第二章测量仪表与传感器2

第二章测量仪表与传感器2第一页，共56页。第四节温度检测及仪表一、温标二、温度检测方法分类按测量范围

按用途

高温计、温度计标准仪表、实用仪表

按工作原理

膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计和辐射高温计按测量方式

接触式与非接触式

第二页，共56页。测温方式温度计种类测温范围／℃优点缺点接触式测温仪表膨胀式玻璃液体-50～600结构简单，使用方便，测量准确，价格低廉测量上限和精度受玻璃质量的限制，易碎，不能记录远传双金属-80～600结构紧凑，牢固可靠精度低，量程和使用范围有限压力式液体气体蒸汽-30～600-20～3500～250结构简单，耐震，防爆能记录、报警，价格低廉精度低，测温距离短，滞后大热电偶铂铑-铂镍铬-镍硅镍铬-考铜0～1600-50～1000-50～600测温范围广，精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制需冷端温度补偿，在低温段测量精度较低热电阻铂铜-200～600-50～150测量精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制不能测高温，需注意环境温度的影响非接触式测温仪表辐射式辐射式光学式比色式400～2000700～3200900～1700测温时，不破坏被测温度场低温段测量不准，环境条件会影响测温准确度红外线光电探测热电探测0～3500200～2000测温范围大，适于测温度分布，不破坏被测温度场，响应快易受外界干扰，标定困难表3-7常用温度检测仪表第三页，共56页。1.膨胀式温度计图3-52双金属片

图3-53双金属温度信号器1—双金属片；2—调节螺钉；3—绝缘子；4—信号灯第四页，共56页。2.压力式温度计1—传动机构；2—刻度盘；3—指针；4—弹簧管；5—连杆；6—接头；7—毛细管；8—温包；9—工作物质第五页，共56页。三、热电偶温度计图3-55热电偶温度计测温系统示意图1—热电偶；2—导线；3—测量仪表1.热电偶的结构图3-56热电偶示意图第六页，共56页。先看一个实验——热电偶工作原理演示结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。

热电极A右端称为：自由端（参考端、冷端）

左端称为：测量端（工作端、热端）

热电极B热电势AB2.热电偶基本定律

第七页，共56页。图3-57热电现象图3-58接触电势形成的过程图3-59热电偶原理及电路图左图闭合回路中总的热电势或第八页，共56页。热电偶名称代号分度号热电极材料测温范围/℃新旧正热电极负热电极长期使用短期使用铂铑30-铂铑6铂铑10-铂镍铬-镍硅镍铬-铜镍铁-铜镍铜-铜镍WRRWRPWRNWREWRFWRCBSKEJTLL-2LB-3EU-2--CK铂铑30合金铂铑10合金镍铬合金镍铬合金铁铜铂铑6合金纯铂镍硅合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金300～1600-20～1300-50～1000-40～800-40～700-400～300180016001200900750350表3-4工业用热电偶第九页，共56页。几种常用热电偶的热电势与温度的关系曲线分析为什么所有的曲线均过原点（零度点）？第十页，共56页。热电偶的分度表第十一页，共56页。3.热电偶结构

①普通型热电偶第十二页，共56页。材料工作温度/℃橡皮、绝缘漆珐琅玻璃管石英管瓷管纯氧化铝管80150500120014001700表3-8常用绝缘材料表3-9常用保护套管材料工作温度/℃无缝钢管不锈钢管石英管瓷管Al2O3陶瓷管6001000120014001900以上第十三页，共56页。②铠装热电偶⑤

表面型热电偶

第十四页，共56页。4.补偿导线图3-62补偿导线接线图第十五页，共56页。热电偶名称补偿导线工作端为100℃，冷端为0℃时的标准热电势/mV正极负极材料颜色材料颜色铂铑10-铂镍铬-镍硅（镍铝）镍铬-铜镍铜-铜镍铜铜镍铬铜红红红红铜镍铜镍铜镍铜镍绿蓝棕白0.645±0.0374.095±0.1056.317±0.1704.277±0.047表3-10常用热电偶的补偿导线第十六页，共56页。补偿导线外形AB屏蔽层保护层第十七页，共56页。5.冷端温度补偿（1）冰浴法第十八页，共56页。举例例6用镍铬-铜镍热电偶测量某加热炉的温度。测得的热电势E（t，t1）＝66982μV，而自由端的温度t1＝30℃，求被测的实际温度。解:由附录三可以查得

则再查附录三可以查得68783μV对应的温度为900℃。第十九页，共56页。（2）补偿电桥法第二十页，共56页。四、热电阻温度计图3-66热电阻温度计第二十一页，共56页。附表Pt100热电阻分度表第二十二页，共56页。附表Cu50和Cu100分度表第二十三页，共56页。2.热电阻的结构图3-65热电阻的支架形状(已绕电阻丝)双线无感绕法第二十四页，共56页。3热电阻的应用

热电阻测温电桥的三线制接法热电阻测温电桥的二线制接法第二十五页，共56页。热电阻测温电桥的四线制接法第二十六页，共56页。半导体热敏电阻PTC热敏电阻第二十七页，共56页。

红外线辐射温度计用于食品温度测量红外线辐射温度计在非接触测温中的应用第二十八页，共56页。耳温仪第二十九页，共56页。红外线辐射温度计用于人体额温测量第三十页，共56页。红外线辐射温度计在非接触温度测量中的应用(IC)第三十一页，共56页。红色激光瞄准被测物（冷藏牛奶和面食）第三十二页，共56页。红色激光瞄准被测物(电控柜、天花板内的布线层）温度采集系统第三十三页，共56页。钢铁工业解决方案汽车检测与维护供热、通风及制冷行业应用水泥回转窑筒体扫描温度测量系统

玻璃加工制造

电气系统故障诊断第三十四页，共56页。便携式产品在线式产品空调制冷、火灾安全和保护，以及工业维护和质量控制等，可作为故障诊断工具第三十五页，共56页。六、测温元件的安装1.测温元件的安装要求图3-76测温元件安装示意图之一图3-77测温元件安装示意图之二第三十六页，共56页。图3-78小工艺管道上测温元件安装示意图图3-79热电偶或热电阻安装示意图第三十七页，共56页。温度检测元件安装图铠装式热电偶法兰式第三十八页，共56页。第五节物位检测及仪表一、物位检测主要方法几个概念液位料位界面液位计料位计界面计按其工作原理分为直读式物位仪表静压式物位仪表浮力式物位仪表电气式物位仪表声学式物位仪表射线式物位仪表光学式物位仪表表3-5各种物位测量仪表的特性（P66）第三十九页，共56页。二、静压式液位变送器1.工作原理图3-37静压液位变送器原理图图3-38压力表式液位计第四十页，共56页。2.零点迁移问题图3-39负迁移示意图第四十一页，共56页。图3-40正负迁移示意图图3-41正迁移示意图举例

某差压变送器的测量范围为0～5000Pa，当压差由0变化到5000Pa时，变送器的输出将由4mA变化到20mA，这是无迁移的情况，如图3-40中曲线a所示。负迁移如曲线b所示，正迁移如曲线c所示。第四十二页，共56页。3.用法兰式静压变送器测量液位图3-42法兰式差压变送器测量液位示意图1—法兰式测量头；2—毛细管；3—变送器第四十三页，共56页。三、浮力式液位计第四十四页，共56页。UNS(UGS)系列彩色石英管液位计第四十五页，共56页。浮球式液位开关第四十六页，共56页。变浮力式物位检测

第四十七页，共56页。四、电气式物位传感器1.测量原理图3-43电容器的组成1—内电极；2—外电极第四十八页，共56页。2.液位的检测1—内电极；2—外电极；3—绝缘套；4—流通小孔非导电介质液位测量第四十九页，共56页。导电液体液位测量1-内电极；2-绝缘套管；3-容器导电介质液位测量第五十页，共56页。当液位高H=0时，传感器的起始电容为C0：ε0′—等效介电系数。ε0—绝缘导管或陶瓷涂层的介电系数当液位高为H

时，电容传感器的电容量C