温度-压力测量仪表简介课件

温度、压力测量仪表温度测量仪表温标分类双金属温度计热电偶温度计热电阻温度计选型安装压力测量仪表基本概念原理与分类弹性式压力计电气式压力计选型安装温度测量仪表温标--衡量温度的标准尺度

国际普遍使用的温标有四种：华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。

华氏温标（℉）规定：在标准大气压下，氯化铵与冰的混合物为0度，水的沸点为212度，中间划分212等分，每等份为报氏1度，符号为℉。摄氏温度（℃）规定：在标准大气压下，冰的融点为0度，水的沸点为100度，中间划分100等分，每等份为报氏1度，符号为℃。热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度，水的三相点温度为273.16，定义水的三相点温度的1/273.16为1度，符号为K。国际实用温标是一个国际协议性温标，它与热力学温标相接近。规定水的三相点温度为273.16，单位为k，1k的大小为水的三相点热力学温度的1/273.16，由于摄氏温标将冰点定义为0℃，而冰点比水的三相点低0.01k，那么冰点温度为273.15k。我国自1994年1月1日起全面实施ITS-90国际温标。

换算关系为：℃=5（°F-32）/9；℃=K-273.15温度测量仪表分类

接触法测温：敏感元件直接与被测对象接触，通过热量传递达到热平衡，反映被测对象的温度。

优点：结构简单，直观，可靠；测量精确度较高，一般能测得真实温度。缺点：热量传递需要一定时间造成测温滞后现象；因传热而破坏被测物体原有温度场；测温上限受感温材料耐温性能的限制；不适宜于直接对腐蚀性介质测温；难以测量运动体的温度。

温度测量仪表分类

非接触法测温：检测部分与被测对象不直接接触，通过被测物体与感温元件之间的热辐射作用实现测温。

优点：原理上测温范围可以从超低温到极高温；不破坏被测温场；可测量热容量小的运动温度，可测量区域的温度分布；响应速度较快。缺点：测量误差较大，仪表示值一般仅代表表观温度；容易受外界因素影响，造成测量误差较大；结构较复杂，价格昂贵。

温度测量仪表

各种测温方式特点对比表温度测量仪表双金属温度计-结构为了提高仪表的灵敏度，工业上应用的双金属温度计是将双金属片制成螺旋形。

温度测量仪表双金属温度计-分类按双金属温度指针盘与保护管的连接方向分为：轴向型--指针盘与保护管成垂直方向连接。径向型--指针盘与保护管成平行方向连接。万象型--指针盘与保护管成垂直方向连接

温度测量仪表热电偶温度计-原理热电偶温度计是基于热电效应这一原理测量温度的；它的测温范围很广，可测量-200~160O℃范围内在在特殊情况下，可测至2800℃的高温。两种不同的导体或半导体材料A和B组成闭合回路，如果A和B所组成回路的两个接合点处的温度不相同，则回路中就有电流产生，说明回路中有电动势存在，这种现象叫做热电效应。由此效应所产生的电动势，通常称为热电势。温度测量仪表热电偶温度计-结构分类

1.普通型装配式构1.普通型装配式结构2.柔性安装型铠装结构3.薄膜热电偶温度测量仪表热电偶温度计-普通型热电偶

普通型热电偶通常由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒等主要部分组成。其绝缘套管大多为氧化铝管或工业陶瓷管。保护套管则根据测温条件来确定，测量1000℃以下的温度一般用金属套管，测量1000℃以上的温度则多用工业陶瓷甚至氧化铝保护套管。科学研究中所使用的热电偶多用细热电极丝制成，有时不加保护套管以减少热惯性，改善动态响应指标，提高测量精度。1-接线盒2-保护套管3-绝缘套管4-热电偶丝温度测量仪表热电偶温度计-普通型热电偶

温度测量仪表热电偶温度计-铠装热电偶温度测量仪表热电偶温度计-薄膜式热电偶由两种金属薄膜制成的一种特殊结构的热电偶。采用真空蒸镀或化学涂层等制造工艺将两种热电偶材料蒸镀到绝缘基板上，形成薄膜状热电偶，其热端接点既小且薄，约为0.01～0.1µm。适于壁面温度的快速测量，且响应快，其时间常数可达到微秒级，因而可测瞬变的表面温度。测温范围一般在300℃以下。基板尺寸为60mm×6mm×0.2mm。薄膜式热电偶示意图1-热电极2-热接点3-绝缘基板4-引出线温度测量仪表热电偶温度计-标准化热电偶工程上用于热电偶的材料应满足以下条件：

温度测量仪表热电偶温度计-标准化热电偶工程上用于热电偶的材料应满足以下条件：

热电偶名称分度号测温范围/℃特点及应用场合长期使用短期使用铂铑10-铂S0~13001700热电特性稳定，抗氧化性强，测量精确度搞，热电势小，线性差，价格高。可作为基准热电偶，用于精密测量铂铑13-铂R0~13001700与S型性能几乎相同，只是热电势同比大15％铂铑30-铂铑6B0~16001800测量上限高，稳定性好，在冷端温度低于100℃不用考虑温度补偿问题，热电势小，线性较差，价格高，使用寿命远高于S型和R型镍铬-镍硅K－270~10001300热电势大，线性好，性能稳定，广泛用于中高温测量镍铬硅-镍硅N－270~12001300高温稳定性及使用寿命较K型有成倍提高，价格远低于S型，而性能相近，在－200到1300℃范围内，有全面代替廉价金属热电偶和部分S型热电偶的趋势铜-铜镍（康铜）T－270~350400准确度高，价格低，广泛用于低温测量镍铬-铜镍E－270~8701000热电势较大，中低温稳定性好，耐磨蚀，价格便宜，广泛用于中低温测量铁-铜镍J－210~7501200价格便宜，耐H2和CO2气体腐蚀，在含碳或铁的条件下使用也很稳定，适用于化工生产过程的温度测量温度测量仪表热电偶温度计-非标准化热电偶

名称热电极材料使用温度范围(℃)过热使用温度范围(℃)特征正极负极钨铼系WRe5、WRe3WRe26、WRe250～23003000适用于还原性、H2及惰性气体，质脆铂铑系PtRh20、PtRh40PtRh5、PtRh20300～15001100～160018001800在高温下使用，热电动势小，其它性能与R型相同铱铑系Ir、Ir、IrIrRh40、IrRh50、IrRh601100～20002100适用于真空、惰性气体及微氧化性气氛。质脆镍钼系NiNiMo180～1280/可用于还原性气氛，热电动势大钯铂系Pd、Pt及Au合金Au、Pd合金0～11001300耐磨性能强，热电动势的大小基本上与K型相同镍铬、金铁以Ni-Cr为主的合金含0.07mo1%Fe的合金0～300K/20K以下热电动势比较大，热电动势的线性好银金、金铁含Au为0.37mo1%的合金含0.03mo1%Fe的Au-Fe合金1～40K/热电动势小，受磁场影响温度测量仪表热电阻温度计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度是最高的，它广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。热电阻测温原理：对于一个给定电阻，其电阻值是温度的单值函数，因而可以通过测量电阻值来推算温度。TRt铂电阻热敏电阻温度测量仪表热电阻温度计-类型金属热电阻铂热电阻铜热电阻镍热电阻半导体热敏电阻使用最广泛的热电阻材料是铂和铜温度测量仪表热电阻温度计-铂热电阻特点：准确度高，稳定性好、性能可靠、有较高电阻率，广泛应用于基准、标准化仪器中，是目前测温复现性最好的一种。使用范围：-200～850℃，在90年国际温标中规定平衡氢三相点13.8k到银凝固点961.78℃标准仪器应用铂电阻。铂电阻的精度与铂的提纯程度有关，W（100）越高，表示铂丝纯度越高。国际实用温标规定，作为基准器的铂电阻W（100）≥1.3925目前技术水平已达到W（100）＝1.3930，工业用铂电阻的纯度W（100）为1.387～1.390。规格型号：Pt100、Pt10、Pt1000。温度测量仪表热电阻温度计-铂热电阻温度测量仪表热电阻温度计-铜热电阻特点：线性度高、电阻温度系数高、价格便宜、电阻率低、易氧化。使用范围：-50～180℃。测量范围：―50～150℃应用：测量精度要求不高且温度较低的场合优点：温度范围内线性关系好，灵敏度比铂电阻高，容易提纯、加工，价格便宜，复制性能好。缺点：易于氧化，一般只用于150℃以下的低温测量和没有水分及无侵蚀性介质的温度测量。与铂相比，铜的电阻率低，所以铜电阻的体积较大。温度测量仪表热电阻温度计-铜热电阻温度测量仪表热电阻温度计-半导体热敏电阻利用半导体的电阻值随温度显著变化的特性制成；由金属氧化物和化合物按不同的配方比例烧结而成。优点：

(1)热敏电阻的温度系数比金属大（4～9倍）

(2)电阻率大，体积小，热惯性小，适于测量点温、表面温度及快速变化的温度。

(3)结构简单、机械性能好。缺点：线性度较差，复现性和互换性较差。温度测量仪表热电阻温度计-半导体热敏电阻与金属热电阻比较：①电阻温度系数大，热敏电阻的电阻温度系数约为-（3～6）%，金属热电阻约为0.4～0.6%。②电阻率大，可将电阻作的很大而体积很小，电阻阻值大，连接导线所用的电阻可忽略不计。③结构简单，体积小，可用于测量点温度④热惯性小⑤工艺和互换性差。温度测量仪表热电阻温度计-半导体热敏电阻分类：正温度系数(PTC)

负温度系数(NTC)

临界温度系数(CTR)温度测量仪表热电阻温度计-半导体热敏电阻PTC热敏电阻－正温度系数钛酸钡掺合稀土元素烧结而成用途：彩电消磁，各种电器设备的过热保护，发热源的定温控制，限流元件。CTR热敏电阻－临界温度系数 以三氧化二钒与钡、硅等氧化物，在磷、硅氧化物在弱还原气氛中混合烧结而成。在某个温度上电阻值急剧变化,具有开关特性。用途：温度开关NTC热敏电阻－很高的负电阻温度系数 主要由Mn、Co、Ni、Fe、Cu等过渡金属氧化物混合烧结而成，改变混合物的成分和配比就可以获得测温范围、阻值及温度系数不同的NTC热敏电阻。应用：点温、表面温度、温差、温场等测量自动控制及电子线路的热补偿线路温度测量仪表热电阻温度计-热敏电阻结构构成：热敏探头、引线、壳体温度测量仪表热电阻温度计-热敏电阻结构聚脂塑料封装热敏电阻MF12型NTC热敏电阻温度测量仪表热电阻温度计-热敏电阻结构珠型温度测量仪表热电阻温度计-热敏电阻结构贴片式NTC热敏电阻温度测量仪表热电阻温度计-热敏电阻结构大功率PTC热敏电阻带安装孔的热敏电阻温度测量仪表选型-温度表仪表量程材质工艺连接方式（含应用标准）测量杆长度与直径表盘直径（常用DN100的表盘）安装形式（径向、轴向、万向）有无套管需要（默认为无）

温度测量仪表选型-温度传感器仪表量程测温元件材质工艺连接方式（含应用标准）测量杆的长度与直径输出信号类型（通常为4-20mA或电阻输出）电气进线接口（M20？1/2NPT？）LCD现场显示是否需要？防爆要求（根据客户提供的防爆环境填写）有无套管需要认证标准（CE、UL）温度测量仪表安装测温元件的感温部件的安装位置应选在介质温度变化灵敏和具有代表性的地方，不应选在阀门等阻力部件的附近和介质流束呈死角处以及振动较大的地方。热电偶取源部件的安装位置，应远离强磁场。测温元件在工艺管道上的安装应符合下列规定。①与工艺管道垂直安装时，测温元件中心线应与工艺管道轴线垂直相交。②在工艺管道的拐弯处安装时，应逆着介质流向，测温元件中心线应与工艺管道中心线相重合。③与工艺管道成45°斜安装时，应逆着介质流向，测温元件中心线应与工艺管道中心线相交。温度测量仪表安装在下列情况下安装温度计时应采用扩大管。一、各类玻璃液体温度计在DN<50mm的管道上安装。二、热电偶、热电阻、双金属温度计在DN<80mm的管道上安装。在管道上安装温度计时，应考虑抽出温度计元件所需的空间（特别是对布置在楼板或平台下面和靠近柱子的管道）。对温度显示元件的安装，要便于在现场观察。压力测量仪表基本概念

压力是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。

压力的单位为帕斯卡，简称帕（Pa）9压力单位帕/Pa兆帕/MPa工程大气压/(kgf/cm2)物理大气压/atm汞柱/mmHg水柱/mH2O（磅/英寸2）/（1b/in2）巴/bar帕11×1061.0197×10-59.869×10-67.501×10-31.0197×10-41.450×10-41×10-5兆帕1×106110.1979.8697.501×1031.0197×1021.450×10210工程大气压9.807×1049.807×10-210.9678735.610.0014.220.9807物理大气压1.0133×1050.101331.0332176010.3314.701.0133汞柱1.3332×1021.3332×10-41.3595×10-31.3158×10-310.01361.934×10-21.3332×10-3水柱9.806×1039.806×10-30.10000.0967873.5511.4220.09806（磅/英寸2）6.895×1036.895×10-30.070310.0680551.710.703110.06895巴1×1050.11.01970.9869750.110.19714.501表3-1各种压力单位换算表压力测量仪表基本概念在压力测量中，常有表压力、绝对压力、负压力或真空度之分。绝对压力是指介质所受的实际压力地面上的空气柱所产生的平均压力称为大气压力绝对压力与大气压力之差，称为表压力。即P表=P绝-P大。当绝对压力值小于大气压力值时，表压力为负值（即负压力），此负压力值的绝对值，称为真空度，P真=P大-P绝。

p表P真P绝P绝大气压力线

零线

绝对压力、表压力、大气压力、负压力（真空度）之间的关系如图所示。因为各种工艺设备和测量仪表都处于大气中，所以工程上都用表压力或真空度来表示压力的大小。我们用压力表来测量压力的数值，实际上也都是表压或真空度（绝对压力表的指示值除外）。因此，在工程上无特别说明时，所提的压力均指表压力或真空度。常用压力表电接点压力表

HAKK-EKA110A差压变送器

45液柱式压力计压力测量仪表原理与分类按测量原理分为两种：根据压力的定义直接测量单位面积上受力的大小。例：液柱式、弹性式应用压力作用于物体后所产生的各种物理效应来实现压力。它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量（如电压、电流、频率等）来进行测量的仪表。例：电阻式：它是由金属导体或半导体制成的电阻体，其阻值随压力的变化而变化。压电效应：当晶体受压力作用发生机械变形时，在其相对的两个侧面上产生异性电荷的现象。压力测量仪表弹性式压力计-定义

弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件，在被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。压力测量仪表弹性式压力计-优点具有结构简单、使用可靠、读数清晰、牢固可靠、价格低廉、测量范围宽以及有足够的精度等优点。可用来测量几百帕到数千兆帕范围内的压力。弹性式压力计-分类按照弹性元件种类分为弹簧管压力计、波纹管压力计及膜式压力计等。

弹簧管压力表隔膜式压力表压力测量仪表弹性式压力计-弹性元件弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。当测压范围不同时，所用的弹性元件也不一样。

弹簧管式弹性元件如图(a)和(b)所示，波纹管式弹性元件如图(e)所示，膜式弹性元件如图(c)和(d)所示。弹性元件示意图压力测量仪表弹性式压力计-弹性元件单圈弹簧管是弯成270度圆弧的空心金属管，其截面为扁圆形或椭圆形等。

扁圆形椭圆形半圆形双圆形8字形厚壁扁圆形压力测量仪表弹性式压力计-弹性元件膜片、膜盒膜片膜盒压力测量仪表弹性式压力计-弹性元件

波纹管一个周围为波纹状的薄壁金属筒体压力测量仪表弹性式压力计-弹簧管压力表

分类使用的测压元件单圈弹簧管压力表多圈弹簧管压力表

用途普通弹簧管压力表耐腐蚀的氨用压力表禁油的氧气压力表压力测量仪表弹性式压力计-弹簧管压力表基本测量原理

单圈弹簧管的自由端B封闭，另一端固定在接头９上。当通入被测的压力P后，由于椭圆形截面在压力P的作用下，将趋于圆形，而弯成圆弧形的弹簧管也随之产生扩张变形。同时，使弹簧管的自由端B产生位移。输入压力P越大，产生的变形也越大。由于输入压力与弹簧管自由端B的位移成正比，所以只要测得B点的位移量，就能反映压力P的大小。弹簧管自由端B的位移量一般很小，直接显示有困难，所以必须通过放大机构才能指示出来。

1-弹簧管2-拉杆3-扇形齿轮4-中心齿轮5-指针6-面板7-游丝8-调整螺丝9-接头压力测量仪表弹性式压力计-弹簧管压力表

压力测量仪表弹性式压力计-电接点压力表基本原理

1，4

—静触点2

—动触点3

—绿灯5

—红灯

压力表指针上有动触点2，表盘上另有两根可调节指针，上面分别有静触点1和4。当压力超过上限给定数值时，2和4接触，红色信号灯5的电路被接通，红灯发亮。若压力低到下限给定数值时，2与1接触，接通了绿色信号灯3的电路。1、4的位置可根据需要灵活调节。压力测量仪表弹性式压力计-电接点压力表

压力测量仪表电气式压力计-定义

电气式压力计是一种能将压力转换成电信号进行传输及显示的仪表。电气式压力计-优点该仪表的测量范围较广，分别可测7×10-5Pa至5×102MPa的压力，允许误差可至0.2％；由于可以远距离传送信号，所以在工业生产过程中可以实现压力自动控制和报警，并可与工业控制机联用。

压力测量仪表电气式压力计-分类电容式、电阻式、电感式、应变片式和霍尔片式等。

压力测量仪表电气式压力计-组成

一般由压力传感器、测量电路和信号处理装置所组成。常用的信号处理装置有指示仪、记录仪以及控制器、微处理机等。

电气式压力计组成方框图压力测量仪表电气式压力计-应变片压力传感器

应变片式压力传感器利用电阻应变原理构成。电阻应变片有金属和半导体应变片两类，被测压力使应变片产生应变。当应变片产生压缩（拉伸）应变时，其阻值减小（增加），再通过桥式电路获得相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他记录仪表显示出被测压力，从而组成应变片式压力计。

应变片压力传感器示意图1-应变筒2-外壳3-密封膜片压力测量仪表电气式压力计-压阻式压力传感器

工作原理压阻式压力传感器利用单晶硅的压阻效应而构成。采用单晶硅片为弹性元件，在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺，在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器腔内。当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成比例的变化，再由桥式电路获得相应的电压输出信号。

压力测量仪表电气式压力计-压阻式压力传感器

压阻式压力传感器1—基座；2—单晶硅片；3—导环；4—螺母；5—密封垫圈；6—等效电阻压力测量仪表电气式压力计-压阻式压力传感器

特点精度高、工作可靠、频率响应高、迟滞小、尺寸小、重量轻、结构简单；便于实现显示数字化；可以测量压力，稍加改变，还可以测量差压、高度、速度、加速度等参数。

压力测量仪表电气式压力计-电容式压力变送器工作原理先将压力的变化转换为电容量的变化，然后进行测量。

电容式测量膜盒1-中心感应膜片(可动电极)2-固定电极；3-测量侧；4-隔离膜片压力测量仪表电气式压力计-电容式压力变送器电容式压力变送器，目前在工业生产中应用非常广泛，其输出信号也是标准4～20mA电流信号。P2P1

输出信号0~20mA定电极C1C2解调器功放器