第三章 测量元件与变换器(4-温度测量).ppt

§3.4 温度的测量与变送 温度是化工过程中最普遍而重要的操作参数。 温度不能直接测量。温度的测量都是通过温度传递到敏感元件后，其物理性质随温度变化而进行的。 温度测量的基本原理 测量温度时感受温度的元件叫感温元件 感温元件是利用物体不同物理性质来反映温度的，常用的物理性质有以下几个方面： 利用物体受热体积膨胀的性质来测温 利用工作物质的压力随温度变化的原理测温 利用金属导体的电阻随温度变化而变化的性质 利用热电现象 利用热辐射原理测温 常用温度计的种类及适用温度 一、膨胀式温度计 玻璃液体温度计 利用液体受热膨胀并沿玻璃毛细管延伸而直接显示温度 双金属温度计 不同金属受热膨胀不同，双金属片在受热情况下发生弯曲而显示温度 二、压力式温度计 利用液体的蒸发或气体的膨胀而引起的压力变化进行测量。 温包：传热、容纳膨胀介质； 毛细管：传递压力； 弹簧管：显示压力（温度）。 三、辐射式温度计 通过特定波长光波的强度或热辐射强度来确定光源温度。 辐射式温度计：测定热辐射强度； 光学温度计：采用光学分频法，测定不同频率光波的强度比值； 比色法：直接通过可见光颜色的对比，确定光源温度。 辐射式温度计，通常用于测量高温条件，特别是光学温度计和比色温度计需要利用物体在高温下发射的可见光进行检测。 塞贝克效应（Seeback Effect）：不同金属两接点溫度不同時，则有电流 潘第效应（ Peltier Effect）：电流通过兩金属接电，若电流由正元件流向负元件，则放热溫度升高。 汤姆逊效应（ Thomson Effect）：均勻的金属线两端溫度不同便会产生电动势 产生热电现象的原因 不同金属具有不同的电子密度； 两种金属接触面因为电子的扩散作用而产生电场—热电现象； 电子在扩散作用和电场力作用下最终达到平衡； 电子的扩散与温度相关，温度越高，扩散作用越强。 2. 热电偶的材质与选择 热电偶的材质要求： 单位温度变化的热电势大，且尽量接近线性关系； 热电性质稳定； 化学稳定性好：高温下抗氧化，抗腐蚀； 具有较好的延展性，易于加工； 复现性好，便于批量生产和互换。 不同材质的热电偶有不同的特性，应根据实际需要选择 测量范围、放大系数（以分度值表示）、测量精度、抗腐蚀能力、价格等。 注意的几点问题 （1） 在使用热电偶温度计时，如果组成热电偶回路的两种导体材料相同，则无论两接点温度如何，闭合回路的总热电势为零 （2） 如果热电偶两接点温度相同，尽管两导体材料不同，闭合回路的总热电势也为零 （3） 不同热电极材料制成的热电偶在相同的温度下产生的热电势是不同的。 标准化热电偶 thermocouple B型——铂铑30－铂铑6热电偶； E型——镍铬－考铜热电偶； J型——铁－康铜热电偶； K型——镍铬－镍铝热电偶； N型——镍铬硅－镍硅镁热电偶 R型——铂铑13－铂热电偶 S型——铂铑10－铂热电偶 T型——铜－康铜热电偶 其中：B型、R型、S型为贵金属热电偶，其它热电偶为廉金属热电偶 3. 热电偶的结构 热电极 工作部分 绝缘子 防止电极与电极、套管短路 保护套管 保护 接线盒 4. 热电偶回路 不同金属连接在一起都构成热电偶作用； 热电偶回路电动势为各接点热电势的总和； 对于有外接导线的热电偶回路，其总电动势为热端与冷端热电动势之差。 5. 热电偶的补偿 热电偶的导线补偿 用廉价材料将冷端延伸到温度相对稳定的控制室内； 冷端温度补偿 将冷端浸泡在恒温的冰水中； 采用电路差减法消除冷端热电势。 五、热电阻温度计（RTD） 测量原理 利用金属电阻随温度变化的规律进行测量； 测量金属在不同温度下电阻值的变化。 工业热电阻温度计主要有两种材质： 铂电阻：0~650oC，Pt10，Pt100 铜电阻：-50~+150oC，Cu50，Cu100 结构：普通型，铠装型，薄膜型 六、电动温度计的二次仪表 功能： 对信号进行放大和转换； 信号的线性化。 组成部分： 输入电桥； 放大器； 反馈电路； 电源电路。 七、测温元件的安装注意事项 确保测温元件与被测材料有充分的接触； 保持接线盒清洁干燥； 防止热量散失； 使用规定的补偿导线，并确保正确接线； 一次仪表与二次仪表间的信号线尽量不要有接头； 信号线尽量单独穿管敷设。 本章习题 P92 1，3，4，9，21，41，48，60, 67 * * t = t0 t ? t0 A膨胀系数大 B膨胀系数小 加热 四、热电偶温度计-热电原理 取两根不同材料的金属导线A和B，将其两端焊接在一起，这样就组成了一个闭合回路。如果将其一端加热，就使接点1处的温度T高于2处的温度t，那么在此闭合回路中就有热电势产生，如果在其中串联一个安培表，就能看见有电势显示，这