温度的测量与控制

关于温度的测量与控制第一页，共十六页，2022年，8月28日温度的定义表示物体的冷热程度的物理量。目前通用的温度主要有摄氏度、华氏度、开氏度等三种温度标准。

摄氏度在世界上应用得比较广泛，它是由18世纪瑞典天文学家摄尔维斯提出来的。把在标准大气压下水沸腾时的温度定义为100摄氏度，把水结冰和融化的临界温度定义为0摄氏度，然后把中间平均分为100份，每份就是1摄氏度。我国目前主要使用摄氏度。摄氏度的符号是℃。

华氏度主要在欧美国家使用，符号是一个小圆圈加上字母F。它是由GabrielD.Fahrenheir定义。GabrielD.Fahrenheir在华氏度中，把水的结冰点定义为31华氏度，沸点定义为212华氏度。而华氏度与摄氏度的转换公式是：F=32+1.8C，其中F代表华氏度，C代表摄氏度。

开氏度：开氏度在日常生活中很少用到。第二页，共十六页，2022年，8月28日温度的测量膨胀式测量法（略）热电偶测量法：利用热电效应，将温度变化转换为电动势，再输入二次仪表进行显示。热电阻测量法：利用金属的电阻随温度变化的原理，将温度量转化为电阻值送入二次仪表进行显示。辐射测量法：其它测量法：（略）第三页，共十六页，2022年，8月28日热电偶将两种不同材料的导体或半导体焊接起来，构成一个闭合回路，当导体两个接触点之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：

①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。

②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。

③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。热电偶的种类

常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。

第四页，共十六页，2022年，8月28日热电偶外观第五页，共十六页，2022年，8月28日K型热电偶分度表镍铬-镍硅（镍铬-镍铝）热电偶分度表（分度号：K）（参考端温度为0摄氏度)

0102030405060708090

000.3970.7981.2031.6112.0222.4362.853.2663.681

1004.0594.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.3887.737

2008.1378.5378.9389.3419.74510.15110.5610.96911.38111.739

30012.20712.62313.03913.45613.87414.29214.71215.13215.55215.974

40016.39516.82817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.244

50020.6421.06621.49321.91922.34622.77223.19823.62424.0524.476

60024.90225.32725.75126.17626.59927.02227.44527.86728.28829.709

70029.12829.54729.96530.38330.79931.21431.62932.04232.45532.866

80033.27733.68634.09534.50234.90935.31435.71836.12136.52436.925

90037.32537.72438.12238.51938.91539.3139.70340.09640.48840.789

100041.26941.65742.04542.43242.81743.20243.58543.96844.34944.729

110045.10845.48645.86346.23846.61246.98547.35647.72648.09548.462

120048.82849.19249.55549.91650.27650.63350.9951.34451.69752.049

130052.39852.74753.09353.43953.78254.46654.46654.807————

第六页，共十六页，2022年，8月28日热电阻热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻热电阻常用型号有Pt100,Cu50.

第七页，共十六页，2022年，8月28日热电阻外观第八页，共十六页，2022年，8月28日Pt100热电阻分度表第九页，共十六页，2022年，8月28日温度的显示传感器送来的电信号，经过仪表内部处理，可通过下面几种方式来显示：一刻度盘显示二指针显示三LED数码管显示五LCD液晶屏显示★显示单位：℃或℉第十页，共十六页，2022年，8月28日温度的控制原理简单说，就是测量温度（PV）与设定温度（SV）在仪表内比较，如SV>PV，则仪表输出控制信号使执行器加温；如PV>SV，则仪表输出控制信号使执行器停止加温。因此它是一个闭环控制系统。温度控制系统框图

误差信号测量值设定值温度控制仪表执行器控制对象温度传感器第十一页，共十六页，2022年，8月28日温度控制方式开关（ON/OFF）控制最简单的控制方式。缺点是控制精度差。原理如下图：第十二页，共十六页，2022年，8月28日温度控制方式比例（P）控制仪表根据PV和SV差值大小，成比例输出控制量，使控温平稳，减小振荡和过冲现象，但仍有稳态误差（OFFSET）。如下图所示：第十三页，共十六页，2022年，8月28日温度控制方式PID控制较理想的一种控制方式，建立在PID自动控制理论之上的一种先进控制方式，真正实现控制的理想境界“稳、准、快”。具体参考《常规PID设置指南》第十四页，