化工仪表及自动化第3章2(第五版)厉玉鸣

1、化学工业出版社化学工业出版社 化工仪表及自动化化工仪表及自动化 第三章第三章 检测仪表与传感器检测仪表与传感器 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 内容提要内容提要 n 物位检测及仪表物位检测及仪表 n概述概述 n差压式液位变速器差压式液位变速器 n电容式物位传感器电容式物位传感器 n核辐射物位计核辐射物位计 n称重式液罐计量仪称重式液罐计量仪 n 温度检测及仪表温度检测及仪表 n温度检测方法温度检测方法 n热电偶温度计热电偶温度计 n热电阻温度计热电阻温度计 n电动温度变送器电动温度变送器 1 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 内容提要内容提要 n一体化温度变送器一体化温度

2、变送器 n智能式温度变送器智能式温度变送器 n测温元件的安装测温元件的安装 n 现代检测技术与传感器的发展现代检测技术与传感器的发展 n软测量技术的发展软测量技术的发展 n现代传感器技术的发展现代传感器技术的发展 n 显示仪表显示仪表 n 数字式显示仪表数字式显示仪表 n 无笔、无纸记录仪无笔、无纸记录仪 n 虚拟显示仪表虚拟显示仪表 2 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表 n 一、概论一、概论 3 液位 料位 液位计 界位计 直读式物位仪表 差压式物位仪表 浮力式物位仪表 电磁式物位仪表 核辐射式物位仪表 声波式物位仪表 光学式物位仪表 化

3、学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表 n 二、差压式液位变送器二、差压式液位变送器 4 图3-39 差压液位变送器 原理图 图3-40 压力表式液位计 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表 pp gHpp 2 1 将差压变送器的一端接液相，另一端接气相 因此gHppp 21 当被测容器是敞口的，气相压力为大气压时，只需 将差压变送器的负压室通大气即可。若不需要远传信号， 也可以在容器底部安装压力表，如图3-40所示。 5 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第四节第四节 物位检测及仪表物位

4、检测及仪表 gHp 01211 pgHghp 0222 pghp 6 ghghgHpp 2221121 ghhgHp 2121 图3-41 负迁移示意图 在使用差压变送器测量液位时，一般来说 实际应用中，正、负室压力p1、p2分别为 则 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表 改变变送器的零点。 都是使变送器输出的起始值与被测量起始 点相对应，只不过零点调整量通常较小，而零点迁移 量则比较大。 同时改变了测量范围的上、下限，相当于测量 范围的平移，它不改变量程的大小。 7 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第四节第四节 物位检测及仪表物

5、位检测及仪表 图3-42 正负迁移示意图 图3-43 正迁移示意图 某差压变送器的测量范 围为05000Pa，当压差由0 变化到5000Pa时，变送器的 输出将由4mA变化到20mA， 这是无迁移的情况，如左图 中曲线a所示。负迁移如曲 线b所示，正迁移如曲线c所 示。 8 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表 图3-44 法兰式差压变送器测量液位示意图 1法兰式测量头；2毛细管；3变送器 单法兰式单法兰式 双法兰式双法兰式 9 为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及黏度大、 易凝固等液体液位时引压管线被腐蚀、被堵塞的问题，应使 用在导压管入

6、口处加隔离膜盒的法兰式差压变送器，如下图 所示。 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表 n 三、电容式物位传感器三、电容式物位传感器 d D L C ln 2 图3-45 电容器的组成 1内电极；2外电极 10 通过测量电容量的变化可以用来检测液位、料位和两种不同 液体的分界面。 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表 d D L C ln 2 0 0 d D HL d D H C ln 2 ln 2 0 3-46 非导电介质 的液位测量 1内电极；2外电极； 3绝缘套；4流通小 孔 当液位为零时

7、，仪表调整零点，其零点的 电容为 HK d D H CCC iX ln 2 0 0 对非导电介质液位测量的电容式液位传感器原理如下图所示。 当液位上升为H时，电容量变为 电容量的变化为 11 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表 电容量的变化与液位高度H成正比。该法是利用被 测介质的介电系数与空气介电系数0不等的原理进 行工作，（-0）值越大，仪表越灵敏。电容器两 极间的距离越小，仪表越灵敏。 12 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表 用电容法可以测量固体块状颗粒体及粉料的料位。由 于固体间磨

8、损较大，容易“滞留”，可用电极棒及容器壁 组成电容器的两极来测量非导电固体料位。 d D H CX ln 2 0 1金属电极棒；2容器壁 左图所示为用金属电极棒插入容器来测左图所示为用金属电极棒插入容器来测 量料位的示意图。量料位的示意图。 电容量变化与料位升降的关系为电容量变化与料位升降的关系为 13 图3-47 料位检测 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表 电容物位计的传感部分结构简单、使用方便。电容物位计的传感部分结构简单、使用方便。 需借助较复杂的电子线路。需借助较复杂的电子线路。 应注意介质浓度、温度变化时，其介电系数也要应注意介质

9、浓度、温度变化时，其介电系数也要 发生变化这种情况。发生变化这种情况。 14 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表 n 四、核辐射物位计四、核辐射物位计 H eII 0 射线的透射强度随着，具 体关系见式（3-63）。 （3-633-63） 图3-48 核辐射物位计示意图 1辐射源；2接受器 适用于高温、高压容器、强腐蚀、剧 毒、有爆炸性、黏滞性、易结晶或沸腾 状态的介质的物位测量，还可以测量高 温融熔金属的液位。 可在高温、烟雾等环境下工作。 但由于放射线对人体有害，使用范 围受到一些限制。 15 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n

10、第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表 n 五、称重式液罐计量仪五、称重式液罐计量仪 该计量仪既能将该计量仪既能将，又能反映出罐中，又能反映出罐中 。 21121 MgLLApp gHpp 12 HKH M LA L 11 2 HAM 0 A M H 0 杠杆平衡时 由于 （3-64） 代入（3-64） （3-65） 如果液罐是均匀截面（3-66） （3-67） 16 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表 02 MKL i AM LA A K Ki 11 图3-49 称重式液罐计量仪 1下波纹管；2上波纹管；3 液相引压管；4气相引压管；

11、5砝码；6丝杠；7可逆电 机；8编码盘；9发讯器 式中 如果液罐的横截面积A为常数，得 将式（3-67）代入式（3-65），得 02 M A K L （3-68） 17 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 n 一、温度检测方法一、温度检测方法 温度不能直接测量，只能借助于冷热不同物体之 间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不 同而变化的特性来加以间接测量。 高温计、温度计 标准仪表、实用仪表 膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶 温度计、热电阻温度计和辐射高温计 接触式与非接触式 18 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节

12、第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 接接 触触 式式 测测 温温 仪仪 表表 膨膨 胀胀 式式 玻璃液体玻璃液体 -50-50600600结构简单，使用方便，测量准确，结构简单，使用方便，测量准确， 价格低廉价格低廉 测量上限和精度受玻璃质量测量上限和精度受玻璃质量 的限制，易碎，不能记录远的限制，易碎，不能记录远 传传 双金属双金属-80 -80 600600结构紧凑，牢固可靠结构紧凑，牢固可靠 精度低，量程和使用范围有精度低，量程和使用范围有 限限 压压 力力 式式 液体液体 气体气体 蒸汽蒸汽 -30 -30 600600 -20 -20 350350 0 0 250250 结构简单，

13、耐震，防爆能记录、报结构简单，耐震，防爆能记录、报 警，价格低廉警，价格低廉 精度低，测温距离短，滞后精度低，测温距离短，滞后 大大 热热 电电 偶偶 铂铑铂铑- -铂铂 镍铬镍铬- -镍镍 硅硅 镍铬镍铬- -考考 铜铜 0 0 16001600 -50 -50 10001000 -50 -50 600600 测温范围广，精度高，便于远距离、测温范围广，精度高，便于远距离、 多点、集中测量和自动控制多点、集中测量和自动控制 需冷端温度补偿，在低温段需冷端温度补偿，在低温段 测量精度较低测量精度较低 热热 电电 阻阻 铂铂 铜铜 -200 -200 600600 -50 -50 150150

14、测量精度高，便于远距离、多点、测量精度高，便于远距离、多点、 集中测量和自动控制集中测量和自动控制 不能测高温，需注意环境温不能测高温，需注意环境温 度的影响度的影响 非接非接 触式触式 测温测温 仪表仪表 辐辐 射射 式式 辐射式辐射式 光学式光学式 比色式比色式 400 400 20002000 700 700 32003200 900 900 17001700 测温时，不破坏被测温度场测温时，不破坏被测温度场 低温段测量不准，环境条件低温段测量不准，环境条件 会影响测温准确度会影响测温准确度 红红 外外 线线 光电探测光电探测 热电探测热电探测 0 0 35003500 200 200

15、20002000 测温范围大，适于测温度分布，不测温范围大，适于测温度分布，不 破坏被测温度场，响应快破坏被测温度场，响应快 易受外界干扰，标定困难易受外界干扰，标定困难 19 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 图3-52 双金属片 图3-53 双金属温度信号器 20 1双金属片；2调节螺钉； 3绝缘子；4信号灯 膨胀式温度计是膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀基于物体受热时体积膨胀的性质而制成的。的性质而制成的。 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 21 它是根据在封闭系统 中的液体、

16、气体或低沸点 液体的饱和蒸汽受热后体 积膨胀或压力变化这一原 理而制成的，并用压力表 来测量这种变化，从而测 得温度。图3-54 压力式温度计结构原理图 1传动机构；2刻度盘； 3指针； 4弹簧管；5连杆；6接头；7 毛细管；8温包；9工作物质 应用压力随温度的变化来测温的仪表叫应用压力随温度的变化来测温的仪表叫。 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 是基于物体热辐射作用来测量温度的仪表。是基于物体热辐射作用来测量温度的仪表。 温包 毛细管 弹簧管（或盘簧管） 22 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度

17、检测及仪表 n 二、热电偶温度计二、热电偶温度计 23 是以热电效应为基础的测温仪表。 图3-55 热电偶温度计测温系统示意图 1热电偶；2导线；3测量仪表 由三部分组成：热电偶；测量仪表；连接热 电偶和测量仪表的导线。 图3-56 热电偶示意图 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 24 图3-57 热电现象 图3-58 接触电势形成的过程 图3-59 热电偶原理及电路图 00 00 , , tetettE tetettE BAAB ABAB 左图闭合回路中总的热电势左图闭合回路中总的热电势 或或 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n

18、第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 如果组成热电偶回路的两种导体材料相同，则无 论两接点温度如何，闭合回路的总热电势为零；如果 热电偶两接点温度相同，尽管两导体材料不同，闭合 回路的总热电势也为零；热电偶产生的热电势除了与 两接点处的温度有关外，还与热电极的材料有关。也 就是说不同热电极材料制成的热电偶在相同温度下产 生的热电势是不同的。 25 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 011 teteteteE BACBBCABt 00 11 tete tete ABBA CBBC 26 利用热电偶测量温度时，必须要用某些仪表来测量热电势

19、利用热电偶测量温度时，必须要用某些仪表来测量热电势 的数值，见下图。的数值，见下图。 图3-60 热电偶测温系统连接图 0 teteE ABABt 图（a）总的热电势 （3-72） 由于 （3-75） （3-74） 将式（3-73）、式（3-74）代入式（3-72） （3-73） 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 0 teteE ABABt 000000 0tetetetetete CABCABCABCAB 说明：说明：在热电偶回路中接入第三种金属导线对原热电偶在热电偶回路中接入第三种金属导线对原热电偶 所产生的热电势数值并无影响。不过必须

20、保证引入线两所产生的热电势数值并无影响。不过必须保证引入线两 端的温度相同。端的温度相同。 故 得 00 teteteE CABCABt （3-76） 图（b）总的热电势 27 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 28 （3 3）常用热电偶的种类）常用热电偶的种类 温度每增加温度每增加时所能产生的热电势要大，而时所能产生的热电势要大，而 且热电势与温度应尽可能成线性关系；且热电势与温度应尽可能成线性关系； 物理稳定性要高；物理稳定性要高； 化学稳定性要高；化学稳定性要高； 材料组织要均匀，要有韧性，便于加工成丝；材料组织要均匀，要有韧性，便于

21、加工成丝； 复现性好，便于成批生产，而且在应用上也可保复现性好，便于成批生产，而且在应用上也可保 证良好的互换性。证良好的互换性。 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 29 热电偶名称热电偶名称代号代号分度号分度号热电极材料热电极材料测温范围测温范围/ 新新 旧旧正热电极正热电极负热电极负热电极长期使用长期使用短期使用短期使用 铂铑铂铑30 30- -铂铑 铂铑6 6 铂铑铂铑10 10- -铂 铂 镍铬镍铬- -镍硅镍硅 镍铬镍铬- -铜镍铜镍 铁铁- -铜镍铜镍 铜铜- -铜镍铜镍 WRRWRR WRPWRP WRNWRN WREWRE

22、WRFWRF WRCWRC B B S S K K E E J J T T LL-2LL-2 LB-3LB-3 EU-2EU-2 - - - - CKCK 铂铑铂铑30 30合金 合金 铂铑铂铑10 10合金 合金 镍铬合金镍铬合金 镍铬合金镍铬合金 铁铁 铜铜 铂铑铂铑6 6合金合金 纯铂纯铂 镍硅合金镍硅合金 铜镍合金铜镍合金 铜镍合金铜镍合金 铜镍合金铜镍合金 30030016001600 -20-2013001300 -50-5010001000 -40-40800800 -40-40700700 -400-400300300 18001800 16001600 12001200 90

23、0900 750750 350350 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 30 （4 4）热电偶的结构）热电偶的结构 普通型热电偶普通型热电偶 图3-61 热电偶的结构 热电极热电极 绝缘管绝缘管 保护套管保护套管 接线盒接线盒 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 材 料工作温度/ 橡皮、绝缘漆 珐琅 玻璃管 石英管 瓷管 纯氧化铝管 80 150 500 1200 1400 1700 表表3-8 3-8 常用绝缘子材料常用绝缘子材料表表3-9 3-9 常用保护套管常用保护套管 材 料工作温

24、度/ 无缝钢管 不锈钢管 石英管 瓷管 Al2O3陶瓷管 600 1000 1200 1400 1900以上 31 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 32 铠装热电偶铠装热电偶 由金属套管、绝缘材料（氧化镁粉）、热电偶丝一起由金属套管、绝缘材料（氧化镁粉）、热电偶丝一起 经过复合拉伸成型，然后将端部偶丝焊接成光滑球状结构。经过复合拉伸成型，然后将端部偶丝焊接成光滑球状结构。 优点优点 反应速度快、使用方便、可弯曲、气密性好、不怕 振、耐高压等。 表面型热电偶表面型热电偶 专门用来测量物体表面温度的一种特殊热电偶。专门用来测量物体表面温度的一

25、种特殊热电偶。 优点优点反应速度极快、热惯性极小。 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 快速热电偶快速热电偶 测量高温熔融物体一种专用热电偶。测量高温熔融物体一种专用热电偶。 热电偶的结构形式可根据它的用途和安装位置来 确定。在热电偶选型时，要注意三个方面：热电极的 材料；保护套管的结构，材料及耐压强度；保护套管 的插入深度。 33 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 34 图3-62 补偿导线接线图 采用一种专用导线，将热电偶的冷端延伸出来，这既采用一种专用导线，将热电偶的冷端延伸出来，这

26、既 能保证热电偶冷端温度保持不变，又经济。能保证热电偶冷端温度保持不变，又经济。 它也是由两种不同性质 的金属材料制成，在一定温 度范围内（0100）与所 连接的热电偶具有相同的热 电特性，其材料又是廉价金 属。见左图。 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 热电偶名称热电偶名称补偿导线补偿导线工作端为工作端为100，冷端为，冷端为 00时的标准热电势时的标准热电势/mV/mV 正极正极负极负极 材料材料颜色颜色材料材料颜色颜色 铂铑铂铑10-铂铂 镍铬镍铬-镍硅（镍铝）镍硅（镍铝） 镍铬镍铬-铜镍铜镍 铜铜-铜镍铜镍 铜铜 铜铜 镍铬镍铬 铜

27、铜 红红 红红 红红 红红 铜镍铜镍 铜镍铜镍 铜镍铜镍 铜镍铜镍 绿绿 蓝蓝 棕棕 白白 0.6450.0370.037 4.0954.0950.1050.105 6.3176.3170.1700.170 4.2774.2770.0470.047 表表3-10 3-10 常用热电偶的补偿导线常用热电偶的补偿导线 35 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 在应用热电偶测温时，只有将冷端温度保持为，或 者是进行一定的修正才能得出准确的测量结果。这样做，就 称为。一般采用下述几种方法。 （1 1）冷端温度保持为）冷端温度保持为的方法的方法 图3-

28、63 热电偶冷端温度保持 的方法 （2 2）冷端温度修正方法）冷端温度修正方法 在实际生产中，冷端 温度往往不是0，而是某 一温度t1，这就引起测量误 差。因此，必须对冷端温 度进行修正。 36 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 0 ,0 , 11 tEttEtE 某一设备的实际温度为某一设备的实际温度为t，其冷端温度为，其冷端温度为t1 1，这时测得的，这时测得的 热电势为热电势为E（t，t1）。为求得实际。为求得实际t 的温度，可利用下的温度，可利用下 式进行修正，即式进行修正，即 0 ,0 , 11 tEtEttE因为因为 由此可知，

29、冷端温度的修正方法是把测得的热电势由此可知，冷端温度的修正方法是把测得的热电势 E（t，t1），加上热端为室温，加上热端为室温t ，冷端为 ，冷端为00时的热电时的热电 偶的热电势偶的热电势E（t1，0），才能得到实际温度下的热电，才能得到实际温度下的热电 势势E（t，0）。 37 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 用计算的方法来修正冷端温度，是指冷端温度内用计算的方法来修正冷端温度，是指冷端温度内 恒定值时对测温的影响。该方法只适用于实验室或临恒定值时对测温的影响。该方法只适用于实验室或临 时测温，在连续测量中显然是不实用的。时测温，在连

30、续测量中显然是不实用的。 38 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 VE18010 ,30 例例6 6 用镍铬用镍铬- -铜镍热电偶测量某加热炉的温度。铜镍热电偶测量某加热炉的温度。 测得的热电势测得的热电势E（t，t1）66982V，而自由端，而自由端 的温度的温度t130，求被测的实际温度。求被测的实际温度。 解解由附录三可以查得 VEtEtE687831801669820 ,3030,0 , 则 再查附录三可以查得68783V对应的温度为900。 39 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪

31、表 由于热电偶所产生的热电势与温度之间的关 系都是非线性的（当然各种热电偶的非线性程度 不同），因此在自由端的温度不为零时，将所测 得热电势对应的温度值加上自由端的温度，并不 等于实际的被测温度。 譬如在上例中，测得的热电势为66982V， 由附录三可查得对应温度为876.6，如果再加上 自由端温度30，则为906.6，这与实际被测温 度有一定误差。其实际热电势与温度之间的非线 性程度越严重，则误差就越大。 40 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 （3 3）校正仪表零点法）校正仪表零点法 若采用测温元件为热电偶时，要使测温时指示值不 偏低，

32、可预先将仪表指针调整到相当于室温的数值上。 注意：注意：只能在测温要求不太高的场合下应用。 （4 4）补偿电桥法）补偿电桥法 利用不平衡电桥产生的电势，来补偿热电偶因冷端 温度变化而引起的热电势变化值。 41 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 由于电桥是在由于电桥是在2020时平衡时平衡 的，所以采用这种补偿电桥时的，所以采用这种补偿电桥时 须把仪表的机械零位预先调到须把仪表的机械零位预先调到 2020处。如果补偿电桥是在处。如果补偿电桥是在 00时平衡设计的（时平衡设计的（DDZ-DDZ-型型 温度变送器中的补偿电桥），温度变送器中的补偿

33、电桥）， 则仪表零位应调在则仪表零位应调在00处。处。 图3-64 具有补偿电桥的热电偶 测温线路 42 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 43 （5 5）补偿热电偶法）补偿热电偶法 图3-65 补偿热电偶连接线路 在实际生产中，为了节省补偿导线和投资费用， 常用多支热电偶而配用一台测温仪表。 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 n 三、热电阻温度计三、热电阻温度计 44 在中、低温区，一般是使用热电阻温度计来进行温度的在中、低温区，一般是使用热电阻温度计来进行温度的 测量较为适宜。测量较

34、为适宜。 是由热电阻（感温元件），显示仪表 （不平衡电桥或平衡电桥）以及连接导线所组成。 图3-66 热电阻温度计 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 0 1 0 ttRR tt 对于呈线性特性的电阻来说，其电阻值与温度关 系如下式 tRRRR tttt 00 热电阻温度计适用于测量热电阻温度计适用于测量-200-200+500+500范围内液体、范围内液体、 气体、蒸汽及固体表面的温度。气体、蒸汽及固体表面的温度。 利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性 （电阻温度效应）来进行温度测量的。（电阻

35、温度效应）来进行温度测量的。 45 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 电阻温度系数、电阻率要大； 热容量要小； 在整个测温范围内，应具有稳定的物理、化学性质 和良好的复制性； 电阻值随温度的变化关系，最好呈线性。 46 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 32 0 1CtBtAtRRt 47 （1 1）铂电阻）铂电阻 CCCBCA /1022. 4,/10850. 5,/10950. 3 2273 在0650的温度范围内，铂电阻与温度的关系为 由实验求得 工业上常用的铂电阻有两种，一种是工

36、业上常用的铂电阻有两种，一种是R010，对应分，对应分 度号为度号为Pt10。另一种是。另一种是R0100，对应分度号为，对应分度号为Pt100。 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 48 （2 2）铜电阻）铜电阻 金属铜易加工提纯，价格便宜；它的电阻温度系数 很大，且电阻与温度呈线性关系；在测温范围为-50 +150内，具有很好的稳定性。 CttRRt /1025. 41 3 00 在-50+150的范围内，铜电阻与温度的关系是 线性的。即 工业上常用的铂电阻有两种，一种是R050，对 应的分度号为Cu10。另一种是R0100，对应的分度号

37、 为Cu100。 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 49 主要由电阻体、保护套管和 接线盒等主要部件所组成。 图3-65 热电阻的支架形状 (已绕电阻丝) 将电阻体预先拉制成型并与 绝缘材料和保护套管连成一体。 将热电阻材料通过真空镀膜 法，直接蒸镀到绝缘基底上。 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 n 四、光纤温度传感器四、光纤温度传感器 1. 1.液晶光纤测温液晶光纤测温 2. 2.荧光光纤测温荧光光纤测温 3. 3.半导体光纤测温半导体光纤测温 4. 4.光纤辐射测温光纤辐射测温 化

38、学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 n 五、电动温度变送器五、电动温度变送器 是DDZ-系列电动单元 组合式检测调节仪表中的一个主要单元。它既可与各种类 型的热电偶、热电阻配套使用，又可与具有毫伏输出的各 种变送器配合，然后，它和显示单元、控制单元配合，实 现对温度或温差及其他各种参数进行显示、控制。 50 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 线路上采用了安全火花型防爆措施。 在热电偶和热电阻的温度变送器中采用了线性化机构。 在线路中，由于使用了集成电路，这样使该变送器具有 良好的可靠性、稳定

39、性等各种技术性能。 51 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 52 热电偶温度变送器；热电偶温度变送器； 热电阻温度变送器；热电阻温度变送器； 直流毫伏变送器。直流毫伏变送器。 结构分为输入桥路、放大电路及反馈电路。结构分为输入桥路、放大电路及反馈电路。 图3-69 热电偶温度变送器的结构方框图 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 53 冷端温度补偿、调整零点。 图3-70 输入电桥 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 在DDZ-型的温度变

40、送器中，在温度变送器中 的反馈回路加入线性化电路。 图3-71 热电偶温度变送器的线性化方法方框图 54 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 55 结构分为输入电桥、放大电路及反馈电路。结构分为输入电桥、放大电路及反馈电路。 图3-72 热电阻温度变送器的结构方框图 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 n 六、一体化温度变送器六、一体化温度变送器 56 它是指将变送器模块安装在测温元件接线盒或专它是指将变送器模块安装在测温元件接线盒或专 用接线盒内的一种温度变送器。用接线盒内的一种温度变送器

41、。 图3-73 一体化温度变送器 结构框图 测温元件和变送器模块 AD693、XTR101、 XTR103、IXR100等 -20+80 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 图3-74 一体化热电偶温度变送器 电路原理 可得变送器输出与输入 之间的关系为 110WCuti RRKIKEKUI 57 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 变送器的输出电流变送器的输出电流I I0 0与热电偶的热电势与热电偶的热电势 E Et t成正比关系；成正比关系； R RCu Cu阻值随温度而变，合理选择 阻

42、值随温度而变，合理选择R RCu Cu的数值 的数值 可使可使R RCu Cu随温度变化而引起的 随温度变化而引起的I I1 1R RCu Cu变化量近 变化量近 似等于热电偶因冷端温度变化所引起的热电似等于热电偶因冷端温度变化所引起的热电 势势E Et t的变化值，两者互相抵消。的变化值，两者互相抵消。 58 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 n 七、智能式温度变送器七、智能式温度变送器 59 可以与各种热电偶或热电阻配合使用测量温度；可以与各种热电偶或热电阻配合使用测量温度； 具有量程范围宽、精度高；具有量程范围宽、精度高； 环境温度和

43、振动影响小、抗干扰能力强；环境温度和振动影响小、抗干扰能力强； 质量轻；质量轻； 安装维护方便。安装维护方便。 由硬件部分和软件部分两部分构成。由硬件部分和软件部分两部分构成。 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 60 图3-72 TT302温度变送器硬件构成原理框图 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 n 八、测温仪表的选用与安装八、测温仪表的选用与安装 （1 1）就地温度仪表的选择）就地温度仪表的选择 精确度等级精确度等级 一般工业用温度计：选用一般工业用温度计：选用1.51.5级或级或

44、1 1级。级。 精密测量用温度计：选用精密测量用温度计：选用0.50.5级或级或0.250.25级。级。 测量范围测量范围 最高测量值不大于仪表测量范围上限值最高测量值不大于仪表测量范围上限值90%90%， 正常测量值在仪表测量范围上限值的正常测量值在仪表测量范围上限值的1/21/2左右。左右。 压力式温度计测量值应在仪表测量范围上限值压力式温度计测量值应在仪表测量范围上限值 的的1/21/21/31/3之间。之间。 61 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 双金属温度计双金属温度计 在满足测量范围、工作压力和精确度的要求时，应在满足测量范围

45、、工作压力和精确度的要求时，应 被优先选用于就地显示。被优先选用于就地显示。 压力式温度计压力式温度计 适用于适用于-80-80以下低温、无法近距离观察、有振动及以下低温、无法近距离观察、有振动及 精确度要求不高的就地或就地盘显示。精确度要求不高的就地或就地盘显示。 玻璃温度计玻璃温度计 仅用于测量精确度较高、振动较小、无机械损伤、仅用于测量精确度较高、振动较小、无机械损伤、 观察方便的特殊场合。不得使用玻璃水银温度计。观察方便的特殊场合。不得使用玻璃水银温度计。 62 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 （2 2）温度检测元件的选用）温度检

46、测元件的选用 根据温度测量范围，参照表根据温度测量范围，参照表3-123-12选用相应分度号的热电选用相应分度号的热电 偶、热电阻或热敏热电阻。偶、热电阻或热敏热电阻。 铠装式热电偶适用于一般场合；铠装式热电阻适用于铠装式热电偶适用于一般场合；铠装式热电阻适用于 无振动场合；热敏热电阻适用于测量反应速度快的场合。无振动场合；热敏热电阻适用于测量反应速度快的场合。 63 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 （3 3）在特殊场合适用的热电偶、热电阻：）在特殊场合适用的热电偶、热电阻： 温度高于温度高于870870、氢含量大于、氢含量大于5%5%的

47、还原性气体、惰性气体及的还原性气体、惰性气体及 真空场合，选用钨铼热电偶或吹气热电偶；真空场合，选用钨铼热电偶或吹气热电偶； 设备、管道外壁和转体表面温度，选用端（表面）式、压设备、管道外壁和转体表面温度，选用端（表面）式、压 簧固定式或铠装热电偶、热电阻；簧固定式或铠装热电偶、热电阻； 含坚硬固体颗粒介质，选用耐磨热电偶；含坚硬固体颗粒介质，选用耐磨热电偶； 在同一检出（测）元件保护管中，要求多点测量时，选用在同一检出（测）元件保护管中，要求多点测量时，选用 多点（支）热电偶；多点（支）热电偶； 为了节省特殊保护管材料（如钽），提高响应速度或要求为了节省特殊保护管材料（如钽），提高响应速度或要求 检出（测）元件弯曲安装应选用或铠装热电偶、热电阻；检出（测）元件弯曲安装应选用或铠装热电偶、热电阻； 高炉、热风炉温度测量，可选用高炉、热风炉专用热电偶高炉、热风炉温度测量，可选用高炉、热风炉专用热电偶 。 64 化学工业出版社化学工业出版社 .c n n 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 65 在测量管道温度时，应保证测温元件与流体充分接 触，以减少测量误差。见图3-76。 测温元件的感温点应处于管道中流速最大处。 测温元件