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1、河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院 温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院温度检测方法温度检测方法v应用热膨胀测温v应用工作物质的压力随温度变化的原理测温v应用热电效应测温v应用热电阻原理测温v应用热辐射原理测温温度检测仪表温度检测仪表v热电偶温度计v热电阻温度计v温度变送器内容纲要内容纲要河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院温度检测的基本知识温度检测的基本知识温度：温度：反映了物
2、体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学过程相联系。过程相联系。温度概念的建立及测量：温度概念的建立及测量：以热平衡为基础的以热平衡为基础的，温度最本质的性质：温度最本质的性质：当两个冷热程度不同的物体接触后就会产当两个冷热程度不同的物体接触后就会产生导热换热，换热结束后两物体处于热平衡状态，则它们具有生导热换热，换热结束后两物体处于热平衡状态，则它们具有相同的温度。相同的温度。测量方法：测量方法：接触式测温和非接触式测温接触式测温和非接触式测温河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院接触式
3、测温接触式测温 温度敏感元件与被测对象接触，经过换热后两者温度相等。温度敏感元件与被测对象接触，经过换热后两者温度相等。 (1) (1) 膨胀式温度计膨胀式温度计 (2) (2) 热电阻温度计热电阻温度计 (3)(3)热电偶温度计热电偶温度计 (4)(4)其他原理的温度计其他原理的温度计直观、可靠，测量仪表也比较简单直观、可靠，测量仪表也比较简单特点非接触测温非接触测温 温度敏感元件不与被测对象接触，而是通过辐射能量进行热交换，由辐射温度敏感元件不与被测对象接触，而是通过辐射能量进行热交换，由辐射能的大小来推算被测物体的温度。能的大小来推算被测物体的温度。 (1) (1) 辐射式温度计辐射式温
4、度计 (2) (2) 光纤式温度计：光纤式温度计：特点不与被测物体接触，不破坏原有的温度场。精度一般不高不与被测物体接触，不破坏原有的温度场。精度一般不高。河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院温 标摄氏温标 -是把标准大气压下纯水的冰融点定为是把标准大气压下纯水的冰融点定为0 0度，纯水的沸点定为度，纯水的沸点定为100100度的一种度的一种温标。在温标。在0 0度和度和100100度之间分成度之间分成100100等分，每一分为一摄氏度，符号为等分，每一分为一摄氏度，符号为。华氏温标华氏温标 -规定在大气压下，纯水的冰融点为规定在大气
5、压下，纯水的冰融点为3232度，纯水的沸点为度，纯水的沸点为212212度，中间划度，中间划分为分为180180等分，每一分为一华氏度，符号为等分，每一分为一华氏度，符号为。热力学温标热力学温标 -又称开尔文温标，单位为开尔文（又称开尔文温标，单位为开尔文（K K）。）。国际实用温标国际实用温标 -是一种符合热力学温标又使用简单的温标。是一种符合热力学温标又使用简单的温标。最新温标是最新温标是19901990年国际温标年国际温标 (ITS(ITS90)90)河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院应用热膨胀原理测温应用热膨胀原理测温 测量
6、原理物体受热时产生膨胀 液体膨胀式温度计 固体膨胀式温度计 玻璃管温度计 双金属温度计河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院应用热电效应测温应用热电效应测温 测量原理两种不同的金属两种不同的金属A A和和B B构成闭合回路构成闭合回路当两个接触端当两个接触端 T TT T0 0时，回路中会产生热电势时，回路中会产生热电势热电势由两种材料的热电势由两种材料的接触电势接触电势和单一材料的和单一材料的温差电势温差电势决定决定热电极热电极河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院闭和回路总电
7、势 AB 河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院 分分 度度 表表如果能使冷端温度如果能使冷端温度t t0 0 固定，则总电势就只与温度固定，则总电势就只与温度t t成单值函数关系成单值函数关系 分度表分度表-热电势与热端温度之间热电势与热端温度之间 关系列成表格关系列成表格注：热电势与热端温度之间注：热电势与热端温度之间 关系是非线性关系是非线性河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院 补偿导线 问题引出 解决方法热电偶冷端暴露于空间，受环境温度影响热电偶冷端暴露于空间，受环境温
8、度影响热电极长度有限，冷端受到被测温度变化的影响热电极长度有限，冷端受到被测温度变化的影响把热电偶的冷端延伸到远离被测对象且温度比较稳定的地方把热电偶的冷端延伸到远离被测对象且温度比较稳定的地方造成浪费造成浪费选用一种具有和所连接的热电偶相同的热电性能，其材料又是廉价金属导线选用一种具有和所连接的热电偶相同的热电性能，其材料又是廉价金属导线补偿导线其一实现了冷端迁移；其一实现了冷端迁移；其二是降低了成本其二是降低了成本。 功 能河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院不同型号的热电偶所配用的补偿导线不同不同型号的热电偶所配用的补偿导线不同
9、连接补偿导线时要注意区分正负极，使其分别与热电偶的连接补偿导线时要注意区分正负极，使其分别与热电偶的正负极一一对应正负极一一对应补偿导线连接端的工作温度不能超出（补偿导线连接端的工作温度不能超出（01000100），否则），否则会给测量带来误差。会给测量带来误差。 使用补偿导线注意问题河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院 问题引出 冷端温度补偿热电偶的分度表所表征的是冷端温度为热电偶的分度表所表征的是冷端温度为00时的时的热电势热电势- -温度关系，与热电偶配套使用的显示仪温度关系，与热电偶配套使用的显示仪表就是根据这一关系进行刻度的
10、。表就是根据这一关系进行刻度的。 解决方法0恒温法恒温法 冷端温度修正法冷端温度修正法 仪表机械零点调整法仪表机械零点调整法 补偿电桥法补偿电桥法 河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院 0恒温法适用于实验室中的精确测量和检定热电偶时使用适用于实验室中的精确测量和检定热电偶时使用河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院冷端温度修正法 设：冷端温度恒为设：冷端温度恒为t t0 0（t t0 000）被测温度为）被测温度为 t t 修正公式修正公式冷端 t0的热电势测量得出的热电势 被
11、测温度 t 的热电势 仪表机械零点调整法 将显示仪表的机械零点调至将显示仪表的机械零点调至t t0 0处，相当于在输入热电偶热电势之前就处，相当于在输入热电偶热电势之前就给显示仪表输入了电势给显示仪表输入了电势E(tE(t0 0, 0) , 0) 河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院由分度表查得由分度表查得 E (20,0 ) = 0.113 E (20,0 ) = 0.113 mvmv 则则 E (t, 0) = E (t, tE (t, 0) = E (t, t0 0)+E (t)+E (t0 0, 0) , 0) = 7.32
12、+ 0.113 = 7.32 + 0.113 = 7.434 = 7.434 mvmv 再查分度表得其对应的被测温度再查分度表得其对应的被测温度t = 808t = 808例用用S S型热电偶测温，热电偶的冷端温度型热电偶测温，热电偶的冷端温度t t0 0=20=20，测得热电势，测得热电势为为7.32 7.32 mvmv，求被测对象的实际温度，求被测对象的实际温度t t 。解河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院 使用补偿电桥注意问题根据各类热电偶的型号选择配套的补偿电桥根据各类热电偶的型号选择配套的补偿电桥 注意补偿温度的起点注意补
13、偿温度的起点 在在2020平衡，须把显示仪表的机械零点预先调整到平衡，须把显示仪表的机械零点预先调整到20 20 在在00平衡，须把显示仪表的机械零点预先调整到平衡，须把显示仪表的机械零点预先调整到00补偿是相对的，以此有一定误差补偿是相对的，以此有一定误差河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院 为为为为保保保保证证证证热热热热电电电电偶偶偶偶的的的的正正正正常常常常工工工工作作作作，热热热热电电电电偶偶偶偶的的的的两两两两极极极极之之之之间间间间以以以以及及及及与与与与保保保保护护护护套套套套管管管管之之之之间间间间都都都都需需需需要
14、要要要良良良良好好好好的的的的电电电电绝绝绝绝缘缘缘缘，而而而而且且且且耐耐耐耐高高高高温温温温、耐耐耐耐腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀和和和和冲冲冲冲击击击击的的的的外外外外保保保保护护护护套套套套管也是必不可少的管也是必不可少的管也是必不可少的管也是必不可少的。1. 1. 1. 1. 普通型装配式结构普通型装配式结构普通型装配式结构普通型装配式结构2. 2. 2. 2. 柔性安装型铠装结构柔性安装型铠装结构柔性安装型铠装结构柔性安装型铠装结构热电偶结构热电偶结构河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院应用热电阻原理测温应用热电阻原理测温 导体或半导
15、体的电阻值随温度变化导体或半导体的电阻值随温度变化 测量原理在在0 0630.74630.74范围内，金属铂的电阻值与温度的关系为范围内，金属铂的电阻值与温度的关系为 T R热电阻在在-50-50180180范围内，金属铜的电阻值与温度的关系为范围内，金属铜的电阻值与温度的关系为温度0时的电阻值 温度t时的电阻值 河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院热电阻温度计热电阻温度计 应用于应用于-200600-200600范围内的温度测量范围内的温度测量 热电阻电阻体（最主要部分）绝缘套管接线盒热电阻电阻体（最主要部分）绝缘套管接线盒热电阻的
16、材料要求：热电阻的材料要求：电阻温度系数要大；电阻率尽可能大，热容量要小，在测电阻温度系数要大；电阻率尽可能大，热容量要小，在测量范围内，应具有稳定的物理和化学性能；电阻与温度的关系最好量范围内，应具有稳定的物理和化学性能；电阻与温度的关系最好接近于线性；接近于线性；应有良好的可加工性，且价格便宜。应有良好的可加工性，且价格便宜。河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院常用热电阻常用热电阻 铂电阻电阻率较大，电阻电阻率较大，电阻- -温度关系呈非线性，但测温范围广，精温度关系呈非线性，但测温范围广，精度高，且材料易提纯，复现性好度高，且材
17、料易提纯，复现性好工业用铂电阻分度号为工业用铂电阻分度号为PtPt100100和和PtPt1010 铜电阻电阻值与温度的关系几乎呈线性，电阻温度系数也较大，而且电阻值与温度的关系几乎呈线性，电阻温度系数也较大，而且其材料易提纯，价格比较便宜，但缺点是在其材料易提纯，价格比较便宜，但缺点是在100100以上易被氧化以上易被氧化工业用铜热电阻的分度号为工业用铜热电阻的分度号为CuCu5050和和CuCu100100 热敏电阻（负温度系数热敏电阻负温度系数热敏电阻 NTC NTC ）电阻温度系数约为铂电阻的电阻温度系数约为铂电阻的4 49 9倍，且本身电阻值较高。半导体倍，且本身电阻值较高。半导体热
18、敏电阻的电阻热敏电阻的电阻- -温度特性呈非线性，并且稳定性和互换性差。温度特性呈非线性，并且稳定性和互换性差。河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院热电阻结构热电阻结构456河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院河南农业大学机电工程学院测温元件安装注意事项测温元件安装注意事项插入深度要求插入深度要求测量端应有足够的插入深度，应使保护套管的测量端超过管测量端应有足够的插入深度，应使保护套管的测量端超过管道中心线道中心线510mm510mm。流体流动方向插入方向要求插入方向要求保证测温元件与流体充分接触，最好是迎着被测介质流向插保证测温元件与流体充分接触，最好是迎着被测介质流向插入，正交入，正交9090也可，但切勿与被测介质形成顺流。也可，但切勿与被测介质形成顺流。
