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1、模块二 温 度 测 量,主编,模块二 温 度 测 量,图2-1 高压输电线路温度监测图,图2-1所示是高压输电线路温度监测图，它将温度传感器直接安装在高压导体接头处，测量接头处导体发热温度，通过无线数据通信方式将测量结果发送到地面数据集中器内进行温度监测，这一技术解决了高电压环境下测温与数据传输的难题。,模块二 温 度 测 量,图2-2 热电阻结构,模块二 温 度 测 量,1.热电阻的结构 图22所示为热电阻结构。002007mm铂丝或铜丝绕在云母等绝缘骨架上（无感绕制），装入保护套管，接出引线，就做成了一个热电阻。2.热电阻的种类 (1)按使用材料可分为铂热电阻、铜电热阻、镍热电阻、锰热电阻
2、和铑热电阻等。,图2-3 防爆型热电阻,模块二 温 度 测 量,(2)按结构可分为防爆型热电阻、铠装型热电阻、端面型热电阻和普通型热电阻。 1)防爆型热电阻。 2)铠装型热电阻。 3)端面型热电阻。,图2-4 铠装型热电阻,图2-5 端面型热电阻,图2-6 热电阻测量温度的直流电桥线路(三线接法),任务二 热电阻的应用,由于热电阻的阻值和随温度变化的变化值不大，因此其测量线路一般采用直流电桥线路，如图2-6所示，图中Rt为热电阻，R1、R2为固定电阻，R3为调零精密可变电阻，r为引线电阻。调整R3使R3=Rt0(Rt0为热电阻在0时的电阻值)，电桥平衡，即微安表中无电流。,模块二 温 度 测
3、量,1.器材准备 温度调理器、Cu50铜热电阻、烧杯、电炉、温度计、万用表或电压表、学生电源。,图2-7 热电阻四线接法测量电路,模块二 温 度 测 量,图2-8 AD2205集成温度调理电路应用,模块二 温 度 测 量,图2-9 热电阻的三线制接线,模块二 温 度 测 量,2.温度调理器简介 图29a是WS9010C4的外形，它可直接与Cu50铜热电阻传感器连接，输入温度范围为0150， 输出电流范围为420mA（或配接250的标准电阻即可输出15V电压）。该调理器具有线性化和长线补偿功能；DC24V供电，输入、输出、电源之间相互电气隔离;采用DIN T形导轨卡装方式。3.操作训练 按照说明
4、书中接线示意图将铜热电阻与温度调理器（也称温度变送器）连接起来。是温度调理器的接线图。必须注意，热电阻的三条输入接线必须等径等长度，以保证每条引线的电阻相同。接线完成检查后上电，将热电阻置于不同温度的热水中（用电炉给盛水的烧杯加热），观察输出电压值的变化，体会热电阻三线接法的方法。,模块二 温 度 测 量,表2-1 项目评价标准,1.金属热电阻随温度的升高其阻值。 2.热电阻的种类有、和。 3.热电阻的常用测量电路有和。 4.Cu50表示。 5.分析热电阻测量电桥三线、四线连接法的主要作用。,模块二 温 度 测 量,项目二 热电偶及其应用 【任务引入】 1.热电偶的工作原理 图2-10所示是热
5、电偶工作原理示意图，A、B是由两种成分不同而互相具有一定热电特性的材料所构成的热电极。,图2-10 热电偶工作原理示意图,模块二 温 度 测 量,图2-11 常用热电偶的外形,热电偶结构简单，(其外形如图2-11所示)，使用方便，测温精确可靠，温度调节范围宽，可测量-2001300范围内的温度(特殊情况下，可测至2800的高温),模块二 温 度 测 量,2.热电偶的分类 热电偶可按安装位置和方式、材料、使用环境分类。热电偶以安装位置和方式为标准的分类与热电阻相同。以构成材料的不同为标准，热电偶可分为国际通用分度号为S、B、E、K、R、N、J、T的八种热电偶。它们为标准化热电偶，基本特性见表22
6、。国内常用的热电偶有K、E、S和B型（分度号）。常用热电偶分度表见附录B。,表2-2 标准化热电偶的特性,模块二 温 度 测 量,图2-12 冰浴法,1)冷端恒温法。,3.热电偶的冷端补偿,模块二 温 度 测 量,2)补偿导线法。 3)补偿电桥法。 4)仪表机械零点调整法。,表2-3 我国常用的热电偶补偿导线,模块二 温 度 测 量,图2-13 热电偶通过补偿导线与仪表连接示意图,模块二 温 度 测 量,图2-14 冷端温度补偿电桥法,模块二 温 度 测 量,工厂环境下多采用仪表机械零点调整法和冷端补偿法。 1.器材准备 温度变送器、热电偶、烧杯、电炉、温度计、万用表或电压表、学生电源。 2.
7、将热电偶与SWP-TC型温度变送器连接，测量变化的水温 图215所示是SWPTC型温度变送器，它可直接安装于热电偶（或热电阻）接线盒内，构成热电偶（或热电阻）一体化温度变送器，将热电偶（或三线接法的热电阻）的温度信号转化为标准二线制420mA的电流输出。,模块二 温 度 测 量,SWPTC是非隔离型高精度温度变送器，它采用独特的双层电路板结构，下层是信号调理电路，上层定义传感器类型和测量范围。常在需要远距离传送热电偶（或热电阻）信号、现场有较强干扰源或信号需要接入DCS系统时使用。另外，SWPTC型温度变送器带冷端自动补偿。图215b为SWPTC型温度变送器接线图，图中的二次仪表可以是显示系统
8、、记录系统、微机测控系统和PLC控制系统等,模块二 温 度 测 量,接线时注意不要把热电偶和电源的极性接反了，且输出线必须采用屏蔽电缆，屏蔽线只能在一端接地;热电偶补偿导线的正极均为红色,图2-15 SWP-TC型温度变送器,模块二 温 度 测 量,3.将热电偶与LD-WS型温度变送器连接，测量变化的水温 LDWS型温度变送器可将热电偶（或热电阻）信号进行放大并经线性修正后变换为标准信号DC420mA（15V）供给计算机系统或其他仪表，输出信号与温度呈线性关系，带冷端补偿。LDWS型温度变送器接线图如图216所示。实验中如果输出为40mA，那可能是端子、对外连线有问题。判断的方法：,图2-16
9、 LD-WS型温度变送器接线图,模块二 温 度 测 量,1)用一条导线短路端子和，如果输出电流下降，则是热电偶回路断了。 2)用一条导线短路端子和，如果输出电流下降，则是冷端补偿电阻断了。 3)如果现场接线不小心，电阻极易发生断路。 接线完成并检查无误后上电，将热电偶置于慢慢加热的水中，观察输出值的变化。,图2-17 常见热敏电阻外形,项目三 热敏电阻及其应用,1.热敏电阻的识别 图2-17所示是各种常见的热敏电阻。图2-17a是珠粒形热敏电阻,为玻璃封装，体积和热惯性都较小，适合制造点温度计和表面温度计;图2-17b是圆柱形热敏电阻,大多数采用树脂封装，因价格低而应用普遍;图2-17c是圆片
10、状热敏电阻，有多种不同规格。,2.实验 测试热敏电阻在不同的温度下电阻值的变化。 (1)器材准备。 (2)方法与步骤。 1)把负温度系数的热敏电阻放入无水试管中。,项目三 热敏电阻及其应用,图2-18 热敏电阻的阻值温度特性曲线,模块二 温 度 测 量,2)向烧杯内装入适量的水，用电炉加热。 3)再将装有热敏电阻的试管放入水中(注意不要让水进入试管中)。 4)用水银温度计测量水温，然后用万用表的电阻档测量(注意调零)热敏电阻的阻值。 5)记录下水温为30、40、50、60、90时的热敏电阻阻值，并填入中。 6)根据表2-5的数据在图2-18中画出热敏电阻的阻值温度特性曲线表25 热敏电阻阻值与
11、温度对应关系,表2-5 热敏电阻阻值与温度对应关系,模块二 温 度 测 量,7)用正温度系数的热敏电阻重复上述实验。 总结热敏电阻的温度特性：对于负温度系数的热敏电阻，温度升高时，其阻值降低；对于正温度系数的热敏电阻，温度升高时，其阻值增大。,图2-19 热敏电阻的阻值温度特性曲线,模块二 温 度 测 量,1.负温度系数的热敏电阻 负温度系数热敏电阻的特性曲线如图219中曲线1和曲线2所示。其中曲线1的电阻值随温度非线性缓慢变化，这种特性的热敏电阻主要用于测量温度和电子电路、仪表线路的温度补偿。曲线2的电阻值随温度变化剧烈，当温度达到某临界值时，其电阻值发生急剧的转变，如图中58时它的电阻值由
12、约10k剧变为10,这种特性的热敏电阻可以做无触点开关。我们把具有开关特性的负温度系数热敏电阻简称为CTR。2.正温度系数的热敏电阻,正温度系数热敏电阻的特性曲线如图219中的曲线3、4所示。曲线4变化缓慢，热敏电阻阻值随温度几乎呈线性变化。这种特性的热敏电阻温度范围比较宽，可用于测量温度和进行温度补偿。曲线3具有突变特性，可用于恒温加热控制或温度开关。1.器材准备 旧冰箱、旧彩色电视机、计算机、电子设备中的降压变压器。 2.观察热敏电阻在冰箱压缩机起动电路中的应用 1)拆下冰箱压缩机接线盒，观察PTC热敏电阻在电路中的连接。 2)分析热敏电阻在冰箱压缩机起动电路中的工作原理。,任务二 热敏电
13、阻的应用,模块二 温 度 测 量,图2-20 PTC热敏电阻在冰箱压缩机起动电路中的应用,模块二 温 度 测 量,3)元件选用。 3.观察热敏电阻在彩色显像管消磁电路中的应用 1)拆开彩色电视机或计算机显示器的后盖，观察消磁线圈的安装位置和PTC元件。 2)分析热敏电阻在彩色显像管消磁电路中的工作原理。 3)元件选用。,图2-21 彩色显像管的自动消磁电路及消磁线圈的安装位置,模块二 温 度 测 量,4.观察PTC热敏电阻作过电流过热保护元件时的应用 通信设备、电动机、变压器以及电子线路需要进行过载保护，用热敏电阻实现比较方便。 1)观察电动机或控制变压器中安装的PTC热敏电阻过电流过热保护元
14、件。 2)工件原理分析。 3)PTC热敏电阻作过电流过热保护元件时的选用原则。,模块二 温 度 测 量,图2-22 PTC热敏电阻作过电流过热保护元件的电路,5.观察热敏电阻在CPU温度检测电路中的应用 1)观察计算机CPU插槽中的热敏电阻(一般为贴片电阻)。 2)保护过程分析。,模块二 温 度 测 量,图2-23 PTC热敏电阻在CPU过热保护电路中的位置,【知识拓展】 利用NTC热敏电阻可实现单点温度控制。图2-24所示是常见的单点温度控制电路形式。图中的b点是温度调整/设置点，调节RP即可预设温度Tb，合上电源开关S，继电器KV线圈得电，常开触点KV闭合，加热器通电加热。,图2-24 常
15、见的单点温度控制电路形式,。任务三 制作简易热敏电阻温度计,1.器材准备 0100的温度计;将RRC6型小型热敏电阻焊接适量长的引线，并将热敏电阻固定在干燥的玻璃管或塑料袋内;暖水瓶、烧杯、电炉、电阻箱以及微安表、毫安表各一块。,任务三 制作简易热敏电阻温度计,2.设计方案 热敏电阻温度计的设计电路如图2-25所示。取R2=R3，R1等于测温范围内温度最低(0)时热敏电阻的电阻值。,图2-25 热敏电阻制作简单温度计电路图,模块二 温 度 测 量,3.方法与步骤 1)把RRC6型热敏电阻接在图2-25所示的电桥臂中，图中检流计用50A的微安表，R3为电阻箱，取R1= R24k，毫安表量程可取5
16、mA。2)把热敏电阻放在加热至100的沸水烧杯中(用0.5分度值的水银温度计测量水温)。 3)接通电桥电源，调节RP和R3，使毫安表读数不大于1mA且使微安表不超过满刻度。 4)取出烧杯中的热敏电阻放入暖水瓶中，再向暖水瓶中放入冰水混合物，用0.5分度值的水银温度计测量水温，达到0时调节R3，使电桥达到平衡(即微安表电流为零)，表示为0。,模块二 温 度 测 量,5)向暖水瓶中加热水，逐步提高水温至100，记录下每提高5时的电流值作为温度计的刻度值并填入表2-6。 6)以0时的电流值作为温度计的起点，以100的电流值作为温度计的最高点(不一定是微安表的满刻度处)。 由于RRC6型热敏电阻的电阻温度曲线是缓慢变化且呈非线性（参考图219图中
