自动化技术与仪表 第三章检测仪表 第3.2节 温度检测仪表.

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1、3 检测仪表 13.检测仪表第2节 温度检测仪表 3 检测仪表 2基本要求基本要求 掌握温度、温标的概念、温度检测仪表的分类掌握温度、温标的概念、温度检测仪表的分类 掌握掌握热电偶温度计测温原理、自由端温度的处理热电偶温度计测温原理、自由端温度的处理 了解热电偶的结构形式了解热电偶的结构形式 掌握掌握热电阻测温原理热电阻测温原理 了解热电阻的结构和类型了解热电阻的结构和类型 掌握掌握 掌握掌握玻璃管温度计、双金属温度计、压力式温度玻璃管温度计、双金属温度计、压力式温度计的测温原理计的测温原理 掌握掌握辐射测温原理及主要的方法辐射测温原理及主要的方法3 检测仪表 33.2.1概述概述热平衡：热平

2、衡：温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量。温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量。分子物理学：分子物理学：温度反映了物体内部分子无规则运动的温度反映了物体内部分子无规则运动的剧烈程度。剧烈程度。能量：能量：温度是描述系统不同自由度间能量分配状况的温度是描述系统不同自由度间能量分配状况的物理量。物理量。1.温度温度3 检测仪表 4u摄氏温标摄氏温标u华氏温标华氏温标u热力学温标热力学温标u国际实用温标国际实用温标2.温标温标温标是温度的数值表示温标是温度的数值表示法，是衡量温度大小的尺度。法，是衡量温度大小的尺度。3 检测仪表 5(1)(1)摄氏温标摄氏温标工程上最通用的温度标尺。工程上最通用的温

3、度标尺。摄氏温标是指在标准大气压摄氏温标是指在标准大气压(即即101325Pa)下将水的冰点与沸点下将水的冰点与沸点中间划分一百个等份，每一等份称为摄氏一度中间划分一百个等份，每一等份称为摄氏一度(摄氏度，摄氏度，)，水的冰点及沸点分别对应水的冰点及沸点分别对应0度和度和100度。度。一般用小写字母一般用小写字母t表示。表示。摄氏温标摄氏温标百度温标百度温标(2)(2)华氏温标华氏温标目前已用得较少，其规定在标准大气压下冰的融点为目前已用得较少，其规定在标准大气压下冰的融点为32华氏度，华氏度，水的沸点为水的沸点为212华氏度，中间等分为华氏度，中间等分为180份，每一等份称为华氏份，每一等份

4、称为华氏一度，符号用一度，符号用 。它和摄氏温度的关系如下：它和摄氏温度的关系如下：m=1.8n+32 n= 5/9 (m-32) 3 检测仪表 6 (3)(3)热力学温标热力学温标 水的冰点（绝对零度）及沸点分别对应水的冰点（绝对零度）及沸点分别对应273.15度和度和373.15度。度。 符号：符号：K 因是开尔文总结出来的，故又称因是开尔文总结出来的，故又称开尔文温标开尔文温标，是国际基本单位制之一是国际基本单位制之一 。 (4)(4)国际实用温标国际实用温标 1968年国际实用温标规定热力学温度是基本温度，年国际实用温标规定热力学温度是基本温度，用用t表示，其表示，其单位单位：开尔文，

5、：开尔文，符号：符号：K。注意：摄氏温度的分度值与开氏温度分度值相同，即注意：摄氏温度的分度值与开氏温度分度值相同，即温度间隔温度间隔1K=1。若若T0表示在标准大气压下冰的融化温度，表示在标准大气压下冰的融化温度， T0 = 273.15 K。由此得摄氏温标与热力学温标的关系：。由此得摄氏温标与热力学温标的关系：t=T-T03 检测仪表 7温度不能直接测量，只能借助于冷热不同物体之温度不能直接测量，只能借助于冷热不同物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不同而变化的特性来加以间接测量。度不同而变化的特性来加以间接测量。 高温计、温度计高温

6、计、温度计标准仪表、实用仪表标准仪表、实用仪表 热电偶温度计、热电阻温度计、膨胀式热电偶温度计、热电阻温度计、膨胀式温度计、压力式温度计和辐射高温计温度计、压力式温度计和辐射高温计 接触式与非接触式接触式与非接触式 3.温度检测仪表的分类温度检测仪表的分类3 检测仪表 8接接触触式式测测温温仪仪表表膨膨胀胀式式玻璃液玻璃液体体 -50-50600600结构简单，使用方便，测量准结构简单，使用方便，测量准确，价格低廉确，价格低廉 测量上限和精度受玻璃质测量上限和精度受玻璃质量的限制，易碎，不能记量的限制，易碎，不能记录远传录远传 双金属双金属-80 -80 600600结构紧凑，牢固可靠结构紧凑

7、，牢固可靠 精度低，量程和使用范围精度低，量程和使用范围有限有限 压压力力式式液体液体气体气体蒸汽蒸汽-30 -30 600600-20 -20 350350 0 0 250250结构简单，耐震，防爆能记录、结构简单，耐震，防爆能记录、报警，价格低廉报警，价格低廉 精度低，测温距离短，滞精度低，测温距离短，滞后大后大 热热电电偶偶铂铑铂铑- -铂铂镍铬镍铬- -镍镍硅硅镍铬镍铬- -考考铜铜0 0 16001600-50 -50 10001000-50 -50 600600测温范围广，精度高，便于远测温范围广，精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动距离、多点、集中测量和自动控制控制 需冷端温

8、度补偿，在低温需冷端温度补偿，在低温段测量精度较低段测量精度较低 热热电电阻阻铂铂铜铜-200 -200 600600 -50 -50 150150测量精度高，便于远距离、多测量精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制点、集中测量和自动控制 不能测高温，需注意环境不能测高温，需注意环境温度的影响温度的影响 非接非接触式触式测温测温仪表仪表辐辐射射式式辐射式辐射式光学式光学式比色式比色式400 400 20002000700 700 32003200900 900 17001700测温时，不破坏被测温度场测温时，不破坏被测温度场 低温段测量不准，环境条低温段测量不准，环境条件会影响测温准确度

9、件会影响测温准确度 红红外外线线光电探光电探测测热电探热电探测测0 0 35003500200 200 20002000测温范围大，适于测温度分布，测温范围大，适于测温度分布，不破坏被测温度场，响应快不破坏被测温度场，响应快 易受外界干扰，标定困难易受外界干扰，标定困难 3 检测仪表 93.2.2热电偶温度计热电偶温度计 热电效应热电效应 热电势主要由两部分组成：接触电势和温差电热电势主要由两部分组成：接触电势和温差电势势 温差电势：同一导体因两端温度不同而产生的温差电势：同一导体因两端温度不同而产生的热电势热电势 原因：高温端电子能量向能量小的低温端移动原因：高温端电子能量向能量小的低温端移

10、动dtdtNtdNekttett01,03 检测仪表 10接触电势：两种不同导体接触时产生接触电势：两种不同导体接触时产生原因：两者电子密度不同，扩散速度不同原因：两者电子密度不同，扩散速度不同温差电势比接触电势小的多温差电势比接触电势小的多 只与两种导体材料只与两种导体材料A、B及两端及两端温度温度t，t0有关，与热电极的形状、大小、有关，与热电极的形状、大小、长短无关长短无关 BtAtABNNektteln 000,tetetetettEABABBAABAB0,ttEAB3 检测仪表 11 热电偶基本定律热电偶基本定律 均质导体定律均质导体定律 中间导体定律中间导体定律 中间温度定律中间温

11、度定律 参考电极定律参考电极定律(标准电极定律标准电极定律) 3 检测仪表 12几种常用的标准化热电偶的测温范围及热电势几种常用的标准化热电偶的测温范围及热电势 分度号分度号 名称名称 测量温度范围测量温度范围 1000 C时的时的热电势热电势/ mVB铂铑铂铑3030铂铑铂铑6 6501820 C C4.8344.834R铂铑铂铑1313铂铂-501768 C C10.50610.506S铂铑铂铑1010铂铂-501768 C C9.5879.587K镍铬镍铬镍铬镍铬 (铝铝) -2701370 C C41.27641.276E镍铬铜镍镍铬铜镍 (康康 铜铜)270800 C C3 检测仪表