传感器技术课件大全第四篇2
温度量测
第四 篇度测温 ( T量mepeatrue Merauremsne)tMe asuemertn
)
0
概述 膨式温度胀计 膨式温度胀 计热电偶度计温热电 温偶度计 电热阻量计流热电 阻流计 量接式触度计温安的 装本小篇结
211 3
4信与控息制工学程 院动自系化
零二九零五年
月5
热偶电温计
度热电偶温计度
.21 测原温理 .22热 偶电料与材构 结 12.3 端温冷处度方理 法24. 测线温路误及分差析
温原测
2.理.1 热点1应 效21... 温差2势 1电2.1 .3 触电势接 2.1. 热4偶的基电本原
理测温
原理一、热电
应 (塞贝克效效应,Seeecb1k81年2 热电效应)两 不同成种份均的质体组导成合回闭,路两端当 在温存差时,路中回会有流电过,即通存热电势。 热电势包括在温电差和势触接电势
mV
1
测
温理
原二.温电差势 汤逊姆W.T omsno 同导体一:端温两度同 电势e不At,(0t)
测原理温三.
触接电势珀 帖尔J C..elPietr两 电种密度不子的同体相接导
触k tN e A B t( = l)nA eNB
电势e
AB()t
e
A( t, t 0 )
=∫σt
t
0
A
t
dσ
A—体的汤姆逊导数 温系1差℃或(1)K所产生电动势 与材料的质及性端温度两有。 影响关因素:只 与体导材和料端温度t两、t0 有,与导体长关、 度截面大小沿、长上的温度分布度无关 若。导两体料材一,仅与定端温两差有 关tΔ→↑Ae(,t0)t↑
—波尔兹k常数;曼 e— 单电位荷; N、NAB—度温t为,时A B导体、的子密度电; t— 触接的温度点
大。取小于决导两体材及接料触点温度当 料材一,定与接触点温只有度关 若。导体两料材一,定与其仅点温接度关 t↑有eA→Bt)↑(影 响因素
:温原测理
电设密子A度体>导B导; 体度t温t>0 ,则 回中总电路势为
E A: (B t ,t 0 ) = eA B( )t −eA ( t , t 0 − ) eA ( Bt0 ) + eB( t ,t )
0t t k NAtln + σ B t e dNB ∫tt0
测温原理 EA
(t,t0)=eABB()t e+Bt,(t)-0eB(tA)-eA0t(,t) 脚0A标的B序表顺示热电的方向势,顺若改序变,则 热电势号符随之也改。变: 即ABe()t=-BAe (t )EAB(,tt0=-)EA(Btt0),=-AB(t0E t, A、B导)体材确定料,0t变,总电势不t的单为函数值
。 EB A t ( ,t0 ) =
t
kt 0 N A t0 ln −σ A dt eN t B0 t∫ 0
温差因电势
BA (t , t 0 ) e ≈BA( t ) −e A ( Bt 0 则)回总电路势的方
向
决于取方向。
的
电热偶度温计
小结
测:温理原(1
)AE(B,tt)0决于取两材种料及两温度,端与体 粗导细短长沿及度上的温度分长布况情无。关( )材料2选,定且固定冷温度t0端,测得 EB(At,0) t t。( 3)AB(E0,tt)0=0 EA;A(,tt)0=0 4(EAB(),tt0)标脚A为热B电势向方A,为极,正B为极,负t 为 温高端t0,低为端温 若。次序变,则热改电势前符面也随之号变改。
eAB( t )= −e BA( t )
AB (E t,t )0= −EB ( t A, 0t) = E−AB( 0t, t )
(5) E AB ( ,t 0t) E= B (tA t, ) 1+
E B (tA1 t,0 )
2
测温
原
四理热、偶电基的定律本( 一中间)导体定律在热 偶回电路接第入三导体种,只C与第三种要导体 相C接的接点温度两相,则对回同中电路无势响影。
温测理
原ABCEt(, t1,t0 )= EA(tB)+ E B(,tt ) + 1EB(Ct1 +) CE( t,1 1t ) EC+ (t1B)+ E B (t,1t 0) + EAB(0t )+E At0 , ()
t
BE( t,t1 ) + EB (t1 t,0) E= Bt, t0 )(
E Ct1(, t 1) = 0
BC(Et1) =−EC (B1), EtAB(t0) =− EA(tB )
EA0t(0,)t =− A(Ett0,
E 仍然得)到:AB (Ct ,t,1t 0) = AEBt() +EB (t t, ) 0− AEB(t0 ) EA −(,t 0t)
同理:可图证(b)回路中2,、接3温度均为t0点, 回路 中总热电势为仍AB(Et,0t)。
测温原
理
二)均质(体定导律 一种均质导体组由的闭合成路,无回导论体 面、长度以及各处截温度分布如,均不产何热生势电
e A A t(0 )= e AA ( t1) = k t 0N l n A =0 eNA tk1N A= l0ne NA
测温原理
(
)中间温度三定律 连若接温度点t为n连,导接Aˊ、体B的ˊ电特性热与A B相同、则总,电等势热电偶与连接导于的体热 电的代势数和 EABB。Aˊˊt,t(,nt0 )E=BAt,t() + nEABˊ(tˊ,nt0 )四()标 准极定律 导电A体B、分别导体与C组 成电热,偶量端温度测均 t为参考端,均t0为 则, EAB(tt,0)EA=Ct,t()0-BC(t,E0t)=EA(C,tt0+EC) Bt,(t)0导 体称C标为电准极,一采用纯铂般料。
材定
律说:若明两电热分极由别两均种质体组导,成则热电 仅与两接势温度点关,与沿热有极的温电分度无布关 于用量热衡极材电料均的性
匀
热电材偶与料结构
热
电偶材与结料
构、热电一偶材料特及 (性)标一准化热电 理论:偶任意料
材
22..1热电偶 料材特性及2. .2.2 电热偶的结构1 2 .23 分.度
1.铂铑表01— Plati铂um-rnhoium dpaltinmu 度分:号 S 测范温0~围400℃,1期短106℃; 精0高度可,用于精密测,作基量准热偶;差±1℃误 价格高电势较小;,05℃:40.24mV
3
.铂铑132—
铂
度分号R
:
电势比热S电偶热大51%左右,它其能几性乎相
同温范围:测S同,误差± (1±.02%t5℃
)3.铂30-铑铂-铑6 分度号 :B高 温电热。偶0~1006℃短,18期00。℃冷 端在4℃0下以用时使一般,需进不冷端温度补行
偿3
电热偶料与材构结4
.铬镍--硅镍C hrmel-osliiel 分度c号:K
热电偶 料与结构
7材铁—康铜.热电(分度号偶J: 7)0℃0下以线性非好,具常较有高灵的度敏。-40~ 07℃,短07期5℃,0差误1±.5~25.℃。 8.镍铬—镍硅硅热偶(电分度:N号 )1003℃以下高,温抗化能力强,稳氧性及定复现 好,性核辐耐射及耐温低能性。好 200~-210℃0短,1期30℃。误差±10.~5.2℃5 有。代取价廉属热金偶电与分替部S热电偶代趋势的。9. 铼系钨列热偶
钨电铼—钨52铼热6偶 电钨3—钨铼2铼热5电偶分度 号:RW5eW-e2R6。 度分号:WR3-Wee2R。
5测温范围5-~00010,
℃短期1002℃; 复制好性,格便宜价热;电较势大,似近为线。性 热电势500℃20.:46m。 V5镍铬—.铜 分度康号 :E
测
温范-2围0~750℃0,期870℃短;灵敏 最度,高价;廉度湿较时大其它热较耐偶蚀腐 电热势大5。00℃3:7Vm6.铜—康铜 电热偶分度号:(T) 廉金属热电价偶中精确最度高稳定,性好低温,测灵量 度高敏-。02~030℃0,期短50℃。3差±0.误5~1℃
。用于160℃0上以量。测限上达200℃,最好82000℃以 下差误1%t±。
热电℃偶料与结构材标 准热化电的热偶特性电曲线(
考参0℃端) 参端0考
电热偶材与结料
构二()非标 化准电偶
热1镍.铬金—热电铁偶用于 ~0723,K误±0差.℃5低,热电偶。温2 .金非热属电偶 电热势远于金大属电热偶;熔 点高 复现性,,差械机强度低。较( )1石墨—化碳热电钛偶C-(iTC )含气氛碳、性中氛气中可2测000高℃温。 (2W)iS—2MSoi热电偶2含碳气氛 、中性和还性原气氛,可中2达50℃。 03()化碳—石墨硼电热(B偶C-C4)6 0~0200℃范0围内性线好热电势大,,钨为热铼 偶的19倍,最适电作控制宜信号。
热电偶材
与结料构二、热电偶
结的构
电偶材热与料构
常结用连方接式: 纹螺连或接兰法接连,用P于1
(
一)普通型热电偶 0.=3 ~0.6m5m热 极:贵电属金D=0.~03.5mm, 热电6极:普 金通D=0属.5~3.m2m 。D0=.5~.32mm 度长安装由条及插入深件度 而,定般一53~20000mm 绝。子:缘聚四氟 烯乙、英石、陶等材料瓷 缘子绝: 结有构单、孔孔和四双孔分 保之套管护: 有属金、金非属金属陶瓷三和类 线接盒: 用导线与于热极连电
接4
热电材偶料结与构(
二) 装铠电热偶Armord ehtemrcoouple将 热极电绝缘材料、金属、套管经 体整合拉伸工艺加工复而 成可弯的曲实组坚合体标
铠装准: 型外径05~.mm,8电热极Φ0.~1.1mm3 套,管壁0.075~1m厚,m度≤长10m0。 点特适用场及合 :态动特性,好铠型装τ10s,普 通≤τ型10=240s,~用于温度适变 频繁化热容及较量、结小复杂的对构
象使温度低用、命短寿
。
电偶热料材结与构(
三)性高能实热电体偶一 新型热种偶(电olSidapk热偶电)。 保管护厚壁是通热普电偶1.1的1~3倍.; 即厚壁粗:的大铠装偶热电 高温下偶电热不易氧极,且 导化热性大大提能高,应响度 速比通普快型~610。 特倍: 点耐温、高命寿长响、应速度快。兼 铠装有和通热普偶电的点。
优
热电材料与结构
4.偶其它类热型偶电( 1)膜热电偶薄由 两金属薄种膜在绝缘基 板上连接而的特成结殊构热偶
τ电0≤0.S,用1于-0203~0℃0速快化变的体表面温物测量度。( )2套热式
热电偶(图43-15)-
于高速流体用量测防止冲,折断弯刷曲。
(
3)温耐磨高电偶
热采耐磨用合金焊电、离等子涂或热喷涂喷合制备金 保护。提高管护保耐管热击及冲磨损耐能性。
热
电材料偶与构
结四、度表分1.
问题提出 :如测何度t? E温AB(t,0t)决定的素:材因;料,t0t
E
A B( t t 0, ) = f( t,t 0)将t
作为参0点考冷端()并,保持变不,热电 只与势t 测(点或热温)端的 温度关 有即:E = f t ( 2.分度)表:t0 =℃0下热,电势Et(0,与)量端测t对应的
关系。相
分同度的热号电可偶用共同一分表
常度用度分见表章附本表(ⅠPgea 111 )度分表用:途t E(,0) t E或t(0), t
冷5端度温理处方法
冷端温度
理处法方
问提题出:热电 偶需要入引控室 制A若´B,´普通导线为,E则EAB=(tt0,) ´A't0 为´场环现温境度,稳不。 t定E E=( t t,0 ) '→ E = E(t , 0t
)
203.1 .补导线延偿法 2.3伸.. 2冰法 点 21.3. 3算计正修 法.3.4 仪2零点校表法正 .3.25 偿电补法
桥
一、补导偿线 一、:补偿导: 线 ' 两 t种廉 价 导 体材 制 料成 的导 线现场 制室控( 在一定温度范围热电内特与 性连接的热所电偶同或相分相十)近补 偿型C)(材料:与热偶电相同,不用贵金于,属如B、。S 延伸(型X):基 本用与采热偶电相的同材,用于廉料价金属,如 、E等K
0
。B'
冷端温度处理方法
Pag
e100
冷温度端理方法
3处.注事项:意(1 使)用注意号匹配型正负极性 (与2)仅 起冷到端伸延作用,对冷端温未进度补偿 (行3 )只在一定度温围内范适用超!出误增差大 一!般要补偿求线导与热偶的连接电点温度的
!冷
温端度理处法
方要性:必 分表是度t0=在0℃得到 现在冷端温:度是不0,要处需理E
( t , t 0 ) → (Et ,0
)
冷温端度理方法
处、计三算正修法当t0 0≠,℃得的回测路电势为E(t,t热0,)则E(t ,0=)(E,tt0)+E(0t,0)E
t(,0)冷—0端℃测,量端℃时的t热势电; (t,tE)—冷端t00,测量℃t端℃时的电热;
势由电热偶路回测。
得冷端温
度偿补 法: 方、二点冰 冷法延端伸到冰混水物0℃合 EABt,0( )查表得求 。t特 :点补精偿高,较度麻烦 一般用于,实室验
Et0(,0—)端冷0℃,量端t0测℃的时电势热,
冷即温度端校正值 由室。温计得测t℃0 查分度,得到。
A表
't0
E
适于实用室验或临性测温时t0
'
B'
现场
控制室
6
例:
用镍一镍硅热铬偶电某炉膛温度测,测得的现电热 例:用势镍一镍铬热硅电偶某炉膛温度测现,得的热测电 为势31.46 mv巳知,电偶热冷温端为度03℃,热端温度t求m ,巳知热电偶冷端温v度3为0 ℃? =℃ • 解。:E由t(0)=,Et(t,0+)E(0,t) 查镍铬0一镍分度表知 硅(E300),=12.3m0 E(v,t0)31.=6+41203=.3.2438vm查
表知热,温度t约端为78.49℃
4例
K型:t;0=′53℃;t=25℃0;=E.8139mV冷端 温处理度法 方 A′①,′补偿B导线t,=? ②′,BA普通导′线,=t?③ A′,B′ 偿补导线接反,,了=?t
0tt0′
:解 接①入仪表势电
E : =Et,t(′)+0(E0t′,0t=)E t,t0() (Et0,)=EE+t0(,)0=813.9+10.0=9.1039Vm② 入仪接电势:表 = E(t,t0E′) E=t,(0-)(E0′,0t )E(t0,=E+E)(0t′,0)=8.391+14.7=9.0546V tm=35.21℃ ③ (tE,0)=.9539V,mt 2=451℃.
冷温端处度方法
四、仪表理零校点法正 当配所用的显仪表示冷端无温度偿补能功若,冷 端度t温0恒 ,且定点调整较零方,则便可用方法。 此将显示仪零表点调t0 处至 ,当相事先输于电势入(Et 00),, 偿补线导 显使示表的输仪电入为势: ' E(A,tt)+E0(0t, )=0(E,t0)t
0端温冷处理方度法五、补偿电
法 桥原理 :电桥产附加生电势 ,行补偿进分 : 析接入示显表仪的电:势E = (E ,t 0t) + U a =b E t,)(0
补偿线 冷导端偿补器
Et
0 变化需时重新整调表仪零点。
调时,零应开热电断偶路回。
'
Bt0'
显示
仪表现
场 控制室
0℃时使桥电衡: 平R=12=RR=Rcu3=R0显示仪表 桥路 输出无Ua,b0 =当冷端温t度0 >0时℃t:0↑R→u↑> Rc 0→aU↑b热 偶回路中电电势:热t0↑→(E,tt)0 适当↓选桥择路数,参使aUb=E(0 t0,,可)动自补偿作用。 注:补偿器应与意端冷处在同一温度
。温测路线及差分析误
测
温线及路误差析分
一、热偶测温线路电(一) 型测典温线路 ()串并二联路 1.线串联路 线两支上以热电串联偶接。 (连1)向正联串 将n支同型号电热,依偶次按正 负性极相连
。E = 1E+ E 2 ⋅⋅⋅ ++E n =
2.41 热电.测偶线温路2. 42.. 热电测偶误量差分 1
析
∑
n
i
=
1E
i各电热偶端必冷相须同
电势大,热精比度单热支电高,偶支热一偶断路电,系 统能不作工
7。
测
线温路误及分差
析2)(向串反 联一般采两支用同号型热的电偶,将相 极同性连在串起, 一量两点测的温差
。测温路及误差线分
2.并析线联路 将支同n号型热偶电的、正负 极别连分在一接,总起电势n为 热支偶热电势电的平值。
E = 均1E +E 2 +⋅ ⋅ + ⋅En 1 n =∑ Ei n n =1i
Δ E =1E -E2 要 求 a.:两电偶热伸延冷端温的度必须相;同b .热两电的偶热特性均应电线性为或似线近。
性否需要是端补冷偿?
?用于大
设型备平温均度测量。的 当支某电偶断路时,热温测统可系常照工。作
测
线温及路差分误析(
)温度三显或示制仪表控型补偿
导 线电偶
热0 t
'测
温线及路误差分
(五析)一化体温度变器送--显示或控仪制
表A'
0t
E
'
B
示仪显表 输入mV(号信带,端冷偿) 如:补位差电计、数显表仪 、计机算等 )显示表仪(输入 -20m4A)如
:数显表、计仪机
算
场现
控室
制
四)热电偶(变—送—显器示/制仪表
补偿控线导 示仪表 (输显入-42mA0 如:数显仪表、计)机算 温度变送 器(入输V信号m带冷,端偿)补
体一化度变送温器( 热电与偶变器一体化)送
电热
测温偶线及误差路析分二、
电热偶量测差误分析(一
热)电偶本身的差 1.误分度差: 误验校的误差。 时.热2特电性变引化起误的差 :生“产变”误蜕差“漂移或。”对 热偶电进定行期查和检验校消可除 。(二热)换引起的交误 热差射辐失和损热导失所致损。(三 补)偿导引线的入差误 ()显示仪四的误表差
.3. 一支6分度号K的为电热偶与动电位差自计套测配, 温温线路测误及分差 热电析冷端偶温t0=4度2℃如果,采用补不导偿线而采普 用通铜进线热电偶与自动电位差计行之的连间接,仪表接 线设端处子(温度补偿电R阻处)2温度为t1=的2 ℃,求8 动电自差计位示38显℃时其5量误测差是少℃?
多
8