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1、中海石油（中国）有限公司湛江分公司中海石油（中国）有限公司湛江分公司海上员工入职理论培训仪表海上员工入职理论培训仪表1 12目目 录录v温度参数温度参数v温度仪表的分类温度仪表的分类v双金属温度计双金属温度计v热电偶温度计热电偶温度计v热电阻温度计热电阻温度计2 23温度参数温度参数 温温度度是是个个很很重重要要的的物物理理量量，它它是是国国际际单单位位制制(SI)(SI)中中7 7个个基基本本物物理理量量之之一一，也也是是工工业业生生产产中中的的主主要要工工艺艺参参数数。物物体体的的许许多多物物理理现现象象和和化化学学性性质质都都与与温温度度有有关关，大大多多数数生生产产过过程程均均是是在在
2、一一定定温温度度范范围围内内进进行行的的。因因此此，温温度度的的测测量量是是保保证证生生产产正正常常进进行行，确确保保产产品品质质量量和和安安全全生生产产的的关关键键环环节。节。1 1、温标、温标 温标是表示物体冷热程度的物理量。用来度量物体温温标是表示物体冷热程度的物理量。用来度量物体温度高低的标尺叫做温度标尺，简称温标。它规定了温度的度高低的标尺叫做温度标尺，简称温标。它规定了温度的起点和测量温度的基本电位。各种温度计的分度值都是由起点和测量温度的基本电位。各种温度计的分度值都是由温标决定的。目前国际上用得较多的温标有摄氏温标和国温标决定的。目前国际上用得较多的温标有摄氏温标和国际实用温标
3、，我国法定计量单位现已采用了这两种温标。际实用温标，我国法定计量单位现已采用了这两种温标。3 34温度参数温度参数1)1)、摄氏温标、摄氏温标 摄氏温标是根据物体受热后体积膨胀的性质建立起来的，摄氏温标是根据物体受热后体积膨胀的性质建立起来的，一般用符号一般用符号t t表示，单位是度，记作表示，单位是度，记作。规定在标准大气压下。规定在标准大气压下冰的融点为零度冰的融点为零度(0)(0)，将水的沸点定为，将水的沸点定为100100，在，在0 0一一100100之间划分一百等份，每一等份为摄氏之间划分一百等份，每一等份为摄氏1 1度度(1)(1)。摄氏温标是。摄氏温标是工程上通用的温度标尺。工程
4、上通用的温度标尺。2)2)、国际实用温标、国际实用温标 国际温标是一个国际协议性温标。选择了一些纯物质的国际温标是一个国际协议性温标。选择了一些纯物质的平衡态温度作为温标的基准点，规定了不同温度范围内的标平衡态温度作为温标的基准点，规定了不同温度范围内的标准仪器如铂电阻、铂锗准仪器如铂电阻、铂锗铂热电偶和光学温度汁等。建立铂热电偶和光学温度汁等。建立了标准仪器的示值与国际温标关系的补插公式，应用这些公了标准仪器的示值与国际温标关系的补插公式，应用这些公式可以求出任何两个相邻基准点温度之间的温度值式可以求出任何两个相邻基准点温度之间的温度值。4 45温度测量仪表的分类温度测量仪表的分类 温度测量
5、范围广，测温仪表的种类也很多。按工作原温度测量范围广，测温仪表的种类也很多。按工作原理分：有膨胀式、热电阻、热电偶以及辐射式等；按测量理分：有膨胀式、热电阻、热电偶以及辐射式等；按测量方式分，有接触式和非接触式两类。方式分，有接触式和非接触式两类。温度不同的两物体相互接触由于它们之间有温差存在，温度不同的两物体相互接触由于它们之间有温差存在，热量就会从高温物体向低温物体传递，如果这两个物体与热量就会从高温物体向低温物体传递，如果这两个物体与外界无能量交换，则经过足够长的时间两者就会达到热平外界无能量交换，则经过足够长的时间两者就会达到热平衡状态即传热量为零，两者温度相等。接触式测温就是基衡状态
6、即传热量为零，两者温度相等。接触式测温就是基于这一原理。于这一原理。接触式测温为了实现精确测量必须使温度计接触式测温为了实现精确测量必须使温度计的感温部件与被测物体有良好的接触，它可以得到被测物的感温部件与被测物体有良好的接触，它可以得到被测物体的真实温度，一般来说测温的准确性较高，应用广泛，体的真实温度，一般来说测温的准确性较高，应用广泛，但因感温部件与被测物体之间产生的热传递，会存在一定但因感温部件与被测物体之间产生的热传递，会存在一定的测量滞后。特别对于热容量较小的被测对象还会因传的测量滞后。特别对于热容量较小的被测对象还会因传热而破坏被测物体原有的温度场。测温上限也受到感温材热而破坏被
7、测物体原有的温度场。测温上限也受到感温材料耐温性能的限制。料耐温性能的限制。5 56温度测量仪表的分类温度测量仪表的分类 非非接接触触式式测测温温目目前前在在工工业业上上还还是是以以辐辐射射式式测测温温为为主主，它它的的特特点点是是感感温温元元件件不不与与被被测测物物体体相相接接触触，而而通通过过被被测测物物体体与与感感温温元元件件之之间间的的热热辐辐射射作作用用实实现现测测温温，因因而而不不会会破破坏坏被被测测对对象象的的温温度度场场，不不仅仅可可以以测测量量移移动动或或转转动动物物体体的的温温度度而而且且可可以以通通过过扫扫描描的的方方法法测测得得物物体体表表面面的的温温度度分分布布。但但
8、辐辐射射式式测测温温一一般般只只能能测测得得亮亮度度温温度度或或辐辐射射温温度度，为为了了求求得得真真实实温温度度，还还必必须须根根据据被被测测对对象象的的温温度度对对测测量量值值进进行行修修正正，另另外外还还可可能能受受到到发发射射率率、距距离离、烟烟尘尘等等影影响响，故故测测温温的的准准确性一般不高，通常仅用于高温测量。确性一般不高，通常仅用于高温测量。6 67温度测量仪表的分类温度测量仪表的分类测测量方量方式式仪仪表名称表名称测测量原理量原理精度范精度范围围特特 点点测测温范温范围围（摄摄氏度）氏度）接接触触式式测测量量仪仪表表双金属双金属温度温度计计固体固体热热膨膨胀变胀变形与温度形与
9、温度成正比成正比1-2.51-2.5结结构构简单简单，指示清楚成本低，指示清楚成本低，精度不高精度不高-80-600-80-600压压力表力表温度温度计计气体或液体在体气体或液体在体积积一定一定的容器中的容器中压压力力变变化化与温度成正比与温度成正比1-2.51-2.5结结构构简单简单，可短距离，可短距离远传远传，精，精度低，受度低，受环环境温度影响大境温度影响大0-3000-300玻璃管液玻璃管液体温度体温度计计液体液体热热膨膨胀胀的体的体积积与温与温度成正比度成正比0.5-2.50.5-2.5结结构构简单简单，精度高，不能，精度高，不能远传远传-100-600-100-600热电热电阻阻温
10、度温度计计金属和半金属和半导导体的体的电电阻阻变变化与温度成正比化与温度成正比0.5-3.00.5-3.0精度高，可精度高，可远传远传，结结构复构复杂杂，需外加需外加电压电压-200-650-200-650热电热电偶偶温度温度计计热电热电效效应应0.5-1.00.5-1.0测测量范量范围围大，精度高，可大，精度高，可远传远传，低温低温时测时测量效果差量效果差-200-1800-200-1800非非接接触触式式测测量量仪仪表表光学高温光学高温计计物体物体单单色色辐辐射射强强度及亮度及亮度随温度度随温度变变化化1.0-1.51.0-1.5结结构构简单简单携携带带方便不破坏被方便不破坏被测测对对象温
11、度象温度场场，外界，外界辐辐射反射反射影响精度射影响精度300-3200300-3200辐辐射高温射高温计计物体全物体全辐辐射能随温度射能随温度变变化化1.51.5结结构构简单稳简单稳定性好，光路上的定性好，光路上的环环境介境介质质影响影响测测量精度量精度700-2000700-20007 78玻璃管液体温度计玻璃管液体温度计 基基于于物物体体受受热热体体积积膨膨胀胀的的性性质质而而制制成成的的温温度度计计叫叫做做膨膨胀胀式式温度计。它又分为液体膨胀、气体膨胀和固体膨胀三大类。温度计。它又分为液体膨胀、气体膨胀和固体膨胀三大类。液体膨胀式温度计中应用员广泛的是玻璃管液体温度计，液体膨胀式温度计
12、中应用员广泛的是玻璃管液体温度计，其结构简单、使用方便、精确度高、价格低廉。其结构简单、使用方便、精确度高、价格低廉。1)1)、测温原理、测温原理 如图所示当破璃温包插入被测介质中，由于被测介质的如图所示当破璃温包插入被测介质中，由于被测介质的温度变化，使感温液体膨胀或收缩，因而沿毛细管上升或下降，温度变化，使感温液体膨胀或收缩，因而沿毛细管上升或下降，出刻度标尺显示出温度的数值。出刻度标尺显示出温度的数值。2)2)、结构与分类、结构与分类 玻璃管温度计按其结构可分为三种；棒状温度计、内标尺玻璃管温度计按其结构可分为三种；棒状温度计、内标尺式温度计和外标尺式温度计。棒状温度计的标尺直接刻在玻璃
13、式温度计和外标尺式温度计。棒状温度计的标尺直接刻在玻璃管的外表面上。内标尺式温度计有乳白色的玻璃片温度标尺，管的外表面上。内标尺式温度计有乳白色的玻璃片温度标尺，该标尺放置在连通玻璃温包的毛细管后面，将毛细管和标尺一该标尺放置在连通玻璃温包的毛细管后面，将毛细管和标尺一起变在玻璃管内，此温度计热惰性较大，但观测比较方便。外起变在玻璃管内，此温度计热惰性较大，但观测比较方便。外标尺式温度计是将连通玻璃温包的毛细管固定在标尺板上，这标尺式温度计是将连通玻璃温包的毛细管固定在标尺板上，这种温度计多用来测量室温。种温度计多用来测量室温。8 89压力式温度计压力式温度计 压力式温度计是根据封闭容器中的液
14、体、气体或低沸点压力式温度计是根据封闭容器中的液体、气体或低沸点液体的饱和蒸气压，受热后体积膨胀或压力变化这一原理而液体的饱和蒸气压，受热后体积膨胀或压力变化这一原理而制作的，并用压力表来测量此变化，从而测得温度。制作的，并用压力表来测量此变化，从而测得温度。1)1)、测温原理、测温原理 对一定质量的气体或液体，如果它的体积一定，则它的对一定质量的气体或液体，如果它的体积一定，则它的压力与温度之间的关系可用下式表示：压力与温度之间的关系可用下式表示：Pt-Pt=k(t-t)Pt-Pt=k(t-t)式中：式中：PtPt气体、液体在一定体积的容器内温度为气体、液体在一定体积的容器内温度为t t 时
15、的压力时的压力 Pt Pt气体、液体在一定体积的容器内温度为气体、液体在一定体积的容器内温度为tt时的时的压力压力 由上式可以看出，当密封系统的容积不变时，气体或液由上式可以看出，当密封系统的容积不变时，气体或液体的压力与温度成线性关系，由此原理制成的压力式温度计体的压力与温度成线性关系，由此原理制成的压力式温度计的标尺应为均匀刻度。蒸气的压力与温度之间也呈一定的函的标尺应为均匀刻度。蒸气的压力与温度之间也呈一定的函数关系。达就是压力温度计的测温原理。数关系。达就是压力温度计的测温原理。9 910压力式温度计压力式温度计 压压力力式式温温度度计计的的基基本本结结构构是是由由充充有有感感温温介介
16、质质的的温温包包、传传压压元元件件(毛毛细细管管)及及压压力力敏敏感感元元件件(弹弹笑笑管管)构构成成的的合合金金同同组组件件。温温包包内内充充填填的的感感温温介介质质有有气气体体、液液体体及及蒸蒸发发液液体体等等。测测温温时时将将温温包包置置于于被被测测介介质质中中，温温包包内内的的工工作作物物质质因因温温度度升升高高体体积积膨膨胀胀而而导导致致压压力力增增大大。该该压压力力变变化化经经毛毛细细管管传传给给弹弹簧簧管管并并使使其其产产生生一一定定的的形形变变然然后后借借助助齿齿轮轮或或杠杠杆杆等等传传动动机机构构，带带动动指指针针转转动动，指指示示出出相相应应的的温温度度。由由此此可可见见，
17、温温包包、毛毛细细管管及及弹弹簧簧管管是是压压力力式式温温度度计计的的三三个个主主要要部部分分，其性能对该温度计的精度影响极大。其性能对该温度计的精度影响极大。101011 温度不能直接测量，只能借助于冷热不同的物体间热温度不能直接测量，只能借助于冷热不同的物体间热交换以及物体的某些物理性质随温度变化的特性间接测量，交换以及物体的某些物理性质随温度变化的特性间接测量，现场温度仪表大部分均为接触式测温仪表，主要有双金属现场温度仪表大部分均为接触式测温仪表，主要有双金属温度计，热电阻，热电偶三种测温方法。温度计，热电阻，热电偶三种测温方法。1 1、双金属温度计、双金属温度计 利用两种膨胀系数不同的
18、金属元件来测量温度的温度利用两种膨胀系数不同的金属元件来测量温度的温度计称双金属温度计。它是一种固体膨胀式温度计。其结构计称双金属温度计。它是一种固体膨胀式温度计。其结构简单、牢固，可部分取代水银温度计，用于气、液体及蒸简单、牢固，可部分取代水银温度计，用于气、液体及蒸汽的温度测量。采用双金属温度计是解决汞害的一条途径，汽的温度测量。采用双金属温度计是解决汞害的一条途径，因而近几年发展很快。因而近几年发展很快。双金属温度计是由两种膨胀系数不同的金属薄片叠焊双金属温度计是由两种膨胀系数不同的金属薄片叠焊在一起制成的。双金属片受热后由于两种金属片的膨胀系在一起制成的。双金属片受热后由于两种金属片的
19、膨胀系数不同而产生弯曲变形弯曲的程度与温度高低成比例。数不同而产生弯曲变形弯曲的程度与温度高低成比例。双金属温度计双金属温度计111112双金属温度计双金属温度计 为为了了提提高高仪仪表表的的灵灵敏敏度度，工工业业上上应应用用的的双双金金属属温温度度计计是是将将双双金金属属片片制制成成螺螺旋旋形形，如如图图所所示示，一一端端固固定定在在测测量量管管的的下下部部，另另一一端端为为自自由由端端，与与插插入入螺螺旋旋形形双双金金属属片片的的中中心心轴轴焊焊接接在在一一起起。当当被被测测温温度度发发生生变变化化时时，双双金金属属片片自自由由端端发发生生位位移移，使使中中心心轴轴转转动动，经经传传动动放
20、放大大机机构构，由由指指针针指指示示出出被被测测温温度度值值。其其实实际际结结构构如如图图所所示示，它它是是一一种种轴轴向向结结构构除除此此之之外外还还有有一一种种径径向向结结构构，即即刻刻度度盘盘平平面面与与保保护护管管轴轴线线成成平平行行方方向向连连接接。可按生产操作中安装条件及观察方便来选择轴向与径向结构。可按生产操作中安装条件及观察方便来选择轴向与径向结构。121213双金属温度计双金属温度计双金属温度计双金属温度计1指针；指针；2表壳；表壳；3金属保护套管；金属保护套管；4指针轴；指针轴；5双金属片双金属片6固定端；固定端；7仪表盘；仪表盘；8温度表温度表131314双金属温度计实物
21、图双金属温度计实物图 双金属温度计温度计探杆温度计表盘141415热电偶温度计热电偶温度计 热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表。它热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表。它的测量范围广，结构简单，使用方便，测温准确可靠，的测量范围广，结构简单，使用方便，测温准确可靠，便于信号的远传、自动记录和集中控制，因而在工业生便于信号的远传、自动记录和集中控制，因而在工业生产和科研领域中应用极为普遍。产和科研领域中应用极为普遍。1 1、热电偶的测温原理、热电偶的测温原理 热电偶温度计由热电偶、连接导线及显示仪表三部热电偶温度计由热电偶、连接导线及显示仪表三部分组成。下图是最简单的热电偶温度计示意图
22、。分组成。下图是最简单的热电偶温度计示意图。151516热电偶温度计热电偶温度计测温原理测温原理 按上图组成的热电偶温度计，如果将热电偶的热端按上图组成的热电偶温度计，如果将热电偶的热端加热，使得冷、热两端的温度不同，则在该热电偶回路加热，使得冷、热两端的温度不同，则在该热电偶回路中就会产生热电势，这种物理现象就称为热电现象中就会产生热电势，这种物理现象就称为热电现象(即热即热电效应电效应)。在热电偶回路中产生的电势由温差电势和相接。在热电偶回路中产生的电势由温差电势和相接触电势两部分组成触电势两部分组成热电偶温度计热电偶温度计1热电偶；热电偶；2导线（或补偿导线）；导线（或补偿导线）；3显示
23、仪表显示仪表161617热电偶温度计热电偶温度计 温温差差电电势势：它它是是在在同同一一导导体体材材料料的的两两端端因因其其温温度度不不同同而而产产生生的的一一种种热热电电势势。当当同同一一导导体体两两端端温温度度不不同同时时，由由于于高高温温端端的的电电子子能能量量比比低低温温端端的的电电子子能能量量大大，因因而而从从高高温温端端跑跑到到低低温温端端的的电电子子比比从从低低温温端端跑跑到到高高温温端端的的电电于于数数量量要要多多，结结果果高高温温端端因因失失去去电电子子而而显显正正电电，低低温温端端由由于于得得到到电电子子而而显显负负电电，从从而而在在高高、低低温温两两端端会会形形成成一一个
24、个由由高高温温端端指指向向低低温温端端的的静静电电场场。该该电电场场将将阻阻止止电电于于从从高高温温端端跑跑向向低低温温端端，同同时时加加速速电电子子从从低低温温端端向向高高温温端端移移动动，最最后后达达到到动动态态平平衡衡，即即从从高高温温端端跑跑向向低低温温端端的的电电子子数数等等于于从从低低温温端端他他向向高高温温端端的的电电子子数数，则则高高、低低温温两两端端之之间间便便形形成成一一个个电电位位差差，会会在在导导体体内内部部产产生生电电势势此此电电势势称称为为温温差差电电势势，此此电电势势只只与与导导体体性性质质和和导导体体两两端端的的温温度度有有关关，而而与与导导体体长长度度、截截面
25、面大大小小及及沿沿导导体体长长度度上上的的温温度度分分布布无关。无关。171718热电偶温度计热电偶温度计 接接触触电电势势：它它是是两两种种电电子子密密度度不不同同的的导导体体相相互互接接触触时时产产生生的的一一种种热热电电势势。当当两两种种不不同同的的导导体体A A和和B B相相接接触触时时，假假设设导导体体A A和和B B的的电电子子密密度度分分别别为为NaNa和和NbNb并并且且NaNaNbNb，则则在在两两导导体体的的接接触触面面上上，电电子子在在两两个个方方向向的的扩扩散散率率就就不不相相同同，由由导导体体A A扩扩散散利利导导体体B B的的电电子子数数比比从从B B扩扩散散到到A
26、 A的的电电子子数数要要多多。导导体体A A失失去去电电子子而而显显正正电电，导导体体B B获获很很电电子子而而显显负负电电。因因此此，在在A A、B B两两导导体体的的接接触触面面上上便便形形成成一一个个由由A A到到B B的的静静电电场场，这这个个电电场场将将阻阻碍碍扩扩散散运运动动的的继继续续进进行行，同同时时加加速速电电子子向向相相反反方方向向运运动动，使使从从B B到到4 4的的电电子子数数增增多多，最最后后达达到到动动态态平平衡衡状状态态。此此时时A A、B B之之间间也也形形成成一一电电位位差差，这这个个电电位位差差称称为为接接触触电电势势。此此电电势势只只与与两两种种导导体体的
27、的性性质质相相接接触触点点的的温温度度有有关关，当当两两种种导导体体的的材材料料一一定定，接接触触电电势势仅仅与与其其接接点点温温度度有有关关。温温度度越越高高，导导体体中中的的电电子子就就越越活活跃跃，由由A A导导体体扩扩散散到到B B导导体体的的电电子子就就越越多多，致致使使接接触触面面处处所所产产生的电场强度越高，因而接触电势也就越大。生的电场强度越高，因而接触电势也就越大。181819热电偶温度计热电偶温度计现将工业上最常用的现将工业上最常用的(已标准化已标准化)几种热电偶介绍如下：几种热电偶介绍如下：1)1)、铂铑、铂铑3030铂铑铂铑6 6热电偶热电偶(分度号为分度号为B)B)它
28、也称双铂铑热电偶，是它也称双铂铑热电偶，是2020世纪世纪6060年代发展起来的一年代发展起来的一种典型的高温热电偶。以铂铑种典型的高温热电偶。以铂铑30(30(铂铂7070，铑，铑3030)为正为正极、铂铑极、铂铑(铂铂9494，铑，铑6 6)为负极，测温上限长期可达为负极，测温上限长期可达16001600短期可达短期可达18001800。其热电特性在高温下更为稳。其热电特性在高温下更为稳定，适于在氧化性或中性介质中使用，但它产生的热电定，适于在氧化性或中性介质中使用，但它产生的热电势小、价格高。在室温下热电势极小势小、价格高。在室温下热电势极小(25(25时为时为2uv2uv，5050时为
29、时为3uv)3uv)，因此当冷端湿度在，因此当冷端湿度在40 C40 C以下范围使用时、以下范围使用时、一般不需要进行冷端温度补偿。一般不需要进行冷端温度补偿。191920热电偶温度计热电偶温度计2)2)、铂铑、铂铑1010铂热电偶铂热电偶(分度号为分度号为5)5)铂铭铂铭1010为正极，纯铂丝为负极，测温上限长期使用为为正极，纯铂丝为负极，测温上限长期使用为13001300，短期可达，短期可达16001600，适于在氧化性及中性介质中，适于在氧化性及中性介质中使用，物理化学性能稳定，耐高温，不易氧化，在所有使用，物理化学性能稳定，耐高温，不易氧化，在所有的热电偶中，它的精度最高可用于精密温度
30、测量和做的热电偶中，它的精度最高可用于精密温度测量和做基准热电偶。但价格高，热电势小，线性较差，在还原基准热电偶。但价格高，热电势小，线性较差，在还原介质及金属蒸汽中使用易于污染变质，在真空下只能短介质及金属蒸汽中使用易于污染变质，在真空下只能短期使用。期使用。3)3)、镍铬、镍铬镍硅热电偶镍硅热电偶(分度号为分度号为K)K)镍铬为正极，镍硅为负极，测温上限长期使用为镍铬为正极，镍硅为负极，测温上限长期使用为10001000、短期使用可达、短期使用可达12001200。此热电偶由于正、负极。此热电偶由于正、负极材料中部含镍，故抗氧化性抗腐蚀性好，材料中部含镍，故抗氧化性抗腐蚀性好，500500
31、以下可用以下可用于氧化性及还原性介质中。于氧化性及还原性介质中。500500以上只宜在氧化性和中以上只宜在氧化性和中性介质个使用。热电势与温度近似为线性，热电势比铂性介质个使用。热电势与温度近似为线性，热电势比铂铑铂热电偶高铑铂热电偶高3434倍，价格便宜，应用广泛。倍，价格便宜，应用广泛。202021热电偶温度计热电偶温度计4)4)、镍铬、镍铬康铜热电偶康铜热电偶(分度号为分度号为E)E)镍铬为正极，康铜镍铬为正极，康铜(含镍含镍4040的铜镍合金的铜镍合金)为负极，为负极，测温范围为测温范围为200200870870，但在，但在750750以上只宜短期使用。以上只宜短期使用。该热电偶稳定性
32、好，使用条件同该热电偶稳定性好，使用条件同K K型热电偶，但热电势比型热电偶，但热电势比K K型热电偶高型热电偶高倍，价格低廉，并可用于低温测量，尤其倍，价格低廉，并可用于低温测量，尤其适宜在适宜在00以下使用，而正在湿度大的情况下、较其它热以下使用，而正在湿度大的情况下、较其它热电偶耐腐蚀。电偶耐腐蚀。5)5)、铜康铜热电偶、铜康铜热电偶(分度号为分度号为T)T)该热电偶正极为纯铜，负极为康铜，适用测温范围该热电偶正极为纯铜，负极为康铜，适用测温范围一般为一般为200200300300，短期可达，短期可达350350。在廉价金属热电。在廉价金属热电偶中它的精确度高。稳定性好，低温测量灵敏度高
33、，可偶中它的精确度高。稳定性好，低温测量灵敏度高，可用于真空、氧化、还原及中性介质中，但由于铜在高温用于真空、氧化、还原及中性介质中，但由于铜在高温时易氧化，故一般使用时不超过时易氧化，故一般使用时不超过300300，因铜热电极的热，因铜热电极的热导率高，低温下易引入误差。导率高，低温下易引入误差。212122热电偶温度计热电偶温度计6)6)、铁、铁康铜热电偶康铜热电偶(分度号为分度号为J)J)该热电偶正极为铁，负极为康铜，一般测温范围为该热电偶正极为铁，负极为康铜，一般测温范围为4040750750。它是廉价金届热电偶，适用的介质同铜。它是廉价金届热电偶，适用的介质同铜康铜热电偶，这种热电偶
34、在康铜热电偶，这种热电偶在700700以下线性非常好，具有以下线性非常好，具有较高的灵敏度。由于铁易氧化生锈，故它不能在高温或较高的灵敏度。由于铁易氧化生锈，故它不能在高温或含硫的介质中使用。含硫的介质中使用。222223铠装热电偶铠装热电偶 铠装热电偶是我国铠装热电偶是我国2020世纪世纪6060年代发展起来的测温元年代发展起来的测温元件。它较好地解决了普通热电偶体积及热惯性较大，对件。它较好地解决了普通热电偶体积及热惯性较大，对被测对象温度场影响较大，不易在热容量较小的对象中被测对象温度场影响较大，不易在热容量较小的对象中使用，在结构复杂弯曲的对象上不便安装等问题。所谓使用，在结构复杂弯曲
35、的对象上不便安装等问题。所谓铠装热电偶是将热电偶丝与绝缘材料及金属套管经整体铠装热电偶是将热电偶丝与绝缘材料及金属套管经整体拉伸工艺加工而成的坚实组合体，如下图所示。安管材拉伸工艺加工而成的坚实组合体，如下图所示。安管材料一般采用不锈钢或镍基高温合金热电极和套管之间填料一般采用不锈钢或镍基高温合金热电极和套管之间填满了绝缘材料的粉末，绝缘材料采用高纯度脱水氧化镁满了绝缘材料的粉末，绝缘材料采用高纯度脱水氧化镁或氧化铝粉末。热电极有单丝、双丝及四丝等。或氧化铝粉末。热电极有单丝、双丝及四丝等。232324铠装热电偶铠装热电偶 铠铠装装型型热热电电偶偶的的外外径径为为0.25-12mm0.25-1
36、2mm，热热电电极极直直径径为为0.0350.035一一1.3mm1.3mm，套套管管壁壁厚厚为为，长长度度可可以以根根据据需需要要任任意意裁裁取取或或选选购购，最最长长可可达达100m100m。热热电电偶偶冷冷端端可可以以用用接接线线盒盒或或其其它它形形式的接插件与外部导线连接。式的接插件与外部导线连接。1接线盒；接线盒；2金属套管；金属套管；3固定装置；固定装置；4绝缘材料；热电偶丝绝缘材料；热电偶丝242425热电偶的冷端补偿热电偶的冷端补偿 热电偶的分度表均是在冷端温度为热电偶的分度表均是在冷端温度为00的条件下热电势与温度的条件下热电势与温度(t)(t)之之间的关系，因此要求在热电偶
37、测温时，冷端必须保持在间的关系，因此要求在热电偶测温时，冷端必须保持在00，否则将产，否则将产生误差。但在工业上使用时，要使冷端保持在生误差。但在工业上使用时，要使冷端保持在00是比较因难的，因此是比较因难的，因此，要根据不同的使用条件及要求的测量精度对热电偶冷端采用一些不，要根据不同的使用条件及要求的测量精度对热电偶冷端采用一些不同的处理方法。同的处理方法。1)1)、补偿导线延伸法、补偿导线延伸法 由于热电偶一般做得比较短由于热电偶一般做得比较短(除铠装热电偶外除铠装热电偶外)，特别是贵金属热，特别是贵金属热电偶就更短。这样热电偶的冷端离被测对象很近，使冷端温度较高电偶就更短。这样热电偶的冷
38、端离被测对象很近，使冷端温度较高且波动较大。如果把热电偶做得很长，使冷端延伸到温度比较稳定且波动较大。如果把热电偶做得很长，使冷端延伸到温度比较稳定的地方，这种方法由于热电极不便于敷设，且对于贵金属热电偶很的地方，这种方法由于热电极不便于敷设，且对于贵金属热电偶很不经济。解决这个问题的方法是采用一种专用导线将热电偶的冷端不经济。解决这个问题的方法是采用一种专用导线将热电偶的冷端延伸出来，这种导线也是由两种材料制成在一定温度范围内延伸出来，这种导线也是由两种材料制成在一定温度范围内(100(100以下以下)与所连接的热电偶具有相同或十分相近的热电特性，与所连接的热电偶具有相同或十分相近的热电特性
39、，其材料又是廉价金属，称为补偿导线。其材料又是廉价金属，称为补偿导线。252526热电偶的冷端补偿热电偶的冷端补偿2)2)、冰点法、冰点法 热电偶的分度表都是在冷端温度为热电偶的分度表都是在冷端温度为00的情况下制定的情况下制定的，如果将冷端置于能保持温度为的，如果将冷端置于能保持温度为00的冰点槽内，则测的冰点槽内，则测得的热电势就代表被测的实际温度。得的热电势就代表被测的实际温度。3)3)、仪表零点校正法、仪表零点校正法 如果热电偶冷端温度比较恒定，与之配用的显示仪表如果热电偶冷端温度比较恒定，与之配用的显示仪表机械零点调整又比较方便，则可采用此种方法实现冷端机械零点调整又比较方便，则可采
40、用此种方法实现冷端温度补偿。若冷端温度温度补偿。若冷端温度t0t0已知，可将显示仪表的机械零已知，可将显示仪表的机械零点直接调至点直接调至t0t0处，这相当于在插入热电偶热电势之前就处，这相当于在插入热电偶热电势之前就结显示仪表输入了一个电势结显示仪表输入了一个电势E(t0E(t0，0)0)，因为与热电偶配，因为与热电偶配套的显示仪表是根据分度表刻度的，这样在接入热电偶套的显示仪表是根据分度表刻度的，这样在接入热电偶之后，使得输入显示仪表的电势相当于之后，使得输入显示仪表的电势相当于E(t,t0)E(t,t0)E(t0,0)E(t0,0)E(t,0)E(t,0)，因此显示仪表可显示热端的温度，
41、因此显示仪表可显示热端的温度t t。262627热电偶的冷端补偿热电偶的冷端补偿4)、补偿电桥法、补偿电桥法 补偿电桥法是采用不平衡电桥产生的电势来补偿热电补偿电桥法是采用不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化，又称为冷端补偶因冷端温度变化而引起的热电势变化，又称为冷端补偿器。偿器。272728热电阻温度计热电阻温度计 热电阻温度计是一种较为理想的高温测量仪表，但在热电阻温度计是一种较为理想的高温测量仪表，但在测量较低温度时，由于产生的热电势较小，测量精度相测量较低温度时，由于产生的热电势较小，测量精度相应降低。因此在应降低。因此在200200500500温度范围内，
42、一般使用热温度范围内，一般使用热电阻温度计测量效果较好。电阻温度计测量效果较好。热电阻温度计是由热电阻、连接导线及显示仪表所热电阻温度计是由热电阻、连接导线及显示仪表所组成，如图所示。由于热电阻输出的是电阻信号，所以组成，如图所示。由于热电阻输出的是电阻信号，所以热电阻温度计与热电偶温度计一样，也便于远距离显示热电阻温度计与热电偶温度计一样，也便于远距离显示或传送信号。但是由于热电阻温度计的感温部件或传送信号。但是由于热电阻温度计的感温部件热热电阻的体积较大，因此热容量较大，动态持性则不如热电阻的体积较大，因此热容量较大，动态持性则不如热电偶。电偶。282829热电阻温度计实物图热电阻温度计实
43、物图 热电阻温度变送器 温井292930热电阻温度计热电阻温度计1 1、热电阻的测温原理、热电阻的测温原理 热电阻温度计是基于金属导体或半导体电阻值与温度热电阻温度计是基于金属导体或半导体电阻值与温度呈一定函数关系的原理实现温度测量的。大多数金属导体呈一定函数关系的原理实现温度测量的。大多数金属导体当温度上升当温度上升11时，其电阻值均增大时，其电阻值均增大0.40.4-0.6-0.6；而半导；而半导体当温度上升体当温度上升11时，其电阻值则下降时，其电阻值则下降3 3-6-6。P Pt t100100热电阻测温原理：纯铂丝的电阻值随其外界温度热电阻测温原理：纯铂丝的电阻值随其外界温度变化而变
44、化。变化而变化。2 2、金属热电阻、金属热电阻 作为电阻温度计感温元件的热电阻，分为金属热电阻作为电阻温度计感温元件的热电阻，分为金属热电阻和半导体热电阻两类，其中以金属热电阻应用较多。一般和半导体热电阻两类，其中以金属热电阻应用较多。一般对热电阻材料要求如下：对热电阻材料要求如下：(1)(1)电阻温度系数大，即灵敏度高；电阻温度系数大，即灵敏度高；(2)(2)物理化学性能稳定，能长期适应较恶劣的测温环境；物理化学性能稳定，能长期适应较恶劣的测温环境；(3)(3)电阻串要大，以使电阻体积较小，减小测温的热惯性；电阻串要大，以使电阻体积较小，减小测温的热惯性；(4)(4)电阻与温度之间近似为线性
45、关系；电阻与温度之间近似为线性关系；(5)(5)价格低廉，便于复制。价格低廉，便于复制。303031热电阻温度计结构热电阻温度计结构普通热电阻结构：普通热电阻结构：金属热电阻感温元件一般由电阻体、引线、绝缘子、保金属热电阻感温元件一般由电阻体、引线、绝缘子、保护套管及接线盒等组成电偶相似。热电阻通常也有普通护套管及接线盒等组成电偶相似。热电阻通常也有普通型和铠装型等结构形式。下图为普通型热电阻的结构图：型和铠装型等结构形式。下图为普通型热电阻的结构图：11电阻体；电阻体；22引线，引线，33绝缘体；绝缘体；4 4一保护套管一保护套管 55接线盒；接线盒；66固定螺固定螺 纹纹313132常用热
46、电阻温度计常用热电阻温度计1)1)、铂电阻、铂电阻 铂电阻由纯铂电阻丝绕制而成，其使用温度范围铂电阻由纯铂电阻丝绕制而成，其使用温度范围(按国按国际电工协会际电工协会IECIEC标准标准)为为200200850850。铂电阻的特点是精度高、性能可靠、抗氧化性好、物铂电阻的特点是精度高、性能可靠、抗氧化性好、物理化学性能稳定。另外它易提纯，复制性好，有良好的工理化学性能稳定。另外它易提纯，复制性好，有良好的工艺性，可以制成极细的铂丝艺性，可以制成极细的铂丝(直径可达直径可达0.02mm0.02mm或更细或更细)或极或极薄铂箔，与其它热电阻材料相比，有较高电阻串。薄铂箔，与其它热电阻材料相比，有较
47、高电阻串。因此，因此，它是一种较为理想的热电阻材料，除作为一般工业测温元它是一种较为理想的热电阻材料，除作为一般工业测温元件外，还可作为标准器件。但它的缺点是电阻温度系数小，件外，还可作为标准器件。但它的缺点是电阻温度系数小，电阻与温度里非线性，高温下不宜在还原性介质中使用，电阻与温度里非线性，高温下不宜在还原性介质中使用，而且价格较贵。而且价格较贵。一般工业上常用的铂电阻，我国规定的分度号为一般工业上常用的铂电阻，我国规定的分度号为Ptl0Ptl0和和Ptl00Ptl00。即相应。即相应00时的电阻分别为及。时的电阻分别为及。1010欧姆和欧姆和RDRD100100欧姆。欧姆。Ptl0Ptl
48、0的电阻温度计电阻丝较粗，主要应用于的电阻温度计电阻丝较粗，主要应用于600600以上的温度测量。以上的温度测量。323233常用热电阻温度计常用热电阻温度计2)2)、铜电阻、铜电阻 铜电阻一般用于铜电阻一般用于5050150150范围的温度测量。它的范围的温度测量。它的特点是电阻值与温度之间基本为线性关系，电阻温度系特点是电阻值与温度之间基本为线性关系，电阻温度系数大，且材料易提纯，价格便宜，但它的电阻率低，易数大，且材料易提纯，价格便宜，但它的电阻率低，易氧化，所以在温度不同，测温元件体积无特殊限制时，氧化，所以在温度不同，测温元件体积无特殊限制时，可以使用铜电阻温度计。可以使用铜电阻温度
49、计。333334P Pt t铂铂100100热电阻分度表热电阻分度表0 0-10-10-20-20-30-30-40-40-50-50-60-60-70-70-80-80-90-90-200-20018.4918.49-100-10060.2560.2556.1956.19520115201148.0048.00430874308739017390173505335053310323103227.0827.0822.8022.800 010010096.0996.0992.1692.1688.2288.2284.2784.2780.3180.3176.3376.3372.3372.3368.3
50、368.3364.3064.300 01010202030304040505060607070808090900 0100100103.09103.09107.79107.79111.67111.67115.54115.54119.40119.40123.24123.24127.07127.07130.89130.89134.70134.70100100138.50138.50142.29142.29146.06146.06149.82149.82153.58153.58157.31157.31161.04161.04164.76164.76168.46168.46172.18172.1820