温度测量复件.ppt

标准电极定律 例如：热端为100℃，冷端为0℃时， 镍铬合金与纯铂组成的热电偶的热电动势为——2.95mV； 铐铜与纯铂组成的热电偶的热电动势为 —— -4.0mV； 则镍铬和铐铜组合而成的热电偶所产生的热电动势应—— 5.2小结 热电效应、接触电势、温差电势 中间导体定律、连接导体定律与中间温度定律； S偶、K偶及特点； 冷端温度补偿方法：冰点法、热电势修正法（软件法、硬件法）、冷端补偿器法、补偿导线法、集成电路法 作业题：AD590及其应用（基本测温原理及应用电路、如：摄氏温度测量电路、温差测量电路） 5.3 热电阻测温小结 原理 电阻温度系数 金属导体与半导体温度系数区别 铂热电阻、铜热电阻的特点、作用、分度号 半导体热敏电阻测温特点 热敏电阻的温度系数 热敏电阻的伏安特性 热电阻测温电桥（两线制、三线制、四线制） 模拟与数字集成温度传感器的测温原理 简化处理 在分析热电偶的热交换时，往往把它作为细长构件的传热问题处理，简单地认为它们的温度只在轴线方向上有变化，而在横截面上是均匀一致的，即为一维问题。 举例：数字型 DS18B20 5.4 补充 集成温度传感器 1. GND为电源地； 2. DQ为数字信号输入/输出端； 3. VDD为外接供电电源输入端。 测温范围：-55~125℃； 精度：±2 ℃； 测温范围：-10~85℃；精度：±0.5 ℃； 分辨力：0.0625 ℃。 单线（1-Wire）总线结构,通过串口直接输出被测对象的温度值 测温范围为-55℃～125℃； 一条总线=〉挂接任意多个DS18B20芯片 序列号唯一； 内涵寄生电源； A/D转换时间为200ms； 举例：DS18B20 典型产品及特点 5.4 接触式测温技术与误差分析 理想：接触式测温的感温元件输出能反映对象真实温度，必须满足如下条件： ① 热力学平衡的条件； 动态响应速度快； 实际： 温度计 被测对象 周围环境 热交换 热交换 负误差 正误差 5.4 接触式测温技术与误差分析 Tg 气体温度；T 温度计测量端温度；Tw 壁面温度；Qα 气流与温度计的对流换热热量；Qλ 温度计沿细杆导出的热量；QR 温度计与壁面之间的辐射换热；Qt 温度随时间变化引起的温度计动态吸热量。 5.4.1 接触式测温的热平衡方程 5.4 接触式测温技术与误差分析 5.4.1 接触式测温的热平衡方程 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 换热系数；λ 导热系数；T 杆中任意点温度。 假设条件：α换热系数，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： dQu 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 分析可知：在热电偶自身存在于外界环境进行热交换的情况下，因导热引起的测温误差不可忽略。 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,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 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 5.3.4 半导体热敏电阻 金属热电阻