1、 溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法溫度檢測方法v應用熱膨脹測溫v應用工作物質的壓力隨溫度變化的原理測溫v應用熱電效應測溫v應用熱電阻原理測溫v應用熱輻射原理測溫溫度檢測儀表溫度檢測儀表v熱電偶溫度計v熱電阻溫度計v溫度變送器本節主要內容本節主要內容溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表溫度檢測的基本知識溫度檢測的基本知識溫度：溫度：反映了物體冷熱的程度，與自然界中的各種物理和化學過反映了物體冷熱的程度，與自然界中的各種物理和化學過 程相聯系。程相聯系。溫度概念的建立及測量：溫度概念的建立及測量：以熱平衡為基礎的以熱平衡為基礎的，溫度最本質的性質

2、：溫度最本質的性質：當兩個冷熱程度不同的物體接觸后就會產生當兩個冷熱程度不同的物體接觸后就會產生 導熱換熱，換熱結束后兩物體處于熱平衡狀態，則它們具導熱換熱，換熱結束后兩物體處于熱平衡狀態，則它們具 有相同的溫度。有相同的溫度。測量方法：測量方法：接觸式測溫和非接觸式測溫接觸式測溫和非接觸式測溫溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表接觸式測溫接觸式測溫 溫度敏感元件與被測對象接觸，經過換熱后兩者溫度相等。溫度敏感元件與被測對象接觸，經過換熱后兩者溫度相等。 (1) (1) 膨脹式溫度計膨脹式溫度計 (2) (2) 熱電阻溫度計熱電阻溫度計 (3)(3)熱電偶溫度計熱電偶溫度計 (4)(4)其他原

3、理的溫度計其他原理的溫度計直觀、可靠，測量儀表也比較簡單直觀、可靠，測量儀表也比較簡單特點非接觸測溫非接觸測溫 溫度敏感元件不與被測對象接觸，而是通過輻射能量進行熱交換，由輻射溫度敏感元件不與被測對象接觸，而是通過輻射能量進行熱交換，由輻射能的大小來推算被測物體的溫度。能的大小來推算被測物體的溫度。 (1) (1) 輻射式溫度計輻射式溫度計 (2) (2) 紅外線溫度計：紅外線溫度計：特點不與被測物體接觸，不破壞原有的溫度場。精度一般不高不與被測物體接觸，不破壞原有的溫度場。精度一般不高。缺點：由于測溫元件與被測對象必須經過充分的熱交換且達到平衡后才能測缺點：由于測溫元件與被測對象必須經過充分

4、的熱交換且達到平衡后才能測量，這樣容易破壞被測對象的溫度場，同時帶來測溫過程的延遲現象，不適量，這樣容易破壞被測對象的溫度場，同時帶來測溫過程的延遲現象，不適于測量熱容量小的對象、極高溫的對象、處于運動中的對象。于測量熱容量小的對象、極高溫的對象、處于運動中的對象。不適于直接對腐蝕性介質測量。不適于直接對腐蝕性介質測量。缺點：容易受到外界因素的干擾，測量誤差較大，且結構復雜，價格比較昂貴。缺點：容易受到外界因素的干擾，測量誤差較大，且結構復雜，價格比較昂貴。紅外線溫度計紅外線溫度計接接觸觸式式測測溫溫儀儀表表玻璃液體溫玻璃液體溫度計度計 結構簡單、使用方便、測量準結構簡單、使用方便、測量準確、

5、價格低廉確、價格低廉 容易破損、讀數麻煩、一般只容易破損、讀數麻煩、一般只能現場指示能現場指示 , ,不能記錄與遠傳不能記錄與遠傳-100-100100100（150150）有機液體）有機液體0 0 350350（-30 -30 650650）水銀）水銀雙金屬溫度雙金屬溫度計計結構簡單、機械強度大、價結構簡單、機械強度大、價格低、能記錄、報警與自控格低、能記錄、報警與自控 精度低、不能離開測量點測量精度低、不能離開測量點測量 ,量量程與使用范圍均有限程與使用范圍均有限 0 0 300300（-50 -50 600600）壓力式溫度壓力式溫度計計結構簡單、不怕震動、具有防結構簡單、不怕震動、具有

6、防爆性、價格低廉、能記錄、報爆性、價格低廉、能記錄、報警與自控警與自控 精度低、測量距離較遠時精度低、測量距離較遠時 ,儀表的儀表的滯后性較大、一般離開測量點不滯后性較大、一般離開測量點不超過超過 10米米 0 0 500500（-50 -50 600600）液體型）液體型0 0 100100（-50 -50 200200）蒸汽型）蒸汽型電阻溫度計電阻溫度計測量精度高測量精度高 ,便于遠距離、多便于遠距離、多點、集中測量和自動控制點、集中測量和自動控制 結構復雜、不能測量高溫結構復雜、不能測量高溫 ,由于體由于體積大積大 ,測點溫度較困難測點溫度較困難 -150 -150 500500（-20

7、0 -200 600600）鉑電阻）鉑電阻0 0 100100（-50 -50 150150）銅電阻）銅電阻-50 -50 150150（180180）鎳電阻）鎳電阻-100 -100 200200（300300）熱敏電阻）熱敏電阻熱電偶溫度熱電偶溫度計計測溫范圍廣測溫范圍廣 ,精度高精度高 ,便于遠距便于遠距離、多點、集中測量和自動控離、多點、集中測量和自動控制制 需冷端溫度補償需冷端溫度補償 ,在低溫段測量精在低溫段測量精度較低度較低 -20 -20 13001300（16001600）鉑銠）鉑銠1010- -鉑鉑-50 -50 10001000（12001200）鎳鉻）鎳鉻- -鎳硅鎳硅

8、-40 -40 800800（900900）鎳鉻）鎳鉻- -銅鎳銅鎳-40 -40 300300（350350）銅）銅- -銅鎳銅鎳非接非接觸式觸式測溫測溫儀表儀表光學高溫計光學高溫計攜帶用、可測量高溫、測溫時攜帶用、可測量高溫、測溫時不破壞被測物體溫度場不破壞被測物體溫度場 測量時測量時 ,必須經過人工調整必須經過人工調整 ,有人有人為誤差為誤差 ,不能作遠距離測量不能作遠距離測量 ,記錄記錄和自控和自控 900 900 20002000（700 700 20002000）輻射高溫計輻射高溫計測溫元件不破壞被測物體溫度測溫元件不破壞被測物體溫度場場 ,能作遠距離測量、報警和能作遠距離測量、報

9、警和自控、測溫范圍廣自控、測溫范圍廣 只能測高溫只能測高溫,低溫段測量不準低溫段測量不準,環境環境條件會影響測量精度條件會影響測量精度,連續測高溫連續測高溫時須作水冷卻或氣冷卻時須作水冷卻或氣冷卻 100 100 20002000（50 50 20002000）溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表溫 標攝氏溫標 -是把標準大氣壓下純水的冰融點定為是把標準大氣壓下純水的冰融點定為0 0度，純水的沸點定為度，純水的沸點定為100100度的一種度的一種溫標。在溫標。在0 0度和度和100100度之間分成度之間分成100100等分，每一分為一攝氏度，符號為等分，每一分為一攝氏度，符號為。華氏溫標華氏溫

10、標 -規定在大氣壓下，純水的冰融點為規定在大氣壓下，純水的冰融點為3232度，純水的沸點為度，純水的沸點為212212度，中間劃度，中間劃分為分為180180等分，每一分為一華氏度，符號為等分，每一分為一華氏度，符號為。熱力學溫標熱力學溫標 -又稱開爾文溫標，單位為開爾文（又稱開爾文溫標，單位為開爾文（K K）。）。國際實用溫標國際實用溫標 -是一種符合熱力學溫標又使用簡單的溫標。是一種符合熱力學溫標又使用簡單的溫標。最新溫標是最新溫標是19901990年國際溫標年國際溫標 (ITS(ITS90)90)溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表應用熱膨脹原理測溫應用熱膨脹原理測溫 測量原理物體受熱時

11、產生膨脹 液體膨脹式溫度計 固體膨脹式溫度計 玻璃管溫度計 雙金屬溫度計膨脹式溫度計膨脹式溫度計 雙金屬片雙金屬片溫度計雙金屬溫度信號器1-雙金屬片 2-調節螺釘 3-絕緣子 4-信號燈感溫元件:兩片線膨脹系數不同的金屬片疊焊在一起而制成的.溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表壓力式溫度計壓力式溫度計 利用密閉系統中的液體、氣體或低沸點液體的飽和蒸汽受熱后體積膨脹利用密閉系統中的液體、氣體或低沸點液體的飽和蒸汽受熱后體積膨脹或壓力變化這一原理而制成的，并用壓力表來測量這種變化，從而測得溫度或壓力變化這一原理而制成的，并用壓力表來測量這種變化，從而測得溫度u 工作介質是氣體、液體或蒸氣工作介質是

12、氣體、液體或蒸氣u 簡單可靠、抗振性能好，具有良好的防爆性簡單可靠、抗振性能好，具有良好的防爆性u 動態性能差，示值的滯后較大，不能測量迅動態性能差，示值的滯后較大，不能測量迅速變化的溫度速變化的溫度熱電偶溫度計熱電偶溫度計A. 熱電偶是目前世界上科研和生產中應用最普遍、最廣熱電偶是目前世界上科研和生產中應用最普遍、最廣泛的溫度測量元件。泛的溫度測量元件。B. 它將溫度信號轉換成電勢（它將溫度信號轉換成電勢（mV）信號，配以測量毫）信號，配以測量毫伏的儀表或變送器可以實現溫度的測量或溫度信號的伏的儀表或變送器可以實現溫度的測量或溫度信號的轉換。轉換。C. 具有結構簡單、制作方便、測量范圍寬、準

13、確度高、具有結構簡單、制作方便、測量范圍寬、準確度高、性能穩定、復現性好、體積小、響應時間短等各種優性能穩定、復現性好、體積小、響應時間短等各種優點。點。D. 它既可以用于流體溫度測量，也可以用于固體溫度測它既可以用于流體溫度測量，也可以用于固體溫度測量。既可以測量靜態溫度，也能測量動態溫度。量。既可以測量靜態溫度，也能測量動態溫度。E. 并且直接輸出直流電壓信號，便于測量、信號傳輸、并且直接輸出直流電壓信號，便于測量、信號傳輸、自動記錄和控制等。自動記錄和控制等。1 熱電偶熱電現象熱電現象u 接觸電勢的大小和方向主要取決于接觸電勢的大小和方向主要取決于兩種材料的性質（電子密度）和接觸兩種材料

14、的性質（電子密度）和接觸面溫度的高低面溫度的高低。u 溫度越高，接觸電勢越大；兩種導體電子密度比值越大，接觸電勢也越溫度越高，接觸電勢越大；兩種導體電子密度比值越大，接觸電勢也越大。大。u 熱電勢由兩種材料的接觸電勢和單一材料的溫差電勢決定熱電勢由兩種材料的接觸電勢和單一材料的溫差電勢決定溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表閉和回路總電勢 AB )(0teAB),(0tteB),(0tteA)(teAB),()(),()(),(0000ttetettetettAABBAB)()()()(00teteteteBAABABAB00( , )( )( )tABABEE t tetet閉合回路中總熱電

15、勢熱電勢熱電勢E(t,tE(t,t0 0）等于熱）等于熱熱電勢的代數和熱電勢的代數和當當A A、B B材料固定后，如果材料固定后，如果t t0 0保持不變保持不變, ,則則e eAB(AB(t t0 0) )為常數，有：為常數，有：0( , )( )( )tEE t tf tCt測出測出E EABAB(t,t(t,t0 0) )就可以測算出就可以測算出t t 分分 度度 表表如果能使冷端溫度如果能使冷端溫度t t0 0 固定，則總電勢就只與溫度固定，則總電勢就只與溫度t t成單值函數關系成單值函數關系 CtttABAB)(),(0分度表分度表-熱電勢與熱端溫度之間熱電勢與熱端溫度之間 關系列成

16、表格關系列成表格注：熱電勢與熱端溫度之間注：熱電勢與熱端溫度之間 關系是非線性關系是非線性溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表如果斷開冷端，接入第三種導體如果斷開冷端，接入第三種導體C C，并保持，并保持A A和和C C、B B和和C C接觸處的溫接觸處的溫度均為度均為t t0 0，則回路中的總熱電勢等于各接點處的接觸電勢之和，則回路中的總熱電勢等于各接點處的接觸電勢之和: : 000( , )( )( )( )tABCABBCCAEEt tetetet當當t tt t0 0時，有時，有00000( , )( )( )( )0ABCABBCCAEt tetetet于是可得于是可得 000( ,

17、 )( )( )( , )tABCABABABEEt tetetEt t000( )( )( )ABBCCAetetet熱電偶的熱電偶的“中間導體定律中間導體定律”熱電偶的熱電偶的“中間導體定律中間導體定律”根據根據熱電偶的熱電偶的“中間導體定律中間導體定律”可知：可知： 熱電偶回路中接入第三種導體后，只要該導體兩接點處熱電偶回路中接入第三種導體后，只要該導體兩接點處的溫度相同，熱電偶回路中所產生的總熱電勢與沒有接入第的溫度相同，熱電偶回路中所產生的總熱電勢與沒有接入第三種導體時熱電偶所產生的總熱電勢相同；三種導體時熱電偶所產生的總熱電勢相同；同理，如果回路中接入更多種導體時，只要同一導體兩端

18、溫同理，如果回路中接入更多種導體時，只要同一導體兩端溫度相同，也度相同，也不影響熱電偶所產生的熱電勢值。不影響熱電偶所產生的熱電勢值。因此熱電偶回因此熱電偶回路可以接入各種顯示儀表、變送器、連接導線等。路可以接入各種顯示儀表、變送器、連接導線等。根據這一性質，可以在熱電偶回路中接入各種儀表和連接導線，只根據這一性質，可以在熱電偶回路中接入各種儀表和連接導線，只要保證兩個接點的溫度相同就可以對熱電勢進行測量而要保證兩個接點的溫度相同就可以對熱電勢進行測量而不影響熱電不影響熱電偶所產生的熱電勢值。偶所產生的熱電勢值。 熱電偶的種類熱電偶的電極材料在被測溫度范圍內應滿足：熱電偶的電極材料在被測溫度范

19、圍內應滿足： 熱電性質穩定、物理化學性能穩定、熱電勢隨溫度的變化率要大、熱熱電性質穩定、物理化學性能穩定、熱電勢隨溫度的變化率要大、熱電勢與溫度盡可能成線性對應關系、具有足夠的機械強度、復制性和互電勢與溫度盡可能成線性對應關系、具有足夠的機械強度、復制性和互換性好等要求換性好等要求在所有標準化熱電偶中，相同溫度條件下在所有標準化熱電偶中，相同溫度條件下B B型熱電偶產生的熱電勢最小，型熱電偶產生的熱電勢最小，E E型最大。如果把型最大。如果把各型號熱電偶的熱電勢和溫度制成曲線，可以看出二者呈一定的各型號熱電偶的熱電勢和溫度制成曲線，可以看出二者呈一定的。 熱電偶的結構熱電偶的結構熱電偶廣泛應用

20、于各種條件下的溫度測量，尤其適用于500以上較高溫度的測量。根據用途和安裝位置不同：普通型熱電偶和鎧裝型熱電偶是實際應用最廣泛的兩種結構普通型熱電偶和鎧裝型熱電偶是實際應用最廣泛的兩種結構熱電偶選型注意事項熱電偶選型注意事項: :(1)(1)熱電極的材料熱電極的材料(2)(2)保護套管的結構保護套管的結構(3)(3)材料及耐壓強度材料及耐壓強度(4)(4)保護套管的插入深度保護套管的插入深度 1.普通型熱電偶; 2.鎧裝熱電偶; 3.表面型熱電偶-利用真空鍍膜法將兩電極材料蒸鍍在絕緣基底上;測量物體的表面溫度 4.快速熱電偶-測量高溫熔融物體的一種專用熱電偶普通型熱電偶主要由熱電極、絕緣管、保

21、護套管和接線盒等主要部分組成。普通型熱電偶主要由熱電極、絕緣管、保護套管和接線盒等主要部分組成。絕緣管用于防止兩根電極短路絕緣管用于防止兩根電極短路保護套管用于保護熱電極不受化學腐蝕和機械損傷保護套管用于保護熱電極不受化學腐蝕和機械損傷普通型熱電偶主要有法蘭式和螺紋式兩種安裝方式普通型熱電偶主要有法蘭式和螺紋式兩種安裝方式接線盒保護套管絕緣管熱電偶安裝法蘭引線口鎧裝型熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬套管三者經過拉伸加工成型制得。鎧裝型熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬套管三者經過拉伸加工成型制得。金屬套管一般為銅、不銹鋼、鎳基高溫合金等金屬套管一般為銅、不銹鋼、鎳基高溫合金等熱電極 絕緣材料 金

22、屬套管熱電極絕緣材料鎧裝型熱電偶斷面結構保護套管和熱電極之間填充絕緣材料粉末，常用的絕緣材料有氧化鎂、氧化鋁等。保護套管和熱電極之間填充絕緣材料粉末，常用的絕緣材料有氧化鎂、氧化鋁等。鎧裝型熱電偶可以做得很細，一般為鎧裝型熱電偶可以做得很細，一般為1 18mm8mm，在使用中可以隨測量需要任意彎曲。，在使用中可以隨測量需要任意彎曲。鎧裝熱電偶的特點鎧裝熱電偶的特點 熱響應時間少，減小動態誤差；熱響應時間少，減小動態誤差；可彎曲安裝使用；可彎曲安裝使用；測量范圍大；測量范圍大；機械強度高，耐壓性能好；機械強度高，耐壓性能好；溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表 補償導線 問題引出 解決方法熱電偶

23、冷端暴露于空間，受環境溫度影響熱電偶冷端暴露于空間，受環境溫度影響熱電極長度有限，冷端受到被測溫度變化的影響熱電極長度有限，冷端受到被測溫度變化的影響把熱電偶的冷端延伸到遠離被測對象且溫度比較穩定的地方把熱電偶的冷端延伸到遠離被測對象且溫度比較穩定的地方造成浪費造成浪費選用一種具有和所連接的熱電偶相同的熱電性能，其材料又是廉價金屬導線選用一種具有和所連接的熱電偶相同的熱電性能，其材料又是廉價金屬導線補償導線其一實現了冷端遷移；其一實現了冷端遷移；其二是降低了成本其二是降低了成本。 功 能溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表不同型號的熱電偶所配用的補償導線不同不同型號的熱電偶所配用的補償導線不同

24、連接補償導線時要注意區分正負極，使其分別與熱電偶的連接補償導線時要注意區分正負極，使其分別與熱電偶的正負極一一對應正負極一一對應補償導線連接端的工作溫度不能超出（補償導線連接端的工作溫度不能超出（01000100），否則），否則會給測量帶來誤差。會給測量帶來誤差。 使用補償導線注意問題溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表 問題引出 冷端溫度補償熱電偶的分度表所表征的是冷端溫度為熱電偶的分度表所表征的是冷端溫度為00時的時的熱電勢熱電勢- -溫度關系，與熱電偶配套使用的顯示儀溫度關系，與熱電偶配套使用的顯示儀表就是根據這一關系進行刻度的。表就是根據這一關系進行刻度的。 解決方法0恒溫法恒溫法 冷

25、端溫度修正法冷端溫度修正法 儀表機械零點調整法儀表機械零點調整法 補償電橋法補償電橋法 補償熱電偶法補償熱電偶法 溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表 0恒溫法適用于實驗室中的精確測量和檢定熱電偶時使用適用于實驗室中的精確測量和檢定熱電偶時使用溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表冷端溫度修正法 設：冷端溫度恒為設：冷端溫度恒為t t0 0（t t0 000）被測溫度為）被測溫度為 t t 修正公式修正公式)0 ,(),()0 ,(00tEttEt冷端 t0的熱電勢測量得出的熱電勢 被測溫度 t 的熱電勢 儀表機械零點調整法 將顯示儀表的機械零點調至將顯示儀表的機械零點調至t t0 0處，相當于

26、在輸入熱電偶熱電勢之前就處，相當于在輸入熱電偶熱電勢之前就給顯示儀表輸入了電勢給顯示儀表輸入了電勢E(tE(t0 0, 0) , 0) 溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表例5-3 用鉑銠10-鉑熱電偶進行溫度檢測,熱電偶的冷端溫度t0=30，顯示儀表的溫度讀數 (假定此儀表是不帶冷端溫度自動補償且是以溫度刻度的)為985，試求被測溫度的實際值。 解：由分度號為S的鉑銠10-鉑熱電偶分度表 (附錄一)查出985時的熱電勢值為9.412mV。也就是E(t,t0)=9.412mV,又從分度表中查得 E(t0 ,0) = E(30 ,0) = 0.173mV。將此兩個數值代入式 (5-14),得 E

27、(t,0)=9.412mV+0.173mV=9.585(mV) 再查分度表可知,對應于9.585mV的溫度t=1000,這就是該支鉑銠10-鉑熱電偶所測得的溫度實際值。 補償電橋法 補償電橋法是利用不平蘅電橋產生的電勢，來補償熱電偶因冷端溫度變化引起的熱電勢變化值。 不平衡電橋由R1、R2、R3（鋁銅絲繞制）和Rt(銅絲繞制)四個橋臂和穩壓電源所組成，串聯在熱電偶測量回路中，其中Rt與熱電偶的冷端放在一起，感受相同的溫度。 通常電橋取在20時處于平衡，即R1=R2=R3= Rt20此時，對角線a、b兩點電位相等，即Uab=0。000000111112( ,)20( ,20)0( ,20)20(

28、 ,)( ,20)( ,20)(4)0ABabABABABABABtabababEEt tUtEEtEttEt tEtEttRII RUVI RIUUUU總總時，時， 不變不變通過適當選擇橋臂電阻和電流的數值，使得：000(,20)( ,)( ,20)(,20)( ,20)ABabABabABABabABEtUEEt tUEtEtUEt總則 溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表 使用補償電橋注意問題根據各類熱電偶的型號選擇配套的補償電橋根據各類熱電偶的型號選擇配套的補償電橋 注意補償溫度的起點注意補償溫度的起點 在在2020平衡，須把顯示儀表的機械零點預先調整到平衡，須把顯示儀表的機械零點預先

29、調整到20 20 在在00平衡，須把顯示儀表的機械零點預先調整到平衡，須把顯示儀表的機械零點預先調整到00補償是相對的，以此有一定誤差補償是相對的，以此有一定誤差同樣，當 , 也存在類似規律 結論：無論 如何變化， E總恒為EAB(t,20),即將冷端溫度自動補償至20。（補償到0 時處理方法類似）020t時0t補償熱電偶法如圖所示，將一支補償熱電偶的工作端扦入2-3m的地下，或者放在其他橫溫器中，使其溫度橫為t0，而冷端與多支熱電偶的冷端都接在溫度為t1 的同一接線盒中。這時測溫儀表的指示值測為E (t, t0)所對應的溫度，而不受接線盒處的溫度t1變化的影響。圖3-63 補償熱電偶連接線路

30、熱電偶、熱電阻的選用熱電偶、熱電阻的選用選用原則：較高溫度選用原則：較高溫度熱電偶熱電偶 中低溫區中低溫區熱電阻熱電阻一般以一般以500500為分界，但不絕對為分界，但不絕對原因有兩點：原因有兩點：(1)(1)在中低溫區，熱電偶輸出的熱電勢很小，對測量儀表放大器和抗干擾要求在中低溫區，熱電偶輸出的熱電勢很小，對測量儀表放大器和抗干擾要求很高。很高。(2)(2)由于參比端溫度變化不易得到完全補償，在較低溫度區內引起的相對誤差由于參比端溫度變化不易得到完全補償，在較低溫度區內引起的相對誤差就很突出。就很突出。另外，還應注意工作環境，如環境溫度、介質性質（氧化性、還原性、腐蝕另外，還應注意工作環境，

31、如環境溫度、介質性質（氧化性、還原性、腐蝕性）等，選擇適當的保護套管、連接導線等。性）等，選擇適當的保護套管、連接導線等。熱電阻溫度計熱電阻溫度計2022-5-1第四章 非電量的電測技術34工作原理 溫度升高，金屬內部原子晶格的振動加劇，從而使金屬內部的自由電子通過金屬導體時的阻礙增大，宏觀上表現出電阻率變大，電阻值增加，我們稱其為正溫度系數，即電阻值與溫度的變化趨勢相同。 取一只取一只 100W/220V 100W/220V 燈泡，用萬用表測量其電阻值，可以發現其冷態燈泡，用萬用表測量其電阻值，可以發現其冷態阻值只有幾十歐姆，而計算得到的額定熱態電阻值應為阻值只有幾十歐姆，而計算得到的額定熱

32、態電阻值應為484484 。 溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表應用熱電阻原理測溫應用熱電阻原理測溫 導體或半導體的電阻值隨溫度變化導體或半導體的電阻值隨溫度變化 測量原理 T R熱電阻熱電阻溫度計適用于測量熱電阻溫度計適用于測量-200500范圍內液體、氣體、蒸汽及固體表范圍內液體、氣體、蒸汽及固體表面的溫度；具有遠傳、自動記錄和實現多點測量等優點。熱電阻輸出信面的溫度；具有遠傳、自動記錄和實現多點測量等優點。熱電阻輸出信號大，測量準確號大，測量準確溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表熱電阻溫度計熱電阻溫度計 應用于應用于-200600-200600范圍內的溫度測量范圍內的溫度測量 熱電阻

33、電阻體（最主要部分）絕緣套管接線盒熱電阻電阻體（最主要部分）絕緣套管接線盒熱電阻的材料要求：熱電阻的材料要求：電阻溫度系數要大；電阻率盡可能大，熱容量要小，在測電阻溫度系數要大；電阻率盡可能大，熱容量要小，在測量范圍內，應具有穩定的物理和化學性能；電阻與溫度的關系最量范圍內，應具有穩定的物理和化學性能；電阻與溫度的關系最好接近于線性；好接近于線性；應有良好的可加工性，且價格便宜。應有良好的可加工性，且價格便宜。溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表 鉑電阻電阻率較大，電阻電阻率較大，電阻- -溫度關系呈非線性，但測溫范圍廣，精度高，溫度關系呈非線性，但測溫范圍廣，精度高，且材料易提純，復現性好且

34、材料易提純，復現性好在還原性介質，高溫下，易被沾污，使鉑絲變脆，并改變了其與在還原性介質，高溫下，易被沾污，使鉑絲變脆，并改變了其與溫度間的關系溫度間的關系工業用鉑電阻分度號為工業用鉑電阻分度號為PtPt100100和和PtPt1010 在在0 0650650范圍內，金屬鉑的電阻值與溫度的關系為范圍內，金屬鉑的電阻值與溫度的關系為1 320CtBtAtRRt溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表 銅電阻（1 1）電阻值與溫度的關系幾乎呈線性，電阻溫度系數也較大，）電阻值與溫度的關系幾乎呈線性，電阻溫度系數也較大，（2 2）其材料易提純，價格比較便宜）其材料易提純，價格比較便宜（3 3）測溫范圍為

35、）測溫范圍為-50150 -50150 內，具有很好的穩定性內，具有很好的穩定性（4 4）缺點在）缺點在150150以上易被氧化以上易被氧化（5 5）電阻率較小，為繞一定的電阻值，銅電阻必須較細，長度較長，）電阻率較小，為繞一定的電阻值，銅電阻必須較細，長度較長，銅電阻體就較大，機械強度降低銅電阻體就較大，機械強度降低工業用銅熱電阻的分度號為工業用銅熱電阻的分度號為CuCu5050和和CuCu100100在在-50-50180180范圍內，金屬銅的電阻值與溫度的關系為范圍內，金屬銅的電阻值與溫度的關系為)1 (0tRRt溫度0時的電阻值 溫度t時的電阻值 溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表4

36、56分為:(1) 普通型熱電阻(2) 鎧裝熱電阻 (3) 薄膜熱電阻溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表2022-5-140薄膜鉑熱電阻元件，把金屬鉑研制成粉漿，采用先進的激光噴濺薄膜技術，及光刻法和干燥蝕刻法把鉑附著在陶瓷基片上形成膜，引線經過激光調阻制成。鉑金屬的長期穩定性、可重復操作性、快速響應及較寬的工作溫度范圍等特性使其能夠適合多種應用。薄膜鉑熱電阻薄膜鉑熱電阻陶瓷、玻璃、薄膜鉑熱電阻元件陶瓷、玻璃、薄膜鉑熱電阻元件 溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表當0124( , )AB

37、CueEt tI RI R124( ,0)(0)ABCueEtI RCI R4(0)CuRCR事先選擇( ,0)ABeEt 1212410,CuIIRRKRR溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表當00( , )( ,0)( ,0)ABABABEt tEtEt0( ,0)ABEt102411024( )(0)(0)CuCuCuI RtI RI RCI RCtI R減少了而增加了10(0)CuI RCt通過選擇(0)CuRC值，使100(0)( ,0)CuABI RCtEt則0124011024( , )( ,0)( ,0)(0)(0)( ,0)ABCuABABCuCuABeEt tI RI RE

38、tEtI RCI RCtI REt當結論：無論( ,0)ABEt溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表142(600,0)(0)ABCuEI RCRI4R當124(600,0)(0)0ABCueEI RCI R4R溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表rRrRRRrRRrRRtt231312)()()(熱電偶溫度變送器量程單元熱電偶溫度變送器量程單元 (1) (1) 具有熱電偶參比端溫度補償功能具有熱電偶參比端溫度補償功能(2) (2) 具有零點遷移、調整及量程遷移功能具有零點遷移、調整及量

39、程遷移功能(3) (3) 具有線性化功能具有線性化功能熱電阻溫度變送器量程單元熱電阻溫度變送器量程單元 (1)(1)三線制接法三線制接法(2)(2)線性化功能線性化功能直流毫伏變送器量程單元直流毫伏變送器量程單元 輸入信號為直流毫伏輸入信號為直流毫伏使用溫度變送器時應注意的問題：使用溫度變送器時應注意的問題：(1) (1) 使用前都要進行量程遷移和零點遷移使用前都要進行量程遷移和零點遷移(2) (2) 溫度變送器要與輸入信號類型相符，分度號的匹配、接線等溫度變送器要與輸入信號類型相符，分度號的匹配、接線等熱電偶溫度變送器：熱電偶溫度變送器： (1) (1) 分度號一致分度號一致 (2) (2)

40、 熱電偶的參比端要與變送器上的補償電阻感受相同溫度熱電偶的參比端要與變送器上的補償電阻感受相同溫度熱電阻溫度變送器：熱電阻溫度變送器： (1)(1)分度號一致；分度號一致；(2)(2)金屬熱電阻采用三線制接法，半導體熱敏電阻不用金屬熱電阻采用三線制接法，半導體熱敏電阻不用溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表圖3-70 一體化溫度變送器結構框圖溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表)(11WCutiRRKIKEKUIo溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表智能式溫度變送器 可以與各種熱電偶或熱電阻配合使用測量溫度； 具有量程范圍寬、精度高； 環境溫度和振動影響小、抗干擾能力強； 質量輕； 安裝維護方

41、便。 由硬件部分和軟件部分兩部分構成。溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表技術提要 數字液晶顯示 (可選) 通過現場總線通訊進行組態，如使用PC機或本地調整(帶顯示) 調用/刪除功能塊 自診斷功能 防爆、防水，本質安全 主站功能 精度：0.02% 雙通道 可接受多種輸入方式，如熱電偶、熱電阻(RTD)、毫伏(m V)、電阻(Ohm)溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表 (a)逆流 (b)正交 (d)彎頭圖3-56 溫度檢測元件的安裝示意圖第六節 現代檢測技術與傳感器的發展一、 軟測量技術的發展（Soft-Sensing Technique）二、 現代傳感器技

42、術的發展1. 新材料、新功能的開發，新加工技術的使用2. 多維、多功能化的傳感器3. 微型化、集成化、數值化和智能化4. 新型網絡傳感器的發展溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表例題分析1.用分度號為K的鎳鉻-鎳硅熱電偶測量溫度,在沒有采取冷端溫度補償的情況下,顯示儀表指示值為500,而這時冷端溫度為60,試問實際溫度應為多少?如果熱端溫度不變,設法使冷端溫度保持在20,此時顯示儀表的指示值應為多少? 顯示儀表指示值為500時,由附錄三可以查得這時顯示儀表的實際輸入電勢為20.64mV,由于這個電勢是由熱電偶產生的,即 E(t,t0) = 20.64 (mV) 由附錄三同樣可以查得 E(t0

43、,0) = E(60,0) = 2.436 (mV) 41溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表例題分析 由式 (5-14)可以得到 E(t,0) = E(t,t0) + E(t0 ,0) = 20.64 + 2.436 = 23.076 (mV) 由23.076mV,查附錄三,可得 t557 即被測實際溫度為557。 當熱端為557,冷端為20時,由于E(20 ,0) = 0.798mV,故有 E(t,t0) = E(t,0) - E(t0 ,0) = 23.076 - 0.798 = 22.278 (mV) 由此電勢,查附錄三,可得顯示儀表指示值約為538.4。 由此可見,當冷端溫度降低時,

44、顯示儀表的指示值更接近于被測溫度實際值。 42溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表例題分析2.如果用兩支鉑銠10-鉑熱電偶串聯來測量爐溫,連接方式分別如圖5-18(a)、(b)、(c)所示。已知爐內溫度均勻,最高溫度為1000,試分別計算測量儀表的測量范圍 (以最大毫伏數表示)。 圖5-18 爐子溫度測量43溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表例題分析解: (a)由于這時熱電偶的冷端均為0,每支熱電偶對應于1000時的熱電勢可以由附錄一查得 E(1000 ,0) = 9. 585 (mV) 兩支熱電偶串聯,測量儀表所測信號的最大值為 Emax = 29.585 = 19.17 (mV) 根據這

45、個數值可以確定儀表的測量范圍。 (b)由于這時不僅要考慮補償導線引出來以后的冷端溫度(30),而且要考慮爐旁邊補償導線與熱電偶的接線盒內的溫度(100)對熱電勢的影響。44溫度檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表圖5-18 爐子溫度測量例題分析 假定補償導線 C、D與熱電偶 A、B本身在100以下的熱電特性是相同的,所以在冷端處形成的熱電勢為E(30 ,0) = 0.173 (mV) 在補償導線C、D與熱電偶的連接處1、4兩點可以認為不產生熱電勢,但在接線盒內2、3兩點形成的熱電偶相當于熱電偶在100時形成的熱電勢,即E(100 ,0) = 0.645 (mV) 由于該電勢的方向與兩支熱電偶在熱端產生的電勢方向是相反的,所以這時總的熱電勢為E max = 2E(1000 ,0) - E(100 ,0) - E(30 ,0) = 29.585 - 0