过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件

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1、2 2 2 2节节节节 温度测量温度测量温度测量温度测量温度检测的主要方法和分类温度检测的主要方法和分类温度检测的主要方法和分类温度检测的主要方法和分类 热电偶及其测温原理热电偶及其测温原理热电偶及其测温原理热电偶及其测温原理 热电阻及其测温原理热电阻及其测温原理热电阻及其测温原理热电阻及其测温原理 温度变送器简介温度变送器简介温度变送器简介温度变送器简介其它温度检测仪表简介其它温度检测仪表简介其它温度检测仪表简介其它温度检测仪表简介 温度检测仪表的选用和安装温度检测仪表的选用和安装温度检测仪表的选用和安装温度检测仪表的选用和安装 过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件测温方式 测温仪表 测

2、温范围 主要特点 接触式 膨胀式 玻璃液体 100600 结构简单、使用方便、测量准确、价格低廉；测量上限和精度受玻璃质量的限制，易碎，不能远传 双金属 80600 结构紧凑、可靠；测量精度低、量程和使用范围有限 热电效应 热电偶 2001800 测温范围广、测量精度高、便于远距离、多点、集中检测和自动控制，应用广泛；需自由瑞温度补偿，在低温段测量精度较低 热阻效应 铂电阻 200600 测量精度高，便于远距离、多点、集中检测和自动控制，应用广泛；不能测高温 铜电阻 50150 半导体热敏电阻 50150 灵敏度高、体积小、结构简单、使用方便；互换性较差，测量范围有一定限制 非接触式 非接触式

3、 辐射式 03500 不破坏温度场，测温范围大，响应块，可测运动物体的温度；易受外界环境的影响，标定较困难 1 1 1 1 温度常用的检测方法和分类温度常用的检测方法和分类温度常用的检测方法和分类温度常用的检测方法和分类过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件2 2 2 2 热电偶及其测温原理热电偶及其测温原理热电偶及其测温原理热电偶及其测温原理vv热电效应和热电偶热电效应和热电偶热电效应和热电偶热电效应和热电偶 vv热电偶中间导体定律热电偶中间导体定律热电偶中间导体定律热电偶中间导体定律 与与与与 热电势的检测热电势的检测热电势的检测热电势的检测 vv热电偶的等值替代定律热电偶的等值替代定律

4、热电偶的等值替代定律热电偶的等值替代定律 和和和和 补偿导线补偿导线补偿导线补偿导线 vv标准化热电偶和分度表标准化热电偶和分度表标准化热电偶和分度表标准化热电偶和分度表 vv热电偶热电偶热电偶热电偶冷端温度冷端温度冷端温度冷端温度的处理的处理的处理的处理 vv热电偶的结构型式热电偶的结构型式热电偶的结构型式热电偶的结构型式 过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件热电效应和热电偶热电效应和热电偶热电效应和热电偶热电效应和热电偶 热热电电效效应应（热热电电偶偶测测温温的的基基本本原原理理）：任任何何两两种种不不同同的的导导体体或或半半导导体体组组成成的的闭闭合合回回路路，如如果果将将它它们们的

5、的两两个个接接点点分分别别置置于于温温度度各各为为 t 及及 t0 的的热源中，则在该回路内就会产生热电势。热源中，则在该回路内就会产生热电势。ABBA图图3-37 热电偶示意图A BeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)图图3-38 热电现象 t t 端称为端称为端称为端称为工作端工作端工作端工作端( ( ( (假定该端置于热源中假定该端置于热源中假定该端置于热源中假定该端置于热源中) ) ) )，又称测量端或热端，又称测量端或热端，又称测量端或热端，又称测量端或热端 t t0 0端称为端称为端称为端称为自由瑞自由瑞自由瑞自由瑞，又称参考端或冷端，又称参考端或冷端，又称参

6、考端或冷端，又称参考端或冷端这两种不同导体或半导体的组合称为这两种不同导体或半导体的组合称为这两种不同导体或半导体的组合称为这两种不同导体或半导体的组合称为热电偶热电偶热电偶热电偶每根单独的导体或半导体称为每根单独的导体或半导体称为每根单独的导体或半导体称为每根单独的导体或半导体称为热电极热电极热电极热电极 过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件A BeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)闭闭闭闭合合合合回回回回路路路路中中中中所所所所产产产产生生生生的的的的热热热热电电电电势势势势由由由由接接接接触触触触电电电电势势势势和和和和温温温温差差差差电电电电势势势势两部分组成

7、两部分组成两部分组成两部分组成： 下下下下标标标标A A表表表表示示示示正正正正电电电电极极极极，B B表表表表示示示示负负负负电电电电极极极极，由由由由于于于于温温温温差差差差电电电电势势势势比比比比接接接接触触触触电电电电势势势势小小小小很很很很多多多多，常常常常常常常常把把把把它它它它忽忽忽忽略略略略不不不不计计计计，这这这这样样样样热热热热电偶的电势可表示为：电偶的电势可表示为：电偶的电势可表示为：电偶的电势可表示为： 注意注意注意注意：如果下标次序改为：如果下标次序改为：如果下标次序改为：如果下标次序改为e eBABA，则热电势，则热电势，则热电势，则热电势e e e e前面的符号也

8、应相应改变，即前面的符号也应相应改变，即前面的符号也应相应改变，即前面的符号也应相应改变，即式式式式(i)(i)就就就就是是是是热热热热电电电电偶偶偶偶测测测测温温温温的的的的基基基基本本本本公公公公式式式式。当当当当冷冷冷冷端端端端温温温温度度度度t t0 0一一一一定定定定时时时时，对对对对于于于于确确确确定定定定的的的的热热热热电电电电偶偶偶偶来来来来说说说说，e eABAB(t (t0 0) )为为为为常常常常数数数数，因因因因此此此此，其其其其总总总总热热热热电电电电势势势势E EABAB(t,t(t,t0 0) )就就就就与与与与温温温温度度度度t t成成成成单单单单值值值值函函函

9、函数数数数对对对对应应应应关关关关系系系系，和和和和热热热热电电电电偶偶偶偶的的的的长长长长短短短短、直直直直径径径径无无无无关关关关。只只只只要要要要测测测测量量量量出出出出热热热热电电电电势势势势大大大大小小小小，就就就就能能能能判断被测温度的高低，这就是热电偶的温度测量原理。判断被测温度的高低，这就是热电偶的温度测量原理。判断被测温度的高低，这就是热电偶的温度测量原理。判断被测温度的高低，这就是热电偶的温度测量原理。 过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件重要结论：重要结论：重要结论：重要结论： 1.1.1.1.如如如如果果果果组组组组成成成成热热热热电电电电偶偶偶偶的的的的两两两两种

10、种种种电电电电极极极极材材材材料料料料相相相相同同同同，则则则则无无无无论论论论热热热热电电电电偶偶偶偶冷冷冷冷、热热热热两两两两端端端端的的的的温温温温度度度度如如如如何何何何，闭闭闭闭合合合合回回回回路路路路中中中中的的的的总总总总热电势为零；热电势为零；热电势为零；热电势为零； 2.2.2.2.如如如如果果果果热热热热电电电电偶偶偶偶冷冷冷冷、热热热热两两两两端端端端的的的的温温温温度度度度相相相相同同同同，则则则则无无无无论论论论两两两两电极材料如何，闭合回路中的总热电势也为零电极材料如何，闭合回路中的总热电势也为零电极材料如何，闭合回路中的总热电势也为零电极材料如何，闭合回路中的总热

11、电势也为零 3.3.3.3.热热热热电电电电偶偶偶偶产产产产生生生生的的的的热热热热电电电电势势势势除除除除了了了了冷冷冷冷、热热热热两两两两端端端端的的的的温温温温度度度度有有有有关关关关之之之之外外外外，还还还还与与与与电电电电极极极极材材材材料料料料有有有有关关关关，也也也也就就就就是是是是说说说说由由由由不不不不同同同同电电电电极极极极材材材材料料料料制制制制成成成成的的的的热热热热电电电电偶偶偶偶在在在在相相相相同同同同的的的的温温温温度度度度下下下下产产产产生生生生的的的的热热热热电电电电势是不同的。势是不同的。势是不同的。势是不同的。 过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件中间

12、导体定律和热电势的测量中间导体定律和热电势的测量中间导体定律和热电势的测量中间导体定律和热电势的测量热热电电偶偶的的输输出出信信号号是是毫毫伏伏信信号号，毫毫伏伏信信号号的的大大小小不不仅仅与与冷冷、热热两两端端的的温温度度有有关关，还还和和热热电电偶偶的的电电极极材材料料有有关关，理理论论上上任任何何两两种种不不同同导导体体都都可可以以组组成成热热电电偶，都会产生热电势。偶，都会产生热电势。但如何来检测热电偶产生的毫伏信号呢？但如何来检测热电偶产生的毫伏信号呢？因因为为要要测测量量毫毫伏伏信信号号，必必须须在在热热电电偶偶回回路路中中串串接接毫毫伏伏信信号号的的检检测测仪仪表表，那那串串接接

13、的的检检测测仪仪表表是是否否会会产产生生额外的热电势，对热电偶回路产生影响呢？额外的热电势，对热电偶回路产生影响呢？答：不会产生影响的。答：不会产生影响的。tt0ABCC毫伏计过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件如如果果断断开开冷冷端端，接接入入第第三三种种导导体体C C，并并保保持持A A和和C C、B B和和C C接接触触处处的的温温度度均均为为t t0 0，则则回回路路中中的的总总热热电电势势等等于于各各接接点处的接触电势之和点处的接触电势之和: : 中间导体定律中间导体定律中间导体定律中间导体定律tABCt0t0ABtt0当当t tt t0 0时，有时，有于是可得于是可得 同同理理

14、还还可可以以证证明明，在在热热电电偶偶中中接接入入第第四四种种、第第五五种种导导体体以以后后，只只要要接接入入导导体体的的两两端端温温度度相相同同，接接入入的的导导体体对对原原热电偶回路中的热电势均没有影响。热电偶回路中的热电势均没有影响。根根据据这这一一性性质质，可可以以在在热热电电偶偶回回路路中中接接入入各各种种仪仪表表和和连连接接导导线线，只只要要保保证证两两个个接接点点的的温温度度相相同同就就可可以以对对热热电电势势进进行行测量而不影响热电偶的输出。测量而不影响热电偶的输出。 tt0ABCC毫伏计过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件等值替代定律和补偿导线等值替代定律和补偿导线等值替

15、代定律和补偿导线等值替代定律和补偿导线如如果果热热电电偶偶ABAB在在某某一一温温度度范范围围内内所所产产生生的的热热电电势势与与热热电电偶偶CDCD在在同同一一温温度度范范围围内内所所产产生生的的热热电电势势相相等等，即即 ，则则这这两两支支热热电电偶偶在在该该温温度度范范围内是可以相互替换的，这就是所谓的热电偶等值替代定律。围内是可以相互替换的，这就是所谓的热电偶等值替代定律。 t0tAAABBBDCtt0tctc例例 如左图，设如左图，设 ，证明该回路的总热电势为证明该回路的总热电势为 过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件某热电偶，热端温度为某热电偶，热端温度为t t，冷端温度为，冷

16、端温度为t tc c，显然冷端温度难以实现恒定，怎么办？，显然冷端温度难以实现恒定，怎么办？冷端的延伸ttcAB热电偶被测设备被测设备生产现场生产现场t0毫伏计恒温环境恒温环境AB可以把热电偶做得很长，一直到控制室。可以把热电偶做得很长，一直到控制室。 把冷端温度延伸到控制室，变为把冷端温度延伸到控制室，变为t t0 0，恒定，恒定t t0 0比较容易比较容易此时，测得的热电势为此时，测得的热电势为但热电偶一般为（较）贵重的金属，采用如图所示的延伸方式将需要大量的贵金属材料，不妥。但热电偶一般为（较）贵重的金属，采用如图所示的延伸方式将需要大量的贵金属材料，不妥。如如果果选选用用一一组组较较廉

17、廉价价的的材材料料（C C、D D），且且CDCD在在一一定定温温度度范范围围内内所所产产生生的的热热电电势势与与热热电电偶偶ABAB在在同同一一温度范围内所产生的热电势相等，就可以用温度范围内所产生的热电势相等，就可以用CDCD来替代来替代ABAB的延伸段。的延伸段。过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件冷端的延伸ttcAB热电偶被测设备被测设备生产现场生产现场t0毫伏计恒温环境恒温环境CDCDCD即即为为热热电电偶偶ABAB的的补补偿偿导导线线，通通常常CDCD采采用用比比热热电电偶偶电电极极材材料料更更廉廉价价的的两两种种金金属属材材料料做做成成，一一般般在在0 0100100范范围围

18、内内要要求求补补偿偿导导线线要要与与被被补补偿偿的的热热电电偶偶具有几乎完全相同的热电性质。具有几乎完全相同的热电性质。在在选选择择和和使使用用补补偿偿导导线线时时，要要和和热热电电偶偶的的型型号号相相匹匹配配，注注意意极极性性不不能能接接错错，热电偶与补偿导线连接处的温度一般不能高于热电偶与补偿导线连接处的温度一般不能高于100100。 过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件标准化热电偶和分度号标准化热电偶和分度号标准化热电偶和分度号标准化热电偶和分度号从理论上分析，似乎任何两种不同的导体都可以组成热电偶，用来测量温度。从理论上分析，似乎任何两种不同的导体都可以组成热电偶，用来测量温度。但

19、但实实际际情情况况并并非非如如此此，为为了了保保证证在在工工业业现现场场应应用用可可靠靠，并并具具有有足足够够的的精精度度，热热电电偶的电极材料在被测温度范围内应满足：偶的电极材料在被测温度范围内应满足： 热热电电性性质质稳稳定定、物物理理化化学学性性能能稳稳定定、热热电电势势随随温温度度的的变变化化率率要要大大、热热电电势势与与温温度度尽尽可可能能成成线线性性对对应应关关系系、具具有有足足够够的的机机械械强强度度、复复制制性性和和互互换换性性好好等等要要求，目前在国际上被公认的热电偶材料只有几种。求，目前在国际上被公认的热电偶材料只有几种。 附附录录中中列列出出了了几几种种常常用用的的标标准

20、准热热电电偶偶分分度度表表。根根据据标标准准规规定定，热热电电偶偶的的分分度度表表是是以以t t0 000为基准进行分度的。为基准进行分度的。当当t t00时，所有型号热电偶产生的热电势为时，所有型号热电偶产生的热电势为0mV0mV；当当t0ttttt0 0 0 0，热热热热电电电电偶偶偶偶输输输输出出出出的的的的热热热热电电电电势势势势减减减减小小小小，但但但但电电电电桥桥桥桥中中中中R R R RCuCuCuCu随温度的上升而增大，于是电桥两端会产生一个不平衡电压随温度的上升而增大，于是电桥两端会产生一个不平衡电压随温度的上升而增大，于是电桥两端会产生一个不平衡电压随温度的上升而增大，于是

21、电桥两端会产生一个不平衡电压Uab(tUab(tUab(tUab(t0 0 0 0 ) ) ) )此时回路中输出的热电势为此时回路中输出的热电势为此时回路中输出的热电势为此时回路中输出的热电势为: : : :经过设计，可使电桥的不平衡电压等于因冷端温度变化引起的热电势变化，即经过设计，可使电桥的不平衡电压等于因冷端温度变化引起的热电势变化，即经过设计，可使电桥的不平衡电压等于因冷端温度变化引起的热电势变化，即经过设计，可使电桥的不平衡电压等于因冷端温度变化引起的热电势变化，即于是实现了冷端温度的自动补偿。于是实现了冷端温度的自动补偿。于是实现了冷端温度的自动补偿。于是实现了冷端温度的自动补偿。

22、实际的补偿电桥一般是按实际的补偿电桥一般是按实际的补偿电桥一般是按实际的补偿电桥一般是按t t t t0 0 0 020202020设计的，即设计的，即设计的，即设计的，即t t t t0 0 0 020202020时，补偿电桥平衡无电压输出。时，补偿电桥平衡无电压输出。时，补偿电桥平衡无电压输出。时，补偿电桥平衡无电压输出。 过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件热电偶的结构形式热电偶的结构形式热电偶的结构形式热电偶的结构形式热热电电偶偶广广泛泛应应用用于于各各种种条条件件下下的的温温度度测测量量，尤尤其其适适用用于于500500以以上上较较高高温温

23、度度的的测测量量，普普通通型型热电偶和铠装型热电偶是实际应用最广泛的两种结构。热电偶和铠装型热电偶是实际应用最广泛的两种结构。 接线盒保护套管绝缘管热电偶安装法兰引线口普通型热电偶普通型热电偶普通型热电偶普通型热电偶普普通通型型热热电电偶偶主主要要由由热热电电极极、绝绝缘缘管管、保保护护套管和接线盒等主要部分组成。套管和接线盒等主要部分组成。贵贵重重金金属属热热电电极极的的直直径径一一般般为为0.30.30.65mm0.65mm，普普通通金金属属热热电电极极的的直直径径一一般般为为0.50.53.2mm3.2mm；热热电极的长度由安装条件和插入深入而定，一般为电极的长度由安装条件和插入深入而定

24、，一般为3503502000mm2000mm。绝缘管用于防止两根电极短路绝缘管用于防止两根电极短路保护套管用于保护热电极不受化学腐蚀和机械损伤保护套管用于保护热电极不受化学腐蚀和机械损伤材料的选择因工作条件而定材料的选择因工作条件而定材料的选择因工作条件而定材料的选择因工作条件而定普通型热电偶主要有法兰式和螺纹式两种安装方式普通型热电偶主要有法兰式和螺纹式两种安装方式过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件铠装型热电偶铠装型热电偶铠装型热电偶铠装型热电偶热电极 绝缘材料 金属套管热电极绝缘材料铠装型热电偶断面结构铠铠装装型型热热电电偶偶是是由由热热电电极极、绝绝缘缘材材料料和和金金属属套管三者

25、经过拉伸加工成型的套管三者经过拉伸加工成型的金属套管一般为铜、不锈钢、镍基高温合金等金属套管一般为铜、不锈钢、镍基高温合金等保保护护套套管管和和热热电电极极之之间间填填充充绝绝缘缘材材料料粉粉末末，常用的绝缘材料有氧化镁、氧化铝等。常用的绝缘材料有氧化镁、氧化铝等。铠装型热电偶可以做得很细，一般为铠装型热电偶可以做得很细，一般为2 28mm8mm，在使用中可以随测量需要任意弯曲。，在使用中可以随测量需要任意弯曲。铠铠装装热热电电偶偶具具有有动动态态响响应应快快、机机械械强强度度高高、抗抗震震性性好好、可可弯弯曲曲等等优优点点，可可安安装装在在结构较复杂的装置上，应用十分广泛。结构较复杂的装置上

26、，应用十分广泛。 过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件 热电阻热电阻vv热电阻的热电阻的热电阻的热电阻的特性和特性和特性和特性和测测测测量量量量原理原理原理原理vv热电阻的特点和结构热电阻的特点和结构热电阻的特点和结构热电阻的特点和结构vv常用的热电阻常用的热电阻常用的热电阻常用的热电阻vv热电阻的热电阻的热电阻的热电阻的安装安装安装安装过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件热电阻的温度特性热电阻的温度特性 电阻温度系数：热电阻阻值随温度的变化大小 =(RT-RTO)/RTO(T-TO)RT 、 RTO分别为

27、温度为T 、TO时热电阻的电阻值一般选取TO 为0度、 T 为100度。 实际上是指温度每变化实际上是指温度每变化1度时热电阻阻值的相对变度时热电阻阻值的相对变化量化量对于金属热电阻， 0，即电阻随温度升高而增加；对于半导体热敏电阻：NTC型热敏电阻0 PTC型热敏电阻0过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件热电阻的纯度热电阻的纯度定义：用电阻比W表示， W=R100/R0 W越大，电阻温度系数越大W越小， 电阻温度系数越小过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件热电阻测温原理热电阻测温原理利用导体或半导体的电阻值随温度变化的性质来测量温度制作热电阻的材料要满足以下要求：1、要有大而稳定的电

28、阻温度系数2、电阻率要大，以便在同样灵敏度下减小元件尺寸3、电阻随温度变化要有单值函数关系，最好是线性关系4、化学和物理性能在工作温度内要稳定5、价格便宜，性价比高过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件铂热电阻铂热电阻优点是准确度高、稳定性好、性能可靠、抗氧化性强、复现性好等；缺点是电阻与温度呈非线性、价格较贵，在还原介质中工作容易变脆；测温范围：-200850 过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件铂热电阻铂热电阻铂丝的电阻值与温度之间的关系，即特性方程如下：当温度t在200 t 0时：当温度t在0 t 850时：过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件常用的铂热电阻有R010、R010

29、0和R01000等几种， 它们的分度号分别为Pt10、 Pt100 和 Pt1000；过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件铜热电阻铜热电阻 应用：测量精度要求不高且温度较低的场合测量范围：50150 优点：温度范围内线性关系好，灵敏度比铂电阻高，容易提纯、加工，价格便宜，复制性能好。 缺点：易于氧化，一般只用于150以下的低温测量和没有水分及无侵蚀性介质的温度测量。与铂相比，铜的电阻率低，所以铜电阻的体积较大。过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件铜电阻的阻值与温度之间的关系关系是线性的工业上使用的标准化铜热电阻的R0按国内统一设计取50和100两种，分度号分别为Cu50和Cu100，过

30、程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件镍电阻镍电阻镍电阻的电阻温度系数约为铂电阻的1.5倍，温度与电阻呈非线性关系；测温范围为50150；为标准化的热电阻，但未制定相应的标准分度表；应用场合：温度变化范围小、灵敏度要求高的场合；过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件金属热电阻小结：金属热电阻小结：均可做成标准化的工业热电阻温度计；铂电阻可用来制作成精密的标准热电阻温度计；工业上最常用热电阻为Pt100 和 Cu50；过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件半半半半导导导导体体体体热热热热敏敏敏敏电电电电阻阻阻阻：热热敏敏电电阻阻的的温温度度系系数数较较大大，常常温温下下的的电电阻阻值值更更高

31、高（通通常常在在数数千千欧欧以以上上），但但互互换换性性较较差差，非非线线性性严严重重，测测温温范范围围为为40350左左右右，大大量量用用于于家家电电和和汽汽车车用用温温度度检测和控制。检测和控制。半导体热敏电阻的阻值和温度的关系为：半导体热敏电阻的阻值和温度的关系为： 式中，式中， 为温度为温度t t时对应的电阻值时对应的电阻值 A A、B B是取决于半导体材料和结构的常数是取决于半导体材料和结构的常数 过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件半导体热敏电阻特点：半导体热敏电阻特点：1、灵敏度高；2、电阻值大，不必考虑引线电阻的影响；3、体积小、热惯性小、响应时间快；4、结构简单5、资源丰

32、富、价格低廉、化学稳定性好；6、互换性、稳定性较差，非线性严重，测温范围一般不能超过350；过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件其它热电阻铠装热电阻铠装热电阻1、制作工艺：将陶瓷骨架或玻璃骨架的感温元件装入细不绣钢管内，周围填充氧化镁（绝缘材料），拉制成一个整体。2、同装配式热电阻相比优点： 外径尺寸小，套管内为实体，响应速度快；抗震，可弯可绕，使用方便使用寿命长 过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件薄膜热电阻薄膜热电阻目前推广产品只有薄膜铂热电阻；采用薄膜工艺替代普通热电阻常用的线绕工艺制作而成；测温范围

33、：-50600度；优点：热容量小，导热系数大，测温迅速，可测表面、狭小区域等场合温度有装配式和铠装式过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件热电阻的信号连接方式热电阻的信号连接方式热电阻的信号连接方式热电阻的信号连接方式 热热热热电电电电阻阻阻阻是是是是把把把把温温温温度度度度变变变变化化化化转转转转换换换换为为为为电电电电阻阻阻阻值值值值变变变变化化化化的的的的一一一一次次次次元元元元件件件件，通通通通常常常常需需需需要要要要把把把把电电电电阻阻阻阻信信信信号号号号通通通通过过过过引引引引线线线线传传传传递递递递到计算机控制装置或者其它二次仪表上。常用的引线方式有三种：到计算机控制装置或者其

34、它二次仪表上。常用的引线方式有三种：到计算机控制装置或者其它二次仪表上。常用的引线方式有三种：到计算机控制装置或者其它二次仪表上。常用的引线方式有三种：ER1R2R3二线制：二线制：二线制：二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号。这种引线方式最简单在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号。这种引线方式最简单在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号。这种引线方式最简单在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号。这种引线方式最简单但由于连接导线必然存在引线电阻但由于连接导线必然存在引线电阻但由于连接导线必然存在引线电阻但由于连接导线必然存在引线电阻r r r r，r r r r的大

35、小与导线的材质和长度等因素有关的大小与导线的材质和长度等因素有关的大小与导线的材质和长度等因素有关的大小与导线的材质和长度等因素有关很明显，图中的很明显，图中的很明显，图中的很明显，图中的因此，这种引线方式只适用于测量精度要求较低的场合。因此，这种引线方式只适用于测量精度要求较低的场合。因此，这种引线方式只适用于测量精度要求较低的场合。因此，这种引线方式只适用于测量精度要求较低的场合。 过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件ER1R2R3三线制：三线制：三线制：三线制：在热电阻根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制在热电阻根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称

36、为三线制在热电阻根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制在热电阻根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制 这这这这种种种种方方方方式式式式通通通通常常常常与与与与电电电电桥桥桥桥配配配配套套套套使使使使用用用用，可可可可以以以以较较较较好好好好地地地地消消消消除除除除引引引引线线线线电电电电阻阻阻阻的的的的影影影影响响响响，是是是是工工工工业业业业过过过过程程程程中最常用的引线方式。中最常用的引线方式。中最常用的引线方式。中最常用的引线方式。 事事事事实实实实上上上上电电电电桥桥桥桥上上上上R R1 1R R2 2RRt t、R R3 3，经经经经过过过过设

37、设设设计计计计可可可可以以以以使使使使两两两两个个个个桥臂上的电流相等，均为桥臂上的电流相等，均为桥臂上的电流相等，均为桥臂上的电流相等，均为I I，且，且，且，且I I几乎不受几乎不受几乎不受几乎不受R Rt t的影响的影响的影响的影响三线制的连接，每根线上同样也存在导线电阻三线制的连接，每根线上同样也存在导线电阻三线制的连接，每根线上同样也存在导线电阻三线制的连接，每根线上同样也存在导线电阻r r此时，此时，此时，此时，U Ui iU UACAC？可以起到调零的作用可以起到调零的作用可以起到调零的作用可以起到调零的作用四四四四线线线线制制制制：在在在在热热热热电电电电阻阻阻阻根根根根部部部

38、部两两两两端端端端各各各各连连连连接接接接两两两两根根根根导导导导线线线线的的的的方方方方式式式式称称称称为为为为四四四四线线线线制制制制，其其其其中中中中两两两两根根根根引引引引线线线线为为为为热热热热电电电电阻阻阻阻提提提提供供供供恒恒恒恒定定定定电电电电流流流流I I I Is s s s，把把把把R R R Rt t t t转转转转换换换换为为为为电电电电压压压压信信信信号号号号U U U Ui i i i，再再再再通通通通过过过过另另另另两两两两根根根根引引引引线线线线把把把把U U U Ui i i i引引引引至至至至二二二二次次次次仪仪仪仪表表表表。可可可可见见见见这这这这种种种

39、种引引引引线线线线方方方方式式式式可可可可以以以以完完完完全全全全消消消消除除除除引引引引线线线线电电电电阻阻阻阻的影响，主要用于高精度的温度检测。的影响，主要用于高精度的温度检测。的影响，主要用于高精度的温度检测。的影响，主要用于高精度的温度检测。 过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件热电阻的误差分析热电阻的误差分析热电阻测温系统一般有以下几方面的误差来源：1、传热误差：热电阻未与被测对象充分接触、未达到热平衡等。2、分度误差 产生原因：标准化的热电阻分度表是由统计分析产生的，因此具体所采用的热电阻会因为材料、制造工艺而有所不同，就会出现分度误差。3、自热误差：测量过程中电流流经热电阻时

40、产生温升所引起的附加误差4、测量系统连接导线误差5、其它误差：热电阻连接点接触不良、屏蔽绝缘不良等过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件热电阻的结构形式热电阻的结构形式热电阻的结构形式热电阻的结构形式和热电偶相同和热电偶相同过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件4 4 4 4、一体化温度变送器一体化温度变送器一体化温度变送器一体化温度变送器过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件一体化温度变送器一体化温度变送器一体化温度变送器一体化温度变送器 分为一体化热电偶温度变送器和一体化热电阻温度变送器两种分为一体化热电偶温度变送器和一体化热电阻温度变送器两种

41、分为一体化热电偶温度变送器和一体化热电阻温度变送器两种分为一体化热电偶温度变送器和一体化热电阻温度变送器两种热电偶温度变送器：把热电偶温度变送器：把热电偶温度变送器：把热电偶温度变送器：把mVmVmVmV信号转换为标准电流输出信号转换为标准电流输出信号转换为标准电流输出信号转换为标准电流输出热电阻温度变送器：把热电阻温度变送器：把热电阻温度变送器：把热电阻温度变送器：把信号转换为标准电流输出信号转换为标准电流输出信号转换为标准电流输出信号转换为标准电流输出所所所所谓谓谓谓一一一一体体体体化化化化温温温温度度度度变变变变送送送送器器器器，是是是是指指指指将将将将变变变变送送送送器器器器模模模模块

42、块块块安安安安装装装装在在在在测测测测温温温温元元元元件件件件接接接接线线线线盒盒盒盒或或或或专专专专用用用用接接接接线线线线盒盒盒盒内内内内, , , ,变变变变送送送送器器器器模模模模块和测温元件形成一个整体，可直接安装在被测设备上，输出为统一标准信号块和测温元件形成一个整体，可直接安装在被测设备上，输出为统一标准信号块和测温元件形成一个整体，可直接安装在被测设备上，输出为统一标准信号块和测温元件形成一个整体，可直接安装在被测设备上，输出为统一标准信号4 4 4 420mA20mA20mA20mA。这种变送器具有体积小、重量轻、现场安装方便等优点，因而在工业生产中得到广泛应用。这种变送器具

43、有体积小、重量轻、现场安装方便等优点，因而在工业生产中得到广泛应用。这种变送器具有体积小、重量轻、现场安装方便等优点，因而在工业生产中得到广泛应用。这种变送器具有体积小、重量轻、现场安装方便等优点，因而在工业生产中得到广泛应用。 由由由由于于于于一一一一体体体体化化化化温温温温度度度度变变变变送送送送器器器器直直直直接接接接安安安安装装装装在在在在现现现现场场场场，但但但但由由由由于于于于变变变变送送送送器器器器模模模模块块块块内内内内部部部部的的的的集集集集成成成成电电电电路路路路一一一一般般般般情情情情况况况况下下下下工工工工作作作作温温温温度度度度在在在在20202020+80+80+8

44、0+80范范范范围围围围内内内内，超超超超过过过过这这这这一一一一范范范范围围围围，电电电电子子子子器器器器件件件件的的的的性性性性能能能能会会会会发发发发生生生生变变变变化化化化，变变变变送送送送器器器器将将将将不不不不能能能能正正正正常常常常工工工工作，因此在使用中应特别作，因此在使用中应特别作，因此在使用中应特别作，因此在使用中应特别注意变送器模块所处的环境温度注意变送器模块所处的环境温度注意变送器模块所处的环境温度注意变送器模块所处的环境温度。 一一一一体体体体化化化化温温温温度度度度变变变变送送送送器器器器品品品品种种种种较较较较多多多多，其其其其变变变变送送送送器器器器模模模模块块

45、块块大大大大多多多多数数数数以以以以一一一一片片片片专专专专用用用用变变变变送送送送器器器器芯芯芯芯片片片片为为为为主主主主，外外外外接接接接少少少少量量量量元元元元器器器器件件件件构构构构成成成成，常常常常用用用用的的的的变变变变送送送送器器器器芯芯芯芯片片片片有有有有AD693AD693AD693AD693、XTR101XTR101XTR101XTR101、XTR103XTR103XTR103XTR103、IXR100IXR100IXR100IXR100等等等等。下下下下面面面面以以以以AD693AD693AD693AD693构构构构成成成成的的的的一一一一体体体体化化化化温度变送器为例进

46、行介绍。温度变送器为例进行介绍。温度变送器为例进行介绍。温度变送器为例进行介绍。 过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件双金属温度计双金属温度计双金属温度计双金属温度计 过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件玻璃液体温度计原理：利用液体受热膨胀并沿玻璃毛细管延伸而直接显示温度过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件压力式温度计利用液体的蒸发或气体的膨胀而引起的压力变化进行测量。温包：传热、容纳膨胀介质；毛细管：传递压力；弹簧管：显示压力（温度）。过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件过程检测技术及仪表2章第二

47、节温度测量课件过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件温度检测仪表的选用温度检测仪表的选用 工业上常见的温度检测仪表主要有工业上常见的温度检测仪表主要有工业上常见的温度检测仪表主要有工业上常见的温度检测仪表主要有: : : :双金属温度计双金属温度计双金属温度计双金属温度计热电偶热电偶热电偶热电偶热电阻热电阻热电阻热电阻辐射式温度计等辐射式温度计等辐射式温度计等辐射式温度计等就地指示就地指示就地指示就地指示精度不高精度不高精度不高精度不高在线检测在线检测在线检测在线检测适用于测量适用于测量适用于测量适用于测量500500500500以下的中低温度以下的中低温度以下的中低温度以下的中低温度一般用

48、于一般用于一般用于一般用于2000200020002000以上的高温测量以上的高温测量以上的高温测量以上的高温测量选择使用热电阻、热电偶时还应该根据相应的要求确定合适的分度号。选择使用热电阻、热电偶时还应该根据相应的要求确定合适的分度号。选择使用热电阻、热电偶时还应该根据相应的要求确定合适的分度号。选择使用热电阻、热电偶时还应该根据相应的要求确定合适的分度号。过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件温度检测仪表的安装温度检测仪表的安装温度检测仪表的安装温度检测仪表的安装 一般来说，温度检测仪表的安装需要遵循以下原则：一般来说，温度检测仪表的安装需要遵循以下原则：一般来说，温度检测仪表的安装需要

49、遵循以下原则：一般来说，温度检测仪表的安装需要遵循以下原则： 检测元件的安装应确保测量的准确性，选择有代表性的安装位置。检测元件的安装应确保测量的准确性，选择有代表性的安装位置。检测元件的安装应确保测量的准确性，选择有代表性的安装位置。检测元件的安装应确保测量的准确性，选择有代表性的安装位置。 检测元件应该有足够的插入深度检测元件应该有足够的插入深度检测元件应该有足够的插入深度检测元件应该有足够的插入深度不应该把检测元件插入介质的死角，以确保能进行充分的热交换；不应该把检测元件插入介质的死角，以确保能进行充分的热交换；不应该把检测元件插入介质的死角，以确保能进行充分的热交换；不应该把检测元件插

50、入介质的死角，以确保能进行充分的热交换；测测测测量量量量管管管管道道道道中中中中的的的的介介介介质质质质温温温温度度度度时时时时，检检检检测测测测元元元元件件件件工工工工作作作作端端端端应应应应位位位位于于于于管管管管道道道道中中中中心心心心流流流流速速速速最最最最大大大大之处之处之处之处检检检检测测测测元元元元件件件件应应应应该该该该迎迎迎迎着着着着流流流流体体体体流流流流动动动动方方方方向向向向安安安安装装装装，非非非非不不不不得得得得已已已已时时时时，切切切切勿勿勿勿与与与与被被被被测测测测介介介介质质质质顺流安装，否则容易产生测量误差，参见图顺流安装，否则容易产生测量误差，参见图顺流安

51、装，否则容易产生测量误差，参见图顺流安装，否则容易产生测量误差，参见图3 3 3 3 ；测测测测量量量量负负负负压压压压管管管管道道道道（或或或或设设设设备备备备）上上上上的的的的温温温温度度度度时时时时，必必必必须须须须保保保保证证证证有有有有密密密密封封封封性性性性，以以以以免免免免外外外外界界界界空气的吸入而降低精度。空气的吸入而降低精度。空气的吸入而降低精度。空气的吸入而降低精度。 过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件 (a)逆流 (b)正交 (d)弯头图3 温度检测元件的正确安装示意图过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件检测元件的安装应确保安全、可靠检测元件的安装应确保安全、

52、可靠检测元件的安装应确保安全、可靠检测元件的安装应确保安全、可靠。 为为为为避避避避免免免免检检检检测测测测元元元元件件件件的的的的损损损损坏坏坏坏，接接接接触触触触式式式式测测测测量量量量仪仪仪仪表表表表的的的的保保保保护护护护套套套套管管管管应应应应该该该该具具具具有有有有足足足足够够够够的的的的机机机机械强度械强度械强度械强度在在在在使使使使用用用用时时时时可可可可以以以以根根根根据据据据现现现现场场场场的的的的工工工工作作作作压压压压力力力力、温温温温度度度度、腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀性性性性等等等等特特特特性性性性，合合合合理理理理地地地地选选选选择择择择保护套管的材质、壁厚保护套管的材质、

53、壁厚保护套管的材质、壁厚保护套管的材质、壁厚当介质压力超过当介质压力超过当介质压力超过当介质压力超过10Mpa10Mpa10Mpa10Mpa时，必须安装保护外套，确保安全时，必须安装保护外套，确保安全时，必须安装保护外套，确保安全时，必须安装保护外套，确保安全为为为为了了了了减减减减小小小小测测测测量量量量的的的的滞滞滞滞后后后后，可可可可在在在在保保保保护护护护套套套套管管管管内内内内部部部部加加加加装装装装传传传传热热热热良良良良好好好好的的的的填填填填充充充充物物物物，如如如如硅硅硅硅油、石英砂等等油、石英砂等等油、石英砂等等油、石英砂等等接接接接线线线线盒盒盒盒出出出出线线线线孔孔孔孔

54、应应应应该该该该朝朝朝朝下下下下，以以以以免免免免因因因因密密密密封封封封不不不不良良良良使使使使水水水水汽汽汽汽、灰灰灰灰尘尘尘尘等等等等进进进进入入入入而而而而降降降降低低低低测测测测量精度。量精度。量精度。量精度。 检测元件的安装应综合考虑仪表维修、校验的方便。检测元件的安装应综合考虑仪表维修、校验的方便。检测元件的安装应综合考虑仪表维修、校验的方便。检测元件的安装应综合考虑仪表维修、校验的方便。 过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件vv按按按按照照照照规规规规定定定定的的的的型型型型号号号号配配配配用用用用热热热热电电电电偶偶偶偶的的的的补补补补偿偿偿偿导导导导线线线线，注注注注意

55、意意意热热热热电偶的正、负极与补偿导线的正、负极相连接。电偶的正、负极与补偿导线的正、负极相连接。电偶的正、负极与补偿导线的正、负极相连接。电偶的正、负极与补偿导线的正、负极相连接。vv热热热热电电电电阻阻阻阻的的的的线线线线路路路路电电电电阻阻阻阻一一一一定定定定要要要要符符符符合合合合所所所所配配配配二二二二次次次次仪仪仪仪表表表表的的的的要要要要求。求。求。求。vv为为为为了了了了保保保保护护护护连连连连接接接接导导导导线线线线与与与与补补补补偿偿偿偿导导导导线线线线不不不不受受受受外外外外来来来来机机机机械械械械损损损损伤伤伤伤，连接导线或补偿导线应穿入钢管内或走汇线槽。连接导线或补偿

56、导线应穿入钢管内或走汇线槽。连接导线或补偿导线应穿入钢管内或走汇线槽。连接导线或补偿导线应穿入钢管内或走汇线槽。vv导导导导线线线线应应应应尽尽尽尽量量量量避避避避免免免免有有有有接接接接头头头头。应应应应有有有有良良良良好好好好的的的的绝绝绝绝缘缘缘缘。禁禁禁禁止止止止与交流输电线合用一根穿线管，以免引起感应。与交流输电线合用一根穿线管，以免引起感应。与交流输电线合用一根穿线管，以免引起感应。与交流输电线合用一根穿线管，以免引起感应。vv补补补补偿偿偿偿导导导导线线线线不不不不应应应应有有有有中中中中间间间间接接接接头头头头，否否否否则则则则应应应应加加加加装装装装接接接接线线线线盒盒盒盒。另外，最好与其他导线分开敷设。另外，最好与其他导线分开敷设。另外，最好与其他导线分开敷设。另外，最好与其他导线分开敷设。 布线要求布线要求布线要求布线要求 过程检测技术及仪表2章第二节温度测量课件