温度检测仪表(20111028)

补偿导线 问题引出
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
解决方法
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
功 能
其一实现了冷端迁移； 其二是降低了成本。
使用补偿导线注意问题 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。ຫໍສະໝຸດ 冷端温度补偿问题引出
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
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
冷端温度修正法 设：冷端温度恒为t0（t0≠0）被测温度为 t
铜电阻
电阻值与温度的关系几乎呈线性，电阻温度系数也较大，而且 其材料易提纯，价格比较便宜，但缺点是在100℃以上易被氧 化 工业用铜热电阻的分度号为Cu50和Cu100
热敏电阻
（负温度系数热敏电阻 NTC ）
电阻温度系数约为铂电阻的4～9倍，且本身电阻值较高。半导体 热敏电阻的电阻-温度特性呈非线性，并且稳定性和互换性差。
测量原理
导体或半导体的电阻值随温度变化
T
热电阻
R
在0～630.74℃范围内，金属铂的电阻值与温度的关系为
R t R 0 [1 At Bt
2
Ct ]
3
在-50～180℃范围内，金属铜的电阻值与温度的关系为
R t R 0 (1 t )
温度t℃时的电阻值
温度0℃时的电阻 值
热电阻结构
热电偶测温基本原理
将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图所示。 当导体A和B的两个连接点t和t0之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因 而在回路中形成一个大小的电流，这种现象称为热电效应。热电偶就是利用 这一效应来工作的。 如图所示，热电偶的一端将A、B两种导体焊在一起，置于温度为t的被测介中称 为自由端，放在温度为t0的恒定温度下。当工作端的被测介质温度发生变化 时，热电势随之发生变化，将热电势送入显示仪表进行指示或记录，或送入 微机进行处理，即可获得温度值。
温度检测仪表
BZ28-2SCEP平台仪表
温度测量的基本概念
温度是表征物体冷热程度的物理量。
温度只能通过物体随温度变化的某些特性来 间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温 标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温 度的基本单位。
目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄 氏温标、热力学温标。
华氏温标（º F）规定：在标准大气压下，冰的熔点为32度，水的沸点为 212度，中间划分180等分，每一等分为华氏1度，符号为º F。 摄氏温度（℃）规定：在标准大气压下，冰的熔点为0度，水的沸点为 100度，中间划分100等分，每一等分为摄氏1度，符号为℃。 摄氏温度值t和华低温度值tF有如下关系： t=5/9(tF-32) ℃ 热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分子运动停止时的 温度为绝对零度，记符号为K 绝对零度时的温度定义为0K。水的三相点，即液体、固体、气体 状态的水同时存在的温度，定义为273.16K。 水在标准大气压下结冰的温度，即摄氏温标0°C，或华氏温标 32°F，相当于热力学温标273.15K。 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)
温度测量仪表的分类
温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两 大类。 通常来说接触式测温仪表测温仪表比较简单、可靠，测 量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热 交换，需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的 延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的 温度测量。 非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的， 测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上 限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般 也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气 等外界因素的影响，其测量误差较大。
测量得出的热电势
修正公式
被测温度 t 的热电势
(t ,0 ) E (t , t 0 ) E (t 0 ,0 )
冷端 t0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)
例
用S型热电偶测温，热电偶的冷端温度t0=20℃，测得热电势 为7.32 mv，求被测对象的实际温度t 。
6
5
4
热电阻故障原因及处理方法 热电阻的常见故障是热电阻的短路和断路。一 般断路更常见，这是因为热电阻丝较细所致。断 路和短路是很容易判断的，可用万用表的“×1Ω” 档，如测得的阻值小于R0 (温度为0℃时阻值 )， 则可能有短路的地方；若万用表指示为无穷大， 则可断定电阻体已断路。电阻体短路一般较易处 理，只要不影响电阻丝的长短和粗细，找到短路 处进行吹干，加强绝缘即可。电阻体的断路修理 必然要改变电阻丝的长短而影响电阻值，为此更 换新的电阻体为好，若采用焊接修理，焊后要校 验合格后才能使用。
按热电偶的用途不同，常制成以下几种形式。 ①普通型热电偶 普通型热电偶是应用最多的，主要用来测 量气体、蒸汽和液体等介质的温度。根据测温范围及环境 的不同，所用的热电偶电极和保护套管的材料也不同，但 因使用条件基本类似，所以这类热电偶已标准化、系列化。 按其安装时的连接方法可分为螺纹连接和法兰连接两种。 ②铠装热电偶 铠装热电偶又称缆式热电偶，是由热电极、 绝缘材料（通常为电熔氧化镁）和金属保护管三者结合， 经控制而成一个坚实的整体。 ③表面热电偶 ④薄膜式热电偶 ⑤快速消耗型热电偶
•
①标准化热电偶 我国从 1988年1月1日起，热电偶 和热电阻全部按IEC国际标 准生产，并指定S、B、E、 K、R、J、T七种标准化热 电偶为我国统一设计型热 电偶。 透平发电机组选用的是K型热 电偶
(2)热电偶的结构形式 为了保证热电偶可靠、稳定 地工作，对它的结构要求如下： 组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固； 两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路； 补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠； 保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
需冷端温度补偿,在低温 段测量精度较低
测温精度高，便于远距 离、多点、集中测量和 自动控制
不能测高温,须注意环境 温度的影响
温度测量仪表的精度等级和分度值
仪表名称 双金属温 度计 压力式温 度计 玻璃液体 温度计 热电阻 热电偶 精度等级 分度值,℃ 仪表名称 光学高温 计 辐射温度 计（热电 堆） 部分辐射 温度计 比色温度 计 精度等级 1-1.5 1.5 分度值,℃ 5-20 5-20 1,1.5,2.5 0.5-20 1,1.5,2.5 0.5-20
热电偶的种类及结构形成
（1）热电偶的种类 常用热电偶可分为 标准热电偶和非标准热电偶两大类。 所调用标准热电偶是指国家标准规定 了其热电势与温度的关系、允许误差、 并有统一的标准分度表的热电偶，它 有与其配套的显示仪表可供选用。非 标准化热电偶在使用范围或数量级上 均不及标准化热电偶，一般也没有统 一的分度表，主要用于某些特殊场合 的测量。
双金属 压 力 式 液体 气体 蒸汽 热 电 偶 铂铑-铂 镍铬-镍铝 镍铬-考铜 热 电 阻 铂 铜 热敏
-80-600 -30-600 -20-350 0-250 0-1600 0-900 0-600 -200-500 -50~150 -50~300
测温范围广，精度高， 便于远距离、多点、集 中测量和自动控制
解
由分度表查得 E (20,0 ) = 0.113 mv 则 E (t, 0) = E (t, t0)+E (t0, 0)
= 7.32 + 0.113
= 7.434 mv 再查分度表得其对应的被测温度t = 808℃
使用补偿电桥注意问题
根据各类热电偶的型号选择配套的补偿电桥 注意补偿温度的起点 在20℃平衡，须把显示仪表的机械零点预先调整到20℃ 在 0℃平衡，须把显示仪表的机械零点预先调整到 0℃ 补偿是相对的，以此有一定误差
热电阻温度计
应用于-200~600℃范围内的温度测量
热电阻＝电阻体（最主要部分）＋绝缘套管＋接线盒
热电阻的材料要求： 电阻温度系数要大；电阻率尽可能大，热容量要小，在测 量范围内，应具有稳定的物理和化学性能；电阻与温度的关系最 好接近于线性； 应有良好的可加工性，且价格便宜。
常用热电阻
铂电阻
电阻率较大，电阻-温度关系呈非线性，但测温范围广，精 度高，且材料易提纯，复现性好 工业用铂电阻分度号为Pt100和Pt10
0.5-2.5 0.5-3 0.5-1
0.1-10 1-10 5-20
1-1.5 1-1.5
1-20 1-20
热膨胀式测温
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
双金属温度计是利用两种不同金属在温度 改变时膨胀程度不同的原理工作的。工业用双 金属温度计主要的元件是一个用两种或多种金 属片叠压在一起组成的多层金属片。为提高测 温灵敏度，通常将金属片制成螺旋卷形状。当 多层金属片的温度改变时，各层金属膨胀或收 缩量不等，使得螺旋卷卷起或松开。由于螺旋 卷的一端固定而另一端和可以自由转动的指针 相连，因此，当双金属片感受到温度变化时， 指针即可在一圆形分度标尺上指示出温度来。 这种温度计和棒状的玻璃液体温度计的用途相 似，但可使用在机械强度要求更高的条件下。
测量原理
热电极
热电偶两端的热电势差可以用下式表示： Et＝ eAB(t)—eAB(t0) 式中：Et—热电偶的热电势； eAB(t)—温度为t时工作端的热电势； eAB(t0)—温度为t0时自由端的热电势 当自由端温度t0恒定时，热电势只与工作端的温度有关， 即Et=f(t)。 当组成热电偶的热电极的材料均匀时，其热电势的大小 与热电极本身的长度和直径大小无关，只与热电极材料的 成分及两端的温度有关，因此，用各种不同的导体或半导 体材料可做成各种用途的热电偶，以满足不同温度对象测 量的需要。