测试与检测技术基础(7热电阻)

.,1,复习,第二章热工参数测量技术2-1温度测量1990国际温标(ITS-90)温度国家基准基准温度计一等标准温度计二等标准温度计实验室、工业等温度计2-1-1热电偶测温原理：E接触E温差（与温度梯度无关）热电势热电偶回路性质热电势只与材料性质和两接点温度有关(均质）不同性质材料才能组成热电偶,.,2,测点（t）2002000热电偶,T,现场（tn）3080补偿导线接头（变送器）,现场柜或测控室1050冷端补偿器变送器,测量仪表2040毫伏或420mA,A,B,A,B,Cu,Cu,均质材料定律2.中间导体定律应用：回路中可接入测量热电势的仪表，接点可以焊接。3.中间温度定律EAB（t，t0）EAB（t，tn）EAB（tn，t0）应用：查分度表时应用（t0=0oC的情况）4.连接导体定律应用：与中间温度定律一起构成热电偶回路中利用补偿导线的依据。,.,3,RD随环境温度变化，应补偿。电阻RB和RT起温度补偿作用。Rs=200-1000W；RD=60W;Rp=600W热电偶与动圈仪表（XCZ-101）组成测量系统注意：与补偿盒相匹配（分度号与极性）；机械零点调整至补偿盒的平衡点（0或20oC）；一支热电偶配用一台动圈仪表,冷端补偿器,.,4,2直流电位差计1)手动电位差计工作原理电位比较，随动平衡方式测量时，“测量”回路工作，Et其与UAB比较若G=0，则Et=UABB点位置可代表Et的大小手动电位差计的精确度决定于：I的稳定性RN，RAB的精确性G的高灵敏性,确定工作电流（I）确定RAB大小确定热电势,与动圈仪表最大区别：热电偶回路没有电流,.,5,2）自动电子电位差计与手动电位差计的主要区别：用电子放大器代替检流计用可逆电机代替手动操作结合以下问题，自学教材（重点测量回路）：测量桥路中各电阻（R6起始、R5量程、Rp滑线测量、RL冷端补偿）的作用,RL如何实现冷端补偿？思考：输入信号短路时（Et=0）,自动电子电位差计的示值是什么？输入回路短路，即输入电阻R0，I（如果E0），因此Et0.,.,6,.,7,六.热电偶校验必要性：1、长期使用，热电特性变化，精度下降，须校验2、建立热电势温度关系（对非标准热电偶，或对精度要求高），须分度（校准）方法：温度源标准温度计热电势测量仪表校验与分度方法同，在规定温度点进行比较式校验（或校准）。设备：调压器、管式电炉、冰点槽、切换开关、直流电位差计和标准热电偶等。步骤（按校验规程进行，基本步骤见教材p76）,.,作业问题（习题二、）,4.有一测温线路如图2_1所示，热电偶的分度号为K，仪表示值为758，冷端温度为30，后发现用了不同分度号的补偿盒（EE(30,20)0.609mV），试求被测介质的实际温度。5.用分度号为S的热电偶及电子电位差计测温，但未用补偿导线见图2_2。将仪表输入端短路时，仪表示值为28，此时测得热电偶冷端温度为42。试问仪表示值为885时，示值误差是多少？,.,9,2-1-2热电阻测温特点：精度高、稳定性好，灵敏度高，测平均温度；体积大，动态特性差（指标准热电阻）。、常用的热电阻元件1铂热电阻铂电阻温度关系：Rt=R01+At+Bt2+Ct3(t100)(-200t0）Rt=R01+At+Bt2（0t500）A=3.968410-3B=5.84710-7C=4.2210-12铂丝纯度决定温度计精度，常用R100R0表示。纯度高，稳定性好、精度高。标准铂电阻：R100R0不小于1.3925工业用：R100/R0为1.391。,.,10,分度表与分度号工业铂电阻主要有三种，其分度号分别为Pt50（R0=50）Pt100（R0=100）Pt300（R0=300）附表43列出Pt100的分度表。Pt50可按Pt100分度值的1/2计特点：精度高，稳定性、复现性好，测温范围较大，但不适于还原性气氛。,.,11,2、铜热电阻铜电阻温度关系：Rt=R0（1+At+Bt2+Ct3）（50t150）A=4.2889910-3B=-2.13310-7C=-1.2310-9分度表与分度号：工业铜电阻主要有二种，其分度号分别为Cu50（R0=50）Cu100（R0=100）特点：信号大、线性好，测温范围50150，体积大，动特性差；高温下易氧化，多用于100以下。,.,12,3、半导体热敏电阻电阻温度关系：B与材料有关，其值约为15005000K特点：负温系数，灵敏度高（-3-6%，一般热电阻为0.40.6%）测温范围-100300电阻率大、体积小，动特性好性能不稳定、精度低、非线性、互换性差。,.,13,、热电阻测量基本方法：工业上不平衡电桥（Rx固定），自动平衡电桥实验室中平衡电桥（调整Rx），电位差计1.动圈式温度指示仪（XCZ-102）原理利用不平衡电桥，将热电阻随温度变化电桥输出指针变化。XCZ-102由三部分组成：1）稳压电源：二级稳压，温度补偿、高稳定度、高精度，+4V2）不平衡电桥3）表头,.,14,例：用Cu50铜电阻测温，在规定条件下铜导线电阻r=5，示值400C。若环境温度变化100C，采用两线制产生的误差约20C,不平衡电桥（二线制）,.,15,不平衡电桥（三线制）,.,16,2.自动电子平衡电桥平衡电桥工作原理R3=R4调整Rx,使G=0则有Rx+Re=Rt+ReRx=Rt故:可由RxRt精度高，与手动电位差计类同。l.自动平衡电桥以放大器代替检流计，可逆电机代替手操，实现自动平衡。与电子电位差计在外形、放大器、记录等方面相同。测量桥路、供电回路不同（为交流）特点：精度0.5，可指示、可记录,.,17,热电阻校验与误差1.热电阻校验二种方法：温度源标准温度计热电阻测量比较法：在规定温度点进行比较式校验（或校准）。设备：恒温源（冰点槽、恒温水槽、恒温油槽和恒温盐槽等）、直流电桥或直流电位差计等步骤（按校验规程进行）二点法：校验其R0和R100R0两个参数。设备：冰点槽和水沸点槽、直流电桥或直流电位差计等2.热电阻的自热对标准热电阻ITs4，T24Ts4m：高温烟气m0.370.41间；空气或淡烟气m0.5。4)零直径外推法：原理：多支材料同、丝径di（d1T2,Tn)，画出diTi曲线。当d0,TTg故可利用实验曲线外推出测高温气体的温度,.,27,高速气流温度测量速度误差分析1.气流总温与静温静温是气体分子无规热运动平均动能的反映，记为T0动温是气体分子有规定向运动动能的反映，记为总温总温、静温测量都很重要。静温反映气体热力学状态；计算机组效率需总温。静温测量：需使测温传感器随同流体以相同速度运动，相对速度为零。实际不可能，只能使传感器静止于高速气流中，必有相对速度，传感器测得的不是静温。总温测量：理想情况下（动能全部转换为热能），可认为T*=Tr（有效温度传感器指示值），总温可测。,.,28,此时，若M已知，可由式求静温T0；当M0.3时，误差不能忽略，T*与T0有明显区别。2.速度误差一般情况：气流在传感器周围非完全绝热滞止动能到热能的转换亦不完全。因此传感器既不能直接指示静温，也不是总温，传感器示值T0TrT*，称DT速TrT*为速度误差。定义恢复系数，表示气流被传感器滞止恢复为内能的能力,.,29,则在已知M、r时，可由Tr求得T0、T*。速度误差可表示为当M一定时，r,DT速，r1，DT速0。3.关于恢复系数r的讨论a、r与测温传感器与气流相对方位有关。对于裸露热电偶，平行r=