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1、温度检测方法及仪表课件第1页，共22页，编辑于2022年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表温度检测方法温度检测方法应用热膨胀测温应用工作物质的压力随温度变化的原理测温应用热电效应测温应用热电阻原理测温应用热辐射原理测温温度检测仪表温度检测仪表热电偶温度计热电阻温度计温度变送器本本节节主主要要内内容容第2页，共22页，编辑于2022年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表温度检测的基本知识温度检测的基本知识温度：温度：反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学过反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学过 程相联系。程相联系。温度概念的建立及测量：温度概念的建立及测量
2、：以热平衡为基础的以热平衡为基础的，温度最本质的性质：温度最本质的性质：当两个冷热程度不同的物体接触后就会产生当两个冷热程度不同的物体接触后就会产生 导热换热，换热结束后两物体处于热平衡状态，则它们具导热换热，换热结束后两物体处于热平衡状态，则它们具 有相同的温度。有相同的温度。测量方法：测量方法：接触式测温和非接触式测温接触式测温和非接触式测温第3页，共22页，编辑于2022年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表接触式测温接触式测温 温度敏感元件与被测对象接触，经过换热后两者温度相等。温度敏感元件与被测对象接触，经过换热后两者温度相等。(1)(1)膨胀式温度计膨胀式温度计 (2)(2
3、)热电阻温度计热电阻温度计 (3)(3)热电偶温度计热电偶温度计 (4)(4)其他原理的温度计其他原理的温度计直观、可靠，测量仪表也比较简单直观、可靠，测量仪表也比较简单特点非接触测温非接触测温 温度敏感元件不与被测对象接触，而是通过辐射能量进行热交换，由辐射能的温度敏感元件不与被测对象接触，而是通过辐射能量进行热交换，由辐射能的大小来推算被测物体的温度。大小来推算被测物体的温度。(1)(1)辐射式温度计辐射式温度计 (2)(2)光纤式温度计：光纤式温度计：特点不与被测物体接触，不破坏原有的温度场。精度一般不高不与被测物体接触，不破坏原有的温度场。精度一般不高。第4页，共22页，编辑于2022
4、年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表温 标摄氏温标 -是把标准大气压下纯水的冰融点定为是把标准大气压下纯水的冰融点定为0 0度，纯水的沸点定为度，纯水的沸点定为100100度的一种温标。在度的一种温标。在0 0度和度和100100度之间分成度之间分成100100等分，每一分为一摄氏度，符号为等分，每一分为一摄氏度，符号为。华氏温标华氏温标 -规定在大气压下，纯水的冰融点为规定在大气压下，纯水的冰融点为3232度，纯水的沸点为度，纯水的沸点为212212度，中间划分为度，中间划分为180180等等分，每一分为一华氏度，符号为分，每一分为一华氏度，符号为。热力学温标热力学温标 -又称开尔
5、文温标，单位为开尔文（又称开尔文温标，单位为开尔文（K K）。）。国际实用温标国际实用温标 -是一种符合热力学温标又使用简单的温标。是一种符合热力学温标又使用简单的温标。最新温标是最新温标是19901990年国际温标年国际温标 (ITS(ITS90)90)第5页，共22页，编辑于2022年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表应用热膨胀原理测温应用热膨胀原理测温 测量原理物体受热时产生膨胀 液体膨胀式温度计 固体膨胀式温度计 玻璃管温度计 双金属温度计第6页，共22页，编辑于2022年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表应用热电效应测温应用热电效应测温 测量原理两种不同的金属两种
6、不同的金属A A和和B B构成闭合回路构成闭合回路当两个接触端当两个接触端 T TT T0 0时，回路中会产生热电势时，回路中会产生热电势热电势由两种材料的热电势由两种材料的接触电势接触电势和单一材料的和单一材料的温差电势温差电势决定决定热电极热电极第7页，共22页，编辑于2022年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表闭和回路总电势 AB 第8页，共22页，编辑于2022年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表 分分 度度 表表如果能使冷端温度如果能使冷端温度t t0 0 固定，则总电势就只与温度固定，则总电势就只与温度t t成单值函数关系成单值函数关系 分度表分度表-热电势与热
7、端温度之间热电势与热端温度之间 关系列成表格关系列成表格注：热电势与热端温度之间注：热电势与热端温度之间 关系是非线性关系是非线性第9页，共22页，编辑于2022年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表 补偿导线 问题引出 解决方法热电偶冷端暴露于空间，受环境温度影响热电偶冷端暴露于空间，受环境温度影响热电极长度有限，冷端受到被测温度变化的影响热电极长度有限，冷端受到被测温度变化的影响把热电偶的冷端延伸到远离被测对象且温度比较稳定的地方把热电偶的冷端延伸到远离被测对象且温度比较稳定的地方造成浪费造成浪费选用一种具有和所连接的热电偶相同的热电性能，其材料又是廉价金属导线选用一种具有和所连接
8、的热电偶相同的热电性能，其材料又是廉价金属导线补偿导线其一实现了冷端迁移；其一实现了冷端迁移；其二是降低了成本其二是降低了成本。功 能第10页，共22页，编辑于2022年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表不同型号的热电偶所配用的补偿导线不同不同型号的热电偶所配用的补偿导线不同连接补偿导线时要注意区分正负极，使其分别与热电偶的正连接补偿导线时要注意区分正负极，使其分别与热电偶的正负极一一对应负极一一对应补偿导线连接端的工作温度不能超出（补偿导线连接端的工作温度不能超出（01000100），否则会给测），否则会给测量带来误差。量带来误差。使用补偿导线注意问题第11页，共22页，编辑于20
9、22年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表 问题引出 冷端温度补偿热电偶的分度表所表征的是冷端温度为热电偶的分度表所表征的是冷端温度为00时的热电势时的热电势-温度关系，与热电偶配套使用的显示仪表就是根据这温度关系，与热电偶配套使用的显示仪表就是根据这一关系进行刻度的。一关系进行刻度的。解决方法0恒温法恒温法 冷端温度修正法冷端温度修正法 仪表机械零点调整法仪表机械零点调整法 补偿电桥法补偿电桥法 第12页，共22页，编辑于2022年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表 0恒温法适用于实验室中的精确测量和检定热电偶时使用适用于实验室中的精确测量和检定热电偶时使用第13页，共22
10、页，编辑于2022年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表冷端温度修正法 设：冷端温度恒为设：冷端温度恒为t t0 0（t t0 000）被测温度为）被测温度为 t t 修正公式修正公式冷端 t0的热电势测量得出的热电势 被测温度 t 的热电势 仪表机械零点调整法 将显示仪表的机械零点调至将显示仪表的机械零点调至t t0 0处，相当于在输入热电偶热电势之前就给显处，相当于在输入热电偶热电势之前就给显示仪表输入了电势示仪表输入了电势E(tE(t0 0,0),0)第14页，共22页，编辑于2022年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表由分度表查得由分度表查得 E(20,0)=0.11
11、3 mv E(20,0)=0.113 mv 则则 E(t,0)=E(t,tE(t,0)=E(t,t0 0)+E(t)+E(t0 0,0),0)=7.32+0.113 =7.32+0.113 =7.434 mv =7.434 mv 再查分度表得其对应的被测温度再查分度表得其对应的被测温度t=808t=808例用用S S型热电偶测温，热电偶的冷端温度型热电偶测温，热电偶的冷端温度t t0 0=20=20，测得热电势为，测得热电势为7.32 mv7.32 mv，求，求被测对象的实际温度被测对象的实际温度t t。解第15页，共22页，编辑于2022年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表 使用补
12、偿电桥注意问题根据各类热电偶的型号选择配套的补偿电桥根据各类热电偶的型号选择配套的补偿电桥 注意补偿温度的起点注意补偿温度的起点 在在2020平衡，须把显示仪表的机械零点预先调整到平衡，须把显示仪表的机械零点预先调整到20 20 在在00平衡，须把显示仪表的机械零点预先调整到平衡，须把显示仪表的机械零点预先调整到00补偿是相对的，以此有一定误差补偿是相对的，以此有一定误差第16页，共22页，编辑于2022年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表 为为保保证证热热电电偶偶的的正正常常工工作作，热热电电偶偶的的两两极极之之间间以以及及与与保保护护套套管管之之间间都都需需要要良良好的电绝缘，而
13、且耐高温、耐腐蚀和冲击的外保护套管也是必不可少的好的电绝缘，而且耐高温、耐腐蚀和冲击的外保护套管也是必不可少的。1.1.普通型装配式结构普通型装配式结构2.2.柔性安装型铠装结构柔性安装型铠装结构热电偶结构热电偶结构第17页，共22页，编辑于2022年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表应用热电阻原理测温应用热电阻原理测温 导体或半导体的电阻值随温度变化导体或半导体的电阻值随温度变化 测量原理在在0 0630.74630.74范围内，金属铂的电阻值与温度的关系为范围内，金属铂的电阻值与温度的关系为 T R热电阻在在-50-50180180范围内，金属铜的电阻值与温度的关系为范围内，金属
14、铜的电阻值与温度的关系为温度0时的电阻值 温度t时的电阻值 第18页，共22页，编辑于2022年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表热电阻温度计热电阻温度计 应用于应用于-200600-200600范围内的温度测量范围内的温度测量 热电阻电阻体（最主要部分）绝缘套管接线盒热电阻电阻体（最主要部分）绝缘套管接线盒热电阻的材料要求：热电阻的材料要求：电阻温度系数要大；电阻率尽可能大，热容量要小，在测量电阻温度系数要大；电阻率尽可能大，热容量要小，在测量范围内，应具有稳定的物理和化学性能；电阻与温度的关系最好接近范围内，应具有稳定的物理和化学性能；电阻与温度的关系最好接近于线性；于线性；应有
15、良好的可加工性，且价格便宜。应有良好的可加工性，且价格便宜。第19页，共22页，编辑于2022年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表常用热电阻常用热电阻 铂电阻电阻率较大，电阻电阻率较大，电阻-温度关系呈非线性，但测温范围广，精温度关系呈非线性，但测温范围广，精度高，且材料易提纯，复现性好度高，且材料易提纯，复现性好工业用铂电阻分度号为工业用铂电阻分度号为PtPt100100和和PtPt1010 铜电阻电阻值与温度的关系几乎呈线性，电阻温度系数也较大，而且电阻值与温度的关系几乎呈线性，电阻温度系数也较大，而且其材料易提纯，价格比较便宜，但缺点是在其材料易提纯，价格比较便宜，但缺点是在1
16、00100以上易被氧化以上易被氧化工业用铜热电阻的分度号为工业用铜热电阻的分度号为CuCu5050和和CuCu100100 热敏电阻（负温度系数热敏电阻负温度系数热敏电阻 NTC NTC）电阻温度系数约为铂电阻的电阻温度系数约为铂电阻的4 49 9倍，且本身电阻值较高。半导体倍，且本身电阻值较高。半导体热敏电阻的电阻热敏电阻的电阻-温度特性呈非线性，并且稳定性和互换性差。温度特性呈非线性，并且稳定性和互换性差。第20页，共22页，编辑于2022年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表热电阻结构热电阻结构456第21页，共22页，编辑于2022年，星期日温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表测温元件安装注意事项测温元件安装注意事项插入深度要求插入深度要求测量端应有足够的插入深度，应使保护套管的测量端超过管道中心线测量端应有足够的插入深度，应使保护套管的测量端超过管道中心线510mm510mm。流体流动方向插入方向要求插入方向要求保证测温元件与流体充分接触，最好是迎着被测介质流向插入，保证测温元件与流体充分接触，最好是迎着被测介质流向插入，正交正交9090也可，但切勿与被测介质形成顺流。也可，但切勿与被测介质形成顺流。第22页，共22页，编辑于2022年，星期日