温度仪表员工培训全文案例分析电子版

温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表温度检测方法应用热膨胀测温应用工作物质的压力随温度变化的原理测温应用热电效应测温应用热电阻原理测温应用热辐射原理测温温度检测仪表热电偶温度计热电阻温度计温度变送器本节主要内容温度检测方法及仪表温度检测的基本知识温度：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。温度概念的建立及测量：以热平衡为基础的，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。测量方法：接触式测温和非接触式测温温度检测方法及仪表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。(1)膨胀式温度计(2)热电阻温度计(3)热电偶温度计(4)其他原理的温度计直观、可靠，测量仪表也比较简单特点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，由辐射能的大小来推算被测物体的温度。(1)辐射式温度计(2)红外线温度计：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。缺点：由于测温元件与被测对象必须经过充分的热交换且达到平衡后才能测量，这样容易破坏被测对象的温度场，同时带来测温过程的延迟现象，不适于测量热容量小的对象、极高温的对象、处于运动中的对象。不适于直接对腐蚀性介质测量。缺点：容易受到外界因素的干扰，测量误差较大，且结构复杂，价格比较昂贵。红外线温度计测温方式温度计种类优点缺点使用范围／℃接触式测温仪表玻璃液体温度计结构简单、使用方便、测量准确、价格低廉容易破损、读数麻烦、一般只能现场指示,不能记录与远传-100～100（150）有机液体0～350（-30～650）水银双金属温度计结构简单、机械强度大、价格低、能记录、报警与自控精度低、不能离开测量点测量,量程与使用范围均有限0～300（-50～600）压力式温度计结构简单、不怕震动、具有防爆性、价格低廉、能记录、报警与自控精度低、测量距离较远时,仪表的滞后性较大、一般离开测量点不超过10米0～500（-50～600）液体型0～100（-50～200）蒸汽型电阻温度计测量精度高,便于远距离、多点、集中测量和自动控制结构复杂、不能测量高温,由于体积大,测点温度较困难-150～500（-200～600）铂电阻0～100（-50～150）铜电阻-50～150（180）镍电阻-100～200（300）热敏电阻热电偶温度计测温范围广,精度高,便于远距离、多点、集中测量和自动控制需冷端温度补偿,在低温段测量精度较低-20～1300（1600）铂铑10-铂-50～1000（1200）镍铬-镍硅-40～800（900）镍铬-铜镍-40～300（350）铜-铜镍非接触式测温仪表光学高温计携带用、可测量高温、测温时不破坏被测物体温度场测量时,必须经过人工调整,有人为误差,不能作远距离测量,记录和自控900～2000（700～2000）辐射高温计测温元件不破坏被测物体温度场,能作远距离测量、报警和自控、测温范围广只能测高温,低温段测量不准,环境条件会影响测量精度,连续测高温时须作水冷却或气冷却100～2000（50～2000）表3-3各种温度计的优缺点及使用范围温度检测方法及仪表温标摄氏温标---------是把标准大气压下纯水的冰融点定为0度，纯水的沸点定为100度的一种温标。在0度和100度之间分成100等分，每一分为一摄氏度，符号为℃。华氏温标---------规定在大气压下，纯水的冰融点为32度，纯水的沸点为212度，中间划分为180等分，每一分为一华氏度，符号为℉。热力学温标---------又称开尔文温标，单位为开尔文（K）。国际实用温标---------是一种符合热力学温标又使用简单的温标。最新温标是1990年国际温标(ITS－90)温度检测方法及仪表应用热膨胀原理测温测量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膨胀式温度计双金属片双金属片温度计双金属温度信号器1-双金属片2-调节螺钉3-绝缘子4-信号灯感温元件:两片线膨胀系数不同的金属片叠焊在一起而制成的.温度检测方法及仪表压力式温度计利用密闭系统中的液体、气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化这一原理而制成的，并用压力表来测量这种变化，从而测得温度工作介质是气体、液体或蒸气简单可靠、抗振性能好，具有良好的防爆性动态性能差，示值的滞后较大，不能测量迅速变化的温度热电偶温度计A.热电偶是目前世界上科研和生产中应用最普遍、最广泛的温度测量元件。B.它将温度信号转换成电势（mV）信号，配以测量毫伏的仪表或变送器可以实现温度的测量或温度信号的转换。C.具有结构简单、制作方便、测量范围宽、准确度高、性能稳定、复现性好、体积小、响应时间短等各种优点。D.它既可以用于流体温度测量，也可以用于固体温度测量。既可以测量静态温度，也能测量动态温度。E.并且直接输出直流电压信号，便于测量、信号传输、自动记录和控制等。这两种不同导体或半导体的组合称为热电偶每根单独的导体或半导体称为热电极t端称为工作端(假定该端置于热源中)，又称测量端或热端t0端称为自由瑞，又称参考端或冷端1热电偶热电现象接触电势的大小和方向主要取决于两种材料的性质（电子密度）和接触面温度的高低。温度越高，接触电势越大；两种导体电子密度比值越大，接触电势也越大。热电势由两种材料的接触电势和单一材料的温差电势决定温度检测方法及仪表闭和回路总电势AB)(0teAB),(0tteB),(0tteA)(teAB),()(),()(),(0000ttetettetettAABBAB)()()()(00teteteteBAABABAB00(,)()()tABABEEttetet闭合回路中总热电势热电势E(t,t0）等于热电偶两接点热电势的代数和当A、B材料固定后，如果t0保持不变,则eAB(t0)为常数，有：0(,)()()tEEttftCt测出EAB(t,t0)就可以测算出t分度表如果能使冷端温度t0固定，则总电势就只与温度t成单值函数关系CtttABAB)(),(0分度表-----热电势与热端温度之间关系列成表格注：热电势与热端温度之间关系是非线性温度检测方法及仪表如果断开冷端，接入第三种导体C，并保持A和C、B和C接触处的温度均为t0，则回路中的总热电势等于各接点处的接触电势之和:000(,)()()()tABCABBCCAEEttetetet当t＝t0时，有00000(,)()()()0ABCABBCCAEttetetet于是可得000(,)()()(,)tABCABABABEEttetetEtt000()()()ABBCCAetetet热电偶的“中间导体定律”热电偶的“中间导体定律”根据热电偶的“中间导体定律”可知：热电偶回路中接入第三种导体后，只要该导体两接点处的温度相同，热电偶回路中所产生的总热电势与没有接入第三种导体时热电偶所产生的总热电势相同；同理，如果回路中接入更多种导体时，只要同一导体两端温度相同，也不影响热电偶所产生的热电势值。因此热电偶回路可以接入各种显示仪表、变送器、连接导线等。根据这一性质，可以在热电偶回路中接入各种仪表和连接导线，只要保证两个接点的温度相同就可以对热电势进行测量而不影响热电偶所产生的热电势值。热电偶的种类热电偶的电极材料在被测温度范围内应满足：热电性质稳定、物理化学性能稳定、热电势随温度的变化率要大、热电势与温度尽可能成线性对应关系、具有足够的机械强度、复制性和互换性好等要求在所有标准化热电偶中，相同温度条件下B型热电偶产生的热电势最小，E型最大。如果把各型号热电偶的热电势和温度制成曲线，可以看出二者呈一定的非线性关系。热电偶的结构热电偶广泛应用于各种条件下的温度测量，尤其适用于500℃以上较高温度的测量。根据用途和安装位置不同：普通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选型注意事项:(1)热电极的材料(2)保护套管的结构(3)材料及耐压强度(4)保护套管的插入深度1.普通型热电偶;2.铠装热电偶;3.表面型热电偶----利用真空镀膜法将两电极材料蒸镀在绝缘基底上;测量物体的表面温度4.快速热电偶-------测量高温熔融物体的一种专用热电偶普通型热电偶普通型热电偶主要由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒等主要部分组成。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普通型热电偶主要有法兰式和螺纹式两种安装方式接线盒保护套管绝缘管热电偶安装法兰引线口铠装型热电偶铠装型热电偶是由热电极、绝缘材料和金属套管三者经过拉伸加工成型制得。金属套管一般为铜、不锈钢、镍基高温合金等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保护套管和热电极之间填充绝缘材料粉末，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1～8mm，在使用中可以随测量需要任意弯曲。铠装热电偶的特点·热响应时间少，减小动态误差；·可弯曲安装使用；·测量范围大；·机械强度高，耐压性能好；温度检测方法及仪表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补偿导线其一实现了冷端迁移；其二是降低了成本。功能温度检测方法及仪表不同型号的热电偶所配用的补偿导线不同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补偿导线连接端的工作温度不能超出（0~100℃），否则会给测量带来误差。使用补偿导线注意问题温度检测方法及仪表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0℃时的热电势-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。解决方法0℃恒温法冷端温度修正法仪表机械零点调整法补偿电桥法补偿热电偶法温度检测方法及仪表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温度检测方法及仪表冷端温度修正法设：冷端温度恒为t0（t0≠0）被测温度为t修正公式)0,(),()0,(00tEttEt冷端t0的热电势测量得出的热电势被测温度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t0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E(t0,0)温度检测方法及仪表举例例5-3用铂铑10-铂热电偶进行温度检测,热电偶的冷端温度t0=30℃，显示仪表的温度读数(假定此仪表是不带冷端温度自动补偿且是以温度刻度的)为985℃，试求被测温度的实际值。解：由分度号为S的铂铑10-铂热电偶分度表(附录一)查出985℃时的热电势值为9.412mV。也就是E(t,t0)=9.412mV,又从分度表中查得E(t0,0)=E(30,0)=0.173mV。将此两个数值代入式(5-14),得E(t,0)=9.412mV+0.173mV=9.585(mV)再查分度表可知,对应于9.585mV的温度t=1000℃,这就是该支铂铑10-铂热电偶所测得的温度实际值。补偿电桥法补偿电桥法是利用不平蘅电桥产生的电势，来补偿热电偶因冷端温度变化引起的热电势变化值。不平衡电桥由R1、R2、R3（铝铜丝绕制）和Rt(铜丝绕制)四个桥臂和稳压电源所组成，串联在热电偶测量回路中，其中Rt与热电偶的冷端放在一起，感受相同的温度。通常电桥取在20℃时处于平衡，即R1=R2=R3=Rt20此时，对角线a、b两点电位相等，即Uab=0。000000111112(,')'20(,20)0(,20)'20(,')(,20)(',20)'(4)0ABabABABABABABtabababEEttUtEEtEttEttEtEttRIIRUVIRIUUUU总总℃时，℃时，不变不变通过适当选择桥臂电阻和电流的数值，使得：000(',20)(,')