3.2-温度检测仪表.ppt

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1、3 检测仪表 3.检测仪表第2节 温度检测仪表 13 检测仪表 基本要求基本要求掌握温度、温标的概念、温度检测仪表的分类掌握温度、温标的概念、温度检测仪表的分类掌握掌握热电偶温度计测温原理、自由端温度的处理热电偶温度计测温原理、自由端温度的处理了解热电偶的结构形式了解热电偶的结构形式掌握掌握热电阻测温原理热电阻测温原理了解热电阻的结构和类型了解热电阻的结构和类型掌握掌握热电阻温度检测系统：三线制、四线制热电阻温度检测系统：三线制、四线制热电阻温度检测系统：三线制、四线制热电阻温度检测系统：三线制、四线制掌握掌握玻璃管温度计、双金属温度计、压力式温度玻璃管温度计、双金属温度计、压力式温度计的测温

2、原理计的测温原理掌握掌握辐射测温原理及主要的方法辐射测温原理及主要的方法23 检测仪表 3.2.1概述概述热平衡：热平衡：温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量。温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量。分子物理学：分子物理学：温度反映了物体内部分子无规则运动的温度反映了物体内部分子无规则运动的剧烈程度。剧烈程度。能量：能量：温度是描述系统不同自由度间能量分配状况的温度是描述系统不同自由度间能量分配状况的物理量。物理量。1.温度温度33 检测仪表 u摄氏温标摄氏温标u华氏温标华氏温标u热力学温标热力学温标u国际实用温标国际实用温标2.温标温标温标是温度的数值表示温标是温度的数值表示法，是衡量温度大小

3、的尺度。法，是衡量温度大小的尺度。43 检测仪表(1)(1)摄氏温标摄氏温标工程上最通用的温度标尺。工程上最通用的温度标尺。摄摄氏氏温温标标是是指指在在标标准准大大气气压压(即即101325Pa)下下将将水水的的冰冰点点与与沸沸点点中中间间划划分分一一百百个个等等份份，每每一一等等份份称称为为摄摄氏氏一一度度(摄摄氏氏度度，)，水的冰点及沸点分别对应，水的冰点及沸点分别对应0度和度和100度。度。一般用小写字母一般用小写字母t表示。表示。摄氏温标摄氏温标百度温标百度温标(2)(2)华氏温标华氏温标目前已用得较少，其规定在标准大气压下冰的融点为目前已用得较少，其规定在标准大气压下冰的融点为32华

4、氏度，华氏度，水的沸点为水的沸点为212华氏度，中间等分为华氏度，中间等分为180份，每一等份称为华氏份，每一等份称为华氏一度，符号用一度，符号用。它和摄氏温度的关系如下：它和摄氏温度的关系如下：m=1.8n+32 n=5/9(m-32)53 检测仪表 (3)(3)热力学温标热力学温标 水的冰点（绝对零度）及沸点分别对应水的冰点（绝对零度）及沸点分别对应273.15度和度和373.15度。度。符号：符号：K 因是开尔文总结出来的，故又称因是开尔文总结出来的，故又称开尔文温标开尔文温标，是国际基本单位制之一是国际基本单位制之一。(4)(4)国际实用温标国际实用温标 1968年国际实用温标规定热力

5、学温度是基本温度，年国际实用温标规定热力学温度是基本温度，用用t表示，其表示，其单位单位：开尔文，：开尔文，符号：符号：K。注意：摄氏温度的分度值与开氏温度分度值相同，即注意：摄氏温度的分度值与开氏温度分度值相同，即温度间隔温度间隔1K=1。若若T0表示在标准大气压下冰的融化温度，表示在标准大气压下冰的融化温度，T0=273.15K。由此得摄氏温标与热力学温标的关系：。由此得摄氏温标与热力学温标的关系：t=T-T063 检测仪表 温度不能直接测量，只能借助于冷热不同物体之温度不能直接测量，只能借助于冷热不同物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热

6、程度不同而变化的特性来加以间接测量。度不同而变化的特性来加以间接测量。分分分分类类类类按测量范围按测量范围按测量范围按测量范围 按用途按用途按用途按用途 高温计、温度计高温计、温度计标准仪表、实用仪表标准仪表、实用仪表 按工作原理按工作原理按工作原理按工作原理 热电偶温度计、热电阻温度计、膨胀式热电偶温度计、热电阻温度计、膨胀式温度计、压力式温度计和辐射高温计温度计、压力式温度计和辐射高温计 按测量方式按测量方式按测量方式按测量方式 接触式与非接触式接触式与非接触式 3.温度检测仪表的分类温度检测仪表的分类73 检测仪表 测温方式测温方式测温方式测温方式温度计种类温度计种类温度计种类温度计种类

7、 测温范围测温范围测温范围测温范围 优点优点优点优点 缺点缺点缺点缺点 接接触触式式测测温温仪仪表表膨膨胀胀式式玻璃液玻璃液体体 -50-50600600结构简单，使用方便，测量准结构简单，使用方便，测量准确，价格低廉确，价格低廉 测量上限和精度受玻璃质测量上限和精度受玻璃质量的限制，易碎，不能记量的限制，易碎，不能记录远传录远传 双金属双金属-80-80 600600结构紧凑，牢固可靠结构紧凑，牢固可靠 精度低，量程和使用范围精度低，量程和使用范围有限有限 压压力力式式液体液体气体气体蒸汽蒸汽-30-30 600600-20-20 350350 0 0 250250结构简单，耐震，防爆能记录

8、、结构简单，耐震，防爆能记录、报警，价格低廉报警，价格低廉 精度低，测温距离短，滞精度低，测温距离短，滞后大后大 热热电电偶偶铂铑铂铑-铂铂镍铬镍铬-镍镍硅硅镍铬镍铬-考考铜铜0 0 16001600-50-50 10001000-50-50 600600测温范围广，精度高，便于远测温范围广，精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动距离、多点、集中测量和自动控制控制 需冷端温度补偿，在低温需冷端温度补偿，在低温段测量精度较低段测量精度较低 热热电电阻阻铂铂铜铜-200-200 600600 -50 -50 150150测量精度高，便于远距离、多测量精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制点

9、、集中测量和自动控制 不能测高温，需注意环境不能测高温，需注意环境温度的影响温度的影响 非接非接触式触式测温测温仪表仪表辐辐射射式式辐射式辐射式光学式光学式比色式比色式400 400 20002000700 700 32003200900 900 17001700测温时，不破坏被测温度场测温时，不破坏被测温度场 低温段测量不准，环境条低温段测量不准，环境条件会影响测温准确度件会影响测温准确度 红红外外线线光电探光电探测测热电探热电探测测0 0 35003500200 200 20002000测温范围大，适于测温度分布，测温范围大，适于测温度分布，不破坏被测温度场，响应快不破坏被测温度场，响应快

10、 易受外界干扰，标定困难易受外界干扰，标定困难 表表表表3-4 3-4 3-4 3-4 常用温度计的种类及优缺点常用温度计的种类及优缺点常用温度计的种类及优缺点常用温度计的种类及优缺点83 检测仪表 3.2.2热电偶温度计热电偶温度计热电效应热电效应热电势主要由两部分组成：接触电势和温差电热电势主要由两部分组成：接触电势和温差电势势温差电势：同一导体因两端温度不同而产生的温差电势：同一导体因两端温度不同而产生的热电势热电势原因：高温端电子能量向能量小的低温端移动原因：高温端电子能量向能量小的低温端移动93 检测仪表 接触电势：两种不同导体接触时产生接触电势：两种不同导体接触时产生原因：两者电子

11、密度不同，扩散速度不同原因：两者电子密度不同，扩散速度不同温差电势比接触电势小的多温差电势比接触电势小的多 只与两种导体材料只与两种导体材料A、B及两端及两端温度温度t，t0有关，与热电极的形状、大小、有关，与热电极的形状、大小、长短无关长短无关103 检测仪表 热电偶基本定律热电偶基本定律均质导体定律均质导体定律中间导体定律中间导体定律中间温度定律中间温度定律参考电极定律参考电极定律(标准电极定律标准电极定律)113 检测仪表 常用的热电偶常用的热电偶任何两种导体都可组成热电偶，但作为测温的任何两种导体都可组成热电偶，但作为测温的热电偶需满足：热电偶需满足：温度每增加温度每增加时所能产生的热

12、电势要大，而且热时所能产生的热电势要大，而且热电势与温度应尽可能成线性关系；电势与温度应尽可能成线性关系；材料易获得，复制性好，价格低；材料易获得，复制性好，价格低；物理、化学性稳定；物理、化学性稳定；电极的电阻小，温度系数小。电极的电阻小，温度系数小。热电偶丝热电偶丝123 检测仪表 常用标准化热电偶常用标准化热电偶型号标志型号标志材料材料温度范围温度范围/S铂铑铂铑10铂铂501768B铂铑铂铑30铂铑铂铑601820K镍铬镍硅镍铬镍硅镍铬镍铝镍铬镍铝2701372E镍铬镍铜（康铜）镍铬镍铜（康铜）2701000133 检测仪表 常用标准化热电偶常用标准化热电偶型号标志型号标志材料材料温度

13、范围温度范围/S铂铑铂铑10铂铂501768B铂铑铂铑30铂铑铂铑601820K镍铬镍硅镍铬镍硅镍铬镍铝镍铬镍铝2701372E镍铬镍铜（康铜）镍铬镍铜（康铜）2701000143 检测仪表 常用标准化热电偶常用标准化热电偶型号标志型号标志材料材料温度范围温度范围/S铂铑铂铑10铂铂501768B铂铑铂铑30铂铑铂铑601820K镍铬镍硅镍铬镍硅镍铬镍铝镍铬镍铝2701372E镍铬镍铜（康铜）镍铬镍铜（康铜）2701000153 检测仪表 常用标准化热电偶常用标准化热电偶型号标志型号标志材料材料温度范围温度范围/S铂铑铂铑10铂铂501768B铂铑铂铑30铂铑铂铑601820K镍铬镍硅镍铬镍硅

14、镍铬镍铝镍铬镍铝2701372E镍铬镍铜（康铜）镍铬镍铜（康铜）2701000163 检测仪表 t0=0时，制作分度表时，制作分度表t=0t=0时，所有型号的热电偶的热电势均为时，所有型号的热电偶的热电势均为0 0，温度越高，热电势越大；，温度越高，热电势越大；t 0t 0时时,热电势热电势为负值。为负值。B B型热电偶的热电势最小，型热电偶的热电势最小，E E型热电偶的热电势型热电偶的热电势最大。最大。当自由端当自由端t t0 000时，不能根据测量得到的热时，不能根据测量得到的热电动势直接查表。电动势直接查表。分度表分度表173 检测仪表 例例：K K型型热热电电偶偶测测量量热热处处理理炉

15、炉炉炉温温。冷冷端端温温度度T T0 0=30=30，此此时时测测得得热热电电势势E(T,TE(T,T0 0)39.17mV,39.17mV,则则实实际炉温是多少？际炉温是多少？解：解：E(T,0)E(T,0)E(T,30)E(T,30)E(30,0)E(30,0)39.17mV39.17mV 1.2mV1.2mV 40.37mV40.37mV 再由再由40.37mV40.37mV查查分度表，得实际炉温分度表，得实际炉温T T977977查表查表E(30,0)1.2mV,根据中间温度定律根据中间温度定律183 检测仪表 例：例：用用K型热电偶测炉温时，测得参比端温度型热电偶测炉温时，测得参比端

16、温度t138；测得测量端和参比端间的热电动势；测得测量端和参比端间的热电动势E(t,38)29.90 mV，试求实际炉温。，试求实际炉温。解解:由由K型分度表查得型分度表查得E(38，0)1.53 mV，可得：，可得：E(t，0)E(t,t1)+E(t1,0)29.90+1.53=31.43 mV 再查再查K型分度表，由型分度表，由31.43 mV查得到实际炉温查得到实际炉温756。193 检测仪表 上述例子，若参比端不作修正，直接按所上述例子，若参比端不作修正，直接按所测测量端和参比端间的热电动势测测量端和参比端间的热电动势E(t,38)29.90 mV查查K型分度表得对应的炉温型分度表得对

17、应的炉温718，与实际炉温，与实际炉温755相差相差38，由此产生的，由此产生的相对误差约为相对误差约为5%。由此可见，如果不考虑参比端温度修正、由此可见，如果不考虑参比端温度修正、补偿有时将产生相当大的（温度）测量误补偿有时将产生相当大的（温度）测量误差。差。203 检测仪表 热电偶自由端温度的处理热电偶自由端温度的处理 补偿原因：补偿原因：从前述分析可知，只有当热电偶冷端温度保从前述分析可知，只有当热电偶冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单值函数；持不变时，热电势才是被测温度的单值函数；热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0为依据，否则会产生误差。

18、为依据，否则会产生误差。实际应用中，由于冷端暴露在空气中，往往实际应用中，由于冷端暴露在空气中，往往和工作端又比较接近，故冷端温度易波动。和工作端又比较接近，故冷端温度易波动。213 检测仪表 补偿导线法补偿导线法目的：目的：使冷端远离工作端，和测量仪表一起放使冷端远离工作端，和测量仪表一起放到恒温或温度波动小的地方。到恒温或温度波动小的地方。手段：手段：延长热电偶的长度延长热电偶的长度采用补偿导线采用补偿导线tABAt0T0Bt0223 检测仪表 1).延伸型补偿导线延伸型补偿导线 其效果等于把热电偶接长，冷端其效果等于把热电偶接长，冷端被远离。补偿导线的材料与热电偶的材料相同被远离。补偿导

19、线的材料与热电偶的材料相同 2).补偿型补偿导线补偿型补偿导线 连接之后等于在热电动势的基连接之后等于在热电动势的基础上增加了热电动势，但总电动势和整支热电偶效础上增加了热电动势，但总电动势和整支热电偶效果一样。果一样。要求：要求：a.补偿导线的材料与热电偶的有相同的热电性补偿导线的材料与热电偶的有相同的热电性质；质；b.材料是廉价金属。材料是廉价金属。EAB（t,t0）+EAB（t0,t0）=EAB（t,t0）根据中间温度定律根据中间温度定律-类型类型tABAt0T0Bt0233 检测仪表 用补偿导线时必须注意以下问题：用补偿导线时必须注意以下问题：补偿导线只能在规定的温度范围内（一般为补偿

20、导线只能在规定的温度范围内（一般为0100）与热电偶的热电势相等或相近；）与热电偶的热电势相等或相近；不同型号的热电偶有不同的补偿导线；不同型号的热电偶有不同的补偿导线；热电偶和补偿导线的二个接点要保持同温；热电偶和补偿导线的二个接点要保持同温；补偿导线有正负极，分别与热电偶的正负极相连补偿导线有正负极，分别与热电偶的正负极相连补偿导线合金丝补偿导线合金丝243 检测仪表 把把热热电电偶偶的的参参比比端端置置于于冰冰水水混混合合物物容容器器里里，使使T T0 0=0=0。这这种种办办法法仅仅限限于于科科学学实实验验中中使使用用。为为了了避避免免冰冰水水导导电电引引起起两两个个连连接接点点短短路

21、路，必必须须把把连连接接点点分分别别置置于于两两个个玻玻璃璃试试管管里里，浸浸入入同同一一冰冰点点槽槽，使使相相互绝缘。互绝缘。mVABABTCC仪仪表表铜铜导导线线试管试管补偿导线补偿导线热电偶热电偶冰点槽冰点槽冰水溶液冰水溶液T0（2 2）冰点槽法（自由端恒温法）冰点槽法（自由端恒温法 ）253 检测仪表（3 3）计算修正法）计算修正法用普通室温计算出参比端实际温度用普通室温计算出参比端实际温度T TH H，利用公式计算利用公式计算例例 铜铜-康康铜铜热热电电偶偶测测温温度度T T，参参比比端端在在室室温温环环境境T TH H中中，测测得得热热电电动动势势E EABAB(T T，T TH

22、H)=1.979mV1.979mV，用用室室温温计计测测出出T TH H=21,=21,E EABAB(21,0)=0.84mV(21,0)=0.84mV，故得故得E EABAB(T T，0)0)=E=EABAB(T T，21)21)+E+EABAB(21,0)(21,0)=1.979+0.841.979+0.84 =2.819(mV)2.819(mV)再次查分度表，与再次查分度表，与2.819mV2.819mV对应的热端温度对应的热端温度T T=69=69。注意注意:既不能只按既不能只按1.979mV1.979mV查表，认为查表，认为T T=49=49，也不能把也不能把4949加加上上212

23、1，认为，认为T T=70=70。EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0)263 检测仪表(4)(4)自动补偿法自动补偿法:电桥设计：电桥设计：在在00下使电桥平衡下使电桥平衡(R R1 1=R R2 2=R R3 3=R RCuCu),),此时此时U Uabab=0,=0,电桥电桥对仪表读数无影响。对仪表读数无影响。原理：原理：利用不平衡电桥产生的电势补偿热电偶因冷端温度变化利用不平衡电桥产生的电势补偿热电偶因冷端温度变化而引起热电势的变化值。而引起热电势的变化值。冷端补偿器冷端补偿器注注意意：桥桥臂臂R RCuCu必必须须和和热热电电偶偶的的冷冷端靠近，处于同一温度之下

24、。端靠近，处于同一温度之下。mVEAB(T,T0)T0T0TABabUUabRCuR1R2R3R注注意意：不不同同材材质质的的热热电电偶偶所所配配的的冷冷端端补补偿偿器器，其其中中的的限限流流电电阻阻R R不一样，互换时必须重新调整。不一样，互换时必须重新调整。-+-+273 检测仪表（5 5）补正系数法）补正系数法把把参参比比端端实实际际温温度度T TH H乘乘上上系系数数k k，加加到到由由E EABAB(T(T，T TH H)查查分分度度表表所所得得的温度上，成为被测温度的温度上，成为被测温度T T。用公式表达即用公式表达即 T T为为未未知知的的被被测测温温度度；TT为为参参比比端端在

25、在室室温温下下热热电电偶偶电电势与分度表上对应的某个温度；势与分度表上对应的某个温度；T TH H室温；室温；k k为补正系数。为补正系数。例例 用用铂铂铑铑1010铂铂热热电电偶偶测测温温，已已知知冷冷端端温温度度T TH H=35=35，这这时时测测得得热热电电动动势势为为11.351mV11.351mV对对应应于于11501150的的补补正正系系数数k=0.53k=0.53。利利用用补正系数法补正系数法求被测温度。求被测温度。解：解：查查S S型型分度表，得出与此相应的温度分度表，得出与此相应的温度T=1150T=1150。于是，。于是，T=1150+0.53T=1150+0.5335=

26、1168.335=1168.3（）这种办法稍简单些，比计算修正法误差可能大一点，但不大于这种办法稍简单些，比计算修正法误差可能大一点，但不大于0.140.14。T T k T H283 检测仪表 例例 用用动动圈圈仪仪表表配配合合热热电电偶偶测测温温时时，如如果果把把仪仪表表的的机机械械零零点点调调到到室室温温T TH H的的刻刻度度上上,在在热热电电动动势势为为零零时时，指指针针指指示示的的温温度度值值并并不不是是00而而是是T TH H。而而热热电电偶偶的的冷冷端端温温度度已已是是T TH H,则则只只有有当当热热端端温温度度T=TT=TH H时时，才才能能使使E EABAB(T,T(T,

27、TH H)=0)=0，这这样样，指指示示值值就就和和热热端端的的实实际际温温度度一一致致了了。这这种种办办法法非非常常简简便便，而而且且一一劳劳永永逸逸，只要冷端温度总保持在只要冷端温度总保持在THTH不变，指示值就永远正确。不变，指示值就永远正确。（6 6）零点迁移法）零点迁移法应用领域：应用领域：如果冷端不是如果冷端不是00，但十分稳定（如恒温车间或有空，但十分稳定（如恒温车间或有空调的场所）。调的场所）。实质：实质：在测量结果中人为地加一个恒定值，因为冷端温度稳定不在测量结果中人为地加一个恒定值，因为冷端温度稳定不变，电动势变，电动势E EABAB(T TH H,0),0)是常数，利用指

28、示仪表上调整零点的办法，是常数，利用指示仪表上调整零点的办法，加大某个适当的值而实现补偿。加大某个适当的值而实现补偿。293 检测仪表 冷端温度恒定冷端温度恒定T T0 0：但但T T0 0不为不为00时，只需在采样后时，只需在采样后加一个与冷端温度对应的常数即可。加一个与冷端温度对应的常数即可。冷端温度冷端温度T T0 0波动：波动：可利用热敏电阻或其它传感器把可利用热敏电阻或其它传感器把T T0 0信号输入计算机，按照运算公式设计一些程序，信号输入计算机，按照运算公式设计一些程序，便能自动修正。便能自动修正。（7 7）软件处理法）软件处理法303 检测仪表 3.热电偶的结构形式热电偶的结构

29、形式（1）普通热电偶）普通热电偶313 检测仪表(a)(b)(c)(d)132（2 2）铠装式热电偶（又称套管式热电偶）铠装式热电偶（又称套管式热电偶）优优点点：小小型型化化（直直径径从从12mm到到 0.25mm）、动动作作响响应应快快、机机械械强强度度高高、抗抗干干扰扰性性好好、耐耐高高压压，使用方便。使用方便。断面如图所示。它是由热电偶丝、绝缘材料，金属套管三断面如图所示。它是由热电偶丝、绝缘材料，金属套管三者拉细组合而成一体。又由于它的热端形状不同，可分为四种者拉细组合而成一体。又由于它的热端形状不同，可分为四种型式如图。型式如图。铠装式热电偶断面结构示意图铠装式热电偶断面结构示意图1

30、金属套管金属套管;2绝缘材料绝缘材料;3热电极热电极(a)碰底型碰底型;(b)不碰底型不碰底型;(c)露头型露头型;(d)帽型帽型323 检测仪表 铠装式热电偶外形铠装式热电偶外形333 检测仪表（3）薄膜热电偶：）薄膜热电偶：用真空蒸镀等方法使两种热用真空蒸镀等方法使两种热电极材料蒸镀到绝缘板上而形成薄膜装热电偶。电极材料蒸镀到绝缘板上而形成薄膜装热电偶。如图，其热接点极薄如图，其热接点极薄(0.010.lm)。目前我国试制的有铁目前我国试制的有铁镍、铁镍、铁康铜和铜康铜和铜康铜三种康铜三种,尺寸为尺寸为6060.2mm;绝缘基板用云母、陶瓷片、玻璃及酚醛塑料纸等；绝缘基板用云母、陶瓷片、玻

31、璃及酚醛塑料纸等；测温范围在测温范围在300以下；反应时间仅为几以下；反应时间仅为几ms。因此，特别适用于因此，特别适用于对壁面温度的快速对壁面温度的快速测量。安装时测量。安装时,用用粘结剂将它粘结在粘结剂将它粘结在被测物体壁面上。被测物体壁面上。343 检测仪表 4.热电偶温度检测系统热电偶温度检测系统 使用热电偶组成一个温度检测系统，主要使用热电偶组成一个温度检测系统，主要有二种情况。有二种情况。1)热电偶直接与显示仪表相连，显示仪表显热电偶直接与显示仪表相连，显示仪表显示被测温度值；示被测温度值；2)热电偶先接到热电偶温度变送器，变送器热电偶先接到热电偶温度变送器，变送器输出的标准信号与

32、被测温度成线性对应关输出的标准信号与被测温度成线性对应关系，并送到显示仪表显示温度值。系，并送到显示仪表显示温度值。353 检测仪表 5 5、热电偶测温线路热电偶测温线路 （1 1）测量某一点的温度测量某一点的温度热端热端热端热端冷端冷端冷端冷端补偿导线补偿导线补补偿偿导导线线（在表内）（在表内）（在表外）（在表外）363 检测仪表(2)(2)测量两点间温度差测量两点间温度差 热电动势热电动势1 1热电动势热电动势2 2补偿导线补偿导线373 检测仪表 举例：举例：将两支灵敏度为将两支灵敏度为0.09mV/的热电偶与电压表的热电偶与电压表相连。电压表读数为相连。电压表读数为50mV，求两支热电

33、偶热，求两支热电偶热端的温度差。端的温度差。提示：电压表上的读数由热端温度提示：电压表上的读数由热端温度t1和热端温和热端温度度t2产生，即产生，即E（t1，t2）=50mV。解：解：t=50/0.09=555.6 383 检测仪表(3)(3)热电偶并联热电偶并联-测多点平均温度测多点平均温度(4)(4)热电偶串联热电偶串联-增加测量灵敏度增加测量灵敏度393 检测仪表 3.2.3热电阻温度计热电阻温度计 热电阻测温原理：热电阻测温原理：基于导体或半导体的电基于导体或半导体的电阻随温度变化的性质阻随温度变化的性质1.金属热电阻的分度号与分度表金属热电阻的分度号与分度表 目前常用的金属热电阻有铂

34、、铜目前常用的金属热电阻有铂、铜403 检测仪表 一般工一般工业业用用标标准准铂电铂电阻阻R0值值有有100W W和和500W W两种两种，并将，并将电电阻阻值值Rt与温度与温度t的相的相应应关系关系统统一一列成表格，称其列成表格，称其为为铂电铂电阻的分度表阻的分度表，分度号，分度号分分别别用用pt100和和pt500表示。表示。一般一般铜电阻铜电阻R0值在值在50和和100条件下，制成条件下，制成相应分度表作为标准。相应分度表作为标准。413 检测仪表 2 2、热电阻的结构和类型、热电阻的结构和类型热电阻电阻体绝缘套管接线盒热电阻电阻体绝缘套管接线盒热电阻电阻体绝缘套管接线盒热电阻电阻体绝缘

35、套管接线盒（1 1）普通型热电阻）普通型热电阻423 检测仪表 433 检测仪表(2)(2)铠装热电阻铠装热电阻铠装热电阻的结构较为特殊。热电阻体与保护套封装成一个整铠装热电阻的结构较为特殊。热电阻体与保护套封装成一个整体，它具有良好的机械性能，耐振动与冲击，有良好的挠性，便体，它具有良好的机械性能，耐振动与冲击，有良好的挠性，便于安装，不受有害介质侵蚀，外径尺寸可以做得很小，反应速度于安装，不受有害介质侵蚀，外径尺寸可以做得很小，反应速度快，适用于安装在结构复杂的设备上进行测温，并且使用寿命较快，适用于安装在结构复杂的设备上进行测温，并且使用寿命较长。长。443 检测仪表(3)(3)薄膜热电

36、阻薄膜热电阻 薄膜热电阻是用真空镀膜法将铂直接蒸镀在陶瓷基薄膜热电阻是用真空镀膜法将铂直接蒸镀在陶瓷基体上制成的热电阻，薄膜热电阻减少了热惯性，提高了体上制成的热电阻，薄膜热电阻减少了热惯性，提高了灵敏度和响应速度，适用于平面物体的表面温度和动态灵敏度和响应速度，适用于平面物体的表面温度和动态温度的测量。温度的测量。453 检测仪表 整个测温系统组成整个测温系统组成:热电阻传感器、测量电桥、显示仪热电阻传感器、测量电桥、显示仪表及连接导线。表及连接导线。由于热电阻的阻值较小由于热电阻的阻值较小(几欧姆到几十欧姆范围几欧姆到几十欧姆范围)，这，这样热电阻本体的引线电阻和连接导线的电阻会给温度样热

37、电阻本体的引线电阻和连接导线的电阻会给温度测量结果带来很大的影响。测量结果带来很大的影响。例如，例如，5050的铂电阻，若导线电阻为的铂电阻，若导线电阻为11，会产生，会产生55的测量误差。为了解决这一问题，热电阻的连接线路的测量误差。为了解决这一问题，热电阻的连接线路从二线制发展到三线制和四线制。从二线制发展到三线制和四线制。3.热电阻温度检测系统463 检测仪表(1)(1)两线制两线制两线制两线制控制室控制室控制室控制室生产现场生产现场生产现场生产现场指示仪表指示仪表指示仪表指示仪表r rr rRtRt 采用三线制或四线制测量电路，可以克服长连接导采用三线制或四线制测量电路，可以克服长连接

38、导线的电阻在环境温度变化时造成测量误差。线的电阻在环境温度变化时造成测量误差。注意：注意：为了避免热电阻中流过电流时产生加热效应，在为了避免热电阻中流过电流时产生加热效应，在设计电桥时要使流过热电阻的电流尽量小些设计电桥时要使流过热电阻的电流尽量小些,一般要求一般要求小于小于10mA10mA。473 检测仪表（2 2 2 2）三线式电桥连接法三线式电桥连接法三线式电桥连接法三线式电桥连接法uAr r r r：电桥电源；：电桥电源；：电桥电源；：电桥电源；2r2r2r2r：相邻臂：相邻臂：相邻臂：相邻臂平衡：平衡：平衡：平衡：导线电阻导线电阻导线电阻导线电阻 r r r r 对测量无影响对测量无

39、影响对测量无影响对测量无影响 483 检测仪表 r r1 1r r2 2r r3 3r r4 4R Rt tI IV VI IMME EMM电压表电压表电压表电压表恒流源恒流源恒流源恒流源（3 3 3 3）四线式电阻测量电路）四线式电阻测量电路）四线式电阻测量电路）四线式电阻测量电路因因因因I I I IV V V VI I I IM M M M,I,I,I,IV V V V 0,0,0,0,又又又又E E E EM M M M=E+=E+=E+=E+I I I IV V V V（r r r r2 2 2 2+r+r+r+r3 3 3 3 ）由上式知引线电阻由上式知引线电阻由上式知引线电阻由上

40、式知引线电阻r1-r4r1-r4r1-r4r1-r4将不引起测量误差。电压表的值将不引起测量误差。电压表的值将不引起测量误差。电压表的值将不引起测量误差。电压表的值E E E EM M M M可认为是热电阻可认为是热电阻可认为是热电阻可认为是热电阻RtRtRtRt上的压降，据此可计算出微小温度上的压降，据此可计算出微小温度上的压降，据此可计算出微小温度上的压降，据此可计算出微小温度变化。变化。变化。变化。493 检测仪表 r r1 1r r2 2r r3 3r r4 4R Rt tI IV VI IMME EMM电位差计电位差计电位差计电位差计恒流源恒流源恒流源恒流源（3 3 3 3）四线式电

41、阻测量电路）四线式电阻测量电路）四线式电阻测量电路）四线式电阻测量电路由上式知引线电阻由上式知引线电阻由上式知引线电阻由上式知引线电阻r1-r4r1-r4r1-r4r1-r4将不引起测量误差。将不引起测量误差。将不引起测量误差。将不引起测量误差。503 检测仪表 4.4.4.4.热电阻的应用热电阻的应用热电阻的应用热电阻的应用 铂电阻温度显示变送器铂电阻温度显示变送器铂电阻温度显示变送器铂电阻温度显示变送器513 检测仪表 3.2.4其它接触式温度检测仪表其它接触式温度检测仪表(1)玻璃管温度计玻璃管温度计(测温仪表测温仪表)在有刻度的玻璃管里冲入酒精或水银而构成的温度计。在有刻度的玻璃管里冲

42、入酒精或水银而构成的温度计。523 检测仪表 可变电接点水可变电接点水银温度计银温度计 有固定切换值的温有固定切换值的温度传感器度传感器位式位式作用传感器作用传感器533 检测仪表 压力式温度计压力式温度计结构原理图结构原理图 1 1传动机构；传动机构；2 2刻度盘；刻度盘；3 3指针；指针；4 4弹簧管弹簧管；5 5连杆；连杆；6 6接头；接头；7 7毛细管；毛细管；8 8温包温包；9 9工作物质工作物质(2)(2)压力式温度计压力式温度计压力式温度计的压力式温度计的压力式温度计的压力式温度计的构造构造构造构造由以由以由以由以下三部分组成下三部分组成下三部分组成下三部分组成:温包温包 毛细管

43、毛细管 弹簧管（或盘簧管）弹簧管（或盘簧管）543 检测仪表 原理原理:根据在封闭系统中的根据在封闭系统中的液体、气体或低沸点液体的液体、气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀或饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化这一原理而制成的，压力变化这一原理而制成的，并用压力表来测量这种变化，并用压力表来测量这种变化，从而测得温度。从而测得温度。压力式温度计结构原理图压力式温度计结构原理图 1 1传动机构；传动机构；2 2刻度盘；刻度盘；3 3指针；指针；4 4弹簧管弹簧管；5 5连杆；连杆；6 6接头；接头；7 7毛细管；毛细管；8 8温包温包；9 9工作物质工作物质553 检测仪表 压力式温度计压力式

44、温度计563 检测仪表 举例：举例：电冰箱的温度控制电冰箱的温度控制573 检测仪表 双金属片双金属片双金属温度信号器双金属温度信号器1 1双金属片；双金属片；2 2调节螺钉；调节螺钉；3 3绝缘子；绝缘子；4 4信号灯信号灯 双金属片的工作原理双金属片的工作原理：利用两种膨胀系数不同的：利用两种膨胀系数不同的金属元件测量温度。金属元件测量温度。(3)固体膨胀式固体膨胀式583 检测仪表 双金属室温计双金属室温计593 检测仪表 603 检测仪表 一个最简单的双金属温度传感器一个最简单的双金属温度传感器调温旋钮举例 613 检测仪表 速速动动式式电电接接点点623 检测仪表（4）集成温度传感器

45、）集成温度传感器633 检测仪表 3.2.5非接触式温度检测仪表非接触式温度检测仪表 1.检测原理检测原理 测温元件不与被测对象接触，而是通过测温元件不与被测对象接触，而是通过热辐射热辐射进进行热交换，或测温元件接收被测对象的部分热辐行热交换，或测温元件接收被测对象的部分热辐射能，由热辐射能大小推出被测对象的温度。射能，由热辐射能大小推出被测对象的温度。任何物体，其温度超过绝对零度任何物体，其温度超过绝对零度(-273.15)，都，都会以电磁波的形式向周围辐射能量。这种电磁波会以电磁波的形式向周围辐射能量。这种电磁波是由物体内部带电粒子在分子和原子内振动产生是由物体内部带电粒子在分子和原子内振

46、动产生的，其中与物体本身温度有关传播热能的那部分的，其中与物体本身温度有关传播热能的那部分辐射，称为辐射，称为热辐射热辐射。643 检测仪表 能对被测物体热辐射能量进行检测，进而确定被能对被测物体热辐射能量进行检测，进而确定被测物体温度的仪表，通称为测物体温度的仪表，通称为辐射式温度计辐射式温度计。辐射。辐射式温度计的感温元件不需和被测物体或被测介质式温度计的感温元件不需和被测物体或被测介质直接接触。直接接触。非接触式测温优点：非接触式测温优点：不改变被测物体的温度分布，不改变被测物体的温度分布，热惯性小，测温上限可设计得很高，便于测量运热惯性小，测温上限可设计得很高，便于测量运动物体的温度和

47、快速变化的温度等优点。动物体的温度和快速变化的温度等优点。653 检测仪表 辐射测温主要有如下三种基本方法辐射测温主要有如下三种基本方法全辐射法全辐射法 亮度法亮度法 比色法比色法 辐射式温度计的组成：辐射式温度计的组成：光学系统、检测元件、转光学系统、检测元件、转换电路和信号处理电路等。换电路和信号处理电路等。663 检测仪表 2.辐射温度计辐射温度计(1)全辐射高温计全辐射高温计 全辐射高温计是接受被测物体全部辐射能量来全辐射高温计是接受被测物体全部辐射能量来测定温度的。测定温度的。673 检测仪表（2）光电温度计）光电温度计 光电温度计采用光电元件作为敏感元件感受辐光电温度计采用光电元件

48、作为敏感元件感受辐射源的亮度变化，并根据被测物体亮度与温度射源的亮度变化，并根据被测物体亮度与温度的关系确定温度的高低的关系确定温度的高低.683 检测仪表（3）比色温度计）比色温度计 原理：原理：物体温度发生变化时，辐射强度最大值物体温度发生变化时，辐射强度最大值所对应的波长发生移动，从而使特定波长所对应的波长发生移动，从而使特定波长1和和2下的亮度发生变化，测出这两个波长所对应下的亮度发生变化，测出这两个波长所对应的亮度比，即可求出被测物体的温度。的亮度比，即可求出被测物体的温度。693 检测仪表（4）红外温度计）红外温度计 红外温度计也是一种辐射温度计。红外温度计也是一种辐射温度计。其结

49、构与其他辐射温度计相似其结构与其他辐射温度计相似 区别是光学系统和光电检测元件接受的是被测区别是光学系统和光电检测元件接受的是被测物体产生的红外波长段的辐射能。物体产生的红外波长段的辐射能。703 检测仪表 本节小结本节小结温度、温标的概念、温度检测仪表的分类温度、温标的概念、温度检测仪表的分类热电偶温度计：自由端温度的处理、结构形式热电偶温度计：自由端温度的处理、结构形式热电阻温度计：结构和类型及相应的热电阻温度计：结构和类型及相应的温度检测系温度检测系温度检测系温度检测系统：三线制、四线制。统：三线制、四线制。统：三线制、四线制。统：三线制、四线制。玻璃管温度计、双金属温度计、压力式温度计的玻璃管温度计、双金属温度计、压力式温度计的测温原理测温原理辐射测温原理及各种辐射温度计的测温原理辐射测温原理及各种辐射温度计的测温原理713 检测仪表 作业作业教材教材P339：9、11、8、什么叫温标？什么叫国际实用温标？、什么叫温标？什么叫国际实用温标？72