第五节温度检测与仪表
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温度检测文档
温度检测简介温度检测是一项常见的技术，用于测量和监控环境中的温度变化。
无论是工业领域中的生产过程，还是日常生活中的温度调节，温度检测都扮演着重要的角色。
本文将介绍温度检测的原理、常见的温度传感器以及应用。
原理温度检测的原理基于物体温度与其它物理特性之间的关系。
一种常见的方法是通过测量物体与热平衡的系统之间的热交换来确定其温度。
根据热传导定律，热量会从温度较高的物体传导到温度较低的物体中，直到两者达到热平衡。
通过测量热传导的速率，可以确定物体的温度。
另一种常用的温度检测原理是基于物体辐射的热量。
根据斯蒂芬·玻尔兹曼定律，物体的辐射功率与其温度的四次方成正比。
因此，通过测量物体发出的辐射功率，可以确定其温度。
温度传感器在温度检测中，使用各种类型的传感器来测量温度。
以下是一些常见的温度传感器：1.热电偶（Thermocouple）: 热电偶是一种基于两个不同金属导线焊接在一起构成的传感器。
当两个导线的焊点处于不同温度下时，会产生一个电压信号。
根据电压信号的大小，可以确定温度的变化。
2.热敏电阻（Thermistor）: 热敏电阻是一种电阻，其电阻值随温度的变化而变化。
通过测量热敏电阻的电阻值，可以确定温度的变化。
3.压电传感器（Piezoelectric Sensor）: 压电传感器是一种利用压电效应来测量温度变化的传感器。
压电效应是指在某些晶体中，施加力或压力会导致电荷分离产生电压信号。
通过测量这个电压信号的大小，可以确定温度的变化。
除了上述传感器，还有其他类型的温度传感器，如红外线传感器和光电传感器等。
应用温度检测在各个领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用：1.工业控制：在工业过程中，温度是一个重要的参数，需要实时监测和控制。
例如，温度检测可以用于控制炉子的温度，以确保生产过程中的温度符合要求。
2.家居自动化：温度检测可以用于家庭自动化系统中的温度调节。
根据房间的温度，系统可以自动调整暖气、空调等设备的工作状态，提高舒适性和能源效率。
自动化仪表ppt
压力表的分类：按其转换原理的不同，大致可分为四大类。
1、液柱式压力计：依据流体静力学原理，简单、方便测量范 围窄测较低压或真空度。
2 、弹性式压力表；将被测压力转换成弹性元件变形的位移进 行测量，如弹簧管压力表，波纹管压力计等。
3、电器式压力表；通过机械或电器元件将被测压力转换为电 量（电压、电流、频率等）来进行测量的仪表。如电容式、 电阻式、应变片式或霍尔片式等压力表。
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400-2000 700-3000 900-1700 0-3500 200-2000
二、常用的几种温度检测仪表
1、热电偶：两种不同成分的导体焊在一起，两端温度不同 时，回路中就会有热电势产生，通过测量电势来测量温 度的一种感温元件。
2、热电阻：利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化 的特性来测量温度的一种感温元件。
Rt=R0[1+α（t-t0）] R0为0的电阻值，α—为电阻温度系 数
温度检测及原理
双金属温度计
固体膨胀式温度计：用两片线 膨胀系数不同的金属片叠焊接在一起 制成双金属片。受热后，由于两金属 片的膨胀长度不同而产生弯曲。
若将双金属片制成螺旋形，当 温度变化时，螺旋的自由端便围绕着 中心轴偏转，带动指针在刻度盘上指 示出相应温度值。
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重庆精本科技发展有限公司
第三节 压力测温原理
使用范围／℃
结构简单、使用方便、测量 容易破损、读数麻烦、一般只
准确、价格低廉
能现场指示 ,不能记录与远传
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
结构简单、不怕震动、具有 精度低、测量距离较远时 ,仪表的
防爆性、价格低廉、能记录、 滞后性较大、一般离开测量点不超
接触式测温仪表有： 1、膨胀式温度计 膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀的性质而制 成的。有： 液体膨胀式温度计：利用液体（水银、酒精）受热时 体积膨胀的特性测温。
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非接触式测温仪表有： 1、 辐射式温度计
通过测量物体热辐射功率来测量温度。 2、 红外式温度计
故障处理
由于热电偶的选型、安装、老化等一些原因，常导致热电偶在使用过程 中测量不准。常见故障原因及其处理方法如下：
故障现象（四种）： A.指示值偏低，可能存在的原因有： 1. 热电极短路 2. 热电偶的接线柱处积灰，造成短路。 3. 补偿导线线间短路. 4. 热电偶电极变质。 5. 补偿导线与热电偶极性接反。 6．补偿导线与热电偶不配套。 7. 热电偶安装位置不当或插入深度不符合要求。 8. 热偶温变参数设置问题 9. 系统组态问题
在-50～+150℃的范围内，铜电阻与温度的关系是
固体膨胀式温度计：用两片线 膨胀系数不同的金属片叠焊接在一起 制成双金属片。受热后，由于两金属 片的膨胀长度不同而产生弯曲。
若将双金属片制成螺旋形，当 温度变化时，螺旋的自由端便围绕着 中心轴偏转，带动指针在刻度盘上指 示出相应温度值。
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第三节 压力测温原理
使用范围／℃
结构简单、使用方便、测量 容易破损、读数麻烦、一般只
准确、价格低廉
能现场指示 ,不能记录与远传
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
结构简单、不怕震动、具有 精度低、测量距离较远时 ,仪表的
防爆性、价格低廉、能记录、 滞后性较大、一般离开测量点不超
接触式测温仪表有： 1、膨胀式温度计 膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀的性质而制 成的。有： 液体膨胀式温度计：利用液体（水银、酒精）受热时 体积膨胀的特性测温。
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非接触式测温仪表有： 1、 辐射式温度计
通过测量物体热辐射功率来测量温度。 2、 红外式温度计
故障处理
由于热电偶的选型、安装、老化等一些原因，常导致热电偶在使用过程 中测量不准。常见故障原因及其处理方法如下：
故障现象（四种）： A.指示值偏低，可能存在的原因有： 1. 热电极短路 2. 热电偶的接线柱处积灰，造成短路。 3. 补偿导线线间短路. 4. 热电偶电极变质。 5. 补偿导线与热电偶极性接反。 6．补偿导线与热电偶不配套。 7. 热电偶安装位置不当或插入深度不符合要求。 8. 热偶温变参数设置问题 9. 系统组态问题
在-50～+150℃的范围内，铜电阻与温度的关系是
化工仪表及自动化ppt课件
两圆筒间的电容量C
C
2L
ln D
d
D外电极的内径，d为内电极的外径。当 D 和 d 一
定时，电容量 C 的大小与极板的长度 L 和介质的
介电常数ε 的Leabharlann 积成比例。将探头插入被测物料中，电极浸入物料中的深度随 物位高低变化，引起电容量变化，可检测出物位。
2.液位的检测
对非导电介质液位测量的电容式液位传感器原理如下图所示。
的仪表。
按其工作原理分为
直读式物位仪表 差压式物位仪表 浮力式物位仪表 电磁式物位仪表 核辐射式物位仪表 声波式物位仪表 光学式物位仪表
二、差压式液位变送器
1.工作原理：利用容器内的液位改变时，由液柱产生的 静压也相应变化的原理而工作的。
图3-39 差压液位变送器 原理图
图3-40 压力表式液位计
迁移弹簧的作用 改变变送器的零点。
迁移和调零 都是使变送器输出的起始值与被测量起始 点相对应，只不过零点调整量通常较小，而零点迁移 量则比较大。
迁移 同时改变了测量范围的上、下限，相当于测量 范围的平移，它不改变量程的大小
举例
图3-42 正负迁移示意图
某差压变送器的测量范 围为0～5000Pa，当压差由0 变化到5000Pa时，变送器的 输出将由4mA变化到20mA， 这是无迁移的情况，如左图 中曲线a所示。负迁移如曲 线b所示，正迁移如曲线c所 示。
由端产生位移，再由齿轮放大机 构把位移变为指示值，这种温度
1—传动机构；2—刻度盘； 3—指针；计具有温包体积小，反应速度快、 4—弹簧管；5—连杆；6—接头；7— 灵敏度高、读数直观等特点
毛细管；8—温包；9—工作物质
3.辐射式温度计
辐射式高温计是基于物体热辐射作用来测量温度的仪表。 广泛用于测量高于800摄氏度的温度。
C
2L
ln D
d
D外电极的内径，d为内电极的外径。当 D 和 d 一
定时，电容量 C 的大小与极板的长度 L 和介质的
介电常数ε 的Leabharlann 积成比例。将探头插入被测物料中，电极浸入物料中的深度随 物位高低变化，引起电容量变化，可检测出物位。
2.液位的检测
对非导电介质液位测量的电容式液位传感器原理如下图所示。
的仪表。
按其工作原理分为
直读式物位仪表 差压式物位仪表 浮力式物位仪表 电磁式物位仪表 核辐射式物位仪表 声波式物位仪表 光学式物位仪表
二、差压式液位变送器
1.工作原理：利用容器内的液位改变时，由液柱产生的 静压也相应变化的原理而工作的。
图3-39 差压液位变送器 原理图
图3-40 压力表式液位计
迁移弹簧的作用 改变变送器的零点。
迁移和调零 都是使变送器输出的起始值与被测量起始 点相对应，只不过零点调整量通常较小，而零点迁移 量则比较大。
迁移 同时改变了测量范围的上、下限，相当于测量 范围的平移，它不改变量程的大小
举例
图3-42 正负迁移示意图
某差压变送器的测量范 围为0～5000Pa，当压差由0 变化到5000Pa时，变送器的 输出将由4mA变化到20mA， 这是无迁移的情况，如左图 中曲线a所示。负迁移如曲 线b所示，正迁移如曲线c所 示。
由端产生位移，再由齿轮放大机 构把位移变为指示值，这种温度
1—传动机构；2—刻度盘； 3—指针；计具有温包体积小，反应速度快、 4—弹簧管；5—连杆；6—接头；7— 灵敏度高、读数直观等特点
毛细管；8—温包；9—工作物质
3.辐射式温度计
辐射式高温计是基于物体热辐射作用来测量温度的仪表。 广泛用于测量高于800摄氏度的温度。
仪表日常维护保养常见故障分析
自动控制系统基本构成及方块图 文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
自动控制系统旳方块图
方块图中， x 指设定值；z 指输出信号；e 指偏差信号；p 指发出信号；q 指出料流量 信号；y 指被控变量；f 指扰动作用。当x 取正值，z取负值，e= x- z，负反馈；x 取 正值，z取正值， e= x+ z，正反馈。
• 仪表精度等级 • 又称精确度等级,是指最大引用误差去掉正负号和%。 • 我国仪表精度等级有：0.005、0.02、0.05、0.075、
0.1、0.2、0.35、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等。 • 级数越小，精度（精确度）就越高。
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
第二节、仪表分类
• 我企业常用旳执行器为：气动调整阀、气动程控阀、 电动调整阀、电动程控阀等。
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
第七节、控制系统
DCS控制系统即是经过网络系统将控制站、工程师站、 操作员站连接起来，完毕数据采集、控制、显示、操 作和管理。
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
第八节、仪表旳日常维护、 检修内容
员核实和将联锁信号投入方能结束检修工作。
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
四、开、停车注意事项
企业开车、停车很普遍。短时间停车对仪表 影响不大，工艺人员根据仪表进行停车或开 车操作，需要仪表工配合旳事不多，仪表自 身需要处理旳事也不多。本文要闸述旳开停 车主要是因为全厂大检修，全厂范围内旳停 车和开车，需要较长一段时间停车然后再开 车旳情况。
• 企业常用显示控制仪表为： • 数字显示仪表、单（双）光柱显示仪表、流量积算仪、
无纸统计仪、调整器等
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
第3章第5节温度检测及仪表
热电偶温度计测温系统示意图 1—热电偶；2—导线；3—测量仪表
7
热电偶示意图
(1)热电现象及测温原理
热电现象
接触电势形成的过程
左图闭合回路中总的热电势
E t, t0 e AB t e AB t0
热电偶原理
8
或
E t, t0 e AB t eBA t0
结构简单、不怕震动、具有 精度低、测量距离较远时 ,仪 防爆性、价格低廉、能记录、 表的滞后性较大、一般离开测 量点不超过 10米 报警与自控 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
0 ～500（-50 ～ 600）液体型 0 ～100（-50 ～ 200）蒸汽型 -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 -20 -50 -40 -40 ～1300（1600）铂铑10-铂 ～1000（1200）镍铬-镍硅 ～800（900）镍铬-铜镍 ～300（350）铜-铜镍
17
(4)热电偶的构造及结构形式
热电极 绝缘管
保护套管
接线盒
热电偶的结构
18
2.补偿导线
采用一种专用导线，将热电偶的冷端延伸出来，这 既能保证热电偶冷端温度保持不变，又经济。 它也是由两种不同性质 的金属材料制成，在一定温 度范围内（0～100℃）与所 连接的热电偶具有相同的热 电特性，其材料又是廉价金 属。见左图。
5
双金属温度计
双金属温度信号器 双金属片 1—双金属片；2—调节螺钉； 3—绝缘子；4—信号灯
5
第三章第五节温度检测及仪表
(2).插入第三种导线的问题 用热电偶测温时,需接仪表来测热电势,而仪表要远 离测温点,这就需接第三种导线C。热电偶回路中接 入连接导线C,就构成新的接点,但不影响热电偶的 总热电势。
(2).插入第三种导线的问题: 如右(a)图:新的接点为3点和4点,两点的温度相同为
t1,则总热电势E(t,t0)为： E(t,t0)=eAB(t)+eBC(t1)+eCB(t1)+eBA(t0) = eAB(t)+eBC(t1)- eBC (t1)+ eBA(t0) = eAB(t)+ eBA(t0) = eAB(t)- eAB(t0) 可见,与没有接入第三种导线时 总热电势相等。
三、热电阻温度计
原理: 利用金属导体的电阻随温度的变化而变化 的原理来测温。
特点:在300℃下的灵敏度高于热电偶,在中、低温 (-200℃~650℃)的测量中得到了广泛应用。 组成:热电阻(感温元件).显示仪表(不平衡电桥或 平衡电桥).连接导线。连接导线采用三线制接法。 1.测温原理:测温元件(金属导体)的电阻随温度的 变化而变化的特性来测温的,电阻值与温度关系：
解:查表得:E(30,0)=1801µV, 则:E(t,0)= E(t,30)+ E(30,0)= 66982+1801=68783µV 查表得: E(900,0)= 68783µV, 即实际温度为t=900 ℃。 而不是66982µV对应的温度t’再加上30℃。
E(870,0)=66473µV, E(880,0)=67245µV 66982µV对应的温度t’→ t’ =870+(66982-66473)/(67245-66473)×10=876.6℃
温度相同。同理,如果回路中串接多 种导线,只要引线两端的温度相同, 就不影响热电偶所产生的热电势值。
热工仪表知识
必须满足工艺生产过程的要求，包括量程与精度； 必须考虑被测介质的性质，如温度高低、工作压力大小、
粘度、易燃易爆程度等； 必须注意仪表安装使用的现场环境条化，如环境温度、电
磁场、振动等。
压力计的选用
高炉料罐压力使用
粒化渣冷水池使用
喷煤车间废气压力使用
高炉除尘液压站使用
压力变送器接线图
第三章 流量测量仪表
涡街流量计与差压流量计测量饱和蒸汽流量对比：
用标准孔板流量计来测量饱和蒸汽流量较为普遍，但存 在一些不足之处：其一，压力损失较大；其二，导压管、 三组间及连接接头容易泄漏；其三，量程范围小，一般为 3比1，对流量波动较大易造成测量值偏低。
而涡街流量计具有结构简单，涡街变送器直接安装于管 道上，克服了管路泄漏现象。另外，涡街流量计的压力损 失较小，量程范围宽，对饱和蒸汽测量量程比可达30比1。 因此，随着涡街流量计测量技术的成熟，涡街流量计的使 用越来越受到人们的青睐。
一体式电磁流量计
分体式电磁流量计（高炉工业水 流量计）
电磁流量计接线图
第六节：阿里巴流量计
阿里巴流量计(又称笛形均速管流量计)是根据皮托管测速原理发展起来的一 种新型差压流量检测元件。具有根据空气动力学设计，可大大降低传感器 处流体分离产生的误差，在同类产品中可达到更高精度，性能更加优于传 统的流量仪表。
一体化差压式流量计（喷煤车 间N2总管流量计）
流量孔板（高炉炉顶氮气总 管流量计）
第三节：转子流量计
浮子流量计,又称转子流量计,是变面积式流量计的一种,在一根由 下向上扩大的垂直锥管中,圆形横截面的浮子的重力是由液体动力 承受的,浮子可以在锥管内自由地上升和下降。在流速和浮力作用 下上下运动，与浮子重量平衡后，通过磁耦合传到与刻度盘指示 流量。一般分为玻璃和金属转子流量计。金属转子流量计是工业 上最常用的，对于小管径腐蚀性介质通常用玻璃材质，由于玻璃 材质的本身易碎性，关键的控制点也有用全钛材等贵重金属为材 质的转子流量计。
粘度、易燃易爆程度等； 必须注意仪表安装使用的现场环境条化，如环境温度、电
磁场、振动等。
压力计的选用
高炉料罐压力使用
粒化渣冷水池使用
喷煤车间废气压力使用
高炉除尘液压站使用
压力变送器接线图
第三章 流量测量仪表
涡街流量计与差压流量计测量饱和蒸汽流量对比：
用标准孔板流量计来测量饱和蒸汽流量较为普遍，但存 在一些不足之处：其一，压力损失较大；其二，导压管、 三组间及连接接头容易泄漏；其三，量程范围小，一般为 3比1，对流量波动较大易造成测量值偏低。
而涡街流量计具有结构简单，涡街变送器直接安装于管 道上，克服了管路泄漏现象。另外，涡街流量计的压力损 失较小，量程范围宽，对饱和蒸汽测量量程比可达30比1。 因此，随着涡街流量计测量技术的成熟，涡街流量计的使 用越来越受到人们的青睐。
一体式电磁流量计
分体式电磁流量计（高炉工业水 流量计）
电磁流量计接线图
第六节：阿里巴流量计
阿里巴流量计(又称笛形均速管流量计)是根据皮托管测速原理发展起来的一 种新型差压流量检测元件。具有根据空气动力学设计，可大大降低传感器 处流体分离产生的误差，在同类产品中可达到更高精度，性能更加优于传 统的流量仪表。
一体化差压式流量计（喷煤车 间N2总管流量计）
流量孔板（高炉炉顶氮气总 管流量计）
第三节：转子流量计
浮子流量计,又称转子流量计,是变面积式流量计的一种,在一根由 下向上扩大的垂直锥管中,圆形横截面的浮子的重力是由液体动力 承受的,浮子可以在锥管内自由地上升和下降。在流速和浮力作用 下上下运动，与浮子重量平衡后，通过磁耦合传到与刻度盘指示 流量。一般分为玻璃和金属转子流量计。金属转子流量计是工业 上最常用的，对于小管径腐蚀性介质通常用玻璃材质，由于玻璃 材质的本身易碎性，关键的控制点也有用全钛材等贵重金属为材 质的转子流量计。
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eAB(t0)
eA(t,t0)
A
B
eB(t,t0)
eAB(t) 图3-38 热电现象
精品课程
山东师范大学化工系仪表教研室
——热电势
eAB(t0)
E AB t、t 0 ) （
E 表示回路中总的电动势。 A、B表示组成热电偶的材料和极性 A为正极、B为负极 t为热电偶热端温度（被测温度） t0为热电偶冷端温度（参比温度） e (t,t )
②、物理解释 电子密度ΝA大于ΝB，A材料的电子就要向B材料扩 散，A材料失去电子显正电，B材料得到电子显负 电，从而建立内部电场，此电场阻碍电子的进一步 扩散，当电场力和扩散力平衡时，我们称此电场为 接触电势。eAB（t）、eAB（t0）。 e t e t ③、影响eAB（t）、eAB（t0）的因素 (1)、NA，NB的电子密度比 (2)、接点温度t、t0
A t B
酒精灯靠近t端电压表指针如何变化？ 酒精灯靠近 端电压表指针如何变化？ 端电压表指针如何变化 酒精灯靠近t 端电压表指针如何变化？ 酒精灯靠近 0端电压表指针如何变化？ 酒精灯离开t端电压表指针如何变化 端电压表指针如何变化？ 酒精灯离开 端电压表指针如何变化？ 酒精灯离开t 端电压表指针如何变化？ 酒精灯离开 0端电压表指针如何变化？
to
精品课程
山东师范大学化工系仪表教研室
——热电效应和热电偶
热电效应（ 热电效应（热电偶测温的基本原 任何两种不同材料的金属丝A 理）：任何两种不同材料的金属丝 材料、 材料 材料， 材料、B材料，将其两端点分别焊接 在一起， 在一起，处在不同的温度下 t 及 t0 ， B B A A 在该回路内就会产生热电势。 在该回路内就会产生热电势 。 称此 电动势为热电势E 电动势为热电势 t，称两种不同材料 的金属丝为热电偶， 称做热电偶的 的金属丝为热电偶 ， t称做热电偶的 热端（工作端） 热端（工作端），t0称做热电偶的冷 图3-37 热电偶示意图 参比端） 端 （ 参比端 ） ， 此物理现象称做热 电效应。 电效应。
测温方式
主要特点 结构简单、使用方便、测量准确、价格低廉；测 量上限和精度受玻璃质量的限制，易碎，不能远 传 结构紧凑、可靠；测量精度低、量程和使用范围 有限 测温范围广、测量精度高、便于远距离、多点、 集中检测和自动控制，应用广泛；需自由瑞温度 补偿，在低温段测量精度较低
接 触 式
热电效应
热电偶
铂电阻 铜电 阻 半导体 热敏电 阻 非接触 式 非接触式 辐射式
热膨胀原理
气体 （压力式温度计）
热阻效应 （热电阻温度计）
接触式
测温仪表 热电效应 （热电偶温度计）
非接触式 热辐射原理 （光学高温计）
精品课程
测温仪 表 玻璃液 体 膨胀式 双金属 －80～ 600 －200～ 1800 －200～ 600 测温范围 ℃ －100～ 600
山东师范大学化工系仪表教研室
接触电势 温差电势
精品课程
山东师范大学化工系仪表教研室
温差电势 ①、定义 同一种材料的导体，由于两端点温度的 差异，而产生的热电势叫温差电势。 ②、物理解释
在t端温度高，电子能量大。 t0端电子能量小，能量大的 电子就要向能量小的地方 扩散，t端失去电子显正电， t0端得到电子显负电从而建 立内部电场，此电场阻碍 电子的进一步扩散，当电 场力和扩散力平衡时，我 们称此电场为温差电势。 eA（t，t0）
答 反应釜的反应温度为380℃。
精品课程
山东师范大学化工系仪表教研室
课堂练习： 已知热电偶镍鉻-镍硅，分度号K，当自由端温 度 t0=60℃时，测得的热电势为40.15mv 问：① 热端温度 t=？ ② 如果t0=20℃，热端温度保持不变，此时产生的 热电势为多少？ ③ 显示仪表刻度盘是在t0=0℃的情况下刻度，当t0 变化到10℃时，会产生多大的误差？
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山东师范大学化工系仪表教研室
第五节 温度检测与仪表
温度检测的主要方法和分类 热电偶及其测温原理 热电阻及其测温原理 温度变送器简介 其它温度检测仪表简介 ★ ★ ☆ ☆ ★ ☆
温度检测仪表的选用和安装
精品课程
山东师范大学化工系仪表教研室
5.1 温度检测方法和分类
固体（双金属片） 液体（水银、酒精）
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4、符号法则 在热电势的表示方法中，若A、B、t、t0的位置调 换，会产生一个负号。 A 表示热电势的正极。 B 表示热电势的负极。 t 表示热电偶的热端。 t0 表示热电偶的冷端。
若A、B的位置调换或t、t0 的位置调换，都会改 变热电势的正负号。 EAB（t,t0）=- EAB（t0,t） eAB(t)=- eBA(t) EAB（t,t0）=- EAB（t0，t） EBA(t0,t)= EAB（t,t0）
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热电偶回路的几个重要结论
1、组成热电偶的两金属材料相同，即 NA=NB 不管 其温度如何，热电偶回路中的总电势为零。 EAB（t,t0）=0 2、在热电偶回路中，若 t=t0 不管其金属材料是否 相同，热电偶回路中的总电势为零。 EAB（t,t0）=0 3、回路中的热电势是两接点温度的函数差，而不是 温度差的函数。 EAB（t,t0）=eAB(t)- eAB(t0) EAB（t,t0）≠eAB(t - t0)
C t0
C
A
B
但如何来检测热电偶产生的毫伏信号 呢？
因为要测量毫伏信号， 因为要测量毫伏信号 ， 必须在热电偶 回路中串接毫伏信号的检测仪表， 回路中串接毫伏信号的检测仪表 ， 那
t
串接的检测仪表是否ຫໍສະໝຸດ 产生额外的热 电势，对热电偶回路产生影响呢？ 电势，对热电偶回路产生影响呢？
答：不会产生影响的。 不会产生影响的。
若 t变化到197℃时，仪表示值为？ 8.01mv
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②、 to≠0 ℃
to=常数
EAB(t,to)= EAB(t,0)－ EAB(t0,0)
测量值 真实值 误差值
例：某厂用E热电偶测量反应釜的反应温度， to=20 ℃ 当仪表指示为26.153mv时，反应釜的温度 t=?
E ABC (t , t0 ) = eAB (t ) + eBC (t0 ) + eCA (t0 )
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当t ＝t 0时
E ABC (t0 , t0 ) = eAB (t0 ) + eBC (t0 ) + eCA (t0 ) = 0
e BC (t 0 ) + e C A (t0 ) = -eAB (t 0 )
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热电偶热电势的计算
① to=0 ℃ eAB（to） =KtoLn（NA/NB）=0
EAB(t,to)=eAB(t)= KtLn（NA/NB） 可直接查热电偶的分度表。
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例： 某厂用K热电偶测量热交换器的出 口温度，to=0 ℃ 当仪表指示为5.00mv时， 实际温度t为多少？ 已知 to=0 ℃ EK（t,0）=5.00mv 求 t=? 解 根据 EK（t,0）=5.00mv 表 t=122 ℃ 答 实际温度为122℃。 查K热电偶分度
NA e AB ( t 0) = K t 0 Ln ＝C NB
常数
EAB( t, to) =eAB( t )－C
NA EAB ( t, to) = K t Ln －C＝F ( t ) NB
这样一来，当热电偶的热端温度变化时，其接触电 势发生变化，回路中总的电动势发生变化。 若能测 出EAB( t,to)，就可以达到测量温度t之目的。
B 0
eA(t,t0)
A
B
闭合回路中所产生的热电势 接触电势和温差电势两部 由接触电势和温差电势两部 分组成： 分组成：
eAB(t)
E AB (t , t0 ) = eAB (t ) − eAB (t0 ) + eB (t , t0 ) − eA (t , t0 ) 14 244 1442443 4 3
测量精度高，便于远距离、多点、集中检测和自 动控制，应用广泛；不能测高温 热阻效应 －50～ 150 －50～ 150 0～3500 灵敏度高、体积小、结构简单、使用方便；互换 性较差，测量范围有一定限制 不破坏温度场，测温范围大，响应块，可测运动 物体的温度；易受外界环境的影响，标定较困难
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于是可得
E ABC (t , t0 ) = eAB (t ) − eAB (t0 ) = E AB (t , t0 )
在热电偶回路中，接入第三种导线，只要其 接点温度相同，就不会影响原回路中的热电势。 这个定律就叫中间导体定律。 中间导体定律。 中间导体定律
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同理还可以证明， 同理还可以证明 ， 在热电偶中接入 第四种、第五种……导体以后， 只要接 导体以后， 第四种 、 第五种 导体以后 入导体的两端温度相同， 入导体的两端温度相同 ， 接入的导体对 原热电偶回路中的热电势均没有影响。 原热电偶回路中的热电势均没有影响。 根据这一性质， 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， 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的输出。 行测量而不影响热电偶的输出。
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5.2 热电偶及其测温原理
热电效应和热电偶 热电偶中间导体定律 标准化热电偶和分度表 热电偶的等值替代定律 热电偶冷端温度 热电偶冷端温度的补偿 冷端温度的补偿 热电偶的结构型式 和 补偿导线 与 热电势的检测
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eA(t,t0)
A
B
eB(t,t0)
eAB(t) 图3-38 热电现象
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——热电势
eAB(t0)
E AB t、t 0 ) （
E 表示回路中总的电动势。 A、B表示组成热电偶的材料和极性 A为正极、B为负极 t为热电偶热端温度（被测温度） t0为热电偶冷端温度（参比温度） e (t,t )
②、物理解释 电子密度ΝA大于ΝB，A材料的电子就要向B材料扩 散，A材料失去电子显正电，B材料得到电子显负 电，从而建立内部电场，此电场阻碍电子的进一步 扩散，当电场力和扩散力平衡时，我们称此电场为 接触电势。eAB（t）、eAB（t0）。 e t e t ③、影响eAB（t）、eAB（t0）的因素 (1)、NA，NB的电子密度比 (2)、接点温度t、t0
A t B
酒精灯靠近t端电压表指针如何变化？ 酒精灯靠近 端电压表指针如何变化？ 端电压表指针如何变化 酒精灯靠近t 端电压表指针如何变化？ 酒精灯靠近 0端电压表指针如何变化？ 酒精灯离开t端电压表指针如何变化 端电压表指针如何变化？ 酒精灯离开 端电压表指针如何变化？ 酒精灯离开t 端电压表指针如何变化？ 酒精灯离开 0端电压表指针如何变化？
to
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——热电效应和热电偶
热电效应（ 热电效应（热电偶测温的基本原 任何两种不同材料的金属丝A 理）：任何两种不同材料的金属丝 材料、 材料 材料， 材料、B材料，将其两端点分别焊接 在一起， 在一起，处在不同的温度下 t 及 t0 ， B B A A 在该回路内就会产生热电势。 在该回路内就会产生热电势 。 称此 电动势为热电势E 电动势为热电势 t，称两种不同材料 的金属丝为热电偶， 称做热电偶的 的金属丝为热电偶 ， t称做热电偶的 热端（工作端） 热端（工作端），t0称做热电偶的冷 图3-37 热电偶示意图 参比端） 端 （ 参比端 ） ， 此物理现象称做热 电效应。 电效应。
测温方式
主要特点 结构简单、使用方便、测量准确、价格低廉；测 量上限和精度受玻璃质量的限制，易碎，不能远 传 结构紧凑、可靠；测量精度低、量程和使用范围 有限 测温范围广、测量精度高、便于远距离、多点、 集中检测和自动控制，应用广泛；需自由瑞温度 补偿，在低温段测量精度较低
接 触 式
热电效应
热电偶
铂电阻 铜电 阻 半导体 热敏电 阻 非接触 式 非接触式 辐射式
热膨胀原理
气体 （压力式温度计）
热阻效应 （热电阻温度计）
接触式
测温仪表 热电效应 （热电偶温度计）
非接触式 热辐射原理 （光学高温计）
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测温仪 表 玻璃液 体 膨胀式 双金属 －80～ 600 －200～ 1800 －200～ 600 测温范围 ℃ －100～ 600
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接触电势 温差电势
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温差电势 ①、定义 同一种材料的导体，由于两端点温度的 差异，而产生的热电势叫温差电势。 ②、物理解释
在t端温度高，电子能量大。 t0端电子能量小，能量大的 电子就要向能量小的地方 扩散，t端失去电子显正电， t0端得到电子显负电从而建 立内部电场，此电场阻碍 电子的进一步扩散，当电 场力和扩散力平衡时，我 们称此电场为温差电势。 eA（t，t0）
答 反应釜的反应温度为380℃。
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课堂练习： 已知热电偶镍鉻-镍硅，分度号K，当自由端温 度 t0=60℃时，测得的热电势为40.15mv 问：① 热端温度 t=？ ② 如果t0=20℃，热端温度保持不变，此时产生的 热电势为多少？ ③ 显示仪表刻度盘是在t0=0℃的情况下刻度，当t0 变化到10℃时，会产生多大的误差？
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第五节 温度检测与仪表
温度检测的主要方法和分类 热电偶及其测温原理 热电阻及其测温原理 温度变送器简介 其它温度检测仪表简介 ★ ★ ☆ ☆ ★ ☆
温度检测仪表的选用和安装
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5.1 温度检测方法和分类
固体（双金属片） 液体（水银、酒精）
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4、符号法则 在热电势的表示方法中，若A、B、t、t0的位置调 换，会产生一个负号。 A 表示热电势的正极。 B 表示热电势的负极。 t 表示热电偶的热端。 t0 表示热电偶的冷端。
若A、B的位置调换或t、t0 的位置调换，都会改 变热电势的正负号。 EAB（t,t0）=- EAB（t0,t） eAB(t)=- eBA(t) EAB（t,t0）=- EAB（t0，t） EBA(t0,t)= EAB（t,t0）
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热电偶回路的几个重要结论
1、组成热电偶的两金属材料相同，即 NA=NB 不管 其温度如何，热电偶回路中的总电势为零。 EAB（t,t0）=0 2、在热电偶回路中，若 t=t0 不管其金属材料是否 相同，热电偶回路中的总电势为零。 EAB（t,t0）=0 3、回路中的热电势是两接点温度的函数差，而不是 温度差的函数。 EAB（t,t0）=eAB(t)- eAB(t0) EAB（t,t0）≠eAB(t - t0)
C t0
C
A
B
但如何来检测热电偶产生的毫伏信号 呢？
因为要测量毫伏信号， 因为要测量毫伏信号 ， 必须在热电偶 回路中串接毫伏信号的检测仪表， 回路中串接毫伏信号的检测仪表 ， 那
t
串接的检测仪表是否ຫໍສະໝຸດ 产生额外的热 电势，对热电偶回路产生影响呢？ 电势，对热电偶回路产生影响呢？
答：不会产生影响的。 不会产生影响的。
若 t变化到197℃时，仪表示值为？ 8.01mv
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②、 to≠0 ℃
to=常数
EAB(t,to)= EAB(t,0)－ EAB(t0,0)
测量值 真实值 误差值
例：某厂用E热电偶测量反应釜的反应温度， to=20 ℃ 当仪表指示为26.153mv时，反应釜的温度 t=?
E ABC (t , t0 ) = eAB (t ) + eBC (t0 ) + eCA (t0 )
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当t ＝t 0时
E ABC (t0 , t0 ) = eAB (t0 ) + eBC (t0 ) + eCA (t0 ) = 0
e BC (t 0 ) + e C A (t0 ) = -eAB (t 0 )
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热电偶热电势的计算
① to=0 ℃ eAB（to） =KtoLn（NA/NB）=0
EAB(t,to)=eAB(t)= KtLn（NA/NB） 可直接查热电偶的分度表。
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例： 某厂用K热电偶测量热交换器的出 口温度，to=0 ℃ 当仪表指示为5.00mv时， 实际温度t为多少？ 已知 to=0 ℃ EK（t,0）=5.00mv 求 t=? 解 根据 EK（t,0）=5.00mv 表 t=122 ℃ 答 实际温度为122℃。 查K热电偶分度
NA e AB ( t 0) = K t 0 Ln ＝C NB
常数
EAB( t, to) =eAB( t )－C
NA EAB ( t, to) = K t Ln －C＝F ( t ) NB
这样一来，当热电偶的热端温度变化时，其接触电 势发生变化，回路中总的电动势发生变化。 若能测 出EAB( t,to)，就可以达到测量温度t之目的。
B 0
eA(t,t0)
A
B
闭合回路中所产生的热电势 接触电势和温差电势两部 由接触电势和温差电势两部 分组成： 分组成：
eAB(t)
E AB (t , t0 ) = eAB (t ) − eAB (t0 ) + eB (t , t0 ) − eA (t , t0 ) 14 244 1442443 4 3
测量精度高，便于远距离、多点、集中检测和自 动控制，应用广泛；不能测高温 热阻效应 －50～ 150 －50～ 150 0～3500 灵敏度高、体积小、结构简单、使用方便；互换 性较差，测量范围有一定限制 不破坏温度场，测温范围大，响应块，可测运动 物体的温度；易受外界环境的影响，标定较困难
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E ABC (t , t0 ) = eAB (t ) − eAB (t0 ) = E AB (t , t0 )
在热电偶回路中，接入第三种导线，只要其 接点温度相同，就不会影响原回路中的热电势。 这个定律就叫中间导体定律。 中间导体定律。 中间导体定律
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同理还可以证明， 同理还可以证明 ， 在热电偶中接入 第四种、第五种……导体以后， 只要接 导体以后， 第四种 、 第五种 导体以后 入导体的两端温度相同， 入导体的两端温度相同 ， 接入的导体对 原热电偶回路中的热电势均没有影响。 原热电偶回路中的热电势均没有影响。 根据这一性质， 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， 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的输出。 行测量而不影响热电偶的输出。
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5.2 热电偶及其测温原理
热电效应和热电偶 热电偶中间导体定律 标准化热电偶和分度表 热电偶的等值替代定律 热电偶冷端温度 热电偶冷端温度的补偿 冷端温度的补偿 热电偶的结构型式 和 补偿导线 与 热电势的检测
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