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1、过程控制基础及应用过程控制基础及应用过程控制基础及应用过程控制基础及应用浙江大学信息学院控制系浙江大学信息学院控制系浙江大学信息学院控制系浙江大学信息学院控制系1关于温度与液位测量第一页，本课件共有47页测温方式 测温仪表 测温范围 主要特点 接触式 膨胀式 玻璃液体 100600 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，不能远传 双金属 80600 结构紧凑、可靠；测量精度低、量程和使用范围有限 热电效应 热电偶 2001800 测温范围广、测量精度高、便于远距离、多点、集中检测和自动控制，应用广泛；需自由瑞温度补偿，在低温段测量精度较低 热阻效应 铂电
2、阻 200600 测量精度高，便于远距离、多点、集中检测和自动控制，应用广泛；不能测高温 铜电阻 50150 半导体热敏电阻 50150 灵敏度高、体积小、结构简单、使用方便；互换性较差，测量范围有一定限制 非接触式 非接触式 辐射式 03500 不破坏温度场，测温范围大，响应块，可测运动物体的温度；易受外界环境的影响，标定较困难 1 1 1 1 温度检测方法和分类温度检测方法和分类温度检测方法和分类温度检测方法和分类第二页，本课件共有47页2 2 2 2 热电偶及其测温原理热电偶及其测温原理热电偶及其测温原理热电偶及其测温原理v v热电效应和热电偶热电效应和热电偶热电效应和热电偶热电效应和热
3、电偶 v v热电偶中间导体定律热电偶中间导体定律热电偶中间导体定律热电偶中间导体定律 与与与与 热电势的检测热电势的检测热电势的检测热电势的检测 v v热电偶的等值替代定律热电偶的等值替代定律热电偶的等值替代定律热电偶的等值替代定律 和和和和 补偿导线补偿导线补偿导线补偿导线 v v标准化热电偶和分度表标准化热电偶和分度表标准化热电偶和分度表标准化热电偶和分度表 v v热电偶热电偶热电偶热电偶冷端温度冷端温度冷端温度冷端温度的处理的处理的处理的处理 v v热电偶的结构型式热电偶的结构型式热电偶的结构型式热电偶的结构型式 第三页，本课件共有47页热电效应和热电偶热电效应和热电偶热电效应和热电偶热
4、电效应和热电偶 热热电电效效应应（热热电电偶偶测测温温的的基基本本原原理理）：任任何何两两种种不不同同的的导导体体或或半半导导体体组组成成的的闭闭合合回回路路，如如果果将将它它们的两个接点分别置于温度各为们的两个接点分别置于温度各为 t 及及 t0 的热源中，则在该回路内就会产生热电势。的热源中，则在该回路内就会产生热电势。ABBA图图3-37 热电偶示意图A BeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)图图3-38 热电现象 t t 端称为端称为端称为端称为工作端工作端工作端工作端(假定该端置于热源中假定该端置于热源中假定该端置于热源中假定该端置于热源中)，又称测量端或热端，
5、又称测量端或热端，又称测量端或热端，又称测量端或热端 t t0 0端称为端称为端称为端称为自由瑞自由瑞自由瑞自由瑞，又称参考端或冷端，又称参考端或冷端，又称参考端或冷端，又称参考端或冷端这两种不同导体或半导体的组合称为这两种不同导体或半导体的组合称为这两种不同导体或半导体的组合称为这两种不同导体或半导体的组合称为热电偶热电偶热电偶热电偶每根单独的导体或半导体称为每根单独的导体或半导体称为每根单独的导体或半导体称为每根单独的导体或半导体称为热电极热电极热电极热电极 第四页，本课件共有47页A BeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)闭合回路中所产生的热电势由闭合回路中所产生的
6、热电势由闭合回路中所产生的热电势由闭合回路中所产生的热电势由接触电势接触电势接触电势接触电势和和和和温差电势温差电势温差电势温差电势两部分组成两部分组成两部分组成两部分组成：下下下下标标标标A A表表表表示示示示正正正正电电电电极极极极，B B表表表表示示示示负负负负电电电电极极极极，由由由由于于于于温温温温差差差差电电电电势势势势比比比比接接接接触触触触电电电电势势势势小小小小很很很很多多多多，常常把它忽略不计，这样热电偶的电势可表示为：常常把它忽略不计，这样热电偶的电势可表示为：常常把它忽略不计，这样热电偶的电势可表示为：常常把它忽略不计，这样热电偶的电势可表示为：注意注意注意注意：如果下
7、标次序改为：如果下标次序改为：如果下标次序改为：如果下标次序改为e eBABA，则热电势，则热电势，则热电势，则热电势e e e e前面的符号也应相应改变，即前面的符号也应相应改变，即前面的符号也应相应改变，即前面的符号也应相应改变，即式式式式(i)(i)就就就就是是是是热热热热电电电电偶偶偶偶测测测测温温温温的的的的基基基基本本本本公公公公式式式式。当当当当冷冷冷冷端端端端温温温温度度度度t t0 0一一一一定定定定时时时时，对对对对于于于于确确确确定定定定的的的的热热热热电电电电偶偶偶偶来来来来说说说说，e eABAB(t(t0 0)为为为为常常常常数数数数，因因因因此此此此，其其其其总总
8、总总热热热热电电电电势势势势E EABAB(t,t(t,t0 0)就就就就与与与与温温温温度度度度t t成成成成单单单单值值值值函函函函数数数数对对对对应应应应关关关关系系系系，和和和和热热热热电电电电偶偶偶偶的的的的长长长长短短短短、直直直直径径径径无无无无关关关关。只只只只要要要要测测测测量量量量出出出出热热热热电电电电势大小，就能判断被测温度的高低，这就是热电偶的温度测量原理。势大小，就能判断被测温度的高低，这就是热电偶的温度测量原理。势大小，就能判断被测温度的高低，这就是热电偶的温度测量原理。势大小，就能判断被测温度的高低，这就是热电偶的温度测量原理。重要结论：重要结论：重要结论：重要
9、结论：1.1.1.1.如如如如果果果果组组组组成成成成热热热热电电电电偶偶偶偶的的的的两两两两种种种种电电电电极极极极材材材材料料料料相相相相同同同同，则则则则无无无无论论论论热热热热电电电电偶偶偶偶冷冷冷冷、热热热热两两两两端端端端的的的的温温温温度度度度如如如如何何何何，闭闭闭闭合合合合回回回回路路路路中中中中的的的的总总总总热热热热电电电电势势势势为为为为零；零；零；零；2.2.2.2.如如如如果果果果热热热热电电电电偶偶偶偶冷冷冷冷、热热热热两两两两端端端端的的的的温温温温度度度度相相相相同同同同，则则则则无无无无论论论论两两两两电电电电极极极极材材材材料料料料如如如如何何何何，闭闭闭
10、闭合合合合回回回回路路路路中中中中的的的的总总总总热热热热电电电电势势势势也也也也为为为为零零零零 3.3.3.3.热热热热电电电电偶偶偶偶产产产产生生生生的的的的热热热热电电电电势势势势除除除除了了了了冷冷冷冷、热热热热两两两两端端端端的的的的温温温温度度度度有有有有关关关关之之之之外外外外，还还还还与与与与电电电电极极极极材材材材料料料料有有有有关关关关，也也也也就就就就是是是是说说说说由由由由不不不不同电极材料制成的热电偶在相同的温度下产生的热电势是不同的。同电极材料制成的热电偶在相同的温度下产生的热电势是不同的。同电极材料制成的热电偶在相同的温度下产生的热电势是不同的。同电极材料制成的
11、热电偶在相同的温度下产生的热电势是不同的。第五页，本课件共有47页中间导体定律和热电势的测量中间导体定律和热电势的测量中间导体定律和热电势的测量中间导体定律和热电势的测量热热电电偶偶的的输输出出信信号号是是毫毫伏伏信信号号，毫毫伏伏信信号号的的大大小小不不仅仅与与冷冷、热热两两端端的的温温度度有有关关，还还和和热热电电偶偶的的电电极极材材料料有有关关，理理论论上上任任何何两两种种不不同同导导体都可以组成热电偶，都会产生热电势。体都可以组成热电偶，都会产生热电势。但如何来检测热电偶产生的毫伏信号呢？但如何来检测热电偶产生的毫伏信号呢？因因为为要要测测量量毫毫伏伏信信号号，必必须须在在热热电电偶偶
12、回回路路中中串串接接毫毫伏伏信信号号的的检检测测仪仪表表，那那串串接接的的检检测测仪仪表表是是否否会会产产生生额额外外的的热热电电势势，对对热热电电偶偶回路产生影响呢？回路产生影响呢？答：不会产生影响的。答：不会产生影响的。tt0ABCC毫伏计第六页，本课件共有47页如如果果断断开开冷冷端端，接接入入第第三三种种导导体体C C，并并保保持持A A和和C C、B B和和C C接接触触处处的的温温度度均均为为t t0 0，则回路中的总热电势等于各接点处的接触电势之和则回路中的总热电势等于各接点处的接触电势之和:中间导体定律中间导体定律中间导体定律中间导体定律tABCt0t0ABtt0当当t tt
13、t0 0时，有时，有于是可得于是可得 同同理理还还可可以以证证明明，在在热热电电偶偶中中接接入入第第四四种种、第第五五种种导导体体以以后后，只只要要接接入入导导体体的的两两端端温温度度相相同同，接接入入的的导导体体对对原原热热电电偶偶回回路路中中的的热热电势均没有影响。电势均没有影响。根根据据这这一一性性质质，可可以以在在热热电电偶偶回回路路中中接接入入各各种种仪仪表表和和连连接接导导线线，只只要要保保证证两两个个接接点点的的温温度度相相同同就就可可以以对对热热电电势势进进行行测测量量而而不不影影响响热热电电偶的输出。偶的输出。tt0ABCC毫伏计第七页，本课件共有47页中间导体定律中间导体定
14、律中间导体定律中间导体定律例：求例：求热电热电偶回路的偶回路的电势电势。已知：已知：e eABAB(240)=9.747mV(240)=9.747mV，e eABAB(50)=2.023mV(50)=2.023mV，e eACAC(50)=3.048mV(50)=3.048mV，e eACAC（l0l0）=0.591mV=0.591mV。解一：解一：E=eE=eABAB(240)+e(240)+eBCBC(50)+e(50)+eCACA(10)(10)，而而 e eABAB(50)+e(50)+eBCBC(50)+e(50)+eCACA(50)=0(50)=0 E=e E=eABAB(240)
15、+e(240)+eCACA(10)-e(10)-eABAB(50)-e(50)-eCACA(50)=10.181 mV(50)=10.181 mV解二：利用中间导体定律解二：利用中间导体定律 E=eE=eABAB(240)+e(240)+eBABA(50)+e(50)+eACAC(50)+e(50)+eCACA(10)(10)=e =eABAB(240)+e(240)+eCACA(10)-e(10)-eABAB(50)-e(50)-eCACA(50)=10.181 mV(50)=10.181 mV。第八页，本课件共有47页等值替代定律和补偿导线等值替代定律和补偿导线等值替代定律和补偿导线等值替
16、代定律和补偿导线如如果果热热电电偶偶ABAB在在某某一一温温度度范范围围内内所所产产生生的的热热电电势势与与热热电电偶偶CDCD在在同同一一温温度度范范围围内内所所产产生生的的热热电电势势相相等等，即即 ，则则这这两两支支热热电电偶偶在在该该温温度度范范围内是可以相互替换的，这就是所谓的热电偶等值替代定律。围内是可以相互替换的，这就是所谓的热电偶等值替代定律。t0tAAABBBDCtt0tctc例例 如左图，设如左图，设 ，证明该回路的总热电势为证明该回路的总热电势为 第九页，本课件共有47页某热电偶，热端温度为某热电偶，热端温度为t t，冷端温度为，冷端温度为t tc c，显然冷端温度难以实
17、现恒定，怎么办？，显然冷端温度难以实现恒定，怎么办？DC补偿导线冷端的延伸ttcAB热电偶被测设备被测设备生产现场生产现场t0毫伏计恒温环境恒温环境AB可以把热电偶做得很长，一直到控制室。可以把热电偶做得很长，一直到控制室。把冷端温度延伸到控制室，变为把冷端温度延伸到控制室，变为t t0 0，恒定，恒定t t0 0比较容易比较容易此时，测得的热电势为此时，测得的热电势为但热电偶一般为（较）贵重的金属，采用如图所示的延伸方式将需要大量的贵金属材料，不妥。但热电偶一般为（较）贵重的金属，采用如图所示的延伸方式将需要大量的贵金属材料，不妥。如如果果选选用用一一组组较较廉廉价价的的材材料料（C C、D
18、 D），且且CDCD在在一一定定温温度度范范围围内内所所产产生生的的热热电电势势与与热热电电偶偶ABAB在在同同一一温度范围内所产生的热电势相等，就可以用温度范围内所产生的热电势相等，就可以用CDCD来替代来替代ABAB的延伸段。的延伸段。CDCD即即为为热热电电偶偶ABAB的的补补偿偿导导线线，通通常常CDCD采采用用比比热热电电偶偶电电极极材材料料更更廉廉价价的的两两种种金金属属材材料料做做成成，一一般般在在0 0100100范围内要求补偿导线要与被补偿的热电偶具有几乎完全相同的热电性质。范围内要求补偿导线要与被补偿的热电偶具有几乎完全相同的热电性质。在在选选择择和和使使用用补补偿偿导导线
19、线时时，要要和和热热电电偶偶的的型型号号相相匹匹配配，注注意意极极性性不不能能接接错错，热热电电偶偶与与补补偿偿导导线线连连接接处处的的温温度度一一般不能高于般不能高于100100。第十页，本课件共有47页标准化热电偶和分度号标准化热电偶和分度号标准化热电偶和分度号标准化热电偶和分度号从理论上分析，似乎任何两种不同的导体都可以组成热电偶，用来测量温度。从理论上分析，似乎任何两种不同的导体都可以组成热电偶，用来测量温度。但但实实际际情情况况并并非非如如此此，为为了了保保证证在在工工业业现现场场应应用用可可靠靠，并并具具有有足足够够的的精精度度，热热电电偶偶的的电电极极材材料料在在被被测温度范围内
20、应满足：测温度范围内应满足：热热电电性性质质稳稳定定、物物理理化化学学性性能能稳稳定定、热热电电势势随随温温度度的的变变化化率率要要大大、热热电电势势与与温温度度尽尽可可能能成成线线性性对对应应关关系系、具具有有足足够够的的机机械械强强度度、复复制制性性和和互互换换性性好好等等要要求求，目目前前在在国国际际上上被被公公认的热电偶材料只有几种。认的热电偶材料只有几种。附附录录中中列列出出了了几几种种常常用用的的标标准准热热电电偶偶分分度度表表。根根据据标标准准规规定定，热热电电偶偶的的分分度度表表是是以以t t0 000为为基基准准进进行分度的。行分度的。当当t t00时，所有型号热电偶产生的热
21、电势为时，所有型号热电偶产生的热电势为0mV0mV；当当t0ttttt0 0 0 0，热热热热电电电电偶偶偶偶输输输输出出出出的的的的热热热热电电电电势势势势减减减减小小小小，但但但但电电电电桥桥桥桥中中中中R R R RCuCuCuCu随随随随温温温温度度度度的上升而增大，于是电桥两端会产生一个不平衡电压的上升而增大，于是电桥两端会产生一个不平衡电压的上升而增大，于是电桥两端会产生一个不平衡电压的上升而增大，于是电桥两端会产生一个不平衡电压Uab(tUab(tUab(tUab(t0 0 0 0)此时回路中输出的热电势为此时回路中输出的热电势为此时回路中输出的热电势为此时回路中输出的热电势为:
22、经过设计，可使电桥的不平衡电压等于因冷端温度变化引起的热电势变化，即经过设计，可使电桥的不平衡电压等于因冷端温度变化引起的热电势变化，即经过设计，可使电桥的不平衡电压等于因冷端温度变化引起的热电势变化，即经过设计，可使电桥的不平衡电压等于因冷端温度变化引起的热电势变化，即于是实现了冷端温度的自动补偿。于是实现了冷端温度的自动补偿。于是实现了冷端温度的自动补偿。于是实现了冷端温度的自动补偿。实际的补偿电桥一般是按实际的补偿电桥一般是按实际的补偿电桥一般是按实际的补偿电桥一般是按t t t t0 0 0 020202020设计的，即设计的，即设计的，即设计的，即t t t t0 0 0 02020
23、2020时，补偿电桥平衡无电压输出。时，补偿电桥平衡无电压输出。时，补偿电桥平衡无电压输出。时，补偿电桥平衡无电压输出。第十五页，本课件共有47页第十六页，本课件共有47页热电偶的结构形式热电偶的结构形式热电偶的结构形式热电偶的结构形式热热电电偶偶广广泛泛应应用用于于各各种种条条件件下下的的温温度度测测量量，尤尤其其适适用用于于500500以以上上较较高高温温度度的的测测量量，普普通通型型热热电偶和铠装型热电偶是实际应用最广泛的两种结构。电偶和铠装型热电偶是实际应用最广泛的两种结构。接线盒保护套管绝缘管热电偶安装法兰引线口普通型热电偶普通型热电偶普通型热电偶普通型热电偶普普通通型型热热电电偶偶
24、主主要要由由热热电电极极、绝绝缘缘管管、保保护护套套管管和和接接线盒等主要部分组成。线盒等主要部分组成。贵贵重重金金属属热热电电极极的的直直径径一一般般为为0.30.30.65mm0.65mm，普普通通金金属属热热电电极极的的直直径径一一般般为为0.50.53.2mm3.2mm；热热电电极极的的长长度由安装条件和插入深入而定，一般为度由安装条件和插入深入而定，一般为3503502000mm2000mm。绝缘管用于防止两根电极短路绝缘管用于防止两根电极短路保护套管用于保护热电极不受化学腐蚀和机械损伤保护套管用于保护热电极不受化学腐蚀和机械损伤材料的选择因工作条件而定材料的选择因工作条件而定材料的
25、选择因工作条件而定材料的选择因工作条件而定普通型热电偶主要有法兰式和螺纹式两种安装方式普通型热电偶主要有法兰式和螺纹式两种安装方式第十七页，本课件共有47页铠装型热电偶铠装型热电偶铠装型热电偶铠装型热电偶热电极 绝缘材料 金属套管热电极绝缘材料铠装型热电偶断面结构铠铠装装型型热热电电偶偶是是由由热热电电极极、绝绝缘缘材材料料和和金金属属套管三者经过拉伸加工成型的套管三者经过拉伸加工成型的金属套管一般为铜、不锈钢、镍基高温合金等金属套管一般为铜、不锈钢、镍基高温合金等保保护护套套管管和和热热电电极极之之间间填填充充绝绝缘缘材材料料粉粉末末，常常用用的的绝绝缘材料有氧化镁、氧化铝等。缘材料有氧化镁
26、、氧化铝等。铠装型热电偶可以做得很细，一般为铠装型热电偶可以做得很细，一般为2 28mm8mm，在使用中可以随测量需要任意弯曲。，在使用中可以随测量需要任意弯曲。铠铠装装热热电电偶偶具具有有动动态态响响应应快快、机机械械强强度度高高、抗抗震震性性好好、可可弯弯曲曲等等优优点点，可可安安装装在在结结构构较较复复杂杂的装置上，应用十分广泛。的装置上，应用十分广泛。第十八页，本课件共有47页3 3 3 3 热电阻及其测温原理热电阻及其测温原理热电阻及其测温原理热电阻及其测温原理v v热电阻的测温原理热电阻的测温原理热电阻的测温原理热电阻的测温原理v v工业上常用的金属热电阻工业上常用的金属热电阻工业
27、上常用的金属热电阻工业上常用的金属热电阻 v v热电阻的信号连接方式热电阻的信号连接方式热电阻的信号连接方式热电阻的信号连接方式 v v热电阻的结构型式热电阻的结构型式热电阻的结构型式热电阻的结构型式第十九页，本课件共有47页热电阻的测温原理热电阻的测温原理热电阻的测温原理热电阻的测温原理在在工工业业应应用用中中，热热电电偶偶一一般般适适用用于于测测量量500500以以上上的的较较高高温温度度。对对于于500500以以下下的的中中、低低温温度度，热热电电偶偶输输出出的的热热电电势势很很小小，这这对对二二次次仪仪表表的的放放大大器器、抗抗干干扰扰措措施施等等的的要要求求就就很很高高，否否则则难难
28、以以实实现现精精确确测测量量；而而且且，在在较较低低的的温温度度区区域域，冷冷端端温温度度的的变变化化所所引引起起的的相相对对误误差差也也非非常常突突出出。所所以以测测量量中中、低低温温度度，一一般般使使用热电阻温度测量仪表较为合适。用热电阻温度测量仪表较为合适。热热热热电电电电阻阻阻阻是是是是基基基基于于于于电电电电阻阻阻阻的的的的热热热热效效效效应应应应进进进进行行行行温温温温度度度度测测测测量量量量的的的的，即即即即电电电电阻阻阻阻体体体体的的的的阻阻阻阻值值值值随随随随温温温温度度度度的的的的变变变变化化化化而而而而变变变变化化化化的的的的特特特特性性性性。因因因因此此此此，只只只只要
29、要要要测出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出被测温度。测出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出被测温度。测出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出被测温度。测出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出被测温度。目前，主要有目前，主要有目前，主要有目前，主要有金属热电阻金属热电阻金属热电阻金属热电阻和和和和半导体热敏电阻半导体热敏电阻半导体热敏电阻半导体热敏电阻两类。两类。两类。两类。金属热电阻金属热电阻金属热电阻金属热电阻：金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示：金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示：式中，式中，为温度为温度t t时对应的电阻值时对应的电阻值 为温度为温度
30、t t0 0(通常通常t t0 00 0)时对应的电阻值时对应的电阻值 为温度系数。为温度系数。第二十页，本课件共有47页半导体热敏电阻半导体热敏电阻半导体热敏电阻半导体热敏电阻：半导体热敏电阻的阻值和温度的关系为：半导体热敏电阻的阻值和温度的关系为：式中，式中，为温度为温度t t时对应的电阻值时对应的电阻值 A A、B B是取决于半导体材料和结构的常数是取决于半导体材料和结构的常数 金属热电阻金属热电阻金属热电阻金属热电阻和和和和半导体热敏电阻半导体热敏电阻半导体热敏电阻半导体热敏电阻的比较的比较的比较的比较：热热敏敏电电阻阻的的温温度度系系数数更更大大，常常温温下下的的电电阻阻值值更更高高
31、（通通常常在在数数千千欧欧以以上上），但但互互换换性性较较差差，非非线线性性严严重重，测测温温范范围围只只有有5050300300左左右右，大大量量用用于于家家电电和和汽汽车车用用温度检测和控制。温度检测和控制。金金属属热热电电阻阻一一般般适适用用于于测测量量200200500500范范围围内内的的温温度度测测量量，其其特特点点测测量量准确、稳定性好、性能可靠，在过程控制领域中的应用极其广泛。准确、稳定性好、性能可靠，在过程控制领域中的应用极其广泛。第二十一页，本课件共有47页工业上常用的金属热电阻工业上常用的金属热电阻工业上常用的金属热电阻工业上常用的金属热电阻 从从从从电电电电阻阻阻阻随随
32、随随温温温温度度度度的的的的变变变变化化化化来来来来看看看看，大大大大部部部部分分分分金金金金属属属属导导导导体体体体都都都都有有有有这这这这种种种种性性性性质质质质，但但但但并并并并不不不不是是是是都都都都能能能能用用用用作作作作测测测测温温温温热热热热电电电电阻阻阻阻，作作作作为为为为热电阻的金属材料一般要求：热电阻的金属材料一般要求：热电阻的金属材料一般要求：热电阻的金属材料一般要求：尽尽尽尽可可可可能能能能大大大大而而而而且且且且稳稳稳稳定定定定的的的的温温温温度度度度系系系系数数数数、电电电电阻阻阻阻率率率率要要要要大大大大、在在在在使使使使用用用用的的的的温温温温度度度度范范范范围
33、围围围内内内内具具具具有有有有稳稳稳稳定定定定的的的的化化化化学学学学和和和和物物物物理理理理性能性能性能性能、材料的、材料的、材料的、材料的复制性好复制性好复制性好复制性好、电阻值随温度变化要有、电阻值随温度变化要有、电阻值随温度变化要有、电阻值随温度变化要有单值函数关系单值函数关系单值函数关系单值函数关系（最好呈线性关系）。（最好呈线性关系）。（最好呈线性关系）。（最好呈线性关系）。我国最常用的铂热电阻有我国最常用的铂热电阻有我国最常用的铂热电阻有我国最常用的铂热电阻有R R R R0 0 0 010101010、R R R R0 0 0 0100100100100和和和和R R R R0
34、 0 0 01000100010001000等几种，等几种，等几种，等几种，它们的分度号分别为它们的分度号分别为它们的分度号分别为它们的分度号分别为Pt10Pt10Pt10Pt10、Pt100 Pt100 Pt100 Pt100 和和和和 Pt1000Pt1000Pt1000Pt1000；铜热电阻有铜热电阻有铜热电阻有铜热电阻有R R R R0 0 0 050505050和和和和R R R R0 0 0 0100100100100两种，两种，两种，两种，分度号分别为分度号分别为分度号分别为分度号分别为Cu50Cu50Cu50Cu50和和和和 Cu100Cu100Cu100Cu100其中其中其中
35、其中 Pt100 Pt100 Pt100 Pt100 和和和和 Cu50 Cu50 Cu50 Cu50 的应用更为广泛的应用更为广泛的应用更为广泛的应用更为广泛 第二十二页，本课件共有47页热电阻的信号连接方式热电阻的信号连接方式热电阻的信号连接方式热电阻的信号连接方式 热热热热电电电电阻阻阻阻是是是是把把把把温温温温度度度度变变变变化化化化转转转转换换换换为为为为电电电电阻阻阻阻值值值值变变变变化化化化的的的的一一一一次次次次元元元元件件件件，通通通通常常常常需需需需要要要要把把把把电电电电阻阻阻阻信信信信号号号号通通通通过过过过引引引引线线线线传传传传递递递递到到到到计计计计算算算算机机机
36、机控控控控制制制制装装装装置或者其它二次仪表上。常用的引线方式有三种：置或者其它二次仪表上。常用的引线方式有三种：置或者其它二次仪表上。常用的引线方式有三种：置或者其它二次仪表上。常用的引线方式有三种：ER1R2R3二线制：二线制：二线制：二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号。这种引线方式最简单在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号。这种引线方式最简单在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号。这种引线方式最简单在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号。这种引线方式最简单但由于连接导线必然存在引线电阻但由于连接导线必然存在引线电阻但由于连接导线必然存在引线电阻但由于连接导线
37、必然存在引线电阻r r r r，r r r r的大小与导线的材质和长度等因素有关的大小与导线的材质和长度等因素有关的大小与导线的材质和长度等因素有关的大小与导线的材质和长度等因素有关很明显，图中的很明显，图中的很明显，图中的很明显，图中的因此，这种引线方式只适用于测量精度要求较低的场合。因此，这种引线方式只适用于测量精度要求较低的场合。因此，这种引线方式只适用于测量精度要求较低的场合。因此，这种引线方式只适用于测量精度要求较低的场合。第二十三页，本课件共有47页ER1R2R3三线制：三线制：三线制：三线制：在热电阻根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制在热电阻根部的一端连接
38、一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制在热电阻根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制在热电阻根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制 这这这这种种种种方方方方式式式式通通通通常常常常与与与与电电电电桥桥桥桥配配配配套套套套使使使使用用用用，可可可可以以以以较较较较好好好好地地地地消消消消除除除除引引引引线线线线电电电电阻阻阻阻的的的的影影影影响响响响，是是是是工工工工业业业业过过过过程程程程中最常用的引线方式。中最常用的引线方式。中最常用的引线方式。中最常用的引线方式。IIA AB BC C事事事事实实实实上上上上电电电电桥桥桥桥上上上上R R1 1
39、R R2 2RRt t、R R3 3，经经经经过过过过设设设设计计计计可可可可以以以以使使使使两两两两个个个个桥桥桥桥臂臂臂臂上上上上的的的的电流相等，均为电流相等，均为电流相等，均为电流相等，均为I I，且，且，且，且I I几乎不受几乎不受几乎不受几乎不受R Rt t的影响的影响的影响的影响三线制的连接，每根线上同样也存在导线电阻三线制的连接，每根线上同样也存在导线电阻三线制的连接，每根线上同样也存在导线电阻三线制的连接，每根线上同样也存在导线电阻r r此时，此时，此时，此时，U Ui iU UACAC？可以起到调零的作用可以起到调零的作用可以起到调零的作用可以起到调零的作用四四四四线线线线
40、制制制制：在在在在热热热热电电电电阻阻阻阻根根根根部部部部两两两两端端端端各各各各连连连连接接接接两两两两根根根根导导导导线线线线的的的的方方方方式式式式称称称称为为为为四四四四线线线线制制制制，其其其其中中中中两两两两根根根根引引引引线线线线为为为为热热热热电电电电阻阻阻阻提提提提供供供供恒恒恒恒定定定定电电电电流流流流I I I Is s s s，把把把把R R R Rt t t t转转转转换换换换为为为为电电电电压压压压信信信信号号号号U U U Ui i i i，再再再再通通通通过过过过另另另另两两两两根根根根引引引引线线线线把把把把U U U Ui i i i引引引引至至至至二二二二
41、次次次次仪仪仪仪表表表表。可可可可见见见见这这这这种种种种引引引引线线线线方方方方式式式式可可可可以以以以完完完完全全全全消消消消除除除除引引引引线线线线电电电电阻阻阻阻的的的的影影影影响响响响，主主主主要用于高精度的温度检测。要用于高精度的温度检测。要用于高精度的温度检测。要用于高精度的温度检测。第二十四页，本课件共有47页4 4 4 4 温度变送器简介温度变送器简介温度变送器简介温度变送器简介 v vDDZ-IIIDDZ-III型温度变送器型温度变送器型温度变送器型温度变送器 v v一体化温度变送器一体化温度变送器一体化温度变送器一体化温度变送器v v智能式温度变送器智能式温度变送器智能式
42、温度变送器智能式温度变送器 第二十五页，本课件共有47页DDZDDZIIIIII型温度变送器型温度变送器型温度变送器型温度变送器 分为热电偶温度变送器和热电阻温度变送器两种分为热电偶温度变送器和热电阻温度变送器两种分为热电偶温度变送器和热电阻温度变送器两种分为热电偶温度变送器和热电阻温度变送器两种热电偶温度变送器：把热电偶温度变送器：把热电偶温度变送器：把热电偶温度变送器：把mVmVmVmV信号转换为标准电流输出信号转换为标准电流输出信号转换为标准电流输出信号转换为标准电流输出热电阻温度变送器：把热电阻温度变送器：把热电阻温度变送器：把热电阻温度变送器：把信号转换为标准电流输出信号转换为标准电
43、流输出信号转换为标准电流输出信号转换为标准电流输出最终要求：变送器输出电流最终要求：变送器输出电流最终要求：变送器输出电流最终要求：变送器输出电流I I I Io o o o应与被测温度应与被测温度应与被测温度应与被测温度t t t t成线性对应关系成线性对应关系成线性对应关系成线性对应关系热电偶温度变送器应主要要解决：冷端温度补偿和线性化处理两个内容热电偶温度变送器应主要要解决：冷端温度补偿和线性化处理两个内容热电偶温度变送器应主要要解决：冷端温度补偿和线性化处理两个内容热电偶温度变送器应主要要解决：冷端温度补偿和线性化处理两个内容热热热热电电电电偶偶偶偶温温温温度度度度变变变变送送送送器器
44、器器输输输输入入入入热热热热电电电电势势势势毫毫毫毫伏伏伏伏信信信信号号号号，输输输输入入入入回回回回路路路路即即即即是是是是冷冷冷冷端端端端温温温温度度度度自自自自动动动动补补补补偿偿偿偿桥桥桥桥路路路路，其其其其产产产产生生生生的的的的补补补补偿偿偿偿电电电电势势势势与与与与热热热热电电电电势势势势相相相相加加加加后后后后作作作作为为为为测测测测量量量量电电电电势势势势，因因因因此此此此补补补补偿偿偿偿电电电电桥桥桥桥上上上上的的的的参参参参数数数数与与与与热热热热电电电电偶偶偶偶分分分分度度度度号号号号有关，有关，有关，有关，热电偶温度变送器使用时要注意分度号的匹配热电偶温度变送器使用时
45、要注意分度号的匹配热电偶温度变送器使用时要注意分度号的匹配热电偶温度变送器使用时要注意分度号的匹配。线性化处理电路线性化处理电路线性化处理电路线性化处理电路热电阻温度变送器应主要要解决：克服引线电阻的影响和线性化处理两个内容热电阻温度变送器应主要要解决：克服引线电阻的影响和线性化处理两个内容热电阻温度变送器应主要要解决：克服引线电阻的影响和线性化处理两个内容热电阻温度变送器应主要要解决：克服引线电阻的影响和线性化处理两个内容采用三线制输入方式。采用三线制输入方式。采用三线制输入方式。采用三线制输入方式。线性化处理电路线性化处理电路线性化处理电路线性化处理电路第二十六页，本课件共有47页一体化温
46、度变送器一体化温度变送器一体化温度变送器一体化温度变送器 分为一体化热电偶温度变送器和一体化热电阻温度变送器两种分为一体化热电偶温度变送器和一体化热电阻温度变送器两种分为一体化热电偶温度变送器和一体化热电阻温度变送器两种分为一体化热电偶温度变送器和一体化热电阻温度变送器两种热电偶温度变送器：把热电偶温度变送器：把热电偶温度变送器：把热电偶温度变送器：把mVmVmVmV信号转换为标准电流输出信号转换为标准电流输出信号转换为标准电流输出信号转换为标准电流输出热电阻温度变送器：把热电阻温度变送器：把热电阻温度变送器：把热电阻温度变送器：把信号转换为标准电流输出信号转换为标准电流输出信号转换为标准电流
47、输出信号转换为标准电流输出所所所所谓谓谓谓一一一一体体体体化化化化温温温温度度度度变变变变送送送送器器器器，是是是是指指指指将将将将变变变变送送送送器器器器模模模模块块块块安安安安装装装装在在在在测测测测温温温温元元元元件件件件接接接接线线线线盒盒盒盒或或或或专专专专用用用用接接接接线线线线盒盒盒盒内内内内,变变变变送送送送器器器器模模模模块块块块和和和和测温元件形成一个整体，可直接安装在被测设备上，输出为统一标准信号测温元件形成一个整体，可直接安装在被测设备上，输出为统一标准信号测温元件形成一个整体，可直接安装在被测设备上，输出为统一标准信号测温元件形成一个整体，可直接安装在被测设备上，输出
48、为统一标准信号4 4 4 420mA20mA20mA20mA。这种变送器具有体积小、重量轻、现场安装方便等优点，因而在工业生产中得到广泛应用。这种变送器具有体积小、重量轻、现场安装方便等优点，因而在工业生产中得到广泛应用。这种变送器具有体积小、重量轻、现场安装方便等优点，因而在工业生产中得到广泛应用。这种变送器具有体积小、重量轻、现场安装方便等优点，因而在工业生产中得到广泛应用。由由由由于于于于一一一一体体体体化化化化温温温温度度度度变变变变送送送送器器器器直直直直接接接接安安安安装装装装在在在在现现现现场场场场，但但但但由由由由于于于于变变变变送送送送器器器器模模模模块块块块内内内内部部部部
49、的的的的集集集集成成成成电电电电路路路路一一一一般般般般情情情情况况况况下下下下工工工工作作作作温温温温度度度度在在在在20202020+80+80+80+80范范范范围围围围内内内内，超超超超过过过过这这这这一一一一范范范范围围围围，电电电电子子子子器器器器件件件件的的的的性性性性能能能能会会会会发发发发生生生生变变变变化化化化，变变变变送送送送器器器器将将将将不不不不能能能能正正正正常常常常工工工工作作作作，因因因因此此此此在在在在使使使使用用用用中中中中应应应应特特特特别别别别注注注注意意意意变送器模块所处的环境温度变送器模块所处的环境温度变送器模块所处的环境温度变送器模块所处的环境温度
50、。一一一一体体体体化化化化温温温温度度度度变变变变送送送送器器器器品品品品种种种种较较较较多多多多，其其其其变变变变送送送送器器器器模模模模块块块块大大大大多多多多数数数数以以以以一一一一片片片片专专专专用用用用变变变变送送送送器器器器芯芯芯芯片片片片为为为为主主主主，外外外外接接接接少少少少量量量量元元元元器器器器件件件件构构构构成成成成，常常常常用用用用的变送器芯片有的变送器芯片有的变送器芯片有的变送器芯片有AD693AD693AD693AD693、XTR101XTR101XTR101XTR101、XTR103XTR103XTR103XTR103、IXR100IXR100IXR100IXR