热工测量及仪表基础知识.ppt

2.2.1火电厂中热电阻测温的具体应用 火电厂的锅炉给水、排烟、轴瓦回油、循环水等的温度就是用热电阻温度表测量的。 热电阻温度表由 热电阻温度传感器 和 显示仪表组成。 2.2.2热电阻的测温原理 热电阻效应： 物质的电阻值随物质本身的温度变化而变化，这种现场称为热电阻效应。 在测量技术中，利用热电阻效应可以制成对温度敏感的热电阻元件。 当热电阻元件与被测对象通过热交换达到热平衡时，就可以根据热电阻元件的电阻值确定被测对象的温度。 习惯上，常把一个热电阻元件叫作热电阻。 2.2.3热电阻的种类与结构 工业热电阻有普通型和铠装型两种，他们都由感温元件、引出线、保护套管、接线盒、绝缘材料等组成。 并不是所有的金属材料都可以制作热电阻，制造热电阻的材料要满足如下要求： （1）电阻温度系数大，电阻和温度之间尽量接近线性关系： （2）电阻率高，以便把热电阻体积做得小些； （3）测温范围内物理、化学性质稳定； （4）工艺性好、易于复制、价格便宜。 综合上述要求，比较适合做热电阻丝的材料有铂、铜、铁、镍等。而目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜，并且已经制成标准化热电阻。 2.2.4热电阻的选用原则 选用热电阻测温时，需要考虑以下几点： （1）测温范围。了解经常测定的温度值和温度变化范围，以正确选用热电阻的测量范围。 （2）温度准确度。应明确要求测量准确度，不要盲目最求高准确度，因为准确度越高，热电阻的价格越高，应选择既满足测量要求，准确度又适宜的热电阻。 （3）测温环境。应明确场所的化学因素、机械因素以及电磁场的干扰等，这对正确合理选用保护管材料、形状及尺寸十分有用。在500℃以下一般采用金属保护管。 （4）成本。在满足测量准确和使用寿命的情况下，成本越低越好。 2.3.1热电效应 如把热电偶的两个冷端也连接起来则形成一个闭合回路，则当热端温度和冷端温度不相等时，回路中有电流流过，这说明在回路中产生了电动势。 由于热电偶两个接点处的温度不同而产生的电动势称为热电（动）势，上述现象称为热电效应，或称塞贝克效应。 热电偶就是利用热电效应来测量温度的。 更具体来说： 热电势是由接触电势和温差电势组成的。（详见P19） 2.3.2热电偶的基本定律 1.均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路，不论其集合尺寸和温度分布如何，都不会产生热电势。 这条定律说明： （1）热电偶必须由两种材料不同的均质热电极组成； （2）热电势与热电极的几何尺寸（长度、截面积）无关； （3）由一种导体组成的闭合回路中存在温差时，如果回路中产生了热电势，那么该导体一定是不均匀的，由此可检查热电极材料的均匀性； （4）两种均质导体组成的热电偶，其电势只决定于两个接点的温度，与中间温度的分布无关。 对热电极材料的基本要求： （1）物理性质稳定，在测温范围内，热电特性不随时间变化； （2）化学性质稳定，不易被氧化和腐蚀； （3）组成的热电偶产生的热电势率大，热电势与被测温度成线性或近似线性关系； （4）电阻温度系数小，这样，热电偶的内阻随温度变化就小； （5）复制性好，即同样材料制成的热电偶，它们的热电特性基本相同； （6）材料来源丰富，价格便宜。 2.3.2热电偶的基本定律 2.中间导体定律 由不同材料组成的闭合回路中，若各种材料接触点的温度都相同，则回路中热电势的总和等于零。 由此定律可以得到如下结论： 在热电偶回路中，接入第三、第四种，或者更多种均质导体，只要接入的导体两端温度相等，则他们对回路中的热电势没有影响。 2.3.2热电偶的基本定律（详见P20-P22） 3.中间温度定律 两种不同材料组成的热电偶回路，其接点温度为t、t0的热电势，等于该热电偶在接点温度分别为t、tn和tn、t0时的热电势的代数和（tn为中间温度） 由此定律可以得到如下结论： （1）已知热电偶在某一给定冷端温度下进行的分度，只要引入适当的修正，就可在另外的冷端温度下使用。这就为制定和使用热电偶分度表奠定了理论基础。 （2）为使用补偿导线提供了理论依据。一般把在0~100℃的范围内和所配套使用的热电偶具有同样热电特性的两根廉价金属导线称为补偿导线。 2.3.3热电偶的种类 （1）标准化热电偶 标准化热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差，并有统一的标准分度表的热电偶，且有与其配套的显示仪表可供选用。标准化热电偶使用特性（详见P23 表2-3） （2）非标准化热电偶 非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。 非标准热电偶使用概况（详见P24表2-4） 2.3.4热电偶的结构形式（了解） 为保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下： （1）组成热电偶的两个电极的焊接必须牢固； （2）两个热