能与相应型号的热电偶匹配使用； 补偿导线与热电偶连接点的温度，不得超过规定的使用温度范围； 由于补偿导线与电极材料通常并不完全相同，因此两连接点温度必须相同； 在需高精度测温场