过程装备与控制工程--温度检测及仪表

第三章检测技术《过程设备控制技术》概述：§3.4温度检测温度：表征冷热程度的物理量。常用二种表示：摄氏温标t(℃)凯氏温标T（K）T=t＋273.15工业常用的温度检测仪表：热电偶温度计热电阻温度计第三章检测技术《过程设备控制技术》一、热电偶温度计：1、原理：热电效应(t→E)基本结构：两根不同的导体材料焊接而成。工作端（热端）ttAB自由端（冷端）t0t0如果:NANBtt0则：EAB(t,t0)=EAB(t)－EAB(t0)＋EAB(t,t0)－t0=0℃E～t关系表（分度表）第三章检测技术《过程设备控制技术》2、常用热电偶：铂铑10—铂：S分度号镍铬—镍硅：K镍铬—铜镍：E注意：不同分度号分度表不同。（t0=0℃）E～t关系不同主要特点比较：SKE检测范围（℃）-20~1300（1600）-50~900（1200）-40~600（900）精度高中低灵敏度低中高价格高适中低第三章检测技术《过程设备控制技术》注意：1、不同分度号分度表不同。分度表：t0=0℃；E～t关系表2、热电势与温度之间是非线性关系。EAB(t,0)=EAB(t,t0)+EAB(t0,0)3、热电偶前标电极为正极，后标电极为负极。当tt0时；EAB(t,t0)0第三章检测技术《过程设备控制技术》3、热电偶冷端温度的处理：为什么要进行冷端温度补偿？答：因为分度表是在t0=0℃时的对应关系，且所用仪表都是在t0=0℃刻度，而实际情况t0≠0℃，且经常波动，故需进行冷端温度补偿。A、补偿导线：tt0/ABt0A/B/作用：将冷端从温度较高、波动较大移到温度较低、相对稳定的位置。条件：①材料热电特性（0～100℃）与相应热偶相同或相近。②材料价格比相应热偶低，来源丰富。EAB(t,t0)第三章检测技术《过程设备控制技术》常用补偿导线：铂铑10—铂（S）铜—铜镍镍铬—镍硅（K）镍铬—镍硅铜—康铜镍铬—铜镍（E）镍铬—铜镍延伸型替代型使用注意：①正负不能接错；②与所配热电偶同型号；③接点温度相同；④使用环境温度范围小于100℃。补偿导线的方法也称是热偶冷端温度的部分（不完全）补偿法。第三章检测技术《过程设备控制技术》B、冷端温度补偿：EAB(t,t0)EAB(t,0)冰浴法：计算法：仪表零点调整法：补偿电桥法：EAB(t,t0)+EAB(t0,0)=EAB(t,0)EAB(t,t0/)+EAB(t0/,t0)=EAB(t,t0)4、热电偶温度计的组成：tt0AB’t0A’B’显示表1.热电偶（感温元件）2.显示仪表3.连接导线（补偿导线及铜线）tt0AB’t0A’B’第三章检测技术《过程设备控制技术》冰浴法图第三章检测技术《过程设备控制技术》补偿电桥法显示＋t0－t0t0’t0’tABEAB（t，t0）RCUR3R2R1＋－abEE=EAB(t,t0)+Uab=EAB(t,t0)+EAB(t0,0)=EAB(t,0)t0RCU不变第三章检测技术《过程设备控制技术》电桥EGR1R2R3R4平衡电桥不平衡电桥桥路平衡平衡条件：R1R3=R2R4（IG=0)桥路不平衡R1R3≠R2R4abUab+－I1I2Uab=I1R4－I2R3Rcut0RCUUCU第三章检测技术《过程设备控制技术》分度表：分度号：S冷端温度为0℃温度℃0123456789热电动势mV00.0000.0050.0110.0160.0220.0270.0330.0380.0440.050100.0550.0610.0670.0720.0780.0840.0900.0950.1010.107200.1130.1190.1250.1310.1370.1430.1400.1540.1610..167300.1730.1790.1850.1910.1970.2030.2100.2160.2220.228分度号：K冷端温度为0℃温度℃0123456789热电动势mV00.0000.0390.0790.1190.1580.1980.2380.2770.3170.357100.3970.4370.4770.5170.5570.5970.6370.6770.7180.758200.7980.8380.8790.9190.9601.0001.0411.0811.1221.162301.2031.2441.2851.3251.3661.4071.4481.4891.5291.570第三章检测技术《过程设备控制技术》K分度表第三章检测技术《过程设备控制技术》计算法例：例：K型热电偶测温，冷端温度为30℃，测得的热电势为24.9mV，求热端温度。解：EAB（t，0）＝EAB（t，30）＋EAB（30，0）＝24.9＋1.203＝26.103mV查分度表得t＝628.3℃第三章检测技术《过程设备控制技术》5、热电偶的结构：１、普通型：（装配型）热电极、绝缘管、保护管、接线盒第三章检测技术《过程设备控制技术》装配型热电偶外型：第三章检测技术《过程设备控制技术》２、套管型（铠装热电偶）：热电极、绝缘材料、金属套管合为一体铠装式热电偶具有细长、容易弯曲、热响应时间快、耐振动、耐温、抗压和坚固耐用等优点。它可用作直接测量，也可以作为装配式热电偶的内芯元件，以取代传统的瓷珠串套式元件。尤其适宜安装在管道之间狭窄、弯曲和要求快速反应，微型化和特殊测温场合。第三章检测技术《过程设备控制技术》二、热电阻温度计：1、原理：金属导体或半导体电阻的阻值随温度变化而变化金属导体：t↑→Rt↑半导体：t↑→Rt↓2、常用热电阻：A、铂电阻：B、铜电阻：分度号Pt10（R0=10Ω）Pt100（R0=100Ω）Cu50（R0=50Ω）Cu100（R0=100Ω）检测范围（℃）－200～650－50～150精度高低第三章检测技术《过程设备控制技术》3、热电阻的结构：电阻体、绝缘管、保护管、接线盒第三章检测技术《过程设备控制技术》小结：热电偶温度计的原理：常用热电偶：热电偶温度计的冷端处理：EAB(t,0)=EAB(t,t0)+EAB(t0,0)热电阻温度计的原理及种类：