项目二 温度测量课件

项目二温度测量项目二温度测量任务八热电偶温度计任务九热电阻温度计任务十温度显示仪表测温原理定理证明补偿方法任务七概述测温原理动圈表显示原理任务七概述一、温度的概念温度是衡量物体冷热程度的物理量，温度的冷热有物体内部分子运动快慢来决定。从微观上讲，物体温度的高低标志着组成物体的大量分子无规则运动的剧烈程度，即对其分子平均动能大小的一种量度。二、温标的概念 所谓“温标”即衡量物体温度高低的标尺。只有建立精确的温标，才能准确地测取温度。不同的温标表示同一点的温度只是数值不同。下面介绍四种温标：1、摄氏温标也叫百分温标，利用水银等物体体积的热胀冷缩的性质建立起来的。标准大气压下，冰的融点为0℃，水的沸点为100℃，0℃到100℃之间分成一百等分，每份为1℃。2、华氏温标 在标准大气压下，冰的融点为32℉，水的沸点为212℉，中间分成180等分，每一等分为一华氏度，即1℉。摄氏温标与华氏温标之间的关系为华氏温度=(1.8×t+32)℉式中：t代表摄氏温标的温度示值。华氏温度单位在我国法定计量单位中已被淘汰

3、热力学温标 热力学温标是以热力学第二定律为基础的温标，它已由国际权度大会采纳作为国际统一的基本温标。热力学温标又称开氏温标(以符号K表示)，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度(或称最低理论温度)。热力学温标是纯理论的，不能付诸实用，4、国际实用温标 t=T-273.15t为摄氏温度，T为K氏温度。按测量方式分类按测量原理分类按测量方式分类按测量原理分类接触式温度计膨胀式温度计固体膨胀式温度计接触式温度计热电偶式温度计标准材料热电偶温度计液体膨胀式温度计特殊材料热电偶温度计压力表式温度计气体压力式温度计液体压力式温度计非接触式温度计光学高温计蒸汽压力式温度计光电高温计热电阻式温度计金属热电阻温度计红外测温仪半导体热电阻温度计任务八热电偶温度计

热电偶是由两根不同材料的导体A和B焊接或绞接而成。焊接的一端称作热电偶的热端或工作端，连接导线的一端称为热电偶的冷端或自由端。一、热电偶测温原理1、温差电动势(汤姆逊电动势)当一种均质导体(N处处相等)其两端温度分别处于T〉T0时，由于导体两端电子扩散数量不等而最终造成两端平衡了的电位差，这种电位差称为温差电动势，也称汤姆逊电动势，用eA(T，T0)表示之。——汤姆逊系数，表示单一导体两端单位温度差为1℃时所产生的温差电势，与材料性质和两端温度有关。2、接触电动势（玻尔帖电势）当两种不同材料的导体接触时，由于它们的自由电子密度不同，形成电子在两个方向上扩散速率不同从A扩散到B的自由电子比B到A的多，结果A带正电B带负电，在A和B的接触面形成一静电场，方向由A到B，这个静电场阻碍电子继续扩散，当扩散作用与阻碍作用平衡时形成一电势称为接触电势。计作eAB（t）。其中：k——波尔兹曼常数:

T——节点所处温度；

e——电子电荷:

NA、NB

——导体A、B的电子浓度；3.回路总电势：用小写e表示接触或温差电势，用大写E表示回路总电势，且，，则如下图所示，有：其中：——导体A、B的汤姆逊系数；——导体A在结点温度为T、T0时的电子密度；——导体B在结点温度为T、T0时的电子密度；ABTT0它与热电偶的长短、粗细形状无关。因此，只要测出热电势的大小，就能得到热端温度(被测温度)的数值。这就是热电偶的测温原理。不同材料制成的热电偶在相同温度下产生的热电势是不同的，可在分度表中查得，分度表中数据都是以t0=0℃的条件下进行分度的，配套使用的仪表也是以冷端为零度进行刻度的，如实际测温时，t0不是0℃，则热电势与温度间的关系可按下式进行计算：EAB(t，t0)=EAB(t，0)-EAB(t0，0)二、热电偶的基本定律及其应用1．均质导体定律由一种均质导体A组成的热电偶回路，无论两接点温度如何，也不论其几何尺寸如何，总热电势EAB(T，T0)=0。因为它们的电子密度都是NA。如果有热电势产生，即说明热电极是不均匀的或不相同的，应用:检查热电极的不均匀性。推论：(1)不同材质导体A和B组成的热电偶回路，两端温度相同，总热电势仍为零，因两端接触电势相同，方向相反而互相抵消。(2)热电偶产生的热电势与材质及两端接点温度有关，而与热电极的长短、粗细、形状以及中间温度分布无关，所以材质相同的热电偶可以互换。2中间导体定律

证明在热电偶回路中插入第三中导体不会改变原回路的电势大小.3．中间温度定律热电偶丝A和B在接点温度t、t0时的热电势等于热电偶丝A和B在接点温度为t、tn和tn、t0时的热电势总和。用公式表示EAB(t，t0)=EAB(t,tn)+EAB(tn,t0) (2—5)中间温度定律为补偿导线和分度表的应用提供了理论依据。证明：E=E1+E2即得：当T0=0时，有：其中，Tn称为中间温度。四、热电偶的构造及结构形式1．热电偶的构造1-热电极2-绝缘子3-保护管4-接线盒。2．热电偶的结构形式热电偶的结构形式是根据它的用途和安装位置的具体情况来决定的。除上述带有保护套管的形式外，还有薄膜式、热套式和铠装型热电偶。五、热电偶的冷端温度补偿1．冰点法如果把冷端置入于温度为O℃的环境中，就不需要加以冷端温度的补偿，直接利用分度表获知热端温度，因为分度表是基于冷端温度为O℃时计算出来的。冰点槽很容易提供温度为0℃的环境。冰点法具有实现方便、测量准确的优点，但这种方法只能局限于实验室中，在线测量一般不会采用。2．计算法如果冷端温度为t0时测得的热电势为EAB(t，t0)，那么就可以采用下式求出EAB(t，0)，再查表得出热端温度t。E(t，0)=E(t，t0)+E(t0，0)4.补偿导线法无论那种测量方法都希望冷端温度不要变化，最好等于0℃，但实际使用中，冷端离管道比较近时，受管道温度波动影响比较大，容易变化，如果延长热电偶长度，由于热电偶材料非常昂贵，经济不划算。能否为热电偶寻找”替身”，要求在低温下能代替即可.补偿导线(目标:延长热电偶)。补偿导线也有型号区分。5.补偿电桥法补偿电桥(又称冷端温度补偿器)法是利用不平衡电桥产生的不平衡电压来补偿热电偶因冷端温度变化引起的热电势变化值，从而达到等效地使冷端温度恒定的一种自动补偿法。二、常用热电阻常用的标准热电阻有铂电阻和铜电阻。铂电阻测量范围宽且精度高，一般可以作为真值使用。铜电阻由于外层为漆包线，所以测量温度范围小。1．铂热电阻铂电阻的特点是精确度高、稳定性好、性能可靠，但是在还原性介质中，特别是高温下很容易被从氧化物中还原出来的蒸气所玷污而变脆，并改变电阻与温度间关系。为了克服上述缺点使用时热电阻芯应装在保护套管中。在0—630.74℃范围内，铂电阻与温度的关系可用下式表示Rt=R0(1+At+Bt2) 中Rt——温度为t时热电阻的电阻值；R0——温度为t0时热电阻的电阻值。IPTS-68规定，A—常数，A=3.96847×10-3℃-1，B—常数，B=-5.847×10-7℃-1。

我国常用的工业铂电阻Ptl00分度号取R0=100Ω，Pt50分度号取R0=50Ω，标准或实验室用铂电阻的R0为10Ω或30Ω。测温范围：-259.34～630.74℃。2．铜热电阻工业上常用铜热电阻来测量-50℃～+150℃范围的温度，铜容易提纯，价格比铂便宜很多，电阻温度关系是线性的，用公式Rt=R0(1+αt)表示，。α=(4.25～4.28)×10-3／℃。但是铜的电阻率比铂的电阻率约小5／6，所以制成一定电阻值的热电阻时，与铂相比，若电阻丝的长度相同时，则铜电阻丝就很细，机械强度降低，若线径相同，长度则增高许多倍，体积增大。此外，铜在100℃以上容易氧化，抗腐蚀性能又差，所以工作温度不超过150℃。分度号Cu100，Cu50。三、热电阻的技术特性铂热电阻的精度等级：Ⅰ（0℃时电阻的允许误差为±0.05%）Ⅱ（0℃时电阻的允许误差为±0.1%）。铜热电阻的精度等级：Ⅱ（0℃时电阻的允许误差为±0.05%）Ⅲ（0℃时电阻的允许误差为±0.1%）两级。四、热电阻的故障热电阻的故障常见的是断路，可先找出断线处重新焊好，即可继续使用。修理后的热电阻必要时应重新校验。任务十温度显示仪表1、XCZ-101配接热电偶的动圈表2）XCZ-102（和热电阻配套使用的动圈表）能测量电压的仪表英语小知识Combustionchambersootblower燃烧室吹灰器

Convectionheatingsurfacesootblower

对流受热面吹灰器

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