1、化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 化工儀表及自動化化工儀表及自動化第三章第三章 檢測儀表與傳感器檢測儀表與傳感器 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表n 一、定義：一、定義： 表征物體冷熱程度的物理量。表征物體冷熱程度的物理量。18n 二、溫度的單位：二、溫度的單位： 國際單位為國際單位為熱力學溫標(K)。 其他溫標有其他溫標有華氏溫標( )、攝氏溫標() T = 1.8t + 32 （t為攝氏溫度數(shù)，為攝氏溫度數(shù)，T為華氏溫度數(shù)）為華氏溫度數(shù)） 381.8+32=100.4 K=+273.15 三、各種溫度：三、各種溫度：化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n

2、第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表n 特殊溫度特殊現(xiàn)象特殊溫度特殊現(xiàn)象n 非金屬材料在低溫下也能表現(xiàn)出磁性非金屬材料在低溫下也能表現(xiàn)出磁性 n 空氣在空氣在-190時會變成淺藍色液體，時會變成淺藍色液體，n -140：液氮低溫加工橡膠品：液氮低溫加工橡膠品 n -130：地球：地球最低氣溫最低氣溫 ，南極南極最高峰最高峰文森峰文森峰 n -110：酒精溫度計，溫度計中紅色的液體是：酒精溫度計，溫度計中紅色的液體是酒精酒精，酒精，酒精在在-117才會凝結。才會凝結。 n -90：地球陸地最低溫：地球陸地最低溫 n -80：SARS病毒病毒仍可存活仍可存活 n -70：北極北極最低氣溫最低

3、氣溫 n -52.3：中國最冷氣溫，世界上最不怕冷的花，是出產(chǎn)：中國最冷氣溫，世界上最不怕冷的花，是出產(chǎn)在中國的在中國的雪蓮雪蓮， 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表n 40：人體自身的溫度極限：人體自身的溫度極限 n 5060：地球現(xiàn)最熱溫度：地球現(xiàn)最熱溫度 n 70：人類味覺最宜的溫度：人類味覺最宜的溫度 n 500：聚光式太陽灶聚光式太陽灶 n 700：煙頭的溫度：煙頭的溫度 n 800：火山熔巖溫度：火山熔巖溫度 n 1000：鉆石鉆石的形成，的形成， 在地下在地下100至至300公里深；溫度接公里深；溫度接近近1000的地底形成的地底形成 。

4、化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 高溫計（600以上）、溫度計（600以下） 膨脹式溫度計、壓力式溫度計、熱電偶溫度計、熱電阻溫度計和輻射高溫計 接觸式與非接觸式 n 四、溫度檢測方法四、溫度檢測方法 溫度不能直接測量，只能借助于冷熱不同物體之間的熱交換，以及物體的某些物理性質隨冷熱程度不同而變化的特性來加以間接測量。 任何兩種冷熱程度不同的物體接觸時間足夠長，則溫度從高溫體向低溫體傳遞，最終趨于平衡，此現(xiàn)象稱為熱平衡?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表接接觸觸式式測測溫溫儀儀表表膨膨脹脹式式玻璃液體玻璃液體 -50-50600600結構簡單，使用方便

5、，測量準確，結構簡單，使用方便，測量準確，價格低廉價格低廉 測量上限和精度受玻璃質量測量上限和精度受玻璃質量的限制，易碎，不能記錄遠的限制，易碎，不能記錄遠傳傳 雙金屬雙金屬-80 -80 600600結構緊湊，牢固可靠結構緊湊，牢固可靠 精度低，量程和使用范圍有精度低，量程和使用范圍有限限 壓壓力力式式液體液體氣體氣體蒸汽蒸汽-30 -30 600600-20 -20 350350 0 0 250250結構簡單，耐震，防爆能記錄、報結構簡單，耐震，防爆能記錄、報警，價格低廉警，價格低廉 精度低，測溫距離短，滯后精度低，測溫距離短，滯后大大 熱熱電電偶偶鉑銠鉑銠- -鉑鉑鎳鉻鎳鉻- -鎳鎳硅硅

6、鎳鉻鎳鉻- -考考銅銅0 0 16001600-50 -50 10001000-50 -50 600600測溫范圍廣，精度高，便于遠距離、測溫范圍廣，精度高，便于遠距離、多點、集中測量和自動控制多點、集中測量和自動控制 需冷端溫度補償，在低溫段需冷端溫度補償，在低溫段測量精度較低測量精度較低 熱熱電電阻阻鉑鉑銅銅-200 -200 600600 -50 -50 150150測量精度高，便于遠距離、多點、測量精度高，便于遠距離、多點、集中測量和自動控制集中測量和自動控制 不能測高溫，需注意環(huán)境溫不能測高溫，需注意環(huán)境溫度的影響度的影響 非接非接觸式觸式測溫測溫儀表儀表輻輻射射式式輻射式輻射式光學

7、式光學式比色式比色式400 400 20002000700 700 32003200900 900 17001700測溫時，不破壞被測溫度場測溫時，不破壞被測溫度場 低溫段測量不準，環(huán)境條件低溫段測量不準，環(huán)境條件會影響測溫準確度會影響測溫準確度 紅紅外外線線光電探測光電探測熱電探測熱電探測0 0 35003500200 200 20002000測溫范圍大，適于測溫度分布，不測溫范圍大，適于測溫度分布，不破壞被測溫度場，響應快破壞被測溫度場，響應快 易受外界干擾，標定困難易受外界干擾，標定困難 19化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表圖3-50 雙金屬片

8、00圖3-51 雙金屬溫度信號器201雙金屬片；2調節(jié)螺釘；3絕緣子；4信號燈膨脹式溫度計是膨脹式溫度計是基于物體受熱時體積膨脹基于物體受熱時體積膨脹的性質而制成的。的性質而制成的。Lt=lt01+(t-t0)化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表21 它是根據(jù)在封閉系統(tǒng)中的液體、氣體或低沸點液體的飽和蒸汽受熱后體積膨脹或壓力變化這一原理而制成的，并用壓力表來測量這種變化，從而測得溫度。圖3-52 壓力式溫度計結構原理圖 1傳動機構；2刻度盤； 3指針；4彈簧管；5連桿；6接頭；7毛細管；8溫包；9工作物質 應用壓力隨溫度的變化來測溫的儀表叫應用壓力隨溫度

9、的變化來測溫的儀表叫。 Vt=Vt01+(t-t0)化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表 溫包 毛細管 彈簧管（或盤簧管） 22注意事項注意事項 溫包必須為高強度、小膨脹系數(shù)、高熱導率、抗腐蝕性材料，長度不宜過長?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 是基于物體熱輻射作用來測量溫度的儀表。是基于物體熱輻射作用來測量溫度的儀表?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表n 二、熱電偶溫度計二、熱電偶溫度計23是以熱電效應為基礎的測溫儀表。圖3-53 熱電偶溫度計測溫系統(tǒng)示意圖1熱電偶；2導線；3測量儀表由三部分組成：熱電偶；測

10、量儀表；連接熱電偶和測量儀表的導線。 圖3-54 熱電偶示意圖化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表24圖3-55 熱電現(xiàn)象圖3-56 接觸電勢形成的過程圖3-57 熱電偶原理及電路圖 0000,tetettEtetettEBAABABAB左圖閉合回路中總的熱電勢左圖閉合回路中總的熱電勢或或化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 兩導體自由電子密度兩導體自由電子密度NANB化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n NA=NB，則，則化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 3、中間導體理論：、中間導體理論：4、中間溫度定律、中間溫度定律化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第

11、五節(jié) 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表30（4 4）熱電偶的結構）熱電偶的結構普通型熱電偶普通型熱電偶圖3-59 熱電偶的結構熱電極熱電極絕緣管絕緣管保護套管保護套管接線盒接線盒化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表材 料工作溫度/橡皮、絕緣漆琺瑯 玻璃管石英管瓷管純氧化鋁管 80 150 500120014001700表表3-5 3-5 常用絕緣子材料常用絕緣子材料表表3-6 3-6 常用保護套管常用保護套管材 料工作溫度/無縫鋼管不銹鋼管石英管瓷管Al2O3陶瓷管 600100012001400 1900以上31化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五

12、節(jié) 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表32 鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶 由金屬套管、絕緣材料（氧化鎂粉）、熱電偶絲一起由金屬套管、絕緣材料（氧化鎂粉）、熱電偶絲一起經(jīng)過復合拉伸成型，然后將端部偶絲焊接成光滑球狀結構。經(jīng)過復合拉伸成型，然后將端部偶絲焊接成光滑球狀結構。 優(yōu)點優(yōu)點 反應速度快、使用方便、可彎曲、氣密性好、不怕振、耐高壓等?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 表面型熱電偶表面型熱電偶 專門用來測量物體表面溫度的一種特殊熱電偶。專門用來測量物體表面溫度的一種特殊熱電偶。 優(yōu)點優(yōu)點反應速度極快、熱慣性極小。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表 快速熱電偶快速

13、熱電偶測量高溫熔融物體一種專用熱電偶。測量高溫熔融物體一種專用熱電偶。 熱電偶的結構形式可根據(jù)它的用途和安裝位置來確定。在熱電偶選型時，要注意三個方面：熱電極的材料；保護套管的結構，材料及耐壓強度；保護套管的插入深度。33化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 常用熱電偶分類：常用熱電偶分類：1、熱電偶材料應滿足的條件：、熱電偶材料應滿足的條件： （1）靈敏度盡量高。（幾十毫伏）靈敏度盡量高。（幾十毫伏） （2）物理化學性能要穩(wěn)定。）物理化學性能要穩(wěn)定。 （3）E與與t有線性關系。有線性關系。 （4）電阻溫度系數(shù)要小。）電阻溫度系數(shù)要小。 Rt=Rt01+(t-t0) （5）便于加工成絲。）便于加工

14、成絲。 （6）復現(xiàn)性好。）復現(xiàn)性好?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表常用熱電偶常用熱電偶 測量范圍測量范圍 名稱名稱 分度號分度號 （長期）（短期）（長期）（短期）1、鉑銠鉑銠1010- -鉑鉑 S 1300 1600S 1300 16002、鎳鉻、鎳鉻-鎳硅鎳硅 K 1000 12003、鎳鉻、鎳鉻-銅鎳銅鎳 E 600 800化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表鉑（鉑（Platinum）：化學符號為）：化學符號為Pt，熔點，熔點1773。延展性強，。延展性強，可拉成很細的鉑絲，可拉成很細的鉑絲，化學性質化學

15、性質極其穩(wěn)定，不溶于強酸強堿，極其穩(wěn)定，不溶于強酸強堿，在在空氣空氣中不氧化。純白金硬度較低，首飾用的白金為中不氧化。純白金硬度較低，首飾用的白金為Pt900、Pt950等。等。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表鎳（鎳（nickel）：）：化學符號Ni，可用來制造貨幣等，鍍在其他金屬上可以防止生銹。熔點1455 。（金川鎳）鉻（鉻（chromium）：）：化學符號Cr,銀白色金屬，質極硬，耐腐蝕。熔點185720，鉻鍍在金屬上可以防銹，鉻用于制不銹鋼，不銹鋼中的主要合金元素是Cr（鉻），只有當Cr含量達到一定值時，鋼才有耐蝕性。 鎳鉻合金：鎳鉻合金：

16、耐腐蝕，價格低廉，常用烤瓷牙材料。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n n 熱電偶分度表（熱電偶分度表（mV /V）化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n n 三種常用熱定偶性能比較三種常用熱定偶性能比較靈敏度最高的是E，最低為S。測量范圍相反?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表34圖3-61 補償導線接線圖 采用一種專用導線，將熱電偶的冷端延伸出來，這既采用一種專用導線，將熱電偶的冷端延伸出來，這既能保證熱電偶冷端溫度保持不變，又經(jīng)濟。能保證熱電偶冷端溫度保持不變，又經(jīng)濟。 它也是由兩種不同性質的金屬材料制成，在一定溫度范圍內(nèi)（0100）與所連接的熱電偶具有相同的熱電特性，其材料又是廉價金屬。見左圖。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表熱電偶名稱熱電偶名稱補償導線補償導線工作端為工作端為100，冷端