《溫度檢測儀表》PPT課件.ppt

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1、1,第2章 溫度檢測儀表,2,2.1 溫標及測溫方法,溫度是表示物體冷熱程度的物理量。 溫度標志著物質(zhì)內(nèi)部大量分子無規(guī)則運動的劇烈程度。溫度越高，表示物體內(nèi)部分子熱運動越劇烈。,3,2.1.1 溫標,溫度的數(shù)值表示方法稱為溫標。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)的起點（即零點）以及溫度的單位。各類溫度計的刻度均由溫標確定。 國際上規(guī)定的溫標有：攝氏溫標、華氏溫標、熱力學(xué)溫標等。各溫標間的換算關(guān)系見表2-1。,4,幾種溫標的對比,正常體溫為37 C ，相當(dāng)于華氏溫度多少度？,5,1990國際溫標(ITS-90),從1990年1月1日開始在全世界范圍內(nèi)采用1990年國際溫標，簡稱ITS-90。它定義了一系列溫

2、度的固定點，測量和重現(xiàn)這些固定點的標準儀器以及計算公式等。,6,2.1.2 測溫方法及其分類,溫度傳感器按照用途可分為基準溫度計和工業(yè)溫度計；按照測量方法又可分為接觸式和非接觸式；按工作原理又可分為膨脹式、電阻式、熱電式、輻射式等等；按輸出方式分，有自發(fā)電型、非電測型等。,7,8,應(yīng)用熱膨脹原理測溫,9,示溫涂料（變色涂料）,10,變色涂料在電腦內(nèi)部溫度中的示溫作用,11,紅外溫度計,,12,2.2 熱電偶,熱電偶是目前溫度測量中使用最普遍的傳感元件 之一。 特點：結(jié)構(gòu)簡單、測量范圍寬、準確度高、熱慣 性小，輸出信號為電信號，便于遠傳或 信號轉(zhuǎn)換。 用途：用來測量流體、固體以

3、及固體壁面的溫度。 微型熱電偶還可用于快速及動態(tài)溫度的 測量。,13,,先看一個實驗熱電偶工作原理演示,結(jié)論：當(dāng)兩個結(jié)點溫度不相同時，回路中將產(chǎn)生電動勢。,熱電極A,右端稱為：自由端（參考端、冷端）,,,2.2.1 熱電偶測溫原理,左端稱為：測量端（工作端、熱端）,,熱電極B,,熱電勢,A,B,14,從實驗到理論：熱電效應(yīng),1821年，德國物理學(xué)家賽貝克用兩種不同金屬組成閉合回路，并用酒精燈加熱其中一個接觸點（稱為結(jié)點），發(fā)現(xiàn)放在回路中的指南針發(fā)生偏轉(zhuǎn)（說明什么？），如果用兩盞酒精燈對兩個結(jié)點同時加熱，指南針的偏轉(zhuǎn)角反而減?。ㄓ终f明什么？） 。 顯然，指南針的偏轉(zhuǎn)說明回路中有電動

4、勢產(chǎn)生并有電流在回路中流動，電流的強弱與兩個結(jié)點的溫差有關(guān)。,15,通過以上演示得出結(jié)論 有關(guān)熱電偶熱電勢的討論,熱電偶兩結(jié)點所產(chǎn)生的總的熱電勢等于熱端熱電勢與冷端熱電勢之差，是兩個結(jié)點的溫差t 的函數(shù)： EAB（T，T0）=eAB （ T ）- eAB （ T0 ）,16,產(chǎn)生：兩種不同導(dǎo)體接觸時產(chǎn)生原因：兩者電子密度不同，擴散速度不同,2.2.1.1 接觸電勢,17,兩種不同的金屬互相接觸時，由于不同金屬內(nèi)自由電子的密度不同，在兩金屬A和B的接觸點處會發(fā)生自由電子的擴散現(xiàn)象。自由電子將從密度大的金屬A擴散到密度小的金屬B，使A失去電子帶正電，B得到電子帶負電，從而產(chǎn)生熱電勢。,1

5、8,產(chǎn)生：同一導(dǎo)體因兩端溫度不同而產(chǎn)生的熱電勢 原因：高溫端電子能量向能量小的低溫端移動,2.2.1.2 溫差電勢,2.2.1.3 回路總電勢,結(jié)論：P18,19,2.2.2 熱電偶的基本定律,2.2.2.1 均質(zhì)材料定律 由一種導(dǎo)體組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的截面積和長度如何，也不論各處的溫度如何都不產(chǎn)生熱電勢。反之，如產(chǎn)生熱電勢，則材料必為非均質(zhì)。,2.2.2.2 中間導(dǎo)體定律 在A、B構(gòu)成的熱電偶接入第三種導(dǎo)體C，并使AC和BC接觸點的溫度均為t0，則C的接入不會影響原回路中的熱電勢。,20,2.2.2.3 中間溫度定律 熱電偶A、B在接點溫度為T 和T0 時的熱電勢等于熱電偶A、

6、B在接點溫度為 和 的熱電勢 和 的代數(shù)和，即：,,,,21,2.2.3 熱電偶的結(jié)構(gòu),熱電偶的結(jié)構(gòu)形式普通型、鎧裝型和薄膜型等。普通型熱電偶應(yīng)用最廣。,由熱電極、絕緣材料、保護套管、接線盒等組成,典型的普通型熱電偶的結(jié)構(gòu)：,22,熱電極：一般金屬0.53.2mm， 昂貴金屬0.30.6mm， 長度與被測物有關(guān)，一般在3002000mm，通 常在350mm左右。 絕緣管：隔離熱電偶與被測物，一般在室溫要5M以上。 保護套管：避免受被測介質(zhì)的化學(xué)腐蝕或機械損傷。 接線盒：固定接線座，連接補償導(dǎo)線。,23,普通型熱電偶的外形,24,普通裝配型熱電偶的結(jié)構(gòu)放大

7、圖,接線盒,,引出線套管,,固定螺紋 （出廠時用塑料包裹）,熱電偶工作端（熱端）,,,不銹鋼保護管,,25,鎧裝型熱電偶外形,法蘭,鎧裝型熱電偶可 長達上百米,B,A,絕緣 材料,,鎧裝型熱電偶橫截面,,26,隔爆型熱電偶外形,厚壁保護管,,,壓鑄的接線盒,,,電纜線,27,其他熱電偶外形,小形K型熱電偶,28,2.2.4 熱電偶的種類,2.2.4.1 標準型熱電偶,幾種常用熱電偶的測溫范圍,29,幾種常用熱電偶的熱電勢與溫度的關(guān)系曲線分析,,,,,,熱電偶的分度表,31,2.2.4.2 特殊熱電偶,（1）鎢錸熱電偶 是60年代發(fā)展起來的，是目前一種較好的高溫?zé)犭娕迹墒褂迷谡婵斩栊詺怏w介質(zhì)

8、或氫氣介質(zhì)中，但高溫抗氧能力差。國產(chǎn)鎢錸-鎢錸20熱電偶使用溫度范圍3002000分度精度為1。,(2) 快速反應(yīng)薄膜熱電偶(表面熱電偶) 用真空蒸鍍等方法使兩種熱電極材料蒸鍍到絕緣板上而形成薄膜裝熱電偶。如圖，其熱接點極薄(0.010.lm),特別適用于對壁面溫度的快速測量。安裝時,用粘結(jié)劑將它粘結(jié)在被測物體壁面上。,測溫范圍在300以下； 反應(yīng)時間僅為幾ms。,32,(3) 鎧裝式熱電偶（又稱套管式熱電偶）,斷面如教材P24圖2-9所示。它是由熱電偶絲、絕緣材料，金屬套管三者拉細組合而成一體。,特點： 熱響應(yīng)時間短，減小動態(tài)誤差； 可彎曲安裝使用； 測量范圍大； 機械強度高，耐

9、壓性能好；,33,2.2.5 熱電偶冷端溫度補償,2.2.5.1 必要性： 1、用熱電偶的分度表查毫伏數(shù)-溫度時，必須滿足t0=0C的條件。在實際測溫中，冷端溫度常隨環(huán)境溫度而變化，這樣t0不但不是0C，而且也不恒定， 因此將產(chǎn)生誤差。 2、 一般情況下，冷端溫度均高于0C，熱電勢總是偏小。應(yīng)想辦法消除或補償熱電偶的冷端損失 。,34,2.2.5.2 冷端溫度補償方法,一、冰點法,方法：使用時將熱電偶的冷端置于0的恒溫器（如冰水混合 物）內(nèi)。,特點：簡單，避免經(jīng)常校正；雖然補償徹底，但在工程上較 難實現(xiàn)，一般只能用于實驗室。,35,二、熱電勢修正法 用普通室溫計算出參比端實

10、際溫度Tn，利用公式計算,例： 用銅-康銅熱電偶測某一溫度T，參比端在室溫環(huán)境Tn中，測得熱電動勢EAB(T，Tn)=1.999mV，又用室溫計測出Tn=21,查此種熱電偶的分度表可知，EAB(21,0)=0.832mV，故得 EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，0) =1.999+0.832 =2.831(mV) 再次查分度表，與2.831mV對應(yīng)的熱端溫度T=68。,EAB(T,T0)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,T0),36,三、冷端補償器法,利用不平衡電橋產(chǎn)生的不平衡電動勢補償（抵消）熱電偶因冷端溫度波動引起的誤差。,工程上最常用

11、的方法,37,五、補償導(dǎo)線法,補償導(dǎo)線是指在一定溫度范圍內(nèi)，其熱電性能與其相應(yīng)的熱電 性能十分相近的一種廉價的導(dǎo)線，以熱電偶連接導(dǎo)體 應(yīng)用定則為依據(jù)工作。,38,常用補償導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)分為普通型和帶屏蔽層型兩種 按照補償原理分為補償型及延伸型兩種補償導(dǎo)線 按使用度可分為一般用（0100）和耐熱用（0150）,補償導(dǎo)線的正確使用： 各種補償導(dǎo)線只能與相應(yīng)型號的熱電偶用； 使用時必須各級相連，切勿將其極性接反； 熱電偶和補償導(dǎo)線連接點的溫度不能超過規(guī)定的使用溫 度范圍，規(guī)定為0100及 0150兩種。,常用補償導(dǎo)線 P26,39,補償導(dǎo)線外形,40,2.2.6 熱電偶

12、實用測溫線路,2.2.6.1 基本電路,補償導(dǎo)線,銅導(dǎo)線,,,41,2.2.6.2 多點測溫線路,1工作端熱電偶； 2工作端補償導(dǎo)線； 3接線板； 4銅導(dǎo)線； 5切換開關(guān)； 6數(shù)字顯示儀； 7參比端補償導(dǎo)線； 8參比端熱電偶,42,2.2.6.3 串、并聯(lián)電路,串聯(lián)電路,43,并聯(lián)電路,44,2.2.7 熱電偶的檢定,為了保證熱電偶的測量精度，必須定期進行檢定。熱電偶的檢定方法有兩種，比較法和定點法。 用被校熱電偶和標準熱電偶同時測量同一對象的溫度，然后比較兩者示值，以確定被檢電偶的基本誤差等質(zhì)量指標，這種方法稱為比較法。,45,熱電偶校驗圖 1-調(diào)壓變壓器； 2-管式電爐； 3標準熱電偶； 4-被校熱電偶； 5-冰瓶； 6-切換開關(guān)； 7-測試儀表； 8-試管,