第五章 温度检测.ppt

1、第五章 温度测量,第一节 概述,一、测温仪表的分类 分类：接触式与非接触式 各种温度计的优缺点和适用范围见表51。,二、温度检测的基本原理1. 应用热膨胀原理测温 玻璃温度计、双金属温度计,1. 应用压力随温度变化的原理测温封闭在固体体积中的气体、液体或某种饱和蒸汽受热时，气压力随温度变化的性质测温。可制成压力计式温度计，又称温包式温度计。2. 应用热阻效应测温利用导体或半导体的电阻随温度变化的性质测温电阻式温度计。3. 应用热电效应测温利用金属的热电效应热电偶温度计。4. 应用热辐射原理测温利用物体辐射能随温度变化的性质辐射式温度计。,第二节 热电偶温度计,测温范围广01600（可扩展）、结

2、构简单、使用方便、便于远传、记录和控制。 一、热电偶,1. 热电现象及测温原理,两种不同金属的电子密度不同，当两种金属接触时，电子从高电子密度的金属扩散到低电子密度金属中（称接触热电势）。同时单一导体的自由电子由温度高的一侧向温度低的一侧扩散（称温差热电势）。,如图中金属A和B，在金属接触面上产生电势 eAB（t）若将金属的另一端也闭合，在金属另一接触面上产生电势eAB（t0）则有：在金属回路中的电势 E（t,t0）= eAB（t）- eAB（t0）若：t0固定，则E（t,t0）与eAB（t）呈单值函数关系。一般热电偶的分度是在自由端为零度。即t00，否则，热电势由下式表示 E（t,t0）E（

3、t,0）E（t0，0）,2、插入第三根导体的问题,电路中，由于2、3接点的温度相等且等于t0 ,则回路总电势： EteAB（t）eBC（ t0 ）eCA（ t0 ）,由于多种金属组成的闭合回路中，尽管材料不同，但只要接点温度相同则回路中的总电势为零。即： eAB（t0）+ eBG（t0）+ eCA（t0）0 eAB（t0） eBC（t0）+ eCA（t0） EteAB（t）eBC（ t0 ）eCA（ t0 ） eAB（t，0） eAB（t， t0 ） eAB（t0 ，0） 以上三式可得： Et（t,t0）eAB（t,0） eAB（t0,0） 可见：Et与第三根导体无关。,3、常用热电偶的种类,

4、工业上一般对热电偶的电极材料有以下要求： （1）在测温范围内其热电性质要稳定，不随时间变化； （2）在测温范围内要有足够物理、化学稳定性，不易被氧化； （3）电阻温度系数要小，导电率要高热电势要大，线性或单值关系。 （4）复现性要好 （5）材料组织均匀、要有韧性，便于加工成丝。如表52（P63）,4、热电偶的构造及结构形式,二、补偿导线与冷端温度补偿,1.补偿导线 补偿导线将冷端t1延伸到t0处，起延伸冷端的作用（P64），利用较便宜的金属电极在低温区的热电特性与贵金属相同或相近，代替贵金属。,2、冷端温度的变化对测量的影响及消除方法,（1）热电势的修正方法（冰浴法）P65 EAB(t,0)

5、EAB(t, t0)+ eAB(t0,0),（2）校正仪表零点法 （3）补偿电桥法,如图所示，热电偶产生的热电势为eAB（t, t0），如果电桥中Rt随温度变化产生的不平衡电势大小等于eAB（t0,0）时，在检测电压的毫伏计上产生的电压为eAB（t, 0）。也可用半导体元件代替Rt。,（4）补偿热电偶法,将冷端插入地下23m或恒温器中。则有： Et=EAB（t,t1）+ECD(t1,t0) t0为恒温处温度 如仪表恒温处温度 t00时， 不需要对仪表示值修正。,三、热电偶测温仪表与热电偶的非线性,如分度表所示，单位温度变化产生的毫伏电压不呈线性。必须在测量仪表中进行补偿。不同分度号的热电偶或相

6、同分度号的热电偶测量不同温度范围时使用的仪表测量单元不同。,第三节 热电阻温度计,一、热电阻,1. 测量原理导体电阻值随温度变化而变化的特性进行温度测量的。 RR（） RR一般金属在温度每升高时，其电阻值增加，将电阻随温度变化值，通过测量桥路转换成电压（毫伏）信号，用于远传、控制、指示和记录。,、常用热电阻 （）铂电阻（P100，R100） （）铜电阻（CU100，R100或CU50，R50）3、热电阻的构造（P76）,2.5.3 热电阻温度计,（1） 测温原理 热电阻温度计是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的。其电阻值与温度关系如下式 Rt=Rtol +(t - to

7、) Rt =Rto*t 式中 Rt 温度为 t 时的电阻值 ; Rto温度为 to ( 通常为 0 ) 时的电阻值 ； 电阻温度系数 ; t 温度的变化值 ;Rt 电阻值的变化量。,二、热电阻测温仪表与热电阻的三线制,导线电阻使得测量桥路的各桥臂电阻不平衡，带来测量误差。如图中的，如果将Rt用两根导线直接连接，则，使得左下桥臂电阻多出2，且随环境温度变化。,第四节 测温仪表的选用与安装,一、工业温度计的选用1. 分析被测对象2.合理选用仪表二、测温元件的安装三、连接导线与补偿导线的安装P8090。作业：6、7、21、22、29,2.5.4 测温元件的安装 (1) 测温元件的安装要求 在测量管道

8、温度时, 要求安装时测温元件应迎着被测介质流向插人,至少须与被测介质正交。 测温元件的感温点应处于管道中流速最大处。 测温元件应有足够的插入深度,以减小测量误差。测温元件应斜插安装或在弯头处安装。 若工艺管道过小(直径小于80mm)安装测温元件处应接装扩大管。 热电偶、热电阻的接线盒面盖应向上.,（2） 工业常用热电阻 铂电阻 (WZP 新型号、WZB 旧型号 ) 工业上用的铂电阻有两种,一种是R0=10分度号为Pt10；一种是R0=100，分度号为Pt100 铜电阻(WZC为新型号、WZG为旧型号 ) 工业上用的铜电阻有两种,一种是R0=50分度号为Cu50；一种是R0=100,分度号为 Cu100。,