溫度檢測儀表溫度檢測儀表1常見的檢測儀表溫度檢測儀表壓力檢測儀表流量檢測儀表物位檢測儀表機械量的測量

常見的檢測儀表溫度檢測儀表2溫度的概念溫度是表示物質冷熱程度的一個量，它反映物質內部熱運動的狀況，任何一種物質都是由大量的分子組成的，這些分子總是處于熱運動的狀態，分子熱運動越快，物質的溫度越高，相反分子的熱運動越慢，物質的溫度越低。溫度的概念3溫標衡量物質溫度的標尺，稱為溫標。1.攝氏溫標單位用℃來表示。它把標準大氣壓下冰的熔點定為0℃，把水的沸點作為100℃，在0~100之間劃分100等份，每一等分為1℃。溫標42.開氏溫標開氏溫標也稱絕對溫標，單位用K來表示，開氏溫標把冰的熔點定為273.15K，把水的沸點定為373.15K，273.15~373.15之間劃分100等分，每一等分為1K。它與攝氏溫標之間的換算：K=273.15+T℃2.開氏溫標53.華氏溫標單位用℉表示，它把冰的熔點定為32℉，把水的沸點定為212℉，在32~212之間劃分180等分，每一等分為1℉。與攝氏溫度的換算關系：

℉=1.8T℃+323.華氏溫標6溫度檢測儀表1、主要溫度檢測方法

a、接觸式●膨脹式：玻璃液體、雙金屬●壓力式：壓力式溫度計●熱電類：熱電偶●熱電阻：鉑電阻、銅電阻、熱敏電阻溫度檢測儀表1、主要溫度檢測方法7b、非接觸式◆光纖類：光纖溫度傳感器、光纖輻射溫度

◆輻射式：輻射式、光學式、比色式b、非接觸式8膨脹式溫度計

1.玻璃管溫度計液體膨脹溫度計是利用液體體積隨溫度升高而膨脹的原理制成的。優點：反應迅速，結構簡單，造價低廉。

缺點：易碎，只能就地讀數，不能遠距離傳送。

膨脹式溫度計91—安全包2—標尺3—毛細管4—感溫包儀器儀表基礎知識-第二節溫度檢測儀表課件102.雙金屬溫度計它是由兩種膨脹系數相差很大的金屬片緊密焊接而成，受熱時由于膨脹長度不同，使金屬片發生彎曲，偏轉一個角度。2.雙金屬溫度計113.壓力式溫度計壓力式溫度計主要是由溫包、毛細管、彈簧管壓力計三個基本部分組成。工作原理壓力式溫度計是利用感溫物質的壓力隨溫度而變化的特性工作的。當溫包內的感溫物質受到溫度的作用后，密閉系統內的壓力發生變化，使彈簧管的自由端產生位移。3.壓力式溫度計12壓力式溫度計組成1.溫包：溫包是感受被測介質溫度變化的敏感元件。2.毛細管：毛細管是由銅或鋼的無縫管冷拉而成，其作用是傳遞壓力3.壓力計：它是用來測量壓力的變化并指示被測溫度。壓力式溫度計組成13根據工作介質的不同，壓力式溫度計有：充液體的、充蒸氣的、充氣體的三種型式。根據工作介質的不同，壓力式溫度計有：充液14熱電阻溫度計工作原理熱電阻溫度計是利用某些金屬導體或半導體的電阻值隨溫度的變化而改變的性質來進行工作的。在一定的溫度范圍內，電阻與溫度的關系可用下式來表達：

Rt=R0（1+ɑ△t）

Rt-------溫度為t℃時的電阻值R0--------溫度為t0℃時的電阻值△t-------溫度的變化量

ɑ--------溫度在t0~t℃之間，金屬導體的平均電阻溫度系數熱電阻溫度計15熱電阻溫度計一般用來測量-200~500℃的溫度。優點：測量精度高，便于遠傳，不需要溫度補償，尤其是在溫度比較低時，比熱電偶具有較高的靈敏度和準確度。缺點：不能測量高溫，體積大熱慣性也大，并且不能測量某一點的溫度，只能測量某一區域的平均溫度，在應用時需要供電，因而在爆炸危險的生產中使用受到限制。儀器儀表基礎知識-第二節溫度檢測儀表課件16熱電阻的結構熱電阻主要由四部分組成：電阻絲、支架、引出線、保護套管。a)銅電阻b)鉑電阻c)電阻體的外形

熱電阻的結構a)銅電阻b)鉑電阻17引出線：1、二線制在熱電阻的兩端各連接一根導線來引出電阻信號的方式叫二線制：這種引線方法很簡單，但由于連接導線必然存在引線電阻r，r大小與導線的材質和長度的因素有關，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合引出線：182、三線制在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業過程控制中的最常用的引線電阻。2、三線制193.四線制在熱電阻的根部兩端各連接兩根導線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表。可見這種引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。3.四線制20儀器儀表基礎知識-第二節溫度檢測儀表課件21標準化熱電阻

1）鉑電阻優點：鉑是一種貴金屬，具有準確度高、穩定性好、性能可靠以及抗氧化性很強。在–259.3467～961.78℃的溫域內以鉑電阻溫度計作為標準儀器。缺點：鉑電阻的電阻值與溫度為非線性關系，電阻溫度系數α比較小，……。工業用鉑電阻溫度計的使用范圍：–200～850℃分度號：Pt10、Pt100返本節目錄返本章目錄標準化熱電阻1）鉑電阻優點：鉑是一種貴金屬，具有準確度高222）銅電阻優點：價格低廉，具有較大的電阻溫度系數，材料容易提純，具有較好的復制性，容易加工成絕緣的銅絲，銅的電阻值與溫度的關系在測量范圍內幾乎是線性的。缺點：易氧化，氧化后即失去其線性關系。。工業用銅電阻溫度計的使用范圍：–50～150℃分度號：Cu50、Cu100返本節目錄返本章目錄2）銅電阻優點：價格低廉，具有較大的電阻溫度系數，材料容易23熱電偶的測溫原理熱電效應：把兩種不同材料的金屬導體（或半導體）A和B連接成閉合回路，若兩個接點溫度t與t0不相等，則回路中就會產生熱電動勢，這一現象稱為熱電效應。參比端（冷端或自由端）

熱電勢熱電極A熱電極B

測量端（熱端或工作端）

熱電偶熱電偶的測溫原理熱電效應：把兩種不同材料的金屬導體（或半導體24

（1）溫差電動勢

：

tUA(t)t0

UA(t0)UA(t,t0)t>t0

UA(t,t0)=UA(t)-UA(t0)返本節目錄返本章目錄（1）溫差電動勢：tt0UA(t,t0)t>t0

U25（2）接觸電動勢

返本節目錄返本章目錄（2）接觸電動勢返本節目錄返本章目錄26（3）熱電偶回路的總電動勢

（3）熱電偶回路的總電動勢27

總電動勢

△EAB（t，t0）=△EAB（t）+△EB

（t，t0）-△EAB（t0）-△EA

（t，t0）溫差電動勢與接觸電動勢相比要小的多，因此在總電動勢中，接觸電動勢起決定性的作用，一般會忽略溫差電動勢的影響，則總電動勢為：△EAB（t，t0）=△EAB（t）-△EAB（t0）總電動勢28熱電極的材質序號材質分度號測溫范圍特性及用途銅-康銅T-200~350℃鎳鉻-康銅E-200~750℃靈敏度高，價廉，適用于還原性及中性介質鎳鉻-鎳硅K-200~1200℃復現性好，熱電勢大，線性好，價廉，用途廣泛鉑銠10-鉑S0~1300℃測量準確，復現性好，但價格昂貴鉑銠30~鉑銠6B0~1600℃鉑銠13—鉑R0-1100℃鎳鉻硅—鎳硅N-40-1100℃鐵—康銅J-40-750℃熱電極的材質序號材質分度號29普通型熱電偶鎧裝熱電偶

普通型熱電偶基本結構圖鎧裝熱電偶

熱電偶的結構形式普通型熱電偶普通型熱電偶基本結構圖鎧裝熱電偶熱電偶的結構形30冷端的溫度問題在熱電偶的工作原理中，為使熱電偶的總電動勢只與被測溫度成單一關系，需把冷端溫度固定好，一般固定在0℃。我們在應用熱電偶時，只有把冷端溫度保持在0℃，才能得到準確的測量結果。但是在實際生產當中，冷端是暴漏在大氣環境當中的，受環境影響較大，因此需要冷端補償。熱電偶的冷端溫度補償冷端的溫度問題熱電偶的冷端溫度補償31熱電偶冷端溫度補償方法計算校正法：根據補償原理計算修正；適用于實驗室中用直流電位差計來測溫的情況。冷端恒溫法：一般僅用于實驗室；1）冰浴法2）恒溫箱法3）恒溫室法機械調零法：用熱電偶測溫時，若t0=tn≠0℃，要使指示值不偏低，可先將顯示儀表指針調整到相當于熱電偶冷端溫度tn的位置。應用于：一些精度要求不高、冷端溫度不經常變化的情況下補償電橋法：利用參比端溫度補償器產生的不平衡電勢去補償熱電偶因溫度變化而引起的熱電勢變化值。儀器儀表基礎知識-第二節溫度檢測儀表課件32補償導線法：補償導線的作用是將熱電偶的冷端延長，使之延長至距離熱源較遠的地方或溫度比較穩定的地方。

At0‘A’t0tBt0‘B’t0

補償導線法：33

例：用鎳鉻—鎳硅熱電偶測量某一實際為1000℃的對象溫度。所配用儀表在溫度為20℃的控制室里，設熱電偶冷端溫度為50℃。當熱電偶與儀表之間用補償導線或普通銅導線連接時，測得溫度各為多少?又與實際溫度相差多少?例：用鎳鉻—鎳硅熱電偶測量某一實際為1000℃的對象溫度34解：查K型熱電偶分度表，得E(1000,0)=41.269mV，E(50,0)=2.022mV，E(20,0)=0.798mV。若用補償導線，儀表測得熱電動勢值為E(1000,20)=E(1000,0)–E(20,0)=40.471mV查分度表得對應的溫度為979.6℃若用銅導線，儀表測得熱電動勢值為E(1000,50)=E(1000,0)–E(50,0)=39.247mV查分度表得對應的溫度為948.4℃兩種方法測得的溫度相差31.2℃，測量誤差分別為–20.4℃和–51.6℃。解：查K型熱電偶分度表，得E(1000,0)=41.269m35

例：用鎳鉻—鎳硅熱電偶測量某一實際為1000℃的對象溫度。所配用儀表在溫度為20℃的控制室里，設熱電偶冷端溫度為50℃。當熱電偶與儀表之間用補償導線或普通銅導線連接時，測得溫度各為多少?又與實際溫度相差多少?例：用鎳鉻—鎳硅熱電偶測量某一實際為1000℃的對象溫度36補償導線：按照其材料性能，可分為兩種：一種是：其材料與熱電偶相同，稱為延伸型補償導線，一般用于廉金屬熱電偶。用X表示另一種是：其材料不同于熱電偶的熱電極材料，稱為補償型補償導線，通常適用于貴金屬熱電偶和某些非標準熱電偶。用C表示

各種補償導線的正極絕緣層均為紅色，可以根據負極絕緣層的顏色初步判斷補償導線的類型補償導線：各種補償導線的正極絕緣層均為紅色37熱電偶冷端溫度補償方法計算校正法：根據補償原理計算修正；適用于實驗室中用直流電位差計來測溫的情況。冷端恒溫法：一般僅用于實驗室；1）冰浴法2）恒溫箱法3）恒溫室法機械調零法：用熱電偶測溫時，若t0=tn≠0℃，要使指示值不偏低，可先將顯示儀表指針調整到相當于熱電偶冷端溫度tn的位置。應用于：一些精度要求不高、冷端溫度不經常變化的情況下補償電橋法：利用參比端溫度補償器產生的不平衡電勢去補償熱電偶因溫度變化而引起的熱電勢變化值。儀器儀表基礎知識-第二節溫度檢測儀表課件38熱電偶冷端溫度補償方法計算校正法：根據補償原理計算修正；適用于實驗室中用直流電位差計來測溫的情況。冷端恒溫法：一般僅用于實驗室；1）冰浴法2）恒溫箱法3）恒溫室法機械調零法：用熱電偶測溫時，若t0=tn≠0℃，要使指示值不偏低，可先將顯示儀表指針調整到相當于熱電偶冷端溫度tn的位置。應用于：一些精度要求不高、冷端溫度不經常變化的情況下補償電橋法：利用參比端溫度補償器產生的不平衡電勢去補償熱電偶因溫度變化而引起的熱電勢變化值。儀器儀表基礎知識-第二節溫度檢測儀表課件39熱電偶冷端溫度補償方法計算校正法：根據補償原理計算修正；適用于實驗室中用直流電位差計來測溫的情況。冷端恒溫法：一般僅用于實驗室；1）冰浴法2）恒溫箱法3）恒溫室法機械調零法：用熱電偶測溫時，若t0=tn≠0℃，要使指示值不偏低，可先將顯示儀表指針調整到相當于熱電偶冷端溫度tn的位置。應用于：一些精度要求不高、冷端溫度不經常變化的情況下補償電橋法：利用參比端溫度補償器產生的不平衡電勢去補償熱電偶因溫度變化而引起的熱電勢變化值。儀器儀表基礎知識-第二節溫度檢測儀表課件40結論：1.將兩種不同材質的金屬導線一端焊接在一起，當首尾處于不同的溫度時，則熱端和冷端便產生熱電勢。2.熱電偶的總電動勢只和兩端的溫度及所用的材質有關，與材質的粗細長短無關。3.若在熱電偶中加上第三種金屬導線，只要第三種導線兩端的溫度相同，則不改變熱電偶的總電動勢。結論：41安裝①選擇有代表性的測溫點位置，測溫元件有足夠的插人深度。②熱電偶的接線盒的出線孔應朝下，以免積水及灰塵等造成接觸不良，防止弓入擾動信號。③檢測元件應避開熱輻射強烈影響處。熱電偶的補償導線有正負極之分，正負極不可接錯。

安裝42接觸式測溫實例1.固體表面溫度的測量（1）熱電偶與被測表面的接觸形式接觸式測溫實例1.固體表面溫度的測量（1）熱電偶與被測表面的432.管道中流體溫度的測量主要誤差：導熱誤差。（1）感溫元件的安裝要求

1）把感溫元件的外露部分用保溫材料包起來。2）感溫元件應逆著介質流動方向傾斜安裝，至少應正交，切不可順流安裝。3）感溫元件應有足夠的插入深度。4）感溫元件應與被測介質充分接觸。5）應使測溫管或保護管的壁厚和外徑盡量小一些。

2.管道中流體溫度的測量主要誤差：導熱誤差。44（2）應用實例分析返本節目錄返本章目錄（2）應用實例分析返本節目錄返本章目錄453.高溫氣體溫度的測量（1）主要誤差：熱輻射誤差（輻射散熱誤差）（2）感溫元件的安裝要求

3.高溫氣體溫度的測量（1）主要誤差：熱輻射誤差（輻射散熱46熱輻射式溫度計在溫度比較高的情況下，一般的熱電偶測溫就受到了一定的限制，在高溫下熱電偶的電極材料的物理和化學穩定性會大大降低，很快就會變質和損壞。熱輻射溫度計就是為了解決高溫的測量而發展起來的。

熱輻射式溫度計47

任何物體受熱之后，就有一部分熱能轉化為輻射能，例如有X光、紫外線、紅外線、可見光、電磁波等等，它們被物體吸收后，輻射能又可以轉化為熱能，所以稱這些輻射能為熱輻射能。熱輻射式溫度計就是利用這部分熱輻射能來工作的。任何物體受熱之后，就有一部分熱能轉化為輻48

常見的非接觸式測溫儀表：1、光學高溫計2、光電高溫計3、全輻射高溫計4、比色高溫計5、前置反射器輻射高溫計常見的非接觸式測溫儀表：49非接觸式測溫實例熱軋帶鋼表面溫度的測量從輻射測溫的角度來觀察熱軋帶鋼生產有如下特點：

1）軋