温检测及仪表学习教案

1、会计学1温检测温检测(jin c)及仪表及仪表第一页，共114页。正常体温(twn)为37 C ，相当于华氏温度多少度？第1页/共114页第二页，共114页。威廉汤姆逊开尔文勋爵(xnju)像第2页/共114页第三页，共114页。第3页/共114页第四页，共114页。四、温度测量(cling)的基本原理及方法1、物体受热，体积膨胀 V-T2、压力随温度变化 P-T3、金属导体电阻随温度变化 R-T4、热电效应原理 E-T5、热辐射原理第4页/共114页第五页，共114页。CCCCCCCCCCCCCCC2000200:35000:1700900:3200700:2000400:15050:600

2、200:60050:100050:16000:2500:35020:60030:60080:60050:热电式光电式红外线比色光辐射热辐射辐射式非接触式、铜热电阻：铂考铜镍铬镍硅镍铬铂铂铑热电偶蒸汽气体液体压力式双金属玻璃液体膨胀式接触式温度计第5页/共114页第六页，共114页。t = t0t t0第6页/共114页第七页，共114页。第7页/共114页第八页，共114页。第8页/共114页第九页，共114页。n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。第9页/共114页第十页，共114页。第10页/共114页第十一页，共114

3、页。第11页/共114页第十二页，共114页。第12页/共114页第十三页，共114页。耳温仪第13页/共114页第十四页，共114页。利用红色激光(jgung)瞄准被测物（电控柜、天花板内的布线层）温度 采集(cij)系统第14页/共114页第十五页，共114页。测温范围(fnwi)-203500 第15页/共114页第十六页，共114页。 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(jiohu)和炉窑等应用现场。第16页/共114页第十七页，共114页。第17页/共114页第十八页，共114页。光学高温计隐丝式光学高温计 测量方法：调节电阻(d

4、inz)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，再通过计算求出亮度温度，后一方法适用于精密测量温度。第18页/共114页第十九页，共114页。第19页/共114页第二十页，共114页。热电偶补偿导线测温仪表第20页/共114页第二十一页，共114页。指南针的偏转说明(shumng)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。第21页/共114页第二十二页，共114页。结论：当两个结点温度不相同时，回路(hul)中将产生电动势。 热电极(dinj)A右端称为(chn

5、wi)：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AB热电偶工作原理演示第22页/共114页第二十三页，共114页。+-扩散作用电场(din chng)作用金属A金属B+-金属A金属B接触电势eABeAB(t) t对于一定材料第23页/共114页第二十四页，共114页。图3-57 热电偶原理ABeAB(t)eAB(t0)eA(t,t0)eB(t,t0)0000( , )( )( )( , )( , )ABABABBAEt tetetet tet t 接触电势温差电势00( , )( )( ) (i)ABABABEt tetet第24页/共

6、114页第二十五页，共114页。A BeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)00( , )( )( ) (i)ABABABEt tetet( )( )ABBAetet =eAB(t)+ eBA(t0)第25页/共114页第二十六页，共114页。第26页/共114页第二十七页，共114页。中间导体(dot)定律ABtt0000( , )( )( )( )ABCABBCCAEt tetetet当tt0时，有00000( , )( )( )( )0ABCABBCCAEt tetetet于是(ysh)可得 000( , )( )( )( , )ABCABABABEt tetetEt

7、 t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(zhyo)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(zhyo)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。 tt0ABCC毫伏计tABCt0t0第27页/共114页第二十八页，共114页。例：求热电偶回路(hul)的电势。 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)，

8、而 eAB(50)+eBC(50)+eCA(50)=0 E= eAB(240) +eCA(10)- eAB(50)-eCA(50)=10.181 mV解二：利用(lyng)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 。 第28页/共114页第二十九页，共114页。第29页/共114页第三十页，共114页。n不同材质的热电偶有不同的特性，应根据实际需要选择n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。第30页/共114页第三十一页，共114页

9、。用于制造(zhzo)铂热电偶的各种铂热电偶丝第31页/共114页第三十二页，共114页。分度号分度号 名称名称 测量温度范围测量温度范围 1000 C热电势热电势/ mVB铂铑铂铑3030铂铑铂铑6 6501800 C C4.8344.834R铂铑铂铑1313铂铂-401600 C C10.50610.506S铂铑铂铑1010铂铂-401600 C C9.5879.587K镍铬镍硅镍铬镍硅 (铝铝) -2701200 C C41.27641.276E镍铬铜镍镍铬铜镍 (康康 铜铜)270900 C C76.3735种热电偶的测温范围与热电势各有什么(shn me)特点？第32页/共114页第

10、三十三页，共114页。 哪几种热电偶的测温上限(shngxin)较高？ 结论(jiln)： 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）？第33页/共114页第三十四页，共114页。常用工业(gngy)热电偶比较 热电偶名分度号 特 点 铂铂铑铑30-铂铂铑铑6 热热电电势势小小，精精度度高高，价价格格高高 镍镍铬铬-镍镍硅硅 铂铂铑铑10-铂铂 镍镍铬铬-康康铜铜 热热电电势势小小，精精度度高高，线线性性差差， 价价格格高高 热热电电势势大大，线线性性好好，价价格格低低 热热电电势势大大，价价格格低低 B S K E 性性能

11、能 下 降 第34页/共114页第三十五页，共114页。 热电偶的线性较差，多数(dush)情况下采用查表法 我国从1991年开始采用国际(guj)计量委员会规定的“1990年国际(guj)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(dinsh)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）),(0ttEAB分度号：与分度表所对应的热电偶的代号。第35页/共114页第三十六页，共114页。举例例1 今用一只镍铬-镍硅热电偶,测量小氮肥厂中

12、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(fl)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)第36页/共114页第三十七页，共114页。第37页/共114页第三十八页，共114页。常用(chn yn)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第38页/共114页第三十九页，共114页。安装(nzhung)螺纹安装(nzhung)

13、法兰第39页/共114页第四十页，共114页。引出(yn ch)线套管 固定螺纹 （出厂时用塑料(slio)包裹）热电偶工作端（热端） 不锈钢保护管 第40页/共114页第四十一页，共114页。铠装型热电偶可 长达上百米薄壁金属 保护(boh)套管（铠体） BA绝缘 材料铠装(ki zhun)型热电偶横截面第41页/共114页第四十二页，共114页。第42页/共114页第四十三页，共114页。好的抗高温氧化、抗低温水蒸气好的抗高温氧化、抗低温水蒸气冷凝、抗机械外力冲击的特性。冷凝、抗机械外力冲击的特性。热响应时间少，减小动态误差(wch)；可弯曲安装使用,解决微小、狭窄场合的测温问题.测量范围

14、大；机械强度高，耐压性能好；第43页/共114页第四十四页，共114页。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(wi zhi)或位置(wi zhi)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 第44页/共114页第四十五页，共114页。厚壁保护(boh)管压铸的接线盒电缆线第45页/共114页第四十六页，共114页。统中（由于在化工生产厂、生产现统中（由于在化工生产厂、生产现场常伴有各种易燃、易爆等化学场常伴有各种易燃、易爆等化学(huxu)气体或蒸汽，如果用普通气体或蒸汽，如果用普通热电偶则非常不安全、很容易引起热电偶则非常不安全、很容

15、易引起环境气体爆炸）。环境气体爆炸）。第46页/共114页第四十七页，共114页。小形K型热电偶第47页/共114页第四十八页，共114页。 现场现场 补偿导线补偿导线 控制室控制室 0 补偿导线(doxin)连接图第48页/共114页第四十九页，共114页。型号型号配用热电偶配用热电偶正正- -负负补偿补偿导线外皮颜色导线外皮颜色 正正- -负负SCSC铂铑铂铑1010- -铂铂红红- -绿绿KCKC镍铬镍铬 - - 镍硅镍硅红红- -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(ji xin)时应特别注意不能接错。第49页/共114页第五十页，共114页。AB屏蔽

16、(pngb)层保护层第50页/共114页第五十一页，共114页。第51页/共114页第五十二页，共114页。第52页/共114页第五十三页，共114页。第53页/共114页第五十四页，共114页。（t0t0，0 0C C）第54页/共114页第五十五页，共114页。例如(lr)：用镍铬-镍硅（K）热电偶测温，热电偶参比端温度to =20，测得的热电势E（t，to）=32.479mV。由K分度表中查得E（20，0）=0.798mV, 则E（t，0）= E（t，20）+ E（20，0） =32.479 + 0.798=33.277 mV再反查K分度表，得实际温度是800。计算(j sun)法举例：

17、第55页/共114页第五十六页，共114页。机械(jxi)零点指针被预调到室温（40 C ） 可补偿冷端损失第56页/共114页第五十七页，共114页。 电桥补偿法是利用不平衡电桥产生的不平衡电压来自动补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值，可购买(gumi)与被补偿热电偶对应型号的补偿电桥。 第57页/共114页第五十八页，共114页。t+RcuER1R2R3+ ab 00tt0( , )E t t0( , )E t t+ab00( , )( )abE t tUt000( , )( )( , )abE t tUtE t t第58页/共114页第五十九页，共114页。如用一台显示仪表显示

18、多点温度时, 可按下图 连接, 这样可节约显示仪表和补偿(bchng)导线。 第59页/共114页第六十页，共114页。有指示型（有指示型（XCZ）和指示调节型）和指示调节型（XCT）等系列品种。数字式仪）等系列品种。数字式仪表也有指示型（表也有指示型（XMZ）和指示调）和指示调节型（节型（XMT）等几种系列品种。）等几种系列品种。第60页/共114页第六十一页，共114页。与热电偶配与热电偶配套测温时，套测温时，热电偶、连热电偶、连接导线、补接导线、补偿偿(bchng)导线、调整导线、调整电阻和显示电阻和显示仪表组成了仪表组成了一个闭合回一个闭合回路。路。1热电偶 2补偿导线(doxin)

19、3冷端补偿器 4外接调整电阻 5铜导线(doxin) 6动圈 7张丝 8磁钢（极靴） 9指针 10刻度面板 第61页/共114页第六十二页，共114页。n第62页/共114页第六十三页，共114页。内外总RRttERttEI),(),(00调铜补热外RRRRR第63页/共114页第六十四页，共114页。第64页/共114页第六十五页，共114页。REI/CBCBCBtRREIRUE第65页/共114页第六十六页，共114页。RPERRNENGCIBEtK+-12测量(cling)原理图 第66页/共114页第六十七页，共114页。图4-2 电子电位差计原理图第67页/共114页第六十八页，共1

20、14页。图4-4 XW系列(xli)电位差计测量桥路原理图桥路中各电阻(dinz)的作用 )()(UU221tGCtBDCBtCDERIRRIEUUE入滑线电阻 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。 放大器输入Rc为RP、RM、RB并联的等效电阻（从C端看）第68页/共114页第六十九页，共114页。(5)冷端温度补偿电阻 R2 降低(jingd)测量误差，不同的热电偶配不同阻值的补偿电阻。nPGRRIER14(4)上支路限流电阻R4 把上支路的工作电流(dinli)

21、限定在4mA。（6-1）(6)下支路限流电阻(dinz)R3 它与R2配合，保证了下支路回路的工作电流为2mA。 223RIER（6-2）(3)量程电阻RMRM是决定仪表量程大小的电阻。它的大小由仪表测量范围与所采用的热电偶分度号来决定。 第69页/共114页第七十页，共114页。第70页/共114页第七十一页，共114页。补充题用镍铬-镍硅热电偶配电子电位差计测量某炉温,温度的测量范围在400900。图6-4是电位差计测量桥路。已知E=1V；I1=4mA；I2=2mA；R2= 5.33；RPRB=90。试根据测温要求确定桥路中的其他电阻值。 第71页/共114页第七十二页，共114页。概述(

22、i sh)热电阻分为金属(jnsh)热电阻和半导体热电阻两大类, 一般把金属(jnsh)热电阻称为热电阻, 而把半导体热电阻称为热敏电阻。热电阻显示仪表连接导线第72页/共114页第七十三页，共114页。第73页/共114页第七十四页，共114页。tRRtt0)(100ttRRtt0001ttRRRttt特点：测量(cling)精度高； 有较大的测量(cling)范围；200500 易于使用在自动测量(cling)和远距离测量(cling)中金属导体(dot)的电阻值随温度变化而变化第74页/共114页第七十五页，共114页。 用于制造热电阻的材料应具有尽可能大和稳定的电阻温度系数和电阻率;R

23、-t 关系最好成线性;物理化学性能稳定, 复现(f xin)性好等。 目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻。其他有镍、铁。第75页/共114页第七十六页，共114页。 (1)铂电阻 (WZP)热电特性精度高、稳定性好、性能可靠, 所以(suy)得到了广泛应用。按IEC标准, 铂热电阻的使用温度范围为-200+850。 2301(100) tRRAtBtC tt铂电阻的特性方程(fngchng)为 在-2000的温度范围内: 在0850的温度(wnd)范围内:式中Rt和R0分别为t和0时铂电阻值; A、 B和C为常数。)1 (320CtBtAtRRt第76页/共114页第七十七页，共114页。

24、 热电阻在温度(wnd)t时的电阻值与R0 有关。目前我国规定工业用铂热电阻有两种R0分度号10Pt10100Pt100,其中(qzhng)以Pt100为常用。铂电阻不同分度号亦有相应分度表, 即Rt-t 的关系表, 这样在实际测量中, 只要测得热电阻的阻值Rt, 便可从分度表上查出对应的温度值。第77页/共114页第七十八页，共114页。第78页/共114页第七十九页，共114页。(2)铜电阻(dinz) :)(100ttRRt由于铂是贵重金属, 因此, 在一些测量精度要求不高且温度(wnd)较低的场合, 可采用铜电阻进行测温, 它的测量范围为-50+150。铜热电阻在测量范围内其电阻值与温

25、度的关系几乎是线性的, 可近似(jn s)地表示为:-为铜热电阻的电阻温度系数, 取=4.2510-3/。第79页/共114页第八十页，共114页。 铜热电阻线性好, 价格便宜, 但它易氧化, 不适宜(shy)在腐蚀性介质或高温下工作。 电阻体大铜电阻(dinz)有两种R0分度号50Cu50100Cu100第80页/共114页第八十一页，共114页。热电阻的结构(jigu)形式：普通型、铠装型、专用型 固定(gdng)螺纹式热电阻 活动(hu dng)法兰式热电阻 固定螺纹锥式热电阻第81页/共114页第八十二页，共114页。薄膜型防水(fn shu)式铠装热电阻圆接插式铠装(ki zhun)

26、热电阻防喷式铠装(ki zhun)热电阻第82页/共114页第八十三页，共114页。端面热电阻适合于测量电厂汽轮机及电机轴瓦或其它(qt)机体表面温度。防腐热电阻采用新型防腐材料，外包覆聚四氟乙烯F46，适合于石油化工各种腐蚀性介质中测温。是氯碱行业的专用(zhunyng)测温仪表。端面(dunmin)热电阻防腐热电阻第83页/共114页第八十四页，共114页。微型热电偶/热电阻 适用(shyng)于狭小场所的温度测量与控制。是纺织、绦纶等行业业不可缺少的温度测量装置。炉壁热电偶/热电阻 适合于电厂锅炉炉壁，管壁及其它圆柱体表面测量。微型(wixng)热电偶/热电阻 特殊(tsh)热电偶/热电

27、阻 炉壁热电偶/热电阻 图3.13第84页/共114页第八十五页，共114页。第85页/共114页第八十六页，共114页。第86页/共114页第八十七页，共114页。铜热电阻第87页/共114页第八十八页，共114页。利用平衡电桥(din qio)来测量热电阻变化。图4-6 平衡电桥 当被测温度为下限时，Rt有最小值Rt0，滑动触点应在RP的左端，此时电桥的平衡条件是4230RRRRRPt（4-3）142130rRRrRRRRPtt当被测温度升高后的平衡条件是（4-4）ttRRRRrrRRrRR323112313用式（4-4）减式（4-3），则得（4-5）二、仪表r1与Rt成正比关系，即滑动触

28、点B的位置反映了热电阻的变化，也即反映了温度的变化。 第88页/共114页第八十九页，共114页。 为了准确地指示出被测温度(wnd)的数值，将热电阻的连接采用三线制接法，并加外接调整电阻（2.5欧）。 图4-7 自动平衡电桥工作原理将检流计换成电子放大器，利用放大后的不平衡电压去驱动可逆电机，使可逆电机带动(didng)滑动触点B以达到电桥平衡，-电子自动平衡电桥的工作原理第89页/共114页第九十页，共114页。第90页/共114页第九十一页，共114页。图4-8 电子平衡电桥原理方框图第91页/共114页第九十二页，共114页。ER1R2R3iUtRtRsI*istUIRtRiRrr2i

29、tRRr第92页/共114页第九十三页，共114页。ER1R2R3iUtRIIrrr33()()()iABCBttUUUI RrI RrI RR3R在热电阻根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流Is，把Rt转换为电压信号Ui，再通过另两根引线把Ui引至二次仪表。可见这种引线方式可以完全消除引线电阻的影响，主要用于高精度的温度检测。 tRsI*istUIR第93页/共114页第九十四页，共114页。项目热电偶系统热电阻系统输入信号电动势电阻电桥输出E0冷端温度补偿有无接线方式双补偿线，桥路输出回路中三线，桥臂电源直流直流或交流第94页/共114页第九十五页，共1

30、14页。特点(tdin)：结构简单、灵敏度高、体积小、热惯性小。缺点：非线性严重、互换性差、测温范围窄第95页/共114页第九十六页，共114页。12345第96页/共114页第九十七页，共114页。聚脂塑料(slio)封装热敏电阻第97页/共114页第九十八页，共114页。MF58 型热敏电阻(r mn din z)第98页/共114页第九十九页，共114页。带安装(nzhung)孔的热敏电阻大功率PTC热敏电阻(r mn din z)第99页/共114页第一百页，共114页。第100页/共114页第一百零一页，共114页。MF5A-3型热敏电阻(r mn din z)（参考深圳科蓬达电子有

31、限公司资料）第101页/共114页第一百零二页，共114页。温度补偿对一些仪表的重要元器件进行温度补偿。被补偿元器件具有正的温度系数(xsh)。热敏电阻具有负的温度系数(xsh)。R2R1被补偿元件实现补偿。使。阻值减小了并联后与，。阻值增加，设温度增加锰锰02121RRRRRRRRCttt热敏电阻(r mn din z)的应用Rt第102页/共114页第一百零三页，共114页。家电控温温度过高，RT减小，T截止，K失电，K1断开(dun ki)。负载失电。若RT为正温度系数，RW与RT对调即可。KD10K9013RTK1220VRW第103页/共114页第一百零四页，共114页。第104页/共114页第一百零五页，共114页。第105页/共114页第一百零六页，共114页。 第106页/共114页第一百零七页，共114页。 二极管的正向电压(diny)降UD以