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1、化工仪表与自动化第五章第1页，本讲稿共22页 液体膨胀式液体膨胀式 水银水银(玻璃温度计玻璃温度计)膨胀式膨胀式 有机溶济（酒精温度计）有机溶济（酒精温度计）固体膨胀式固体膨胀式 双金属双金属 杆式杆式 液体液体 压力式压力式 气体气体 蒸汽蒸汽 热电式热电式 热电偶热电偶 热电阻热电阻 辐射式辐射式 光学式光学式 3、测温仪表分类：、测温仪表分类：接接触触式式非接非接触式触式第2页，本讲稿共22页4、温标、温标温度的数值表示称为温标。温度的数值表示称为温标。摄摄氏氏温温标标：标标准准大大气气压压下下冰冰的的融融点点为为零零度度(0)，水水的的沸沸点点为为100，在在0至至100之之间间划划分
2、分成一百等分，每一等分为摄氏一度。成一百等分，每一等分为摄氏一度。华华氏氏温温标标：在在标标准准大大气气压压下下冰冰的的融融点点为为32F，水水的的沸沸点点为为212F，中中间间划划分分为为180等等分分，每每一一等分称为华氏一度。等分称为华氏一度。热力学温标：分子停运动时的温度为绝对零度热力学温标：分子停运动时的温度为绝对零度国际实用温标：国际实用温标：T=t+273.16 第3页，本讲稿共22页第二节 常用温度计 一、膨胀式温度计一、膨胀式温度计1.液体膨胀式温度计液体膨胀式温度计(玻璃温度计玻璃温度计)结构：玻璃温包、毛细管和刻度标尺三部分组成，结构：玻璃温包、毛细管和刻度标尺三部分组成
3、，原理：温包内液体受热后体积膨胀在毛细管内上升原理：温包内液体受热后体积膨胀在毛细管内上升 线性关系线性关系 Vt00时体体积；时体体积；液体体积膨胀系数液体体积膨胀系数 Vt1、Vt2液体在液体在t1、t2时的体积；时的体积；玻璃的积膨胀系数玻璃的积膨胀系数特点：易碎，不能远传特点：易碎，不能远传 水银温度计：水银温度计：-30600 洒精温度计：洒精温度计：-8070第4页，本讲稿共22页2.固体膨胀式温度计固体膨胀式温度计杆式温度计：外壳与传递杆固定连接，杆式温度计：外壳与传递杆固定连接，遇热，外壳膨胀系数大，伸长；杆膨胀遇热，外壳膨胀系数大，伸长；杆膨胀系数小，相对缩短，带动指针偏转。
4、系数小，相对缩短，带动指针偏转。双金属温度计：迭焊在一起的两个金双金属温度计：迭焊在一起的两个金属片，受热后，由于两金属片的膨胀系属片，受热后，由于两金属片的膨胀系数不相同而发生弯曲，温度越高，产生数不相同而发生弯曲，温度越高，产生的线膨胀长度差越大，因而引起弯曲的的线膨胀长度差越大，因而引起弯曲的角度也越大。角度也越大。双金属片刻做成螺旋形状或螺旋双金属片刻做成螺旋形状或螺旋锥体形状锥体形状 特点：强度好、防震，可做成双金属信号器特点：强度好、防震，可做成双金属信号器 第5页，本讲稿共22页第四节 热电阻温度计一、热电阻的测温原理一、热电阻的测温原理1.利利用用导导体体(或或半半导导体体)的
5、的电电阻阻值值随随温温度度变变化化而而变变化化的性质来进行温度测量的。的性质来进行温度测量的。2.导体的温度导体的温度电阻特性：温度越高，电阻越大，电阻特性：温度越高，电阻越大，RtRo1(tto)3.半半导导体体的的温温度度电电阻阻特特性性：温温度度越越高高，电电阻阻越越小小，常为指数关系，又称热敏电阻，可测点温、面温常为指数关系，又称热敏电阻，可测点温、面温第6页，本讲稿共22页二、常用热电阻的种类及结构二、常用热电阻的种类及结构1.常用的热电阻常用的热电阻 铜电阻：铜电阻：Cu50和和Cu100，测温范围，测温范围 （-50+150oC）Cu50指温度为指温度为0时，电阻为时，电阻为50
6、；Cu100指温度为指温度为0时，电阻为时，电阻为100；特点：价格便宜，易提纯，易加工，易氧化，电阻特点：价格便宜，易提纯，易加工，易氧化，电阻温度特性为线性，不能测高温温度特性为线性，不能测高温 铂电阻：铂电阻：Pt10和和Pt100，特特点点：价价格格高高，不不易易加加工工（易易碎碎），精精度度高高，复复现现性性好好（在在同同一一温温度度下下，不不论论什什么么情情况况下下，电电阻阻值值为为同同一一数数值值），可可作作级级温温度度标标准准器器，不不易易氧氧化化，测测温（温（200630）范围大）范围大 第7页，本讲稿共22页2、热电阻的结构组成、热电阻的结构组成电阻体电阻体绝缘子绝缘子保护
7、套管保护套管接线盒接线盒第8页，本讲稿共22页三、热电阻温度计的特点三、热电阻温度计的特点1.测温范围广（测温范围广（-200650oC）2.可测气、液、蒸汽及固体表面温度可测气、液、蒸汽及固体表面温度3.精度高精度高4.信号可远传，与计算机接口方便信号可远传，与计算机接口方便第9页，本讲稿共22页第五节 电动温度变送器(DDZ-型)一、一、DBW温度变送器的作用温度变送器的作用1.与与热热电电偶偶、热热电电阻阻配配套套使使用用，将将温温度度或或两两点点间间的的温温差差转转换换成成420mA和和15V的的统统一一标标准准信号；信号；2.与与显显示示单单元元、控控制制单单元元配配合合，实实现现对
8、对温温度度或或温差及其他各种参数进行显示、控制温差及其他各种参数进行显示、控制 第10页，本讲稿共22页二、热电阻温度变送器二、热电阻温度变送器1.原原理理：与与热热电电阻阻配配套套使使用用，将将温温度度转转换换成成420mA和和15V的的统统一一标标准准信信号号。然然后后与与显显示示仪仪表表或或控控制制仪仪表表配配合合，实实现现对对温温度度的的显显示示或或控制。控制。2组成组成 热电阻热电阻 输入电桥输入电桥 放大电路放大电路 反馈电路反馈电路第11页，本讲稿共22页3.各部分功能各部分功能（1）热电阻）热电阻将被测温度转换为电阻值。将被测温度转换为电阻值。tRt（2）不平衡电桥（输入电桥）
9、不平衡电桥（输入电桥）将电阻值将电阻值Rt转转换为电势值。换为电势值。RtUAD（3）正反馈回路）正反馈回路使输出电流使输出电流Io与与t关系线性化。关系线性化。UAf=UAD+UDf，tUAf。（4）放大单元）放大单元将不平衡电桥输出电势将不平衡电桥输出电势UAf转转换为换为420mADC电流信号输出。电流信号输出。UAfIo 第12页，本讲稿共22页4.温度变送器的使用温度变送器的使用（1）用于被测温度信号需远传时并进入计算机处理；）用于被测温度信号需远传时并进入计算机处理；（2）确定量程，选好热电阻）确定量程，选好热电阻Rt分度号，并与变送器配套；分度号，并与变送器配套；（3）热电阻）热
10、电阻“三线制三线制”连接，且连接，且3R1=31；（4）零点（下限值）调整）零点（下限值）调整 由热电阻分度表查出该热电阻在温度下限值的电阻由热电阻分度表查出该热电阻在温度下限值的电阻Rt下，用精密电阻下，用精密电阻箱调到该阻值代替箱调到该阻值代替Rt下，调节零位电位器下，调节零位电位器W，Io=4mADC；（5）量程（上限值）调整）量程（上限值）调整 由分度表查该热电阻在温度上限值的电阻值由分度表查该热电阻在温度上限值的电阻值Rt上，用精密电阻箱调到该上，用精密电阻箱调到该阻值代替阻值代替Rt上，调量程电位器上，调量程电位器Wf，使，使Io=20mADC。零点和量程反复调整多次。零点和量程反
11、复调整多次。第13页，本讲稿共22页第六节 动圈式温度显示仪表 温度显示仪表分类温度显示仪表分类 动圈式动圈式 XCZ-101型（配热电偶）型（配热电偶）XCZ-102型（配热电阻）型（配热电阻）自动平衡式自动平衡式 自动电位差计（配热电偶）自动电位差计（配热电偶）自动平衡电桥（配热电阻）自动平衡电桥（配热电阻）数字式数字式 指示指示动圈式温度仪表是与热电偶、热电阻配合使用于动圈式温度仪表是与热电偶、热电阻配合使用于温度测量和控制的一种磁电式显示仪表。温度测量和控制的一种磁电式显示仪表。第14页，本讲稿共22页一、动圈式温度显示仪表结构一、动圈式温度显示仪表结构温度温度t 热电阻热电阻 不平衡
12、电桥不平衡电桥 毫伏表毫伏表 被测温度被测温度不平衡电桥：将热电阻电阻值的变化转换为电势的变不平衡电桥：将热电阻电阻值的变化转换为电势的变化。化。毫伏表：将电势的变化转换为指针的偏转，从而显示毫伏表：将电势的变化转换为指针的偏转，从而显示被测温度值被测温度值连接导线：将热电阻引入电桥，便于远传连接导线：将热电阻引入电桥，便于远传XCZ-102RE连接连接导线导线第15页，本讲稿共22页二、二、XCZ-102型表配热电阻的测温线路型表配热电阻的测温线路RBR动R2R3R4RtRoRTR串aR1R1R1bcdI1I2稳压电源第16页，本讲稿共22页三、不平衡电桥的工作原理三、不平衡电桥的工作原理电
13、桥的四个桥臂为：电桥的四个桥臂为：R3，R4，R2+2R1，R0+2R1+Rt1、当、当t=xF(起始值为起始值为t0)，电桥平衡，电桥平衡，E=0，则，则 R3（R0+2R1+Rt0）=R4（R2+2R1）其中，其中，R3=R4恒定，恒定，Rt随随t变化，变化，R2 恒定，恒定，R1为导线，为导线，可通过调节可通过调节R0，使，使 R0+Rt0=R2 此时电桥平衡，此时电桥平衡，Uab=0，毫伏表指针不动，指在，毫伏表指针不动，指在起始温度上。起始温度上。第17页，本讲稿共22页2、当、当tt0，Rt Rt0 故故 R3（R0+2R1+Rt）R4（R2+2R1）电桥不平衡，电桥不平衡，Uab
14、0，t增大增大,则则U增大增大.I1=E/(R3+R2+2R1）I2=E/(R4+R0+Rt+2R1)Uab=R4I1-R3I2=(I1-I2)R3 t Rt Uab 第18页，本讲稿共22页四、连接导线四、连接导线1、热电阻与不平衡电桥的连接采用、热电阻与不平衡电桥的连接采用“三线制三线制”2、三线制的作用、三线制的作用 由于采用三线制连接，相邻桥臂中都有由于采用三线制连接，相邻桥臂中都有R1，I1和和I2都会受都会受R1的影响，的影响，R1随环境温度变化，同随环境温度变化，同时影响时影响I1和和I2，可以抵消大部分的由于环境温，可以抵消大部分的由于环境温度变化引起的测量误差。度变化引起的测
15、量误差。3、三线制的实现、三线制的实现 连接导线由于长短、粗细不同，其电阻不恒定，连接导线由于长短、粗细不同，其电阻不恒定，给测量带来误差，因此在三根连接导线中都串给测量带来误差，因此在三根连接导线中都串一一R调，即调，即R1=r1+R调，对于不同长短、粗细调，对于不同长短、粗细（即不同电阻的（即不同电阻的r1），都可调），都可调R调使调使R1恒为某恒为某一数值。一数值。R1=r线线+r调调 5 第19页，本讲稿共22页4使用及注意事项使用及注意事项（1）可测气体、液体、蒸汽及固体表面温度）可测气体、液体、蒸汽及固体表面温度（热敏电阻），测温范围广（热敏电阻），测温范围广（200650），信号
16、可远传，精度高；），信号可远传，精度高；（2）热电阻、）热电阻、XCZ（T）102型表分度号必须型表分度号必须一致；一致；tRtUba，不同的热电阻有不同的对应关，不同的热电阻有不同的对应关系，系，XCZ（T）102型表的表盘是按哪一种热型表的表盘是按哪一种热电阻对应关系刻度的，就只能配该热电阻。电阻对应关系刻度的，就只能配该热电阻。第20页，本讲稿共22页五、毫伏表的工作原理五、毫伏表的工作原理1、结构组成、结构组成 动圈、永久磁铁、电阻、指针、表盘、张丝等动圈、永久磁铁、电阻、指针、表盘、张丝等2、工作原理、工作原理 当测量信号当测量信号(即直流毫伏信号即直流毫伏信号)加在动圈上时，加在动
17、圈上时，便有电流流过线圈。电流与磁场相互作用形成便有电流流过线圈。电流与磁场相互作用形成力矩，使动圈在磁场中旋转，悬挂动圈的张丝力矩，使动圈在磁场中旋转，悬挂动圈的张丝产生扭转变形，带动指针转动。产生扭转变形，带动指针转动。t Rt E I 动圈旋转动圈旋转 张丝扭转张丝扭转 指针转动指针转动 t E 不平衡电桥不平衡电桥热电阻热电阻安培力安培力第21页，本讲稿共22页3、连接电阻的作用、连接电阻的作用R串串量程电阻，改变毫伏表量程电阻，改变毫伏表的量程的量程RT、RB温度补偿电阻温度补偿电阻RT、RB分别为热敏电阻与锰铜电阻并分别为热敏电阻与锰铜电阻并联后等效电阻随温度线性变化，联后等效电阻随温度线性变化，从而抵消动圈电阻随温度的线从而抵消动圈电阻随温度的线性变化。性变化。RTR串abRBR动第22页，本讲稿共22页