第二章温度检测仪表和系统.ppt

第二章 温度检测仪表与系统 一、概述 温度是描述系统不同自由度之间能量分布状况的基本物理量，是决定一系统是否与其他系统处于热平衡的宏观性质，一切互为热平衡的系统都具有相同的温度 。温度是与大量分子的平均动能相联系，它反映了物体内部分子无规则运动的剧烈程度 第二章 温度检测仪表与系统 温标 温度：表征物体或系统的冷热程度 温标：温度的数值表示 热力学温标 第二章 温度检测仪表与系统 国际实用温标 自从1927年建立国际实用温标以来，先后作了多次修改，由于科学技术的提高，每次更接近热力学温标，准确度更高。1968年曾经作过一次较大的修改，最近一次是1990年。 根据1990国际实用温标规定：热力学温度是基本温度，用符号T表示。 温度单位是开尔文，符号为K。 第二章 温度检测仪表与系统 1K等于水三相点热力学温度的1/273.16。 1990国际温标修改了基准仪器及温度范围： 0.65~5.0K 3He和4He蒸气压温度计 3.0~24.5561K 3He、4He 定容气体温度计 13.8033~1234.93K 基准铂电阻温度计 1234.96K以上 光学或光电高计 第二节 温度检测仪表与系统 温度检测仪表的分类 根据敏感元件与被测介质接触与否 接触式 非接触式 第二章 温度检测仪表与系统 二、热电偶温度计 热电效应及热电偶 热电势主要由两部分组成：接触电势和温差电势 温差电势：同一导体因两端温度不同而产生的热电势 原因：高温端电子能量向能量小的低温端移动 第二节 温度检测仪表与系统 接触电势：两种不同导体接触时产生 原因：两者电子密度不同，扩散速度不同 温差电势比接触电势小的多  只与两种导体材料A、B及两端温度t，t0有关，与热电极的形状、大小、长短无关 第二章 温度检测仪表与系统 热电偶基本定律 中间导线定律 在A、B构成的热电偶接入第三种导体C，并使AC和BC接触的温度均为t0 标准电极定律 等值替代定律 第二章 温度检测仪表与系统 常用的热电偶 任何两种导体都可组成热电偶，但作为测温的热电偶需满足： 电势值大，随温度单调上升，最 好线性 材料易获得，复制性好，价格低 物理、化学性稳定 电极的电阻小，温度系数小 第二章 温度检测仪表与系统 常用标准化热电偶 第二章 温度检测仪表与系统 常用标准化热电偶 第二章 温度检测仪表与系统 常用标准化热电偶 第二章 温度检测仪表与系统 常用标准化热电偶 第二章 温度检测仪表与系统 常用标准化热电偶 第二章 温度检测仪表与系统 热电偶自由端温度的处理 用热电偶测温时，要求热电偶的自由端的温度保持不变（最好为0℃），热电势才是被测温度的单位函数，另外，热电偶安装位置与集中控制室距离较长。由于热电偶一般是贵金属做成，价格比较昂贵。根据等值替代定理，可用一种价格比较便宜，而热电势与热电偶的电势相近的特殊导线来代替。这种导线为“补偿导线”。 第二章 温度检测仪表与系统 补偿导线法 使用补偿导线时必须注意以下问题： 补偿导线只能在规定的温度范围内（一般为0～100℃）与热电偶的热电势相等或相近； 不同型号的热电偶有不同的补偿导线； 热电偶和补偿导线的二个接点要保持 同温； 补偿导线有正负极，分别与热电偶的 正负极相连 第二章 温度检测仪表与系统 计算修正法 当用补偿导线把热电偶的自由端延长到处(通常是 环境温度)，只要知道该温度值，并测出热电偶回 路的电势值，通过查表计算的方法，就可以求得 被测实际温度 第二节 温度检测仪表与系统 自由端恒温法 在工业应用时，一般把补偿导线的末端(即热电偶的自由端)引至电加热的恒温器中，使其维持在某一恒定的温度。通常一个恒温器可供多支热电偶同时使用。在实验室及精密测量中，通常把自由端放在盛有绝缘油的试管中，然后再将其放入装满冰水混合物的容器中，以使自由端温度保持为0℃，这种方法称为冰浴法 第二章 温度检测仪表与系统 自动补偿法 自动补偿目前主要采用补偿电桥，它是利用不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶因自由端温度变化而引起的热电势的变化值 第二章 温度检测仪表与系统 热电偶的结构型式 普通型热电偶 铠装热电偶 第二章 温度检测仪表与系统 热电偶温度检测系统 使用热电偶组成一个温度检测系统，主要有二种情况，一是热电偶直接与显示仪表相连，显示仪表显示被测温度值；二是热电偶先接到热电偶温度变送器，变送器输出的标准信号与被测温度成线性对应关系，并送到显示仪表显示温度值 第二章 温度检测仪表与系