测试与检测技术基础(7热电阻

1、整理课件1复习复习第二章第二章 热工参数测量技术热工参数测量技术2-1 温度测量温度测量 1990国际温标国际温标(ITS-90)温度国家基准温度国家基准基准基准温度计温度计一等标准温度计一等标准温度计二等标准温度计二等标准温度计实实验室、工业等温度计验室、工业等温度计2-1-1 热电偶测温热电偶测温原理：原理：E E接触接触 E E温差温差（与温度梯度无关与温度梯度无关） 热电势热电势热电偶回路性质热电偶回路性质 热电势只与材料性质和两接点温度有关热电势只与材料性质和两接点温度有关( (均质）均质） 不同性质材料才能组成热电偶不同性质材料才能组成热电偶整理课件2测点（t）2002000热电偶

2、热电偶T现场（tn）3080补偿导线接头补偿导线接头（变送器）（变送器）现场柜或测控室1050冷端补偿器冷端补偿器变送器变送器测量仪表2040毫伏或毫伏或420mAABABCuCu 均质材料定律均质材料定律2. 中间导体定律中间导体定律应用：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=0 oC的情况）4. 连接导体定律连接导体定律应用：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。整理课件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=200-100

3、0W；RD=60W; Rp=600W 热电偶与动圈仪表（热电偶与动圈仪表（XCZ-101）组成测量系统）组成测量系统 注意：注意：与补偿盒相匹配（分度号与极性）；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（机械零点调整至补偿盒的平衡点（0或或20 oC）；）； 一支热电偶配用一台动圈仪表一支热电偶配用一台动圈仪表冷端补偿器整理课件42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

4、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与动圈仪表最大区别：热电偶回路没有电流整理课件52）自动电子电位差计）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）：测量桥路中各电结合以下问题，自学教材（重点测量回路）：测量桥路中各电阻（阻（R6 起始、起始、R5 量程、量程、Rp 滑线测量、滑线测量、RL 冷端补偿）的作用冷端补偿）的作用, RL如如何实现冷端补偿？何实现冷端补偿？ 思考：输入信号短路思考：输入信号短路时（时（Et=0）, 自动电自动电子电位差计的示值子电位差计的示值

5、是什么？是什么？ 输入回路短路，输入回路短路，即输入电阻即输入电阻 R 0 ，I（如果（如果E0），），因此因此Et0.整理课件6整理课件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、长期使用，热电特性变化，精度下降，须校验校验 2、建立热电势建立热电势温度关系（对非标准热电偶，温度关系（对非标准热电偶，或对精度要求高），须分度或对精度要求高），须分度（校准）（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

6、步骤见教材按校验规程进行，基本步骤见教材p76p76）整理课件作业问题（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？ 0 ,200 ,75820,3030,KKEKEEEtE028088542,SSSEEtE整理课件92-1-2 热电阻测温热电阻测温 特点：精度高、稳定

7、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、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) (-200t 0） Rt=R01+At+Bt2 （0t500） A=3.968410-3 B=5.84710-7 C=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。 整理课件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）Pt

8、300 （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。范围较大，但不适于还原性气氛。 型号 瓷片尺寸（mm） 测量电流 测量范围 CRZ-1632 3.21.61.0 1mA -50400 CRZ-2005 5.02.01.0 2mA -50500整理课件112、铜热电阻 铜电阻温度关系：Rt=R0（1+At+Bt2+Ct3） （50t15 0） A=4.2889910-3 B= -2.13310-7 C=-1.2310-9 分度表与分度号： 工业铜

9、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50 150 ，体积大，动特性差；高温下易氧化，多用于100以下。 整理课件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。)11(exp00TTBRRTT整理课件13、热电阻测量、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

10、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，+4V 2）不平衡电桥 3）表头整理课件14例：用Cu50铜电阻测温，在规定条件下铜导线电阻r=5W，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）不平衡电桥（二线制）整理课件15不平衡电桥（三线制）不平衡电桥（三线制）整理课件162. 自动电子平衡电桥自动电子平衡电桥 平衡电桥工作原理 R3=R4 调整Rx, 使 G = 0 则有 Rx + Re = Rt +

11、Re Rx = Rt 故:可由 Rx Rt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 整理课件17热电阻校验与误差热电阻校验与误差 1. 1. 热电阻校验热电阻校验 二种方法 ：温度源温度源 标准温度计标准温度计 热电阻测量热电阻测量 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

12、数。设备：冰点槽和水沸点槽、直流电桥或直流电位差计等2. 热电阻的自热热电阻的自热 对标准热电阻 I6mA 对微小热电阻 ITs，温度传感器对温度高的遮热罩辐射散热，减少了测温误差。 一般加装23层遮热罩。上例误差可降至-10-20。整理课件252） 抽气式热电偶 原理：使压缩空气通过喷嘴，造成负压，将高温气体高速抽走，热偶热端处于该流速下，提高了，减少了辐射误差。 抽气式热电偶，加装23层遮热罩，可使上例误差降至-50C。 能耗大，用于工业试验。整理课件26 3) 双热电偶： 原理：两支材料相同、丝径不同、裸露的热电偶同时插入被测气流中，若热电偶直径 dl 、d2，示值为TI、T2 ，可按下

13、式计算气体温度（主要依据=Kd m-1） 满足条件： 4d1/d22， T14Ts4 ， T24Ts4m：高温烟气 m 0.370.41间；空气或淡烟气m 0.5。4) 零直径外推法： 原理：多支材料同、丝径di（d1 d2, ,T2,Tn)，画出di Ti曲线。 当 d0, TTg 故可利用实验曲线外推出测高温气体的温度412121121)/()/(1TTddTTTTmg整理课件27高速气流温度测量 速度误差分析 1. 气流总温与静温气流总温与静温 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

14、态；计算机组效率需总温。 静温测量静温测量：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：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。pvCvT22)211 (2*20200MTCvTTTTpv整理课件28 此时，若M已知，可由式 求静温T0；当M0.22时, (T*T0)0.3时，误差不能忽略，T*与T0有明显区别。2. 2. 速度误差速度误差 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 T0 Tr T*，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 )211 (*20MkTT0*0TTTTrr整理课件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 3. 关于恢复系数关于恢复系数 r 的讨论的讨论 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=0.86