过程检测仪表第二版课件教学课件 ppt 作者 王永红 主编5温度检测及仪表.ppt

第五章  温度检测及仪表 一、概述 二、膨胀式温度计 三、热电偶温度传感器 四、热电阻温度传感器 第一节 概述 一、温度的概念 温度是表征物体冷热程度的物理量，它反映了物体分子做无规则热运动的平均动能的大小。 温度不能直接加以测量，只能借助于冷热不同物体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、温标 国际上规定的温标有：摄氏温标、华氏温标、热力学温标等。 二、温标 （一）摄氏温标/℃：冰点为0℃，水沸点为100℃，两者中间分100等份。 （二）华氏温标/℉：冰点为32℉，水沸点为212 ℉ ，两者中间分180等份。摄氏温度值t和华氏温度值tF之间的关系为 （三）热力学温标/K：起点为绝对零度，所以它不可能为负值；且冰点是273.15K，沸点是373.15K。 （四）国际实用温标：热力学温度用符号 T90表示，同时使用的国际摄氏温度的符号为t90，T90和t90之间关系 t90=T90-273.15 （五）温度标准的传递：我国的温度量值是按高温、中温和低温分别逐级传递的。 三、温度的检测方法及分类 测温方法 1.利用物质热膨胀与温度关系测温 2.利用导体或半导体的电阻与温度关系测温 3.利用热电效应测温 4.利用热辐射原理测温 三、温度的检测方法及分类 第二节 膨胀式温度计 一、液体膨胀式温度计 基于液体的热胀冷缩特性来制造的温度计即液体膨胀式温度计，通常液体盛放于玻璃管之中，又称玻璃管液体温度计。 二、固体膨胀式温度计 二、固体膨胀式温度计 三、压力式温度计 根据在封闭系统中的液体、气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀引起压力变化这一原理制作的，并用压力表来测量这种变化，从而测得温度。 第三节 热电偶温度传感器 热电偶温度传感器将被测温度转化为热电势信号输出。 热电偶温度传感器的敏感元件是热电偶。 热电偶由两根不同的导体或半导体一端焊接或绞接而成。 一、热电势测温原理 热电偶基于热电效应而工作的。 热电偶回路产生的热电势由接触电势和温差电势两部分组成。 热电偶回路总电势 一、热电势测温原理 热电偶的基本定律 ☆均质导体定律 ＊由一种均质材料（导体或半导体）两端焊接组成闭合回路，无论导体截面如何以及温度如何分布，将不产生接触电势，温差电势相抵消，回路中总电势为零。 ＊热电偶必须由两种不同的均质导体或半导体构成。若热电极材料不均匀，由于温度梯度存在，将会产生附加热电势。 ☆中间温度定律 ＊热电偶回路两接点（温度为T、T0）间热电势，等于热电偶在温度为T、Tn时的热电势与在温度为Tn、T0时的热电势的代数和。Tn称中间温度。 热电偶的基本定律 ☆中间导体定律——在热电偶回路中接入中间导体（第三导体C），只要中间导体两端温度相同，中间导体的引入对热电偶回路总电势没有影响，这就是中间导体定律。 二、热电极材料及常用热电偶 组成热电偶的热电极的材料满足如下基本要求： ⑴在测温范围内，材料的热电性能不随时间而变化，即热电特 性稳定。 ⑵在测温范围内，电极材料有足够的物理、化学稳定性，不易 被氧化和腐蚀。 ⑶在测温范围内，单位温度变化引起的热电势变化要足够大， 使测温度系统具有较高灵敏度。 ⑷热电势与温度关系要具有单调性，最好呈线性或近似线性关 系，便于仪表具有均匀刻度。 ⑸材料复现性好，便于大批生产和互换。 ⑹材料组织均匀（为匀质），机械性能好，易加工成丝。 ⑺材料的电阻温度系数小，电阻率要低。 标准化热电偶技术数据 三、热电偶的结构形式 接线盒 三、热电偶的结构形式 （二）普通型热电偶 三、热电偶的结构形式 （三）铠装热电偶 （三）铠装热电偶外形 （四）薄膜热电偶 薄膜热电偶是由两种金属薄膜连接而成的一种特殊结构的热电偶，它的测量端既小又薄，热容量很小，可用于微小面积上温度测量；动态响应快，可测量快速变化的表面温度。 应用时薄膜热电偶用粘剂紧贴在被测物表面，所以热损失很小，侧量精度高。 四、热电偶冷端温度补偿 热电偶回路热电势的大小不仅与热端温度有关，而且与冷端温度有关，只有当冷端温度保持不变，热电势才是被测热端温度的单值函数。 热电偶分度表和根据分度表刻度的显示仪表都要求冷端温度恒定为0℃，否则将产生测量误差。 几种冷端处理方法: 补偿导线法、冷端温度校正法、冰浴法、补偿电桥法 四、热电偶冷端温度补偿 （一）补偿导线法 补偿导线是由两种不同性质的廉价金属材料制成的，在一定温度范围内（0~100℃）与所配接的热电偶具有相同的热电特性的