温度检测及原理课件

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1、重庆精本科技发展有限公司,KINGBEN,温度检测原理,陆久强 2011年11月,重庆精本科技发展有限公司,KINGBEN,第一节 概述,一、温度的定义,温度是表征物体冷热程度的物理量。是工业生产中最普遍而重要的操作参数。,一般利用物体的某些物理性质随温度变化的特性来感知、测量温度。有 接触式测温通过测温元件与被测物体的接触而感知物体的温度。 非接触式测温通过接受被测物体发出的热辐射热来感知温度。,二、温度检测方法,重庆精本科技发展有限公司,KINGBEN,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度不同而变化的特性来加以间接测量,三、测温仪表的分类,

2、分类,第一节 概述,重庆精本科技发展有限公司,KINGBEN,接触式测温仪表有： 1、膨胀式温度计 膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀的性质而制成的。有： 液体膨胀式温度计：利用液体（水银、酒精）受热时体积膨胀的特性测温。,重庆精本科技发展有限公司,KINGBEN,非接触式测温仪表有： 1、 辐射式温度计 通过测量物体热辐射功率来测量温度。 2、 红外式温度计 通过测量物体红外波段热辐射功率来测量温度。,红外线测温计,光学高温计,重庆精本科技发展有限公司,KINGBEN,各种温度计的优缺点及使用范围,重庆精本科技发展有限公司,KINGBEN,第二节 热膨胀测温原理,重庆精本科技发展有限公司,

3、KINGBEN,双金属温度计,第二节热膨胀测温原理,固体膨胀式温度计：用两片线膨胀系数不同的金属片叠焊接在一起制成双金属片。受热后，由于两金属片的膨胀长度不同而产生弯曲。 若将双金属片制成螺旋形，当温度变化时，螺旋的自由端便围绕着中心轴偏转，带动指针在刻度盘上指示出相应温度值。,重庆精本科技发展有限公司,KINGBEN,第三节 压力测温原理,原理: 封闭容器中的液体、气体或低沸点液体的饱和蒸汽，受热后体积膨胀，压力增大。,压力式温度计 利用封闭容器中的介质压力随温度变化的现象来测温。,用压力表指示温度。,重庆精本科技发展有限公司,KINGBEN,热电偶,热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表

4、。,热电偶温度计由三部分组成：热电偶；测量仪表；连接热电偶和测量仪表的导线。,热电偶示意图,第四节 热电偶测温原理,重庆精本科技发展有限公司,KINGBEN,热电现象及测温原理,热电现象,接触电势形成的过程,热电偶原理,第四节 热电偶测温原理,重庆精本科技发展有限公司,KINGBEN,第四节 热电偶测温原理,重庆精本科技发展有限公司,KINGBEN,热电偶的构造及结构形式,热电偶的结构,热电极 绝缘管 保护套管 接线盒,第四节 热电偶测温原理,重庆精本科技发展有限公司,KINGBEN,原理为：将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温

5、差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应,我国统一设计型热电偶S、B、E、K、R、J、T（分度号）。普光净化厂大量采用热偶来测量温度，其类型也多种多样，包括K,E,T,B型。,第四节 热电偶测温原理,重庆精本科技发展有限公司,KINGBEN,补偿导线与冷端温度补偿,采用一种专用导线，将热电偶的冷端延伸出来，这既能保证热电偶冷端温度保持不变，又经济。,它也是由两种不同性质的金属材料制成，在一定温度范围内（0100）与所连接的热电偶具有相同的热电特性，其材料又是廉价金属。见左图。,补偿导线,补偿导线接线图,第四节 热电偶测温原理,重庆精本科技发展有限公司,K

6、INGBEN,第四节 热电偶测温原理,注意,使用补偿导线时,应当注意补偿导线的正、负极必须与热电偶的正、负极各端对应相接。此外,正、负两极的接点温度t1应保持相同,延伸后的冷端温度 t0应比较恒定且比较低。对于镍铬-铜镍等一类用廉价金属制成的热电偶,则可用其本身材料作补偿导线,将冷端延伸到环境温度较恒定的地方。,在用热电偶测量温度时,除了要考虑冷端温度的影响外,还要注意热电偶极性不能接错;热电偶与补偿导线要配套;热电偶分度号与指示仪表要配套等问题。,第四节 热电偶测温原理,例 用K型热电偶测量某加热炉的温度。测得的热电势E（t，t0）36.122mV，而自由端的温度t030，求被测的实际温度。

7、 解 由分度表可以查得 E（30，0）1.203mV 则 E（t，0） E（t，30）+ E（30，0） 36.122+1.20337.325mV 再查分度表可以查得37.325mV 对应的温度为900 。,第四节 热电偶测温原理,热电偶原理简单，其本身无可调部分，如采用温变则需对温变进行相关设置，因此其调试主要是用信号发生器送温度信号与系统一起进行联校。,故障处理,由于热电偶的选型、安装、老化等一些原因，常导致热电偶在使用过程中测量不准。常见故障原因及其处理方法如下： 故障现象（四种）： A.指示值偏低，可能存在的原因有： 1. 热电极短路 2. 热电偶的接线柱处积灰，造成短路。 3. 补偿

8、导线线间短路. 4. 热电偶电极变质。 5. 补偿导线与热电偶极性接反。 6补偿导线与热电偶不配套。 7. 热电偶安装位置不当或插入深度不符合要求。 8. 热偶温变参数设置问题 9. 系统组态问题,对应处理方法,第四节 热电偶测温原理,1. 找出原因，如因潮湿所致，则需进行干燥；如因绝缘子损坏所致，则需更换绝缘子 2. 清扫积灰。 3. 找出短路点，加强绝缘或更换补偿导线。 4. 在长度允许的情况下，剪去变质段重新焊接，或更换新热偶。 5. 重新接正确。 6. 更换相配套的补偿导线。 7. 重新按规定安装。 8. 重新设置参数。 9. 修改系统组态。,B . 指示值偏高，可能存在的原因有： 1

9、. 热电偶与显示仪表不配套。 2. 补偿导线与热电偶不配套。 3. 有直流干扰信号进入。 4. 热偶温变参数设置问题 5. 系统组态问题 对应处理方法有： 1. 更换热电偶或显示仪表使之相配套。 2. 更换相配套的补偿导线。 3. 排除直流干扰。 4. 重新设置参数。 5. 修改系统组态,第四节 热电偶测温原理,C 指示波动，可能存在的原因有： 1. 热电偶接线柱与热电极接触不良。 2. 热电偶测量线绝缘损坏，引起短路或接地。 3. 电偶安装不牢或外部振动。 4. 热电极将断未断。 5. 外界干扰（交流漏电，电磁场感应等）。 对应处理方法有： 1. 将接线柱螺丝拧紧。 2. 找出故障点，修复绝

10、缘。 3. 紧固热电偶，消除震动或采取减震措施。 4. 修复或更换热电偶。 5. 查出干扰源，采取屏蔽措施。,第四节 热电偶测温原理,D 热电偶热电势误差大，可能存在的原因有： 热电极变质，热电偶安装位置不当，保护管表面积灰。 对应处理方法有： 1. 更换热电偶或显示仪表使之相配套。 2. 更换相配套的补偿导线。 3. 排除直流干扰。 4. 重新设置参数。 5. 修改系统组态,第四节 热电偶测温原理,第五节 热电阻测温原理,基本原理,热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器，它是利用金属的电阻值随温度变化呈一定的线性关系来测量温度的。通常使用的热电阻包括Pt100、Pt10、Pt1000、Cu5

11、0、Cu100几种，而普光净化厂采用的热电阻为Pt100型铂电阻（0C电阻100，100C电阻为138.5，最高可测650C），主要测量瓦温、油温、轴承温度和定子温度。,第五节 热电阻测温原理,对于线性变化的热电阻来说，其电阻值与温度关系如下式,热电阻温度计适用于测量-200+500范围内液体、气体、蒸汽及固体表面的温度。,利用热电阻的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的。,作为热电阻的材料一般要求是： 电阻温度系数、电阻率要大； 热容量要小； 在整个测温范围内，应具有稳定的物理、化学性质和良好的复制性； 电阻值随温度的变化关系，最好呈线性,或近似线性； 价格便宜。,第五节 热电阻测温

12、原理,第五节 热电阻测温原理,现场接箱线箱,温变,热电阻,DCS,热电阻温度计是由热电阻，显示仪表（DCS),温度变送器或安全栅以及连接导线所组成。,热电阻回路构成图,安全栅,接箱线箱,控制阀,金属铂容易提纯,在氧化性介质中具有很高的物理化学稳定性,有良好的复制性。但价格较贵。,要确定 Rtt的关系,首先要确定 R0的大小。R0不同, Rtt的关系也不同。这种Rtt的关系称为分度表,用分度号来表示。,工业上使用的铂电阻主要有分度号为 Pt100 ,它的 R0 = 100。,第五节 热电阻测温原理,1.铂电阻,2.铜电阻,金属铜易加工提纯，价格便宜；它的电阻温度系数很大，且电阻与温度呈线性关系；

13、在测温范围为-50+150内，具有很好的稳定性。,在-50+150的范围内，铜电阻与温度的关系是线性的。即,工业上常用的铜电阻有两种，一种是R050，对应的分度号为Cu50。另一种是R0100，对应的分度号为Cu100。,第五节 热电阻测温原理,具有测量精度高、稳定性好、性能可靠等特点。目前，热电阻引线方式有两线制、三线制和四线制三种，由于工业用热电阻安装在生产现场，离控制室较远，因此热电阻的引线对测量结果有较大的影响，为了减小此种测量的影响，通常机组测温铂电阻采用三线制接线法。,第五节 热电阻测温原理,热电阻特点,热电阻原理简单，其本身无可调部分，如采用温变则需对温变进行相关设置，因此其调试

14、主要是用信号发生器测量热电阻各级之间的阻值来判断其好坏，并且与系统一起进行联校。,调试,第五节 热电阻测温原理,三、故障处理,第五节 热电阻测温原理,1. 铂电阻安装位置不当或插入深度不符合要求。 2. 铂电阻的接线柱处积灰，造成短路。 3. 电缆短路. 4. 铂电阻极性接错。 5. 接线端子松动。 6. 温变、系统组态问题。,1. 重新安装或更换符合要求的铂电阻。 2. 清扫积灰。 3. 找出短路点，加强绝缘或更换导线。 4. 重新正确接线。 5. 紧固接线端子。 6.温变重新设置参数，修改系统组态。,对应处理方法有：,可能存在的原因有：,指示偏差,第五节 热电阻测温原理,铂电阻接线处接触不

15、良。 电缆有破损，似断非断 温变故障。,B .指示波动,重新接线。 更换电缆。 重新设定参数或更换,可能存在的原因有：,对应处理方法有：,第五节 热电阻测温原理,1. 铂电阻断。 2. 电缆故障。 3. 浪涌保护器损坏。 4. 温变无电或损坏。 5. 系统通道坏,C . 无指示或指示跑最大,1. 更换铂电阻。 2. 更换电缆。 3. 更换浪涌保护器 4. 检查温变电源或更 换温变或重新设置参数。 5. 系统更换通道。,可能存在的原因有：,对应处理方法有：,第六节 红外线测温原理,基本原理,一切温度高于绝对零度的物体都发射红外光，发射的能量于该物体的温度成正比。PULSARII经由光学系统，将物体发射的能量收集并聚焦到一个敏感的红外探头。通过特定的放大、转换电路，将温度信号转为1 mV/ 和4-20mA标准电信号输出。不同物体的辐射率不尽相同。理想的辐射源，即黑体辐射源的辐射率定义为1，而完全发射的辐射源其辐射率为0，一切物体的辐射率都处于0-1 之间。,普光净化厂选用PULSAR M7000 -EXP在线红外线测温仪对克劳斯炉温度进行监测。,第六节 红外线测温原理,从PULSAR II获得的电子校验数据取决于仪表设定的辐射率。设定的辐射率越低，读数越高。也就是说，当使用内部电路的电子校验，验证输出是否符合1832