测温元件工作原理和故障处理.
温度测试仪工作原理
温度测试仪工作原理
温度测试仪工作原理是利用传感器测量物体表面的温度变化，并将其转换成电信号进行处理和显示。
具体原理如下：
1. 传感器：温度测试仪通常采用热电阻或热电偶等温度传感器作为测量元件。
热电阻是一种电阻值随温度变化而变化的电子元件，常用的有铂电阻。
热电偶则是由两种不同材料的导线组成，当两端温度不同时，会产生一个温度差电动势。
2. 信号转换：传感器所测得的温度信号通常是模拟信号，需要将其转换成数字信号以便于处理和显示。
这一过程通常通过模数转换器（ADC）来实现。
3. 处理和显示：数字信号经过微处理器或微控制器进行处理和转换，得到温度值。
接着，将温度值传递给显示部分以在屏幕上显示出来。
显示部分通常采用液晶显示屏或LED显示屏。
4. 校准：温度测试仪在使用前需要进行校准，以确保测量的准确性和可靠性。
校准通过将测试仪与已知温度的标准温度源相比较，校准仪器的测量误差并进行修正。
总的来说，温度测试仪通过传感器感知温度变化，将其转换成电信号并进行转换、处理和显示，从而实现对物体温度的测量。
热电偶测温原理及常见故障
热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路，如两连接端温度不同，则在回路内产生热电流的物理现象。
其优点是：①测量精度高。
因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。
②测量范围广。
常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。
③构造简单，使用方便。
热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。
1．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的两个执着点1和2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。
常用的热电偶材料有：热电偶分度号热电极材料正极负极S 铂铑10 纯铂R 铂铑13 纯铂B 铂铑30 铂铑6K 镍铬镍硅T 纯铜铜镍J 铁铜镍N 镍铬硅镍硅E 镍铬铜镍2．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。
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。
(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：①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
热电阻测温原理及常见故障
热电阻及其测温原理在工业应用中，热电偶一般适用于测量500℃以上的较高温度。
对于500℃以下的中、低温度，热电偶的输出的热电势很小，这对二次仪表的放大器、抗干扰措施等的要求就很高，否则难以实现精确测量；而且，在较低温区域，冷端温度的变化所引起的相对误差也非常突出。
所以测量中、低温度一般使用热电阻温度测量仪表较为合适。
1、热电阻的测温原理与热电偶的测温原理不同的是，热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。
因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。
目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。
金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即R t=R t0[1+α（t-t0）]式中，R t为温度t时的阻值；R t0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。
半导体热敏电阻的阻值和温度关系为R t=Ae B/t式中R t为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的常数。
相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50~300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。
金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极其广泛。
2、工业上常用金属热电阻从电阻随温度的变化来看，大部分金属导体都有这个性质，但并不是都能用作测温热电阻，作为热电阻的金属材料一般要求：尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大（在同样灵敏度下减小传感器的尺寸）、在使用的温度范围内具有稳定的化学物理性能、材料的复制性好、电阻值随温度变化要有间值函数关系（最好呈线性关系）。
目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜：铂电阻精度高，适用于中性和氧化性介质，稳定性好，具有一定的非线性，温度越高电阻变化率越小；铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度线数大，适用于无腐蚀介质，超过150易被氧化。
温度仪表故障分析及处理办法
温度仪表故障分析及处理办法温度仪表故障分析及处理办法——摘自某安全微信群田园诗人整理工业上常用的温度检测仪表分为两大类：非接触式测温仪表（如：辐射式、红外线）。
接触式测温仪表（如：膨胀式、压力式、热电偶、热电阻）。
1.热电阻测温计工业热电阻的常见故障是工业热电阻断路和短路。
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，则可能有短路的地方；若万用表指示为无穷大，则可判定电阻体已断路。
电阻体短路一般较易处理，只要不影响电阻丝长短和粗细，找到短路处进行吹干，加强绝缘即可。
电阻体断路修理必须要改变电阻丝的长短而影响电阻值，为此以更换新的电阻体为好，若采用焊接修理，焊接后要校验合格后才能使用。
热电阻测温系统在运行中常见故障及处理方法如下表：故障现象可能原因处理方法显示仪表指示值比实际值低或示值不稳保护管内有金属屑、灰尘，接线柱间脏污及热电阻短路（积水等）除去金属屑，清扫灰尘、水滴等，找到短路点，加强绝缘等显示仪表指示无穷大工业热电阻或引出线断路及接线端子松动更换电阻体，或焊接及拧紧接线端子螺丝等显示仪表指示负值显示仪表与热电阻接线有错，或热电阻有短路现象改正接线，或找出短路处，加强绝缘阻值与温度关系有变化热电阻丝材料受腐蚀变质更换电阻体（热电阻）2.热电偶测温计正确使用热电偶不但可以准确得到温度的数值，保证产品合格，而且还可节省热电偶的材料消耗，既节省资金又能保证产品质量。
除了补偿导线接反，用错及接线松动引起的常见误差外（处理方法：正确使用补偿导线，紧固接线端子），安装不正确，热导率和时间滞后等误差，它们是热电偶在使用中的主要误差。
2.1.安装不当引入的误差如热电偶安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度等，换句话说，热电偶不应装在太靠近门和加热的地方，插入的深度至少应为保护管直径的8～10倍；热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质致使炉内热溢出或冷空气侵入，因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测温的准确性；热电偶冷端太靠近炉体使温度超过100℃；热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强电场，所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差；热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内，当用热电偶测量管内气体温度时，必须使热电偶逆着流速方向安装，而且充分与气体接触。
热控温度故障处理
双金属温度计
4.压力式温度计
压力式温度计是利用充灌式感 温系统测量温度的仪表，主要 由温包、毛细管和显示仪表组 成。
压力式温度计
5.一体化温度变送器
一体化温度变送器是将热电偶或 热电阻敏感元件感受温度后所产 生的微小信号，经电路模块放大、 线性校正等一系列处 理后，变 成恒定电流输出信号。
一体化温度变送器
● 接线端子松动接触不良时温度显示会出现跳 变或错误显示，当“+”接线端子有问题时信号 显示偏大或超量程，当“-”接线端子有问题时 信号无显示或停留在原来值上，当“COM”接线 端子有问题时信号显示偏小或超低量程。
● 特别注意在查找热电阻测量回路故 障时切忌在通道端子上接线未解下时 就用万用表测量电阻值，这样不仅测 不准电阻值，还有可能将万用表电阻 挡输出的电压串入通道中导致I/O通道 损坏。更为严重的是，如果该信号作 为保护时会造成机组跳闸停机。
常用温度测量元件
热电偶 热电阻 双金属温度计 压力式温度计 一体化温度变送器
1.热电偶： 热电偶的测温原理是基于热电效应。两种 不同的导体或半导体组合成闭合回路，若 导体的连接处温度不同，则在此闭合回路 中就有电流产生，也就是说回路中有电动 势存在，电动势大小与两端温度有关，这 种现象叫做热电效应。
热电偶工作原理
两种不同的导体或半导体A和B组合成闭 合回路，若导体A和B的连接处温度不同 （设T＞T0），则在此闭合回路中就有电 流产生，也就是说回路中有电动势存在， 这种现象叫做热电效应。
常用热电偶型号有：
S分度（铂铑10_铂）
K分度（镍铬_镍硅）
E分度（镍铬_铜镍）
T分度（铜_铜镍）
一体化温度变送器特点
双金属温度计的原理、结构、选型、常见故障及解决方法
双金属温度计工作原理及选型简介：WSS系列双金属温度计是一种测量中低温度的现场检测仪表。
双金属温度计可以直接测量各种生产过程中的-80℃～+500℃范围内液体、蒸汽和气体介质温度。
主要特点：现场显示温度，直观方便；安全可靠，使用寿命长；多种结构形式，可满足不同要求。
工作原理：WSS系列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。
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一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。
这种仪表的测温范围是-80~500℃，允许误差均为标尺两程的1%左右。
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。
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。
技术参数执行标准JB/T8803-1998 GB3836-83其他参数标度盘公称直径：60，100，150精度等级：（1.0），1.5热响应时间：≤40S防护等级：IP55角度调整误差：角度调整误差应不超过其量程的1.0%回差：双金属温度计回差应不大于基本误差限的绝对值重复性：双金属温度计重复性极限范围应不大于基本误差限绝对值的1/2测温范围：-80～+40 √√-40～+80 √√0～50 √√0～100 √√0～150 √√0～200 √√0～300 √√0～400 √√0～500 √√正常工作天气条件：工作场所温度℃相对湿度%掩蔽场所-25～+55 5～100户外场所-40～+85 5～100测量端形式：外形及尺寸：形式 A B C E L d轴向型65 23 73 -75100150200300400500Φ6Φ8Φ10 105 23 73 -155 23 73 -径向型65 50 110 34 105 50 110 34 105 50 110 34135°向型105 23 85 -15523 85 - 750 1000万向型105 23 178 120 15523178120安装固定形式： 可动外螺纹管接头M H SW dM16×1.5 12 18 Φ6 Φ8 Φ10M20×1.5 16 22 M27×2 20 30 NPT1/4 15 18 NPT1/2 19 22 NPT3/425 30可动内螺纹管接头M HSWdM16×1.5 12 18 Φ6 Φ8 Φ10M20×1.5 16 22 M27×2 20 30 NPT1/4 15 18 NPT1/219 22NPT3/425 30固定螺纹管接头MH SW dM16×1.5 12 18 Φ6 Φ8Φ10M20×1.5 16 22 M27×2 20 30NPT1/4 15 18NPT1/2 19 22 NPT3/4 25 30卡套螺纹接头M H SW d M12×1.5 15 19 Φ6 M16×1.5 15 22 Φ8M20×1.516 24 Φ10卡套法兰接头D D0 D1 SW d0 d Φ60Φ42Φ24Φ22Φ9Φ8 Φ10固定法兰D D1 D2 H d0 dΦ105 Φ75 Φ55 Φ16 Φ14Φ8 Φ10备注：可提供ANSI、JB、HG等标准法兰。
热电偶温度计量常见问题的处理措施分析
热电偶温度计量常见问题的处理措施分析作者：卢洁来源：《科学与财富》2019年第15期摘要：热电偶温度计是工业生产测量环境温度的有效仪器，对生产作业指导作用明显。
但影响温度计测量准确性的因素较多，如电特性不稳定、参考端温度变化等原因，技术人员应当问题处理，确保仪器测温精确度。
关键词：热电偶；温度计量；问题；措施热电偶作为工业生产常用测温元件，在结构与使用便利性、性价比等方面的优势，都是其他温度传感器不能比拟的。
但热电偶受外界因素影响较大，从而出现热电偶温度计量误差。
针对于各种故障的处理，要求技术人员明确掌握热电偶工作原理，根据经验快速发现与处理潜在的问题，以减少仪器故障率。
一、热电偶工作原理热电偶根据塞贝克效应，将热导体温度转换为电信号，并利用仪表的温度值显示，以此完成测温工作。
热电势随着温差增大而提高，最终在仪表上显示强温差转化后的测温值。
热电偶优势特征明显，包括灵敏度与准确度较高等，甚至可以直接接触待测物质。
热电信号可远程传输，是工业自动化的重要体现。
但是在频繁的使用过程中，测量精度也会随之降低，需及时追溯误差原因，以减少矫正维护的难度，确保测量精度。
二、热电偶温度计量常见问题与处理措施1.安装不合理热电偶工作时应当注意测温位置，以减少对测温精度的影响，位置安装不合理，插入深度不达标，也会出现不同程度的误差。
合理选择测温深度与位置尤为关键，为提高测温精度，应当通过数据采集，对测温环境展开分析总结，确定最佳测温点，以切实发挥仪器功用。
综合考虑热电偶本身的保护材质、结构与密封性等特征，根据深度检查数据分析，与其他工具测量分析结果，确定最佳的插入深度。
通常情况下，热电偶保护管、炉壁间的空隙应保持一定的距离，并在炉口处用绝缘耐火材料封堵，以防止空气对测温精度的影响。
测量环境不同，插入深度也存在差异，应通过实验分析，以确定最佳插入深度。
热电偶的插入深度应为保护管直径的8-10倍。
此外，热电偶的保护套管与炉壁间的空隔应使用石棉绳或耐火泥填塞以免冷热空气发生对流而影响测温的准确性。
热电偶测温系统中常见故障处理方法
热电偶测温系统中常见故障处理方法一、热电偶组成热电偶是工业上最常用的测温元件，它是由两种不同的导体或半导体一端焊接或绞接而成。
焊接的一端插入被测介质中感受被测温度，称为热电偶的工作端，又称测量端，热端；另一端与导线相连，称为自由端，又称为参考端，冷端。
热电偶基本结构由热电极、绝缘套管、保护套管和接线盒组成。
热电偶在长期使用过程中，其热电极会与周围介质作用发生物理或化学变化，或由于机械作用，产生局部应力（指结构部件承受压力和受载后在局部应力增高区域内考察点的总压力），使热电偶的热电特性发生变化，造成误差。
因此热电偶经过使用后，应该从外观鉴别其随坏程度，如损坏严重应予以报废，热电偶的损坏程度和鉴别方法如表1。
二、仪表故障分析流程热电偶测温系统，如果发生故障，分析流程如下：（1）先观察后动手。
当显示仪表失灵时，不要急于动手，可先观察一下仪表示数或者记录曲线的变化趋势。
若指针缓缓到达终点，一般是工艺原因造成；若指针突然跑到终点，一般是感温元件或者二次仪表发生故障。
在基本确定是仪表故障后，即可开始动手。
（2）先外部后内部。
故障究竟是发生在二次仪表的内部还是外部，一般的检查方法是先外部后内部，即先排除仪表接线端子以外的故障，然后再处理仪表内部故障。
另外还可以从二次表背部端子处加信号检查或用备用机芯换上试一试。
可根据生产现场条件用多种方法迅速区分内部还是外部毛病。
（3）先机械后线路。
在生产中发现，一台仪表机械部分故障的可能性比线路（电、气信号传递放大回路）部分多得多，且机械性故障比较直观，也容易发现。
所以在确定是仪表内部故障需检查元件时，应先检查机械部分，后查线路部分。
机械部分重点查有无断线、松动、接触不良等；线路部分重点查放大器。
（4）先整体后局部。
在排除机械故障的可能性后，就要检查整个电、气放大传递放大回路。
因线路部分由输入、比较、变换、放大、输出、驱动等多级组成。
所以首先要综观整台表的现象，大致估计问题出在哪一部分。
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新型低温温度传感器的测量成果
近年来在低温温度测量方面，一些国家取得了可喜的成果。 俄罗斯研制了电声气体温度计，在2K~273K温度范围内测定热力学 温度的误差约为0.01℃，研制的石英晶体音叉温度传感器，测量范围 4.2K~+250℃； 澳大利亚定容气体温度计在2K~16K温度范围内准确度达±0.003K； 美国研制的25欧低温标准铂电阻温度计，电桥分辨率0.00002℃ ，利 用KClO3 晶体共振温度计测量12K~297K的温区，综合误差为 ±0.001K~±0.01K； 意大利也利用电子热噪声求出绝对零度附近的温度，精度达 10-4K。
常用的温标有经验温标、热力学温标和国际温标等 几种。
温度测量方法分类
温度测量方法的分类
1．接触法测温：敏感元件直接与被测对象接触，通过传导或对流达到热 平衡，反映被测对象的温度。 优点：直观、可靠。 缺点：存在负载效应；受到测量条件的限制，不能充分接触，使检测元 件温度与被测 对象温度不一致；热量传递需要一定时间造成测温滞后现 象。（动态误差）
温度测量技术近年来的发展重点
热电阻温度计 在用来进行低温测量的热电阻温度计中，占比例最大的是铂电阻。ITS-90 国际温标规定工业装置和实验研究的低温测量中，低温区 13.8033K~273.16K范围内用铂电阻作标准温度计。目前，各国普遍将铂电 阻温度计用于较精密的测量。 薄膜电阻在法国、德国生产发展很快，有完整的流水线，产量也很高。
国家 美国
德国 日本
电阻类型 直径4μm钨丝 碳电阻温度计 精密锰铜电阻 铌薄膜作电极
优点 可测量80K~400K温度 定点测量几十mK到30K的低温 最稳定的电阻材料
解决电阻温度计易受外部干扰，产生 较大误差的问题
温度测量技术近年来的发展重点
热电偶温度计 以美国为代表的一些发达国家生产的热电偶特点： （1）装配式热电偶和铠装热电偶并行发展，但受工艺的影响，装配 式廉金属热电偶价格并不廉，只有铠装化才能使金属材料大量节约， 成本降低，并具有耐压、耐冲击、耐腐蚀、热响应时间短、使用寿命 长、易于安装的优点。 （2）热电偶的材料品种多。国际电工委员会确认的品种、代号共8种， B,S,K,E,J,T,R,N。但不少厂家还生产许多非标准热电偶，一些由金、 钨、铼、铂、铑等金属的合金制成。 （3）热电偶保护管材料品种多。许多热电偶保护管在美国已经规格 化，能大批生产。美国和澳大利亚合作研制的新型镍铬硅-镍硅热电偶， 热稳定性是其他廉金属热电偶的4~60倍，测量范围-240℃~1230℃，是 一种前途广阔的热电偶。 目前德国的热电偶产品，也在一定程度上代表了国际水平。
玻璃液体温度计
双金属膨胀式温度计 压力式温度计
接触式测温方法原理及特点
电量式温度测温方法 电量式测温方法主要利用材料的电势、电阻或其它电性能与温度的单值关系进行温 度测量，包括热电偶温度测量、热电阻和热敏电阻温度测量、集成芯片温度测量等。
热电偶
防爆热电阻
接触式测温方法原理及特点
接触式光电、热色测温方法 接触式光电测温方法主要是指通过接触被测对象，将温度变化引起的热辐射或其 他光电信号引出，通过光电转换器件检测该信号，从而获得测温结果的方法。主 要有光纤式温度测量和热色测温等。
测温元件的工作原理 和测量技术近年发展重点及趋势
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北玻院试验厂测温元件
现代温度测量方法
温度是国际单位制（SI）中七个基本物理量之一。 它与人类生活、工农业生产和科学研究有着密切的关系， 几乎没有不要求温度检测的生产过程和科学研究。
一般来讲。温度是表征物体冷热程度的物理量。
温度测量技术近年来的发展重点
热敏电阻温度计 热敏电阻约占全部低温热敏元件总量的40%以上，是低温传感器的主流， 国际上其产值在各类温度计中排第三位。 我国的热敏电阻目前阻值精度一般为±5% ，B 值精度为±3% ，响应 时间十几秒。 日本拥有雄厚的力量，产量约占世界的½，其次为美国，约占¼ 。
温度测量技术近年来的发展重点
非接触式测温方法原理及特点
激光干涉测温方法 基于干涉原理的各种光学方法测量介质的温度场，均可以等效为测量介质 的折射率分布。它们的测量原理是将流场中各处折射率的变化（即被测介 质密度的变化）转变为各种光参量的变化，记录并处理后可以得到其温度 和分布。
声波、微波测温方法 声学测温是基于声波在介质中的传播速度与介质温度有关的原理实现的， 因此只要测得声速，就可以推算出温度。 微波衰减法可以用来测量火焰温度，其原理是当入射微波通过火焰时，与 火焰中的等离子体相互作用，使出射的微波强度减弱，通过测量入射微波 的衰减程度可以确定火焰气体的温度。
2．非接触法测温：检测部分与被测对象不直接接触，不破坏原有温度场。 通常用来测量1000℃以上的移动、旋转、或反映迅速的高温物体。
温度计的使用范围
接触式测温方法原理及特点
膨胀式测温方法 膨胀式测温是一种比较传统的温度测量方法，它主要利用物质的热胀冷缩原理， 即根据物体体积或几何变形与温度的关系进行温度测量。膨胀式温度计包括玻 璃液体温度计、双金属膨胀式温度计和压力式温度计等。
光纤光栅温度计 BGK-FBG-4700
示温漆
非接触式测温方法原理及特点
辐射式测温方法 辐射式测温方法是以热辐射定律为基础的，由于实际物体往往是非黑体， 因此引入了辐射温度、亮度温度和颜色温度等表观温度的概念，基于以 上三种表观温度测量方法的高温计分别称为全辐射高温计、亮度式高温 计和比色式高温计。
光纤传感辐射式测温仪
光谱测温方法 光谱测温方法主要适用于高温火焰和气流温度的测量。当单色光线照射 透明物体时，会发生光的散射现象，散射光包括弹性散射和非弹性散射， 弹性散射中的瑞利散射和非弹性散射的拉曼散射的光强都与介质的温度 有关。相比而言，拉曼散射光谱测温技术的实用性更好，常用拉曼散射 光谱来测量温度。