第五節(jié)溫度測量及變送,一、膨脹式溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)三、熱電阻溫度計(jì),第一節(jié)概述,溫度測量儀表的分類：分為兩大類。,接觸式測溫儀表,非接觸式測溫儀表,一、膨脹式溫度計(jì),1、壓力式溫度計(jì),由溫包、毛細(xì)管和彈簧管構(gòu)成封閉系統(tǒng)。,利用液體的蒸發(fā)或氣體的膨脹而引起的壓力變化進(jìn)行測量。,溫包：傳熱、容納膨脹介質(zhì)；毛細(xì)管：傳遞壓力；彈簧管：顯示壓力（溫度）。,對于一定質(zhì)量的液體或氣體，如果V一定，則,氣、液體的體積膨脹系數(shù)；氣體的壓縮系數(shù)。,蒸汽（低沸點(diǎn)丙酮、乙醚）,氣體（氮?dú)?、氫氣?感溫介質(zhì)：液體（水銀或有機(jī)液體）,2、雙金屬溫度計(jì),由兩種膨脹系數(shù)不同的金屬薄片疊焊在一起制成。,一端固定，另一端自由。受熱后由于兩種金屬片的膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生彎曲變形。,彎曲程度與溫度成比例。,膨脹式溫度計(jì),膨脹式溫度計(jì),二、熱電偶溫度計(jì),熱電偶溫度計(jì)是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的測溫儀表。由三部分組成：熱電偶、連接導(dǎo)線、和顯示儀表。,1）熱電現(xiàn)象及測溫原理,熱電效應(yīng)(熱電現(xiàn)象）：由兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路,當(dāng)兩端存在溫差時(shí),回路中有電流通過,即兩端存在熱電勢。,1、熱電偶,t,熱端,冷端,熱電勢包括溫差電勢和接觸電勢。,（1）溫差電勢,在同一導(dǎo)體材料的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的電勢。,溫差電勢的大小eA(t,t0)與eB(t,t0)只與導(dǎo)體的材料和導(dǎo)體兩端溫度t、t0有關(guān)。與導(dǎo)體長度、截面大小及沿長度上的溫度分布情況無關(guān)。,eA(t,t0),eB(t,t0),（2）接觸電勢,由兩種電子密度不同的導(dǎo)體相互接觸所產(chǎn)生的電勢。,eAB(t)、eAB(t)的大小取決于兩導(dǎo)體材料及接觸點(diǎn)溫度。當(dāng)材料一定時(shí)，只與接觸點(diǎn)溫度有關(guān)。,則回路中總電勢可表示為：,因溫差電勢0時(shí)：t0RcuUab熱電偶回路中熱電勢：t0E(t,t0)適當(dāng)選擇橋路電流可使Uab=E(t0,0)相等，起到自動(dòng)補(bǔ)償作用。,注意：,1.橋路如果是在零度時(shí)設(shè)計(jì)平衡的，儀表的零點(diǎn)也應(yīng)調(diào)在零點(diǎn)。,2.橋路如果是在20時(shí)設(shè)計(jì)平衡的，儀表的零點(diǎn)應(yīng)調(diào)在20。,3.顯示儀表應(yīng)與熱電偶的分度號匹配。,5、熱電偶測溫系統(tǒng)組成,熱電偶:測溫元件,導(dǎo)線:補(bǔ)償導(dǎo)線,顯示儀表（冷端補(bǔ)償）:電位差計(jì)、數(shù)字式顯示儀表、計(jì)算機(jī)。,1）溫度顯示型,2）熱電偶變送器-顯示或控制儀表,熱電偶:測溫元件,導(dǎo)線:補(bǔ)償導(dǎo)線,溫度變送器（輸入mV信號，冷端補(bǔ)償）,顯示儀表（輸入4-20mA信號）:數(shù)字式顯示儀表、計(jì)算機(jī),顯示儀表（輸入4-20mA信號）:數(shù)字式顯示儀表、計(jì)算機(jī)。,3）一體化熱電偶溫度變送器-顯示或控制儀表,一體化溫度變送器（熱電偶與變送器一體化）,三、熱電阻溫度計(jì),1、測溫原理,熱電阻是利用物質(zhì)自身電阻隨溫度發(fā)生變化的特性來測量溫度的。,連接導(dǎo)線采用的是三線制連接。,半導(dǎo)體電阻,RT溫度為T的電阻值;T絕對溫度，；E自然對數(shù)的底，2.71828;A、B常數(shù)，與材料有關(guān)。,溫度每上升1,半導(dǎo)體電阻下降36%。,溫度每上升1,導(dǎo)體電阻增大0.360.68%；,金屬導(dǎo)體電阻,Rt溫度為t的電阻值;Rt0溫度為t0的電阻值;電阻溫度系數(shù)。,2、工業(yè)常用熱電阻,對金屬材料的要求：,1）物理穩(wěn)定性要高,即熱電性能穩(wěn)定,不隨時(shí)間變化。,2）化學(xué)穩(wěn)定性要高,即在高溫下不被氧化和腐蝕。,3）電阻溫度系數(shù)大。（靈敏度高）,4）電阻率要大。（電阻值大，而體積小）,5）電阻值隨溫度變化成線性,復(fù)制性好。,（1）鉑熱電阻,測溫范圍：-200650,-2000范圍：,0650范圍：,特點(diǎn)：精度高、性能穩(wěn)定可靠、抗氧化性好。,常用熱電阻,分度號:,R00時(shí)的阻值;A3.9080210-31/;B-5.8019510-71/2;C-4.2735010-121/4。,由于B、C很小所以：,平均電阻溫度系數(shù)為3.8510-31/。,Pt10電阻絲較粗，主要用于高一點(diǎn)溫度的測量。,0650范圍：,（2）銅熱電阻,測溫范圍：-50150。分度號：Cu50、Cu100。,特點(diǎn)：電阻溫度系數(shù)大，且材料易提純，價(jià)格便宜，電阻率低。,A4.2889910-31/；B-2.13310-71/2；C1.23310-91/3。,平均電阻溫度系數(shù)4.2810-31/。,由于B、C很小所以：,3、熱電阻結(jié)構(gòu),熱電阻元件一般是用細(xì)金屬絲均勻地雙線繞制在絕緣材料制成的骨架上。當(dāng)被測介質(zhì)中有溫度梯度存在時(shí)，則測量的溫度是感溫元件所在范圍內(nèi)介質(zhì)的平均溫度。,（1）普通型熱電阻,（2）鎧裝熱電阻,（3）薄膜熱電阻,5、熱電阻測溫系統(tǒng)組成,（1）熱電阻：測溫元件,（2）導(dǎo)線：3根普通導(dǎo)線(三線制),（3）顯示儀表：電橋、數(shù)字顯儀表、計(jì)算機(jī)。,1）熱電阻顯示儀表型,R0固定電阻，I恒流源。,改進(jìn)前，采用二線制有導(dǎo)線電阻影響。,Uab不僅與被測溫度有關(guān)，而且與導(dǎo)線電阻有關(guān)，即與導(dǎo)線長度、環(huán)境溫度等因素有關(guān)，會(huì)產(chǎn)生測量誤差。,改進(jìn)后，采用三線制克服導(dǎo)線電阻影響：,2）熱電阻變送器-顯示儀表,（1）熱電阻：測溫元件,（2）導(dǎo)線：3根普通導(dǎo)線(三線制),（3）溫度變送器（輸入電阻信號）,（4）顯示儀表（輸入420mA）,（2）顯示儀表:數(shù)字式顯示儀表、計(jì)算機(jī)。,3）一體化熱電阻溫度變送器-顯示儀表,（1）一體化溫度變送器（熱電阻與變送器一體化）,四、電動(dòng)溫度變送器,作用：將被測溫度轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一信號并遠(yuǎn)傳的儀表。,分類：熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器。,安裝位置：分為現(xiàn)場安裝和室內(nèi)按裝。,66,輸入電路、放大電路、反饋電路,1、熱電偶溫度變送器,DDZ型電動(dòng)溫度變送器,輸入電路,冷端溫度補(bǔ)償調(diào)零及調(diào)量程,線性化原理,輸出信號與溫度的函數(shù)關(guān)系：,分為有線性化功能和無線性化功能。,有線性化功能：輸出的4-20mA電流與溫度成線性關(guān)系。無線性化功能：輸出的4-20mA電流與熱電偶或熱電阻橋路的電壓成線性關(guān)系。,四、測溫元件的安裝,1、測量元件的安裝要求,1）選擇測溫點(diǎn)正確,測量管道溫度時(shí)，保證測溫元件與流體充分接觸。因此，安裝時(shí)測溫元件應(yīng)迎著被測介質(zhì)流向插入。或成90插入。切勿與介質(zhì)形成順流。如圖：,測溫點(diǎn)不應(yīng)在死角區(qū)域，盡量避開電磁干擾源的場合。,測量元件應(yīng)處管道中心流速最大處。保護(hù)管的末端分別越過管中心線：,熱電偶越過管中心線510mm；銅電阻越過管中心線2530mm；鉑電阻越過管中心線5070mm；,工藝管道過細(xì)（小于80mm）可插入彎頭處或加裝擴(kuò)大管。,在設(shè)備上按裝時(shí)插入深度應(yīng)使感溫部分處于具有代表性區(qū)域。,2）合理確定測溫元件的插入深度,3）測溫元件的安裝應(yīng)確保安全可靠,應(yīng)承受壓力，大于10MPa時(shí)，應(yīng)加裝