03-温度检测仪表1

缺点：所用水银的纯度不同，就不能保证测温量值的一致性; 被测温度不在冰点和沸点之间就无法测量
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一、温度标尺
•热力学温标
根据卡诺循环原理建立的一种理想的科学的温标，但在实际上难以实现。
Q1 T1 Q2 T2
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一、温度标尺
1 （1）温度单位：开尔文(K)，定义为水的三相点温度的 倍，且1℃=1K 273 .16
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一、温度标尺
•温度标尺(温标)
三个条件：固定点温度；测温仪器；温标方程；
•经验温标
摄氏温标：水的冰点为0℃，水的沸点为100℃，两点之间等分100份； 华氏温标：氯化氨和冰的混合物为0。F ，水的沸点为100 。F ，两点之间 等分100份； 两种温标之间的转换：
5 tc (t F 32) 9 9 t，而且引线电阻随环境温度的变化会带来附加误 差，这种误差很难修正。这注定了两线制接线不适合工业热电 阻的使用。 只有当引线电阻r与元件电阻值 R满足 线电阻的影响才可以忽略. 时，引
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4、热电阻测温线路： ②.三线制：
三、热电阻测温
可消除导线电阻对测温的影响。
在热电阻的一端连接两根导线，另一端连接一根导线， 三根导线直径、长度一致，电阻均为r。 和电桥配合使用 和电桥电源相连的导线电阻 r对电桥平衡无影响；另两根导
比温度。金属热电阻稳定性高、互换性好、准确度高，可以
用作基准仪表。其缺点是需要电源激励、有自热现象，影响 测量精度。
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2、金属热电阻：
三、热电阻测温
0º C时的电阻
①.材料要求： 选择电阻随温度变化成单值连续关系的材料，最好是呈线 性或平滑特性，这一特性可以用分度公式和分度表描述。 有尽可能大的电阻温度系数。 电阻温度系数一般表示为：
可见：导线电阻r对桥路平衡无影响， 即可以消除热电阻测量过程中导线电
阻变化对测量的影响。
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4、热电阻测温线路： ②.三线制： 分析：
三、热电阻测温
可消除导线电阻对测温的影响。 注意： 只有在对称电桥（R1＝R2）时，才满 足上述平衡关系，才能完全消除导线 电阻r对测量的影响。 但工业电阻有时用不平衡电桥指示温 度，这种情况下不能完全消除连线电 阻r对测温的影响，但采用三线制接法
双金属温度开关
问：上、下金属片哪个膨胀系数大？
上
问：调温旋钮向下旋转，开关温度提高还是降低？ 提高
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二、膨胀式和压力式温度计
•压力式温度计
可作伸直或 弯曲变形
固定不动
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1、概述： ①.概念：
三、热电阻测温
利用导体或半导体的电阻值随温度变化的特性而制成的 感温器件称为热电阻。 ②.特点： 热电阻测温的优点是信号可以远传、灵敏度高、无需参
r
+U r Rt
电流导线 电压导线
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r
r
4、热电阻测温线路： ③.四线制：
三、热电阻测温
电位差计 I
分析：四线制接线中，和恒流源相 连的两接线称为电流导线，和电位差计
相连的两导线称为电压导线。恒流源在
电流导线上形成的压降I * r不在电位差 计测量范围内；电压导线虽有电阻，但
r
+U r Rt
0.00018
0.00109 0.00105 0.00095 0.00092
0.00016
0.00107 0.00103 0.00093 0.00090
问：灵敏度最高的是谁? 问：量程最大的是谁?
甲苯 水银 0.00002
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问：玻璃的平均体膨胀系数是多少?
二、膨胀式和压力式温度计
•电接点水银温度计
平均视膨胀系数：液体平均体膨胀系数与玻璃平均体膨胀 系数之差 安装注意事项：
铅锤安装，水平读数
内标式
外标式 第6 页
二、膨胀式和压力式温度计
几种常见流体的平均体膨胀系数和相对于玻璃的视膨胀系数
液体 使用范围(℃) 体膨胀系数 视膨胀系数
水银
甲苯 乙醇 煤油 戊烷
-30 ~ +600
-80 ~ +100 -80 ~ +80 0 ~ +200 -200 ~ +20
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四、热敏电阻测温
1、概念：用金属氧化物或半导体材料作为电阻体的温敏元件 2、分类： 正温度系数（PTC）、负温度系数（NTC）和临界温度 （CTR）三种热敏电阻；
其中： PTC、 CTR一般是利用其在特定温度下电阻值急剧
变化的特性构成温度开关器件； NTC一般用于温度检测。
3、负温度系数热敏电阻的阻值与温度的关系：
•国际实用温标 (T90)
（2）17个固定点温度：多采用三相点温度，如水的三相点温度为0.01℃ 国际开尔文温度与国际摄氏温度关系： t90 T90 273.15 （3）复现固定温度点的方法
•温度量值的传递
国家计量科学研究院 省、市、部、委计量局 地方、部门计量站
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二、膨胀式和压力式温度计
1 细长螺钉 2 椭圆形螺母 3 细导线 4 磁铁 5 扁平铁块 6 引出电极 7 引出电极 注意事项： 温度高于开关温度时，示值不再准确 必须使用低电压小电流信号 问：你能说出它在何处应用么？
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二、膨胀式和压力式温度计
•固体膨胀式温度计
双金属片温度计较玻璃液体温度计精度低，但适合振动、受冲击场合使用。
三、热电阻测温
用铠装电缆作为保护管-绝缘物-内引线
组件，前端与感温元件连接，外部焊接短保护管，组成铠装热 电阻。铠装热电阻外径一般为2~8mm。其特点是体积小，热响应 快，耐振动和冲击性能好，除感温元件部分外，其他部分可以 弯曲，适合于在复杂条件下安装。
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4、热电阻测温线路： ①.二线制：
三、热电阻测温
近似表示为：
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4、负温度系数热敏电阻的温度系数：
四、热敏电阻测温
电阻温度系数αT是随温度T而变化，所以热敏电阻在低 温段比高温段要更灵敏；而且B值越大灵敏度越高。 负温度系数热敏电阻的T0一般为25º C，故R（25º C）和B 值是热敏电阻的重要参数。要选择合适的R（25º C）和B
值，使热敏电阻在测温范围内有较好的稳定性。
过程检测仪表
浦铁成 putiecheng@
•温度
温度测量
内涵量，表征物体内部分子热运动剧烈程度，是物体分子运
动平均动能大小的标志。 温度反映物体的冷热程度。两个受热程度不同的物体相接触后， 经过一段时间的热交换，达到共同的平衡态后具有相同的温度。
温度测量原理就是选择合适的物体作为温度敏感元件，其 某一物理性质随温度而变化的特性为已知，通过温度敏感元件 与被测对象的热交换，测量相关的物理量变化，即可确定被测 对象的温度。
实际应用最多的是铜、铂两种材料，并已实行标准化生产。
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2、金属热电阻：
三、热电阻测温
②.铂热电阻：
10 分度号Pt 10 R0选用 100 分度号Pt 100
特点： 精度高，体积小，测温范围宽，稳定性好，再现
性好，但是价格较贵。 电阻与温度的关系：
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2、金属热电阻：
三、热电阻测温
③.铜热电阻：
50 分度号Cu 50 • R0选用 100 分度号Cu100
• 特点： 线性较好；价格低；电阻率低，因而体积较大，
热响应慢，但是利用这一特点可以制作测量区域 平均温度的感温元件。。
• 电阻与温度的关系：
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3、热电阻结构：有普通型和铠装型两种形式 ①.普通型:
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5、特点： 优点：
四、热敏电阻测温
电阻温度系数大，为金属电阻的十几倍，故灵敏度 高；电阻值高，引线电阻对测温没有影响，使用方便； 体积小，热响应快；结构简单可靠，价格低廉；化学稳 定性好，使用寿命长。 缺点： 互换性差，每一品种的测温范围较窄，部分品种的 稳定性差。
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三、热电阻测温
主要由感温元件、内引线、绝缘套管、保护套管
和接线盒等部分组成。感温元件是由细的铂丝或铜丝绕在绝缘 支架上构成，为了使电阻体不产生电感，电阻丝要用无感绕法 绕所示，将电阻丝对折后双绕制，如图，使电阻丝的两端均由 支架的同一侧引出。对于保护套管的要求与热电偶相同。
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3、热电阻结构：有普通型和铠装型两种形式 ②. 铠装热电阻：
热电阻引线方式有二线制、三线制、四线制。 在热电阻两端各接一根导线，该引线方式简单、费用低。
引线电阻
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三、热电阻测温
4、热电阻测温线路：
①.二线制：
在热电阻两端各接一根导线，该引线方式简单、费用低。 但由于工业应用中，热电阻安装在产现场，指示仪表在控
制室，其间引线长，若每根导线电阻为r，则测量回路必然含
线电阻r分别加到了相邻桥臂，
不影响电桥平衡。
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4、热电阻测温线路： ②.三线制： 分析：
三、热电阻测温
可消除导线电阻对测温的影响。
Rt r R2 R1 R3 r 当电桥平衡时，有：
R1 R3 R1 Rt 1 R2 R2 若：R1 R2 R1 R3 Rt R2
•玻璃液体温度计
平均体膨胀系数： 在单位温度变化时，物质体积相对于0℃体积的变化量。 Vt2 Vt1 V t1 ,t2 (t2 t1 )V0 t V0 式中： t1 ,t2
Vt V0
代表液体在t1到t2温度下的平均体膨胀系数；
液体在温度为t时的体积；
液体在温度为0℃时的体积；
通常取0~100 ℃之间的平均电阻温度系数：
电阻温度系数与金属的纯度有关，金属越纯，α值越大，电