温度检测及仪表.ppt

第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表一、概述一、概述§5     温度检测及仪表温度检测及仪表温度：温度：表征冷热程度的物理量表征冷热程度的物理量表示：表示：摄氏温标摄氏温标   t    ( ℃ )凯氏温标凯氏温标  T  （（ K ）） 1 1、测量方法、测量方法（（1 1））  利用物体的体积受热膨胀利用物体的体积受热膨胀固体：固体：Vt=Vo（（1+βt））液体液体 ：：△△V＝＝ △△V液液－－ △△V容容＝＝ Vo（（α－－ α’ ））△△ t气体：气体：PV=mRT温泡温泡中间泡中间泡标尺标尺安全泡安全泡毛细管毛细管第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表工业常用的温度检测仪表工业常用的温度检测仪表热电偶温度计热电偶温度计热电阻温度计热电阻温度计（（2 2）利用热电效应）利用热电效应将两种不同的金属两端分别焊接起来，当将两种不同的金属两端分别焊接起来，当两端温度两端温度不同时，不同时，回路中会产生电势，大小为：回路中会产生电势，大小为：EAB（（t，，to））=f（（t）－）－f（（ to ））（３）（３）  利用导体或半导体电阻随温度变化利用导体或半导体电阻随温度变化导体：铜、铂导体：铜、铂半导体：热敏电阻半导体：热敏电阻（４）利用物体的辐射能随温度变化（４）利用物体的辐射能随温度变化 E=KT4EAB（（t，， to））ABtot第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表电场电场A－－+ttot ＞＞ to当当t ≠ to高温端电子高温端电子 低温端低温端 电动势电动势eA（（t，，to））二、热电偶温度计二、热电偶温度计 1、测温原理、测温原理（（1 1）温差电势：）温差电势：一种金属的两端因温度不同产生的热电势。

一种金属的两端因温度不同产生的热电势 eA （（t，，to）） 　　 　　　　　　　　　　　　　　eB （（t，，to））（－）（－）（＋）（＋）形成温差电势形成温差电势扩散扩散数值较小，可忽略数值较小，可忽略第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表则则A金属电子金属电子 B金属金属 A金属与金属与B金属接触时，设金属接触时，设NA ＞＞ NB电动势电动势eAB（（t））AB－－+tNA ＞＞ NB（（2））接触电势：接触电势：不同金属相接触产生的电势不同金属相接触产生的电势＋）（＋）（－）（－）扩散扩散产生接触电势产生接触电势eA B（（t）），， eA B（（to））第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表eA（（t ，，to））AeB（（t,，，to））BtoteAB（（t））eAB（（to））EAB（（t，， to））EAB（（t，， to））＝＝ eAB（（t）－）－ eAB（（to）） －－eA（（t ，，to）＋）＋eB（（t，，to））≈eAB（（t）－）－ eAB（（to）） ＝＝f（（t）－）－f（（to）） ≈ f（（t－－to）） EAB（（t，，t0））＝－＝－EBA （（t，，t0））＝＝EBA （（t0，，t））＝－＝－EAB （（t0，，t））（（3））回路总电势：回路总电势：工作端（热端）工作端（热端）t t自由端（冷端）自由端（冷端）t t0 0第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表说明：说明：　当当t0 =0时，用实验方法测出不同温度下的电势时，用实验方法测出不同温度下的电势，，即得即得 分度表分度表。

②②t=toEAB（（t，， to）＝０）＝０③③A=BEAB（（t，， to）＝０）＝０①①热电偶产生的热电势不仅与所用材料种类有关，还与两接热电偶产生的热电势不仅与所用材料种类有关，还与两接       点温度有关；点温度有关； 与热电偶几何尺寸无关；当材料、与热电偶几何尺寸无关；当材料、t0一定时，一定时，      热电势只与热电势只与t 有关（但不是线性关系），通过测电势即可测有关（但不是线性关系），通过测电势即可测        温度第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表BAttoto2、基本定律、基本定律　　EAB（（t，， to））只与只与t，，t0有有关，与第三种金属关，与第三种金属C无关，无关，只要保证两接点温度相只要保证两接点温度相等2））  中间温度定律中间温度定律ttctctoBAABEAB（（t，， to））与中间温度与中间温度tc无关EAB（（t，，tc，， to）＝）＝ EAB（（t，， tc）＋）＋　　　　　　　　　　　　　　　　 EAB（（tc，， to）） 　　＋＋E EABAB(t,t(t,t0 0) )－－C（（1））中间导体定律中间导体定律第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表3 、常用热电偶、常用热电偶铂铑铂铑10— 铂：铂：S  分度号分度号镍铬镍铬—镍硅：镍硅：K镍铬镍铬—铜镍：铜镍：E注意：不同分度号分度表不同。

注意：不同分度号分度表不同t t0 0 = 0 = 0 ℃））    E～～t  关系不同关系不同主要特点比较：主要特点比较：SKE检测范围检测范围（（℃））-20~1300（（1600））-50~900（（1200））-40~600（（900））精度精度高高中中低低灵敏度灵敏度低低中中高高价格价格高高适中适中低低第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表4、冷端处理、冷端处理tt 1AB作用作用：：将冷端从温度较高、波动较大移到温度较低、相对稳定将冷端从温度较高、波动较大移到温度较低、相对稳定的地方注意：注意：①①热电特性与所配热偶相同或相近热电特性与所配热偶相同或相近②② 使用温度范围（使用温度范围（0～～100 ℃）1）补偿导线补偿导线t 0A’B’补偿导线的方法也称是热偶冷端温度的部分（不完全）补偿法补偿导线的方法也称是热偶冷端温度的部分（不完全）补偿法补偿导线的方法也称是热偶冷端温度的部分（不完全）补偿法补偿导线的方法也称是热偶冷端温度的部分（不完全）补偿法③③正负不能接错正负不能接错利用中间温度定律，将热电偶用与其同型号的补偿导线延长。

利用中间温度定律，将热电偶用与其同型号的补偿导线延长第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表（（2）冷端温度补偿）冷端温度补偿E EABAB(t,t(t,t0 0) )E EABAB(t,0)(t,0)Ø冰浴法：冰浴法：Ø计算法：计算法：Ø仪表零点调整法：仪表零点调整法：Ø补偿电桥法：补偿电桥法：Ø补偿热电偶补偿热电偶tt 0AB’t 0A’B’用冰槽使用冰槽使t0保持零度制造厂用）保持零度制造厂用）（实验室用）（实验室用）将仪表的机械零点调到将仪表的机械零点调到t0 （（t0恒定）t0变化）变化）用与测量热电偶同型号的热电偶进行补偿，用于多支热电偶用与测量热电偶同型号的热电偶进行补偿，用于多支热电偶第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表5、结构结构（（1））普通型普通型第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表（（2）套管型（铠装热电偶））套管型（铠装热电偶）热电极、绝缘材料、金属套管合为一体，具有细长、容易弯曲、热电极、绝缘材料、金属套管合为一体，具有细长、容易弯曲、热响应时间快、耐振动、耐温、抗压和坚固耐用等优点。

热响应时间快、耐振动、耐温、抗压和坚固耐用等优点第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表6、热电偶温度计的组成、热电偶温度计的组成tt 0AB’t 0A’B’显显示示表表1. 热电偶（感温元件）热电偶（感温元件）2. 显示仪表显示仪表3. 连接导线（补偿导线及铜线）连接导线（补偿导线及铜线）小结：小结： ①①　测温原理　　测温原理　　　　　　　　　　　②②　使用补偿导线的目的及用法　使用补偿导线的目的及用法　　　　　　　　　　③③　冷端温度补偿方法及原理　冷端温度补偿方法及原理作业：P94    58、、59、、60、、 64题　题　第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表二、热电阻温度计二、热电阻温度计1、原理：、原理：金属导体或半导体电阻的阻值随温度变化而变化金属导体或半导体电阻的阻值随温度变化而变化金属导体：金属导体：t ↑  → Rt↑半导体：半导体：t ↑  → Rt↓特点：低温段线性好，精度高，不用进行冷端温度补偿，但特点：低温段线性好，精度高，不用进行冷端温度补偿，但             反反 应慢，不能测点温。

应慢，不能测点温第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表2、组成、组成感测元件感测元件　热电阻　热电阻显示仪表显示仪表　（不平衡电桥或平衡电桥）　（不平衡电桥或平衡电桥）      铜导线铜导线　　　用三线制接入　　　　　　　　　　　　　　　　　　用三线制接入　　　　　　　　　　　　　　　 名名 称称分度号分度号测温测温范围范围℃关系式关系式特点特点铂电阻铂电阻Pt10R0=10ΩPt100 R0=100Ω0~650RPt＝＝R0(1+At+Bt2+Ct3)精度高、性能精度高、性能稳定、氧化性稳定、氧化性 铜电阻铜电阻CU50 R0=50ΩCU100R0=100Ω－－50～～150Rcu＝＝R0(1+αt) Rcu＝＝Rt0(1+α△△t)线性好、便宜、线性好、便宜、易提纯易提纯３、种类３、种类第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表４、结构４、结构    P875、引线方式、引线方式（（1）两线制）两线制引线电阻产生附加误差引线电阻产生附加误差（（2）三线制）三线制 （工业用）（工业用）引线电阻分别接入上下支路，引线电阻分别接入上下支路，可消除误差可消除误差第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表（（3）四线制）四线制可完全可消除误差，可完全可消除误差，用于精确测量。

用于精确测量电电位位差差计计Rt第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表小结：小结：①①常用热电阻种类、特点、原理、连接方式常用热电阻种类、特点、原理、连接方式 ②②测温元件的安装测温元件的安装作业：作业：能否用普通万用表测量热电阻？能否用普通万用表测量热电阻？第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表温度℃0123456789热 电 动 势 mV00.0000.0050.0110.0160.0220.0270.0330.0380.0440.050100.0550.0610.0670.0720.0780.0840.0900.0950.1010.107200.1130.1190.1250.1310.1370.1430.1400.1540.1610..167300.1730.1790.1850.1910.1970.2030.2100.2160.2220.228分度号：分度号：S                                                                                冷端温度为冷端温度为0℃分度号：分度号：K                                                                                 冷端温度为冷端温度为0℃温度℃0123456789热 电 动 势 mV00.0000.0390.0790.1190.1580.1980.2380.2770.3170.357100.3970.4370.4770.5170.5570.5970.6370.6770.7180.758200.7980.8380.8790.9190.9601.0001.0411.0811.1221.162301.2031.2441.2851.3251.3661.4071.4481.4891.5291.570分度表分度表第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表例：例：K型热电偶测温，冷端温度为型热电偶测温，冷端温度为30℃℃，测得的热电势为，测得的热电势为mV，，求热端温度。

求热端温度解：解： EAB（（t，，0）＝）＝ EAB（（t，，30）＋）＋ EAB（（30，，0））mV查分度表得查分度表得t＝＝628.3 ℃℃EAB（（t，，0）＝）＝ EAB（（t，，t0）＋）＋ EAB（（t0，，0））　真值　　＝测量值　　　真值　　＝测量值　　＋　　＋　　修正值修正值第三章 检测仪表与传感器 第五节 温度检测仪表 化工过程控制及仪表用电桥产生用电桥产生EAB（（t0，， 0））与与EAB（（t，，t0））叠加，即可消除叠加，即可消除t0变化对测变化对测量的影响利用铜电阻随温度量的影响利用铜电阻随温度t0变化，且使变化，且使△△VRCU＝＝EAB（（t0 ，，0）） 设电桥在设电桥在20℃20℃平衡，此时仪表的机械零点应调在平衡，此时仪表的机械零点应调在20℃20℃ 　　　　　　　　　　　　 注意：注意：①① 补偿器补偿器正负不能接错正负不能接错 　　　　    ②② 与所配热电偶同型与所配热电偶同型 　　　　    ③③使用温度范围０～５使用温度范围０～５0℃。