35温度检测及仪表.ppt

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1、3.5温度检测及仪表 温度是化工过程中最普遍而重要的操作参数。 所有的过程都是在一定的温度条件下进行 的; 温度决定一些反应能否进行和反应方向; 温度决定一些反应的进程程度; 温度显示反应的能量变化。 一、测温原理 温度不能直接测量。 温度的测量都是通过温度传递到敏感元件后, 该敏感元件的物理性质随温度变化而进行的。 热交换 热辐射 3.5.1 3.5.1 概述概述 蜡 哎 流 意 粳 课 曙 妊 撕 拓 五 冰 蜀 侦 仔 腹 枕 爵 四 搞 剁 鲸 逆 冗 潞 瑶 寸 脏 川 控 枝 田 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 二、温标 1、温度的数值表示方

2、法称为温标。它规定了 温度的读数的起点(即零点)以及温度的单 位。各类温度计的刻度均由温标确定。 2、国际上规定的温标有:摄氏温标、华氏温 标、热力学温标等。 历 曼 猛 殷 盔 苑 叁 映 趣 棕 牲 杖 痈 随 聚 辕 晾 戈 晓 搀 颓 鸣 京 调 搽 逞 隅 丈 唉 扯 汐 砰 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 几种温标的对比 正常体温 为37C, 相当于华 氏温度多 少度? 拌 匣 溪 累 砖 业 摸 搽 寸 苏 那 衡 块 五 燥 耻 愉 肇 捡 碟 客 烹 忆 眨 缀 搐 聋 官 锚 英 洁 坍 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温

3、 度 检 测 及 仪 表 热力学温标(K) 热力学温标是 建立在热力学第二 定律基础上的最科 学的温标,是由开 尔文(Kelvin)根据 热力学定律提出来 的,因此又称开氏 温标。它的符号是T ,单位是开尔文(K )。 威廉汤姆逊开尔文勋爵像 胺 借 餐 酶 儒 伐 姨 朽 彦 哇 苔 各 驴 吵 脂 茹 闻 宪 静 忠 象 棱 铣 亭 淮 汾 诈 龙 鄙 绘 考 恍 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 1990国际温标(ITS-90) 从1990年1月1日开始在全世界范围 内采用1990年国际温标,简称ITS-90。它 定义了一系列温度的固定点,测量和重现

4、 这些固定点的标准仪器以及计算公式,例 如水的三相点为273.16K(0.01C)等。 刺 煌 瞬 驾 蔚 扬 尚 岛 铅 澡 铡 线 诛 蛆 佣 迪 泅 蔷 怨 京 杂 唁 嘿 加 虎 犊 垦 偏 僳 酿 敲 斡 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 600C以上-高温计 600C以下-温度计 接触式、非接触式 三、温度测量仪表的种类 四、温度测量的基本原理及方法 1、物体受热,体积膨胀 V-T 2、压力随温度变化 P-T 3、金属导体电阻随温度变化 R-T 4、热电效应原理 E-T 5、热辐射原理 俗 坪 裴 颜 这 键 顿 涟 花 季 摄 箕 封 坎 沈

5、 末 锻 妻 帚 步 墓 悠 帝 边 绸 蔗 黔 牲 徽 筹 驾 乍 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 常用温度计的种类及适用温度 援 硼 骆 丫 菠 愧 葵 丽 够 姐 说 挡 糟 馅 棕 瞳 毖 杜 搁 稿 劣 炸 紧 划 饰 踞 獭 夺 桌 甄 值 际 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 1、膨胀式温度计 玻璃液体温度计 利用液体受热膨 胀并沿玻璃毛细管延 伸而直接显示温度 双金属温度计 不同金属受热膨 胀不同,双金属片在 受热情况下发生弯曲 而显示温度 t=t0 tt0 痪 醉 悉 烫 弛 寒 沪 尧 儡 招 害

6、 浚 就 筐 阉 味 赶 息 陨 拒 熙 仟 廷 盔 闽 娇 活 抖 扎 镁 沈 溶 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 双金属温度计 僻 寇 意 涡 胞 铱 只 熙 仆 忻 逻 蛋 策 咨 渗 栈 不 漱 喀 绪 姆 案 烘 蜡 昔 符 绣 絮 沾 浅 探 舀 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 2、压力式温度计 利用液体的蒸发或气体的 膨胀而引起的压力变化进 行测量。 温包:传热、容纳膨胀 介质; 毛细管:传递压力; 弹簧管:显示压力(温 度)。 绚 侦 猴 袋 痪 湍 录 毫 乘 进 词 张 颊 贷 栅 遵 畸 轰

7、迟 蔬 忻 丙 畴 污 睡 钩 尼 钠 秤 娩 彤 狈 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3、辐射式温度计 通过特定波长光波的强度或热辐射强度 来确定光源温度。 l 辐射式温度计:测定热辐射强度; l 光学温度计:采用光学分频法,测定不同频 率光波的强度比值; l 比色法:直接通过可见光颜色的对比,确定 光源温度。 辐射式温度计,通常用于测量高温条件,特 别是光学温度计和比色温度计需要利用物体 在高温下发射的可见光进行检测。 斤 诚 闭 和 厢 垫 傀 家 衔 魂 嘘 控 榴 捎 殆 辙 届 雀 撕 乾 予 李 抨 蔼 国 愿 腋 猎 滦 膊 斟 攫 3

8、5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 1.红外线辐射温度计 红外辐射温度计既可用于高温测量,又可用于冰点 以下的温度测量,市售的红外辐射温度计的温度范围可 以从 -303000,中间分成若干个不同的规格,可 根据需要选择适合的型号。 一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发 出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长 的分布的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。因此,与它的表面温度有着十分密切的关系。因此, 通过对物体自身辐射的红外能量的测量,便能准

9、确地测定通过对物体自身辐射的红外能量的测量,便能准确地测定 它的表面温度。它的表面温度。 红外辐射红外辐射温度计温度计测温依据测温依据 嚎 述 头 尿 葵 饶 蚁 次 厅 雌 肩 贼 各 谈 卫 雅 膀 诱 辖 狸 妄 帛 盈 晓 斯 廖 废 卵 筷 祟 墓 触 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 红外系统: 红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放 大器及信号处理、显示输出等部分组成。 光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量,视场的大 小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电 探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号 处理电路,并按

10、照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变 为被测目标的温度值。 吹 劲 窃 似 屏 士 碎 爪 村 葡 用 费 磕 盯 茸 禾 英 编 详 喇 疲 责 协 眼 宪 剃 藤 电 瘪 鹊 苦 宵 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 红外线辐射温度计外形 激光仅用于瞄 准 炒 拎 途 焕 记 镇 亮 斯 朴 过 油 魏 一 慎 恫 熙 郭 乌 睡 犹 矫 陆 撕 监 读 蜀 领 迟 帘 兴 拭 董 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 红外线辐射温度计 在非接触体温测量中的应用 耳温仪 桑 尚 千 瞧 设 尚 八 秦 贮 皖 碰 辽

11、 寻 缎 缴 宵 缚 兽 伸 穿 喂 羔 敦 渠 堑 免 攘 孺 浅 是 鸳 驳 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 红外线辐射温度计在非接触温度测量中的应用 利用红色激光瞄准被 测物(电控柜、天花 板内的布线层) 温度 采集系统 诌 坚 轩 瞻 肄 埠 惕 焊 潜 窄 摘 抉 亡 彩 垛 封 庚 绦 货 奋 壕 腰 焕 鳖 掌 彦 调 候 妓 拄 有 氨 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 CIT比色在线式红外测温仪 测温范围-203500 侣 蹭 辫 轴 谆 臆 号 婆 臃 溺 姨 萍 恬 奉 战 舞 歼 镍 豢 媳

12、廉 惋 曹 洒 又 拜 肮 件 翔 妆 飘 外 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 比色式温度传感器 比色式温度传感器采用比色式(双波段) 测温原理实现对被测目标的非接触测温,用户不 需知道物质的发射率。它抗烟雾、水蒸气和灰尘 能力较强,不受窗口玻璃影响,能瞄准 ,测量小 目标,可不考虑距离系数,可以不完全被目标充 满,不需调焦就可准确测量。 比色温度计适于环境条件恶劣的工业现场中使用,如 : 烟雾、水蒸气、灰尘比较严重的钢铁、焦化和炉窑等应用现 场。 弄 假 榆 丛 量 煎 弯 龚 购 彰 华 韦 拘 笛 劫 然 郡 畸 肌 备 绿 粪 兆 骇 碰 占 放

13、 朗 交 姑 秘 葛 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 WFT-202辐射温度计 根据物体的热辐射效应原理来测量物体表 面温度。 测量范围 4002000 踏 结 梁 畏 光 语 冤 撮 恭 灼 示 场 绅 龋 梧 误 沽 瞩 棺 珊 碘 残 米 鸥 吠 等 入 非 挚 沧 涉 迷 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 光学高温计 隐丝式光学高温计 测量方法:调节电阻R以改变灯丝亮度, 当它与待测光源像的亮度相等时,灯丝在光源的像上消失,这时 由电表G上读出物体的亮度温度;或用补偿法由电位差计测量电 流的精确值,再通过计算

14、求出亮度温度,后一方法适用于精密 测量温度。 眨 侵 党 胚 零 畸 关 摩 寄 鸭 帕 菏 队 主 纽 绕 秆 铺 做 待 仗 尊 牡 睹 玄 汉 硬 百 委 抠 冠 的 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 非接触式光纤传感测温仪 初 湾 唉 陈 厚 鲸 久 怔 咀 从 下 盲 柠 田 菩 涂 劫 汹 率 界 增 挨 养 古 甘 惯 馁 擎 裤 甫 靖 翔 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 热电偶测温的主要优点 1、它属于自发电型传感器:测量时可以不需外加电源 ,可直接驱动动圈式仪表; 2、测温范围广:下限可达-270

15、C,上限可达1800C以 上; 3、各温区中的热电势均符合国际计量委员会的标准。 3.5.2 3.5.2 热电偶温度计热电偶温度计 热电偶温度计分三部分热电偶温度计分三部分 热电偶 补偿导线 测温仪表 忱 逛 皂 究 祟 移 鼎 缆 摩 黍 差 川 酵 苫 脱 糜 谓 渗 矩 任 娠 日 时 哲 赴 接 条 鹿 腐 克 珐 遣 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 热电效应 1821年,德国物理学家赛贝克用两种不同金属组 成闭合回路,并用酒精灯加热其中一个接触点(称为 结点),发现放在回路中的指南针发生偏转(说明什么 ?),如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热,

16、指南针 的偏转角反而减小(又说明什么?)。 指南针的偏转说明回路中有电动势产生并有电流在回路 中流动,电流的强弱与两个结点的温差有关。 愚 卒 姬 仁 侠 狸 壹 纲 溅 谩 公 鸥 硫 翼 脖 制 遂 盛 菇 洁 峭 酷 堑 貌 徘 蹄 汇 遍 村 妓 胳 沮 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 一、热电偶一、热电偶 结论:当两个结点温度不相同时,回路中将产生电动势 。 热电极A 右端称为: 自由端( 参考端、 冷端) (1).热电现象及测温原理 左端称为: 测量端( 工作端、 热端) 热电极B 热电势 A B 热电偶工作原理演示 季 锐 劳 左 帘 阜

17、氛 腊 拧 沧 符 洋 雅 痰 赴 徽 荷 沽 譬 告 镀 秤 识 厕 痛 圆 剥 懊 面 挨 伍 袒 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 热电势的产生 不同金属具有不同的电子密度; 两种金属接触面因为电子的扩散作 用而产生电场; 电子在扩散作用和电场力作用下最 终达到平衡; 电子的扩散与温度相关,温度越高 ,扩散作用越强。 + + - - 扩散作用 电场作用 金属A金属B + + + + - - - - 金属A 金属B 接触电势eAB eAB(t) t对于一定材料 挝 镭 晶 幸 盈 豫 空 边 岩 及 班 熄 晶 铣 钙 矾 涝 钵 救 桶 灯 句 狡

18、鄂 屡 狡 啦 穴 塘 讣 很 嘉 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 图3-57 热电偶原理 A B eAB(t) eAB(t0) eA(t,t0 ) eB(t,t0 ) 闭合回路中所产生的热电势由闭合回路中所产生的热电势由接触电势接触电势和和温差温差 电势电势两部分组成两部分组成: 由于温差电势比接触电势小很多由于温差电势比接触电势小很多 ,常常把它忽略不计,这样热电,常常把它忽略不计,这样热电 偶的电势可表示为:偶的电势可表示为: 编 退 磅 当 费 够 蓄 铱 晤 吹 缺 霖 锌 页 鸦 讲 泛 芝 邱 架 恬 社 杠 翰 尚 竖 痒 腕 汞 赦 冰

19、 仅 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 AB eAB(t0) eAB(t) eA(t,t0) eB(t,t0) 注意注意:如果下标次序改为:如果下标次序改为e eBA BA,则热电势 ,则热电势 e e 前面的符号也应相前面的符号也应相 应改变,即应改变,即 式式(i)(i) 当冷端温度当冷端温度t t 0 0 一定时,对于确定的热电偶来说,一定时,对于确定的热电偶来说,e eAB AB (t (t0 0 ) )为常数,因此为常数,因此 ,其总热电势,其总热电势E EAB AB(t,t (t,t 0 0 ) )就与温度就与温度t t 成单值函数对应关系,和

20、热电偶的长短成单值函数对应关系,和热电偶的长短 、直径无关。只要测量出热电势大小,就能判断被测温度的高低,这就、直径无关。只要测量出热电势大小,就能判断被测温度的高低,这就 是热电偶的温度测量原理。是热电偶的温度测量原理。 =eAB(t)+eBA(t0) 渔 割 吹 闪 介 岂 拯 艺 胃 疏 案 垦 离 骡 椭 鲜 舱 眠 涡 猎 谢 字 了 彦 浊 族 束 盂 俱 谰 矽 乳 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 重要结论:重要结论: 1.1.如果组成热电偶的两种电极材料相同,则如果组成热电偶的两种电极材料相同,则 无论热电偶冷、热两端的温度如何,闭合回路

21、无论热电偶冷、热两端的温度如何,闭合回路 中的总热电势为零;中的总热电势为零; 2.2.如果热电偶冷、热两端的温度相同,则无如果热电偶冷、热两端的温度相同,则无 论两电极材料如何,闭合回路中的总热电势也论两电极材料如何,闭合回路中的总热电势也 为零为零 3.3.热电偶产生的热电势除了冷、热两端的温热电偶产生的热电势除了冷、热两端的温 度有关之外,还与电极材料有关,也就是说由度有关之外,还与电极材料有关,也就是说由 不同电极材料制成的热电偶在相同的温度下产不同电极材料制成的热电偶在相同的温度下产 生的热电势是不同的。生的热电势是不同的。 赚 吓 貌 泄 犀 斟 弘 雏 真 碳 脾 犀 黍 讥 抄

22、 象 识 冉 仕 轨 涉 钟 庄 菊 伤 劲 妇 更 竭 腾 溢 多 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 中间导体定律 AB t t0 当tt0时, 有 于是可得 同理还可以证明,在热电偶中接入第四种、第五种导 体以后,只要接入导体的两端温度相同,接入的导体对原 热电偶回路中的热电势均没有影响。 根据这一性质,可以在热电偶回路中接入各种仪表和连接 导线,只要保证两个接点的温度相同就可以对热电势进行 测量而不影响热电偶的输出。 t t0 A B C C 毫伏计(2)(2)中间导体定律和热电势的测量中间导体定律和热电势的测量 t A B C t0 t0 姬 玻

23、逢 枷 明 曙 惫 迪 描 儡 侮 柿 拜 筑 洼 阵 平 给 戳 攫 扼 木 拭 诈 哦 椽 接 栽 冷 霸 薪 务 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 中间导体定律中间导体定律 例:求热电热电 偶回路的电势电势 。 已知:eAB(240)=9.747mV,eAB(50)=2.023mV,eAC(50)=3.048mV,eAC(l0)=0.591mV。 解一:E=eAB(240)+eBC(50)+eCA(10), 而 eAB(50)+eBC(50)+eCA(50)=0 E= eAB(240) +eCA(10)- eAB(50)-eCA(50)=10.181

24、 mV 解二:利用中间导体定律 E=eAB(240)+eBA(50)+eAC(50)+eCA(10) = eAB(240) +eCA(10)- eAB(50)-eCA(50)=10.181 mV 。 祖 烘 贝 刊 恐 皿 毫 宿 腆 滦 棚 皮 窟 呐 筋 别 催 襟 床 笨 漾 惕 堡 户 甭 样 迅 籍 苟 九 恕 阎 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 热电偶AB在接点温度为T、T0时的热电势 EAB(T,T0)等于热电偶AB在接点温度为T、 TC和TC、T0的热电势EAB(T,TC)和EAB(TC,T0) 的代数和 EAB(T,T0)= EAB(T

25、,TC)+ EAB(TC,T0) (3)热电偶的“中间温度定律” 钉 从 翌 亡 耐 溺 裴 勘 侧 评 扰 焦 弄 猩 港 辱 匿 前 佩 届 舞 撩 例 秸 翁 攘 尽 缄 孙 卒 熬 唆 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 热电偶的材质要求: 单位温度变化的热电势大,且尽量接 近线性关系; 热电性质稳定; 化学稳定性好:高温下抗氧化,抗腐 蚀; 具有较好的延展性,易于加工成丝; 复现性好,便于批量生产和互换。 不同材质的热电偶有不同的特性,应根 据实际需要选择 测量范围、放大系数(以分度值表示 )、测量精度、抗腐蚀能力、价格等。 (4).热电偶的种类

26、昼 娠 谬 忌 携 臂 鸡 忘 怎 惋 搽 偷 听 荆 干 有 丑 呜 慰 劳 出 枪 荡 屋 雀 磕 游 腊 叭 聪 然 改 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 八种国际标准化热电偶: B:铂铑铂铑 30铂铑 铂铑 6 、R:铂铑13铂 、S:铂铑10铂 、 K:镍铬镍硅 、N:镍铬硅镍硅 、E:镍铬铜镍 、 J:铁铜镍 、 T:铜铜镍 用于制造铂铂热电偶的各种 铂铂热电偶丝 劲 肠 刹 荆 天 篱 舔 实 苦 贿 潞 待 昔 匝 煮 码 搓 甲 瞪 屏 侧 淄 缓 哺 勃 惨 你 旦 元 荤 伙 拆 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检

27、 测 及 仪 表 几种常用热电偶的测温范围及热电势 分度号名称测测量温度范围围 1000C 热电势热电势 / mV B铂铑铂铑 30铂铑 铂铑 6 501800C4.834 R铂铑铂铑 13铂 铂-401600C10.506 S铂铑铂铑 10铂 铂-401600C9.587 K镍铬镍铬 镍镍硅(铝铝)-2701200C41.276 E镍铬镍铬 铜镍铜镍 (康铜铜)270900C76.373 5种热电偶的测温范围与热电势各有什么特点? 桔 戍 浓 躇 殆 入 毁 讼 艳 硫 轩 浩 啥 剩 奠 驳 犬 多 全 听 碍 雷 绰 薪 漓 攒 坎 迸 胶 季 困 芯 3 5 温 度 检 测 及 仪 表

28、 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 几种常用热电偶的热电势与温度的关系 曲线分析 哪几种热电偶的 测温上限较高? 结论: 哪几种热电偶的线 性较差? 哪一种热电偶的 灵敏度高? 哪一种热电偶的 灵敏度较低? 为什么所有的曲线均过原点(零度点)? 优 懂 粒 愉 仗 亦 赔 换 缆 壤 由 咽 搓 娇 信 迄 缉 蹄 粪 夷 源 锁 铰 肄 祝 驭 挛 了 棋 边 苏 哉 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 常用工业热电偶比较 返 嗅 彪 坟 啊 厦 洋 抑 抒 酬 疹 模 胸 厩 啥 最 届 个 辛 杉 世 酥 交 登 搜 焚 女 得 屉 沂 岭 珠 3

29、5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 热电偶的分度表 热电偶的线性较差,多数情况下采用查表法 我国从1991年开始采用国际计量委员会规定的“1990年国 际温标”(简称ITS-90)的新标准。按此标准,制定了相应的 分度表,并且有相应的线性化集成电路与之对应。 直接从热电偶的分度表查温度与热电势的关系时 的约束条件是:自由端(冷端)温度必须为C。 分度表:当t0=0时, 与温度t对应的数值 表。(非线性) 分度号:与分度表所对应的热电偶的代号。 喻 臼 渍 虫 梅 类 熙 磋 脏 娟 醚 蔑 矢 邓 纱 肆 滑 鼻 灼 逝 瞻 拼 茶 诉 群 停 脯 材 烈 湘

30、赁 郴 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 举例 例1 今用一只镍铬-镍硅热电偶,测量小氮肥厂中转化 炉的温度,已知热电偶工作端温度为800,自由端(冷 端)温度为30,求热电偶产生的热电势 E(800,30) 。 解:由附录三可以查得 E(800,0)=33.277(mV) E(30,0)=1.203(mV) 将上述数据代入式(5-3),即得E(800,30)=E(800,0) - E(30,0)=32.074 ( mV) 概 粘 照 豺 尔 邀 太 悦 召 荡 批 量 刨 渝 夕 疯 儡 滞 探 丑 锣 裤 译 坦 列 殃 雏 秃 折 柿 士 畅 3 5

31、 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 (5). 热电偶的结构 热电极 工作部分 绝缘子 防止电极与电极 、套管短路 保护套管 保护 接线盒 河 攀 辑 缸 煤 童 吠 惭 稿 历 毙 融 仑 抢 各 异 说 字 世 酵 膘 于 凸 钟 举 霍 液 界 狰 奏 企 局 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 常用热电偶类型: 普通型热电偶 铠装型热电偶 多点式热电偶 防爆型热电偶 表面型热电偶 镑 保 竖 尉 踌 蹿 爹 嗽 六 太 才 讲 孙 涪 贸 因 决 迫 宫 玩 悟 沛 把 归 纯 姿 柴 疼 丘 斤 玩 洋 3 5 温 度

32、检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 普通装配型热电偶的 外形 安装 螺纹 安装 法兰 爸 亨 汝 南 术 叶 婶 泳 癸 替 锡 吕 妈 舶 泌 赋 绝 光 骆 琵 距 击 易 工 脊 拄 拳 饯 殆 蛤 搪 唉 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 普通装配型热电 偶的结构放大图 接线 盒 引出线套管 固定螺纹 (出厂时用塑料包裹 ) 热电偶工作端(热端) 不锈钢保护管 诉 忆 食 严 间 咖 艘 麦 蘑 训 士 欠 浅 且 胚 骸 矢 钩 桃 揩 浪 囚 喂 矩 吕 俱 碾 磕 耻 赐 染 周 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5

33、 温 度 检 测 及 仪 表 铠装型热电偶外形 法 兰 铠装型热电偶可 长达上百米 薄壁金属 保护套管 (铠体) BA 绝缘 材料 铠装型热电偶 横截面 旅 郎 缓 洱 慑 写 豌 美 瑶 渤 荚 捏 荫 穿 丽 锚 铭 琅 吟 淮 纺 查 撞 擅 惦 邵 洪 槛 乙 鞘 掸 其 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 铠装型热电偶的三种结构 广 剃 华 瞒 恬 谤 缅 愚 哥 遮 或 唁 尚 睦 金 勃 狭 藕 民 偿 间 云 闻 镰 慎 概 蝶 撩 摇 蛾 骗 邱 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 铠装型热电偶 铠装热电

34、偶的制造工艺:把热电极材料与高温绝缘材料 预置在金属保护管中、运用同比例压缩延伸工艺、将这三者 合为一体,制成各种直径、规格的铠装偶体,再截取适当长 度、将工作端焊接密封、配置接线盒即成为柔软、细长的铠 装热电偶。 铠装热电偶特点:内部的热电偶丝与外界空气隔绝,有 着良好的抗高温氧化、抗低温水蒸气冷凝、抗机械外力冲击 的特性。 热响应时间少,减小动态误差; 可弯曲安装使用,解决微小、狭窄场合的测温问 题. 测量范围大; 机械强度高,耐压性能好; 霄 惮 粉 仿 属 恢 质 址 才 糖 揉 诛 员 劳 思 貌 郸 瑞 咕 铡 万 谭 鼠 廊 宾 滩 涟 宫 战 涪 搞 誓 3 5 温 度 检 测

35、 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 多点热电偶 适用于生产现场存在温度梯度不显著,须同时测 量多个位置或位置的多处测量。广泛应用于大化肥合 成塔、存储罐等装置中。 图3.4多点热电偶 展 苟 抗 祭 更 静 易 动 壬 园 概 弦 辐 雅 析 祝 陛 需 弧 筐 斑 哗 挠 巍 瞬 咕 羞 嗽 裸 彼 瘤 平 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 隔爆型热电偶外形 厚壁保护管压铸的接线盒 电缆线 阔 留 勋 扮 零 疏 皱 钉 锡 陵 萍 吸 邢 御 厨 悉 咐 阎 烈 区 札 湾 梦 兜 挡 悍 后 鞋 舅 怖 甫 尚 3 5 温 度 检 测

36、及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 隔爆型热电偶 结构特点:隔爆热电偶的接线盒在设计时采用防爆 的特殊结构,它的接线盒是经过压铸而成的,有一 定的厚度、隔爆空间,机构强度较高;采用螺纹隔 爆接合面,并采用密封圈进行密封,因此,当接线 盒内一旦放弧时,不会与外界环境的危险气体传爆 ,能达到预期的防爆、隔爆效果。 使用场合:工业用的隔爆型热电偶多用于化学 工业自控系统中(由于在化工生产厂、生产现场常 伴有各种易燃、易爆等化学气体或蒸汽,如果用普 通热电偶则非常不安全、很容易引起环境气体爆炸 )。 咱 欺 淤 欠 啃 迂 疲 昧 结 婿 擞 慰 配 羹 鹿 甜 蕉 序 杂 加 取 诣 暗

37、 评 揍 坝 烘 雅 叶 巢 控 檄 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 其他热电偶外形 小形K型热电偶 希 嚎 岗 离 竟 监 刷 骄 扼 板 罕 琴 廊 扳 颅 怠 稿 贮 址 疵 嫉 二 蜡 田 躁 毖 铅 盂 吝 造 清 蕉 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 补偿导线连接图 二.补偿导线 解决参比端温度的恒定问题。用廉价材料将冷端 延伸到温度相对稳定的控制室内。 在0100C范围内与所接热电偶有相同的 热电特性的廉价金属制成的廉价金属制成, ,其作用是将热电偶的其作用是将热电偶的 冷端延伸到温度恒定的操作室冷端延

38、伸到温度恒定的操作室. . 捉 档 纹 屹 宝 队 粹 斑 奉 套 肃 概 趾 甲 著 廓 袋 幢 坑 辜 价 鸿 漠 凌 嗣 嘿 庚 染 寸 盒 臣 色 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 可延长热电偶的冷端,可节约大量贵金属;易弯曲,便于敷设。 型号 配用热电热电 偶 正-负负 补偿补偿 导线导线 外皮颜颜色 正-负负 SC铂铑铂铑 10-铂 铂红红-绿绿 KC镍铬镍铬 - 镍镍硅红红-蓝蓝 v补偿导线应与热电偶的电 极材料配合使用; v补偿导线的材质不同,接 线时应特别注意不能接错。 唇 满 擦 决 诬 沥 柏 陡 瘫 相 窜 腊 蚜 偶 季 献 淫

39、荧 惕 险 垃 晰 绅 瑞 绵 城 者 聪 踊 翠 笑 鞘 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 补偿导线外形 A B 屏蔽层 保护层 荫 锭 苔 批 慷 糊 姨 拧 歪 修 该 纱 信 溉 失 吐 啪 抽 擞 瞪 诞 颁 喇 热 酮 赚 壶 赶 跟 豪 熏 豢 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 三、热电偶的冷端温度补偿 必要性: 1、用热电偶的分度表查毫伏数-温度时 ,必须满足t0=0C的条件。在实际测温中, 冷端温度常随环境温度而变化,这样t0不仅 不是0C,而且也不恒定,因此将产生误差 。 2、一般情况下,冷端温度均

40、高于0C, 热电势总是偏小。应想办法消除或补偿热电 偶的冷端损失。 悯 琳 块 匠 泼 抹 谨 相 戊 嗽 弛 蹿 迟 其 混 洽 厌 秆 苔 秉 侮 启 拉 到 敦 皮 羚 贵 巷 玛 纲 澡 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 冷端温度补偿的方法 (1)、冷端恒温法: 将热电偶的冷端置于装 有冰水混合物的恒温容器中 ,使冷端的温度保持在0C 不变。此法也称冰浴法,它 消除了t0不等于0C而引入的 误差,由于冰融化较快,所 以一般只适用于实验室中。 舷 罐 嘶 咒 毋 辖 钡 氟 赂 漆 拐 签 亮 舔 呛 伟 异 戴 酉 润 瑞 绘 柱 炎 尚 禁 倍

41、诺 辕 噶 譬 滴 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 冰浴法接线图 1被测测流体管道2热电热电 偶3接线盒 4补偿导线 5铜质导线6毫伏表 7冰 瓶8冰水混合物9试管10新的冷 端 遮 练 春 阐 舍 才 吼 敌 漠 龚 针 弟 霍 版 还 家 天 下 淖 履 撩 搅 董 乍 般 亚 谣 女 秒 执 嚎 四 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 (2)、计算修正法 当热电偶的冷端温度t00C时,由于热端与冷端的 温差随冷端的变化而变化,所以测得的热电势EAB(t,t0 )与冷端为0C时所测得的热电势EAB(t,0C)不等。

42、 EAB(t,t0)=EAB(t,0C) 若冷端温度高于0C,则EAB(t,t0)tt 0 0 ,热电偶输出的热电势减小,但,热电偶输出的热电势减小,但 电桥中电桥中R RCu Cu随温度的上升而增大,于是电桥两端会产生一个不平衡电压 随温度的上升而增大,于是电桥两端会产生一个不平衡电压U Uab(t(t 0 0 ) ) 此时回路中输出的热电势为此时回路中输出的热电势为: : 经过设计,可使电桥的不平衡电压等于因冷端温度变化引起的热电势变化,即经过设计,可使电桥的不平衡电压等于因冷端温度变化引起的热电势变化,即 于是实现了冷端温度的自动补偿。于是实现了冷端温度的自动补偿。 实际的补偿电桥一般是

43、按实际的补偿电桥一般是按t t 0 0 2020设计的,即设计的,即t t 0 0 2020时,补偿电桥平衡无电压输出。时,补偿电桥平衡无电压输出。 肠 宝 抵 棘 钧 约 戚 绒 夹 晤 农 查 卡 鲍 钎 佣 颠 邻 移 单 颊 醛 辗 匹 脐 煤 悦 绳 坠 失 糯 慕 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 如用一台显示仪表显示多点温度时,可按下图连接,这 样可节约显示仪表和补偿导线。 法法 (5)(5)补偿热电偶法补偿热电偶法 队 卸 据 寝 钮 泉 照 窑 形 蘸 渴 硝 尺 辛 速 辜 拷 幌 篮 悸 燎 攀 捧 岿 巫 扯 圈 蜂 熙 垛 迅 佐

44、 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 四、热电偶的配套仪表 我国生产的热电偶均符合ITS-90国际温标所规定 的标准,国家又规定了与标准热电偶配套的仪表, 它们的显示值为温度,而且均已线性化。 如:国家标准的动圈式显示仪表命名为XC系列。 有指示型(XCZ)和指示调节型(XCT)等系列品种。数字 式仪表也有指示型(XMZ)和指示调节型(XMT)等几种 系列品种。 锣 炔 乐 惰 嗣 娃 涤 枫 搪 义 鹏 撵 此 杂 烹 执 眷 懦 热 读 徒 穴 财 缆 檀 溅 仆 底 峨 锄 售 辊 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表

45、 XC系列动圈式仪表 (指针式显示仪表)测 量机构的核心部件是一 个磁电式毫伏计。 动圈式仪表与热电 偶配套测温时,热电偶 、连接导线、补偿导线 、调整电阻和显示仪表 组成了一个闭合回路。 1热电偶2补偿导线3冷端补偿器4外接 调整电阻5铜导线6动圈7张丝8磁钢 (极靴)9指针10刻度面板 1 1、XCZ-101XCZ-101型动圈式仪表型动圈式仪表 坑 豢 褒 醇 芬 椎 彼 弯 苍 锌 刘 甚 戍 岔 酱 双 躇 搜 川 芥 处 谣 闽 陪 泵 垣 婿 孪 阅 师 占 正 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 动圈式仪表的工作原 理 磁电式毫伏计 组成:磁

46、钢、动 圈、 指针、张丝、 标尺 通电线圈在磁场 里会 产生扭矩,指 针偏转 黄 划 娟 胞 砾 改 寿 氯 突 弦 鹊 画 根 查 衙 拂 奎 两 暇 植 逾 敦 谓 鳃 牟 蚜 玻 姬 串 杖 潭 触 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 (1)外接电阻 与热电偶配套使用的接 线图 规定规定 R R外外=15=15 位 邹 栋 汕 钾 慎 扁 决 将 恨 鸟 衣 拭 份 坑 眠 乾 淹 荐 狭 粕 巴 颗 扒 微 池 滞 捧 凛 膘 坐 瓣 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 (2)动圈温度补偿 动圈内铜导线的电阻随温度

47、动圈内铜导线的电阻随温度 改变改变 热敏电阻:温度热敏电阻:温度 ,电阻,电阻 值值 指数变化指数变化 T T ,R R动动 ,(,(RtRt、R R并)并) R R串串 袋 谨 阴 热 谨 敞 涯 趾 疥 用 卖 霜 区 鞭 育 局 婪 厩 豹 膨 肋 亥 渴 播 绥 鲁 崔 蕉 环 鉴 漾 帕 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 2、电位差计 (1)手动电位差计 平衡法( 用于热电偶) 原理: 庞 寿 霸 阜 埂 蛛 容 童 摇 篆 陌 妈 原 淀 馅 彼 调 酿 瓮 爆 诺 知 擞 熔 谋 拆 啄 心 出 梭 狼 论 3 5 温 度 检 测 及 仪 表

48、 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 便携式手动电位差计 RP E R RN EN G C I B Et K + - 12 测量原理图 羊 氮 味 屈 俯 概 弊 黎 懒 吸 贾 及 貌 如 阑 许 呆 港 问 枕 硒 凿 帅 驴 瞩 首 劈 撕 讫 茸 瑞 气 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 (2)自动电子电位差 计 原理:原理: 不平衡时,有电压差,不平衡时,有电压差, 经电子放大,驱动可逆经电子放大,驱动可逆 电机转动,使变阻器触电机转动,使变阻器触 点改变位置,使压差减点改变位置,使压差减 少,直到压差为零。少,直到压差为零。 图4-2 电子电位

49、差计原理图 淄 殊 刁 颗 逐 冉 噶 裁 叛 悔 疟 缅 超 悟 席 太 卫 床 遇 密 相 迎 弦 跺 芽 锦 答 踌 兵 龋 囱 褥 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 3 5 温 度 检 测 及 仪 表 图4-4 XW系列电位差计测量桥路原理图 3.3.自动电子电位差计的测量桥路自动电子电位差计的测量桥路 桥路中各电阻的作用 ( (1)1)滑线电阻RP与工艺电阻 RB 改变滑动触点在RP上的位置 ,可以产生不同的桥路输出电压以 平衡热电偶的热电势。 ( (2)始端 (下限)电阻 RG RG的大小取决于测量下限的高低。 Rc为RP、RM、RB并联的等效电 阻(从C端看) 唯 农 凳 受 墓 万 奇 络 榆 换 盖 耸 糟 农 叔 府 墙 针 管 怠 掖 侯 跪 坛 鄂 陇 彪 衣 开 飞 灾 诅

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