任务二 管道温度检测

1、任务提出 任务二任务二 管道温度检测管道温度检测 在工业生产中，各种反应釜、 液体或气体管道都要进行温度的检 测和控制，它们的温度范围一般在 0+500之间，可选择热电阻温度热电阻温度 传感器传感器。 相关知识 一只 100W/220V 灯泡，用万用表测量其电阻值，可以 发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到的额定热态电 阻值应为484 。 温度升高，金属内部原子晶格的振动加剧，从而使金 属内部的自由电子通过金属导体时的阻碍增大，宏观上表 现出电阻率变大，电阻值增加。 热电阻：利用热电阻：利用金属导体金属导体的电阻值随温度升高而增大的电阻值随温度升高而增大 的特性来测量温度的。的特性来测量温度

2、的。 热电阻优点：灵敏度高、稳定性高、互换性好、准热电阻优点：灵敏度高、稳定性高、互换性好、准 确度高。确度高。 热电阻缺点：使用时需要外加电源，测量温度主要热电阻缺点：使用时需要外加电源，测量温度主要 集中在中、低温度（集中在中、低温度（-200 650 ）范围。）范围。 与热电偶相比，在相同的温度下，热电阻的输出信与热电偶相比，在相同的温度下，热电阻的输出信 号较大，易于测量。另外，热电阻的变化一般要经过电号较大，易于测量。另外，热电阻的变化一般要经过电 桥转换成电压输出。桥转换成电压输出。 一、热电阻的外形、结构及性能 （一）热电阻的外形（一）热电阻的外形 薄膜型及普通型铂热电阻 小型铂

3、热电阻 防爆型铂热电阻 铜热电阻（如汽车中的水温表） （二）热电阻的结构形式（二）热电阻的结构形式 n热电阻一般由测温元件（电阻体或电阻丝）、保护管和 接线盒三部分组成 铂热电阻结构图 1-金属保护套管；2-热电阻元件；3-绝缘材料；4-引线 （三）热电阻的主要技术性能（三）热电阻的主要技术性能 n热电阻材料的性能要求 1）电阻值的变化与温度的变化线性要好； 2）电阻温度系数要大且保持常数。 越大，灵敏度越高， 纯金属的 比合金要高，所以一般采用纯金属作为热电阻； 3）电阻率要大。 越大，在相同灵敏度下，热电阻体积 越小，热惯量越小，反应速度越快； 4）在测温范围内，材料物理、化学性能稳定；

4、5）材料价格便宜，容易加工。 n常用热电阻的主要性能 热电阻主要材料是铂、铜、镍、锰等，最常用的是铂、铜。 常用热电阻主要性能 材料铂铜 使用温度范围（）20096050150 电阻率（m10-6）0.09810.1060.017 0100间电阻温度系 数（平均值）（1/） 0.003850.00428 特性 线性良好，电阻率 较高，容易加工， 复制性好，物理、 化学性能稳定，但 温度系数较小，价 格贵。 在测温范围内线性较 好，温度系数高，容 易提纯，价格便宜， 但电阻率小，体积大， 容易氧化。 应用作为标准测温装置 适用低温，无水分， 无腐蚀性介质的测温。 二、热电阻的测温原理 利用金属材

5、料的电阻值随温度升高而增大的特性来测利用金属材料的电阻值随温度升高而增大的特性来测 量温度的。量温度的。 铂热电阻的电阻值-温度关系： - 对于-2000的温度范围： Rt=R0 1+At+Bt2+C (t-100) t3 -对于0850的温度范围： Rt=R0 (1+At+Bt2) A = 3.908 02 x 10-3 -1 B = -5.802 x 10-7 -2 C = -4.273 50 x 10-12 -4 R0为0时的电阻值， Rt为t时的电阻值。 Pt100 温度() 阻值()温度()阻值()温度() 阻值()温度()阻值() -20018.49-19022.80-18027.

6、08-17031.32 -16035.53-15039.71-14043.87-13048.00 -12052.11-11056.19-10060.25-9064.30 -8068.33-7072.33-6076.33-5080.31 -4084.27-3088.22-2092.16-1096.09 0100.0010103.9020107.7930111.67 40115.5450119.4060123.2470127.07 80130.8990134.70100138.50110142.29 对于大多数铂热电阻，0对应的公称电阻值为 100或10，对应的分度号为Pt100或Pt10。 Pt

7、100与温度的对应关系 Pt100 温度() 阻值()温度()阻值()温度() 阻值()温度()阻值() 120146.06130149.82140153.58150157.31 160161.04170164.76180168.46190172.16 200175.84210179.51220183.17230186.32 240190.45250194.07260197.69270201.29 280204.88290208.45300212.02310215.57 320219.12330222.65340226.17350229.67 360233.17370236.65380240.

8、13390243.59 400247.04410250.48420253.90430257.32 440260.72450264.11460267.49470270.36 480274.22490277.56500280.90510284.22 520287.53530290.83540294.11550297.39 560300.65570303.91580307.15590310.38 600313.59 铜热电阻的电阻值-温度关系： Rt=R0 1+At+Bt2+C t3 -50 t150 A = 4.28899x 10-3 -1 B = -2.133 x 10-7 -2 C = 1.2

9、333x 10-9 -3 R0为0时的电阻值， Rt为t时的电阻值。 对于大多数铜热电阻，0对应的公称电阻值为50 或100，对应的分度号为Cu50或Cu100 。 铜热电阻阻值与温度的对应关系 Cu50Cu100 温度() 阻值()温度()阻值()温度() 阻值()温度()阻值() -5039.24-4041.40-5078.49-4082.80 -3043.55-2045.50-3087.10-2091.40 -1047.85050.00-1095.700100.00 1052.142054.2810104.2820108.56 3056.424058.5630112.8440117.12

10、 5060.706062.4850121.4060125.68 7064.988067.1270129.9680134.24 9069.2610071.4090138.52100142.80 11073.5412075.68110147.08120151.36 13077.8314079.98130155.96140159.96 15082.13150164.27 测温时，先将温度的变化转换为电阻值的变化，阻 值变化很小，因此要通过后续的测量电桥再转换成电压 信号送至显示仪表指示或记录被测温度。 任务实施 测温范围0500 一、合理选择热电阻传感器的类型 性能稳定 线性度好 价格便宜 铂热电阻

11、 二、正确使用热电阻传感器 （一）热电阻分度表（附录（一）热电阻分度表（附录2） 金属热电阻 的阻值与温 度的变化是 一种非线性 关系。测温 时，根据电 阻值，查分 度表壳得到 温度值。 铂热电阻的电阻值-温度关系： - 对于-2000的温度范围： Rt=R0 1+At+Bt2+C (t-100) t3 -对于0850的温度范围： Rt=R0 (1+At+Bt2) 铜热电阻的电阻值-温度关系： Rt=R0 1+At+Bt2+C t3 -50 t150 （二）电桥测量电路（二）电桥测量电路 热电阻是将温度的变化转变为 电阻值的变化，但电阻值的变化范 围很小，一般采用电桥电路来测量 微弱的阻值变化

12、。 （三）热电阻的接线方式（三）热电阻的接线方式 热电阻安装在 生产现场，感受 被测介质的温度 变化。 测量电阻的电 桥作为信号处理 器或限制仪表的 输入单元，随仪 表安装在控制室。 两者距 离较远， 通过引 线把两 者连接 起来 当环境温度变化 时，引线电阻也 发生变化，对测 量结果影响较大。 需采用不同的接 线形式。 1、两线制 在热电阻的两端各引出一根连线。 引线的等效电阻RW也成为 桥臂的一部分。 wt o RRR ER RR ER U 当环境温度发生变化时， RW发生变化，热电阻Rt变 化很小，RW阻值变化给测 量带来较大的误差。 例如Pt100热电阻，温 度变化1，阻值变化 0.3

13、8，变化较小。 2、三线制 热电阻的一端引出两根连线，另 一端引出一根连线。 两根引线的电阻值被分配到在 两个相邻的桥臂中，环境温度 变化引起的引线阻值变化造成 的误差将相互抵消。 三线制不受环境温度变化的影 响，在工业检测中广泛应用。 3、四线制 热电阻的两端各引出两 根连线。引线电阻分别 为r1、r2、r3、r4。I为恒 流源，V位电压表。 r1和r4引起的电压降，不在电压 表的测量范围内；电压表输入 阻抗高， r2和r3上无电流，故四 根引线对测量无影响。 电压表的输入阻抗就是电压 表的内阻。电压表的输入阻 抗越高，对被测量的电路吸 收的电流越小，越不会影响 被测电路的电压因电压表吸 收

14、电流造成的电压下降，得 到的测量值会更加精确。 热电阻的电阻值等于电压表只 是在U与恒流源I的比值，即： I U Rt 此种引线形式一般用于实验室 精确测量。 其他案例 热电阻式流量计 其他案例 热电阻式真空计 把把铂电阻丝装入玻璃管内，对铂铂电阻丝装入玻璃管内，对铂电阻用电阻用较大的恒定电较大的恒定电 流流I I加热，当环境温度与玻璃管内介质导热而散失的热量加热，当环境温度与玻璃管内介质导热而散失的热量 相平衡时，铂丝就有一定的平衡温度，则对应有一定的电相平衡时，铂丝就有一定的平衡温度，则对应有一定的电 阻值阻值RtRt。当被测介质的真空度升高时，玻璃管内的气体变。当被测介质的真空度升高时，

15、玻璃管内的气体变 得稀少，气体分子间碰撞进行热传递的能量降低，即导热得稀少，气体分子间碰撞进行热传递的能量降低，即导热 系数减小，铂丝的平衡温度和电阻值随即增大。因此，电系数减小，铂丝的平衡温度和电阻值随即增大。因此，电 阻值的大小反映了被测介质真空度的高低。阻值的大小反映了被测介质真空度的高低。 其他案例 热电阻数字温度计 主要用于输油泵进出口温度测量，热主要用于输油泵进出口温度测量，热 力、蒸汽温度检测，食品酿造、发酵力、蒸汽温度检测，食品酿造、发酵 温度测量、石油炼制化工合成等测温温度测量、石油炼制化工合成等测温 场合。场合。 测量范围：测量范围：-50500-50500； 采样时间：采样时间：15s15s； 显示：显示：4 4位位LCDLCD； 供电电源：供电电源：3.6V/2Ah3.6V/2Ah锂电池一节锂电池一节 ； 环境条件：温度：环境条件：温度：-1050-1050，湿，湿 度：度：9595； 测深：测深：302500mm302500mm； 输入距离：三线输入距离：三线30m30m； 冷端长度：冷端长度：80200m80200m； 安装螺纹：安装螺纹：M27x2M27x2。 电阻温度系数：表示电阻当温度