溫度測(cè)量常識(shí)課件

1、YC127 儀表1 麗東化工麗東化工 溫溫度度測(cè)測(cè)量的基本常量的基本常識(shí)識(shí)擔(dān)當(dāng)者擔(dān)當(dāng)者 : : 朱朱 基基 千千YC127 儀表2 麗東化工麗東化工 培訓(xùn)目的 培訓(xùn)要求 可以正確說明安裝在現(xiàn)場(chǎng)的各種溫度測(cè)量?jī)x表的種類及原理.本教材主要幫助生產(chǎn)操作人員正確理解安裝在現(xiàn)場(chǎng)的各種溫度測(cè)量?jī)x表的原理及工作的基本知識(shí).儀表維護(hù)人員在溫度儀表的故障處理過程中,應(yīng)該以基本理論為基礎(chǔ),嚴(yán)格按照操作規(guī)程,正確處理.YC127 儀表3 麗東化工麗東化工 目錄 1.概述2.按測(cè)量方法進(jìn)行分類3. 感溫元件的種類4. 熱電偶溫度計(jì)5. 熱電阻溫度計(jì)6. 半導(dǎo)體溫度計(jì)7. 雙金屬溫度計(jì)8. 充液式溫度計(jì)9. 輻射式溫度

2、計(jì)10. 玻璃管液體溫度計(jì)附:熱電偶,熱電阻分度表 YC127 儀表4 麗東化工麗東化工 1. 1. 緒論緒論溫度作為生產(chǎn)中的重要變量是反映生產(chǎn)狀態(tài)的最基本的參數(shù)之一.它不僅決定著介質(zhì)的狀態(tài),品質(zhì),反應(yīng)速度等等,還是反映生產(chǎn)是否正常的重要指標(biāo),也是對(duì)設(shè)備的安全產(chǎn)生重要影響的指標(biāo).尤其在精油化學(xué)工程中,溫度與壓力起著決定工程狀態(tài)的重要作用,所以準(zhǔn)確測(cè)量工程中各部位的溫度至關(guān)重要.溫度檢測(cè)從產(chǎn)業(yè)(工業(yè),醫(yī)學(xué),宇宙,資源探索,海洋開發(fā),防災(zāi))乃至民生,應(yīng)用范圍極廣,而且還在不斷擴(kuò)大.理想中的溫度檢測(cè)元件應(yīng)該是測(cè)溫范圍廣,精度高,體積小,價(jià)格低廉.但是這種溫度檢測(cè)元件在現(xiàn)實(shí)中并不存在,使用者只能按照用

3、途選擇使用.YC127 儀表5 麗東化工麗東化工 當(dāng)我們身體的一部分接觸到物體就會(huì)有或冷或熱的感覺,衡量冷熱程度的尺度就叫做溫度.其程度由物體所包含的熱量決定,與物質(zhì)中分子活動(dòng)的活躍程度有關(guān). 測(cè)量溫度數(shù)值的儀器我們稱為溫度計(jì).任意兩個(gè)冷熱程度不同的物體相接觸,必然要發(fā)生熱交換現(xiàn)象,熱量將由受熱程度高的物體傳到受熱程度低的物體,直到兩物體的冷熱程度完全一致,即達(dá)到熱平衡狀態(tài)為止.在工業(yè)測(cè)量?jī)x表中,溫度儀表所占比例為45%,所占比例最大,流量約為20%,壓力占10%.溫度雖然在直觀上很好理解,但要定量使用卻很困難.例如:人的體溫為36,這些誰都可以判斷出,不過十個(gè)人集中在一起卻不會(huì)達(dá)到360 .

4、工業(yè)過程中測(cè)量對(duì)象的溫度在-200 2000 范圍內(nèi),測(cè)量時(shí)由于環(huán)境條件的復(fù)雜,選型時(shí)我們要根據(jù)實(shí)際情況.1.1 1.1 溫溫度的度的概概念念YC127 儀表6 麗東化工麗東化工 溫溫度的度的數(shù)值數(shù)值表示是表示是溫標(biāo)溫標(biāo). .它規(guī)它規(guī)定了定了溫溫度的度的讀數(shù)讀數(shù)起點(diǎn)起點(diǎn)( (零點(diǎn)零點(diǎn)) )和和測(cè)測(cè)量量溫溫度的基本度的基本單單位位. .各各種溫種溫度度計(jì)計(jì)的刻度的刻度數(shù)值數(shù)值均由均由溫標(biāo)溫標(biāo)確定確定. .在在國(guó)際國(guó)際上上, ,溫標(biāo)溫標(biāo)的的種類種類很多很多, ,如如攝攝氏氏溫標(biāo)溫標(biāo)( (CELSIUS),絕對(duì)溫標(biāo)絕對(duì)溫標(biāo)(KELVIN ).1990年年國(guó)際計(jì)國(guó)際計(jì)量委量委員會(huì)員會(huì)(ICS)規(guī)規(guī)定定

5、溫溫標(biāo)標(biāo)有有 熱熱力力學(xué)溫標(biāo)學(xué)溫標(biāo) (熱熱力力學(xué)開學(xué)開爾文爾文溫溫度度,熱熱力力學(xué)攝學(xué)攝氏氏溫溫度度)與國(guó)際實(shí)與國(guó)際實(shí)用用溫標(biāo)溫標(biāo)(國(guó)國(guó)際開際開爾文爾文溫溫度度,國(guó)際攝國(guó)際攝氏氏溫溫度度).1.2 1.2 溫溫度的度的單單位位YC127 儀表7 麗東化工麗東化工 把在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的融點(diǎn)設(shè)為0 ;把水的沸點(diǎn)定為100 的一種溫標(biāo),在0 到100 之間劃分一百等分,每一等分為攝氏一度. 現(xiàn)今應(yīng)用最為廣泛的溫度劃分 1742由 Celsius 首先提出. 1 大小等于1K大小, 溫度差用K或者 來表示.攝攝氏氏溫溫度度(Celsius)(Celsius)水的沸點(diǎn)(H2O)1000-273冰的融點(diǎn)(

6、H2O)絕對(duì)零度(H2O)溫度轉(zhuǎn)換公式 = ( 9/5 ) + 32 = ( 9/5 ) + 32 = 5/9( - 32 ) = 5/9( - 32 )YC127 儀表8 麗東化工麗東化工 假設(shè)人的體溫為96度,當(dāng)時(shí)可得到的低溫(冰和鹽3:1混和的極限)為零 ,中間劃分180等分,每分為1 .l華氏溫度在美國(guó)廣為使用.l1714年由德國(guó)的Fahrenheit提出,是世界上最早的溫度劃分華氏溫度華氏溫度華華氏氏溫溫度度(Fahrenhei(Fahrenheit )t )水的沸點(diǎn)(H2O)21232-460冰的融點(diǎn)(H2O)絕對(duì)零度(H2O)溫度轉(zhuǎn)換公式 = ( 9/5 ) + 32 = 5/9

7、( - 32 )YC127 儀表9 麗東化工麗東化工 國(guó)際單位組織 (SI)將1K定義為水的三相點(diǎn),熱力學(xué)溫度的 1/273.16. 是在學(xué)術(shù)上最為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏囟葎澐? 1848英國(guó)人開爾文(Kelvin)定義的熱力學(xué)溫度. 水三相點(diǎn):水,冰,蒸汽可以共存的溫度 ,273.16 K.攝氏溫度,華氏溫度,絕對(duì)溫度的關(guān)系K - 273.15 = = 5 / 9 ( - 32 )開開爾文爾文溫溫度度(Kelvin)(Kelvin)水的沸點(diǎn)(H2O)3732730冰的融點(diǎn)(H2O)絕對(duì)溫度(H2O)YC127 儀表10 麗東化工麗東化工 也有象玻璃管液體溫度計(jì)那樣的將測(cè)量端和顯示部分成為一體的.溫度計(jì)按其

8、測(cè)量方法,測(cè)量端是否直接與被測(cè)物體接觸而分為接觸式和非接觸式. 2.2.按按測(cè)測(cè)量方法量方法進(jìn)進(jìn)行分行分類類 : 溫度檢測(cè)端 : 將測(cè)量端感知的溫度直接或間接顯示的裝置 : 由連接測(cè)量端和顯示端的導(dǎo)線或者管道構(gòu)成.溫溫度度計(jì)結(jié)構(gòu)計(jì)結(jié)構(gòu)YC127 儀表11 麗東化工麗東化工 熱量是由高溫處向低溫處移動(dòng),當(dāng)兩個(gè)以上的物體接觸后,只要時(shí)間充足,相互接觸的物體的溫度就會(huì)相等,達(dá)到熱平衡狀態(tài).熱力學(xué)法則:任意兩個(gè)物體各自與第三物體達(dá)到熱平衡,則任意兩物體也能達(dá)到熱平衡狀態(tài).也就是使測(cè)量端與被測(cè)物體相接觸,當(dāng)達(dá)到熱平衡狀態(tài)時(shí),通過測(cè)量測(cè)量端的溫度即可得到工業(yè)上需要的被測(cè)物體溫度.按這種方法進(jìn)行測(cè)溫,必須使

9、測(cè)溫元件與被測(cè)介質(zhì)進(jìn)行充分的熱交換,假如測(cè)量端與被測(cè)介質(zhì)無法接觸時(shí),也就無法測(cè)量,由于接觸不充分也會(huì)產(chǎn)生較大的誤差.接接觸觸式式測(cè)溫儀測(cè)溫儀表表 2. 2. 壓壓力式力式溫溫度度計(jì)計(jì)3. 3. 熱電熱電偶偶溫溫度度計(jì)計(jì)4. 4. 雙雙金金屬溫屬溫度度計(jì)計(jì)5. 5. 熱電熱電阻阻溫溫度度計(jì)計(jì)2.1 2.1 接接觸觸式式1. 1. 玻璃管液體玻璃管液體溫溫度度計(jì)計(jì)YC127 儀表12 麗東化工麗東化工 感溫元件不與被測(cè)物體接觸的情況下,感知高溫被測(cè)物體輻射出的放射能即光和熱,利用感知溫度與放射能之間的一定關(guān)系測(cè)得溫度.非接觸式溫度計(jì)反應(yīng)速度比較快,不會(huì)破壞被測(cè)物體的溫度場(chǎng).但受到物體的發(fā)射率,對(duì)象

10、到儀表之間的距離,煙塵和水蒸氣等其它介質(zhì)的影響,其 測(cè)量誤差較大.非接非接觸觸式式測(cè)溫儀測(cè)溫儀表表1. 1. 輻輻射式射式溫溫度度計(jì)計(jì)2. 2. 比色式比色式溫溫度度計(jì)計(jì)3. 3. 紅紅外外線溫線溫度度計(jì)計(jì)4. 4. 光光學(xué)學(xué)式式溫溫度度計(jì)計(jì)5. 5. 熱電熱電探探測(cè)測(cè)式式溫溫度度計(jì)計(jì)2.2 2.2 非接非接觸觸式式溫溫度度計(jì)計(jì)YC127 儀表13 麗東化工麗東化工 利用鉑的電阻值隨溫度變化而變化的原理,因?yàn)樵诟袦卦芯茸罡?所以在-60630范圍內(nèi)被當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)元件.大部分都是鎧裝使用,多用于需要精密測(cè)量的染色,化學(xué)工業(yè)等等,缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴.使用金屬氧化物制造,利用電阻隨溫度變化的特性,

11、可分為負(fù)特性(NTC)和正特性(PTC)做為感溫元件是現(xiàn)今被應(yīng)用最為廣泛的,且價(jià)格便宜,體積小,缺點(diǎn)是:線性較差,靈敏度不高,不可做為基準(zhǔn)溫度計(jì).NTC 主要用于溫度感知,溫度補(bǔ)償,液位/風(fēng)速/真空檢測(cè),防止過電流等PTC 可用于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng),過電流保護(hù)等等由于技術(shù)的飛速發(fā)展,現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出用于極低溫,低溫,高溫用的熱敏元件,并且它的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大.3. 3. 感感溫溫元件的元件的種類種類YC127 儀表14 麗東化工麗東化工 熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一.當(dāng)我們把兩種不同金屬一端焊接在一起,構(gòu)成閉合回路,當(dāng)冷熱兩端溫度不同時(shí),回路中就會(huì)產(chǎn)生一定大小的電動(dòng)勢(shì),電動(dòng)勢(shì)的大小與溫度成

12、一定的關(guān)系.熱電偶的特點(diǎn)是測(cè)量精度高,測(cè)量范圍廣,構(gòu)造簡(jiǎn)單,使用方便.是一種利用被測(cè)對(duì)象表面發(fā)生的熱輻射的非接觸式溫度計(jì),受熱物體的單色輻射強(qiáng)度隨溫度升高而增長(zhǎng).主要用于鋼鐵,陶瓷工業(yè),最近低溫輻射溫度計(jì)也得到了實(shí)用化,并逐漸替代熱電偶.彌補(bǔ)了其他溫度計(jì)在線性度,靈敏度,基準(zhǔn)性能上的缺點(diǎn).它是利用半導(dǎo)體P-N結(jié)的電流電壓隨溫度變化而變化的特性,有電壓輸出型和電流輸出型.溫度計(jì)的種類很多,還有雙金屬,玻璃液體等等,不過大多精度不高,其應(yīng)用范圍上受到限制.YC127 儀表15 麗東化工麗東化工 3.1 3.1 按照按照測(cè)測(cè)量原理分量原理分類類的各的各種溫種溫度度計(jì)計(jì)YC127 儀表16 麗東化工麗

13、東化工 熱電偶溫度計(jì)是一種利用兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體的接點(diǎn)處產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)(熱電效應(yīng))來測(cè)量溫度的.工作端稱為熱端,與導(dǎo)線連接的一端稱為冷端.常用的熱電偶從-501600均可連續(xù)測(cè)量,某些特殊的熱電偶最低可測(cè)-269(金鐵-鎳鉻),最高可達(dá)2800(如鎢-錸).由于受使用場(chǎng)所和成本的限制,有必要注意,當(dāng)測(cè)量點(diǎn)距離儀表端較遠(yuǎn)時(shí),就需要使用與熱電偶有相似特性的補(bǔ)償導(dǎo)線(compensating lead wire)在電動(dòng)勢(shì)較低時(shí),補(bǔ)償導(dǎo)線的誤差可能會(huì)左右測(cè)量結(jié)果.所以需要注意不能讓補(bǔ)償導(dǎo)線的溫度太高,對(duì)于補(bǔ)償導(dǎo)線的種類與接觸點(diǎn)的許用溫度差,KS對(duì)此有嚴(yán)格的規(guī)定.按熱電偶的用途不同,常制成以下幾種

14、形式:.普通型熱電偶.鎧裝熱電偶.表面熱電偶.薄膜式熱電偶.快速消耗式熱電偶4. 4. 熱電熱電偶偶溫溫度度計(jì)計(jì)4.1 4.1 概概要要YC127 儀表17 麗東化工麗東化工 熱電熱電偶作偶作為為一一種種工工業(yè)業(yè)常用的常用的測(cè)溫測(cè)溫元件元件, ,其其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, ,價(jià)格低廉價(jià)格低廉, ,使用使用時(shí)間長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng), ,在多在多數(shù)場(chǎng)數(shù)場(chǎng)合合測(cè)測(cè)量量是比是比較較準(zhǔn)確的準(zhǔn)確的. .在在183 183 2500 2500 范范圍內(nèi)圍內(nèi)其其測(cè)測(cè)量精度可量精度可達(dá)達(dá) 0.1 1 0.1 1 , ,測(cè)測(cè)量量?jī)x儀表表簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單, ,并并且配且配備備了降了降低干低干擾擾的降噪的降噪電電路路. . 熱電熱電偶具有偶

15、具有熱熱力力學(xué)學(xué)柔柔軟軟行性行性, ,所以可以按需要改所以可以按需要改變變其形其形態(tài)態(tài), ,考考慮慮到相到相應(yīng)應(yīng)快快, ,耐久性耐久性, ,回路的回路的絕絕緣緣等等問題問題, ,也做成普通也做成普通熱電熱電偶偶線線使用使用, ,如果需要的如果需要的話話也有也有響應(yīng)時(shí)間為響應(yīng)時(shí)間為1ms,1ms,比比頭發(fā)絲還細(xì)頭發(fā)絲還細(xì)的的熱電熱電偶偶, ,但通常使用直但通常使用直徑為徑為0.5 1 mm 0.5 1 mm 的的熱電熱電偶偶絲絲制成制成, ,用金用金屬氧屬氧化物的粉末做化物的粉末做絕緣填絕緣填充材料充材料, ,外部采用金外部采用金屬屬管保管保護(hù)護(hù). .熱電熱電偶偶實(shí)際實(shí)際上是起著把上是起著把熱熱

16、能能轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成成電電能的作用能的作用, ,有三有三種熱電種熱電效效應(yīng)應(yīng)在在熱電熱電偶中起著作用偶中起著作用. .熱電熱電效效應(yīng)應(yīng)是用是用兩種兩種不同材料的金不同材料的金屬構(gòu)屬構(gòu)成一成一個(gè)閉個(gè)閉合回路合回路,當(dāng)兩當(dāng)兩接點(diǎn)不存在接點(diǎn)不存在溫溫差差時(shí)時(shí),也就不存在也就不存在電電位差位差,存在存在溫溫差差時(shí)時(shí),就就會(huì)產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生生電電位差位差,這時(shí)這時(shí)就會(huì)有就會(huì)有電電流在回路中流流在回路中流動(dòng)動(dòng).4.2 4.2 熱電熱電特性特性YC127 儀表18 麗東化工麗東化工 利用利用這種現(xiàn)這種現(xiàn)象把其中一象把其中一個(gè)個(gè)接點(diǎn)接點(diǎn)設(shè)設(shè)成成穩(wěn)穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)定的基準(zhǔn)點(diǎn), ,把被把被測(cè)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)與與基準(zhǔn)點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)的溫溫差用相差用

17、相對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)的的熱熱電勢(shì)來電勢(shì)來表示表示, ,從從而把而把兩兩端的端的溫溫度度變變化化轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成工成工業(yè)業(yè)上的上的溫溫度度測(cè)測(cè)量量. .這時(shí)這時(shí)置于恒定置于恒定溫溫度中的接點(diǎn)度中的接點(diǎn)稱為稱為自由端自由端, ,置于被置于被測(cè)測(cè)介介質(zhì)質(zhì)中的接點(diǎn)中的接點(diǎn)稱為稱為工作端工作端 . .熱電熱電效效應(yīng)應(yīng)就是就是將將不同材料不同材料 的的導(dǎo)導(dǎo)體或半體或半導(dǎo)導(dǎo)體體焊焊接起接起來來, ,構(gòu)構(gòu)成一成一個(gè)閉個(gè)閉合回路合回路, ,當(dāng)兩個(gè)當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)之接點(diǎn)之間間存在存在溫溫差差時(shí)時(shí), ,會(huì)會(huì)在回路中形成一定大小的在回路中形成一定大小的電電流流, ,兩兩者之者之間間存在存在電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì). .熱電熱電偶就是利用偶就是利用這個(gè)

18、這個(gè)效果效果來測(cè)來測(cè)量量溫溫度的度的. .有有關(guān)熱與電關(guān)熱與電的的關(guān)關(guān)系系, ,除了除了熱電熱電效效應(yīng)應(yīng), ,還還能用能用珀耳帖效應(yīng)珀耳帖效應(yīng)(Peltier Effect),湯湯姆姆遜遜效效應(yīng)應(yīng)(Thomson Effect)來來解解釋釋.YC127 儀表19 麗東化工麗東化工 珀耳帖效應(yīng)與熱電效應(yīng)剛好相反珀耳帖效應(yīng)與熱電效應(yīng)剛好相反,當(dāng)電流流過兩種不同材料構(gòu)成的回路時(shí)當(dāng)電流流過兩種不同材料構(gòu)成的回路時(shí),按其電流方向按其電流方向,一端散熱一端散熱,一一端吸熱的現(xiàn)象就是珀耳帖效應(yīng)端吸熱的現(xiàn)象就是珀耳帖效應(yīng).利用熱電偶進(jìn)行測(cè)量時(shí)利用熱電偶進(jìn)行測(cè)量時(shí),高溫的工作端吸熱高溫的工作端吸熱,低溫的自由端

19、散熱低溫的自由端散熱,實(shí)際使實(shí)際使用時(shí)用時(shí),由自身的熱電流導(dǎo)致的溫度變化是極小的由自身的熱電流導(dǎo)致的溫度變化是極小的.當(dāng)電流以熱電效應(yīng)時(shí)的電流方向流過時(shí)當(dāng)電流以熱電效應(yīng)時(shí)的電流方向流過時(shí),在高溫接點(diǎn)在高溫接點(diǎn)處吸熱處吸熱,在低溫接點(diǎn)處散熱在低溫接點(diǎn)處散熱.Peltier Effect效效應(yīng)應(yīng)是以是以電電流流經(jīng)過經(jīng)過由由兩個(gè)兩個(gè)不同金不同金屬構(gòu)屬構(gòu)成的回路中的接點(diǎn)成的回路中的接點(diǎn)時(shí)時(shí)的的熱熱量量變變化化來來定定義義的的,只靠只靠?jī)蓛蓚€(gè)導(dǎo)個(gè)導(dǎo)體的接體的接觸觸是不是不會(huì)產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生生Peltier Effect的的,電電流的方向是由散流的方向是由散熱熱或者吸或者吸熱來決熱來決定的定的,與與形成接點(diǎn)的形成

20、接點(diǎn)的導(dǎo)導(dǎo)體體的形的形狀狀大小無大小無關(guān)關(guān),與導(dǎo)與導(dǎo)體的體的構(gòu)構(gòu)成材料成材料與與接點(diǎn)部位的接點(diǎn)部位的溫溫度有度有關(guān)關(guān).4.2.14.2.1珀耳帖效應(yīng)珀耳帖效應(yīng)(Peltier Effect)(Peltier Effect)Seebeck Current FlowA(+)B(-)T1T2T1 T2Peltier EffectPeltier EffectYC127 儀表20 麗東化工麗東化工 湯湯姆姆遜遜效效應(yīng)應(yīng)是指是指當(dāng)電當(dāng)電流流流流過導(dǎo)線時(shí)過導(dǎo)線時(shí),即使是一即使是一種種金金屬內(nèi)屬內(nèi)部部,只要存在只要存在溫溫度差度差,當(dāng)當(dāng)電電流流經(jīng)過經(jīng)過存在存在溫溫度差的部位就度差的部位就會(huì)產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生吸生吸熱熱,

21、散散熱現(xiàn)熱現(xiàn)象象,不不過產(chǎn)過產(chǎn)生的影生的影響較響較Peltier Effect小小.關(guān)關(guān)于于Peltier Effect,Thomson Effect的的研研究究?jī)H僅僅僅做做為為理理論研論研究究結(jié)結(jié)果果, 熱電熱電效效應(yīng)應(yīng)對(duì)熱電對(duì)熱電偶的解偶的解釋釋已已經(jīng)經(jīng)很充分了很充分了.4.2.2 4.2.2 湯湯姆姆遜遜效效應(yīng)應(yīng)YC127 儀表21 麗東化工麗東化工 由均勻的金屬材質(zhì)的導(dǎo)體構(gòu)成的回路,不管其形式或溫度分布,即使加熱測(cè)量接點(diǎn)也不會(huì)產(chǎn)生熱電流.即熱電勢(shì)為零的定律,不僅可以通過熱力學(xué)考察來證明,還可以通過對(duì)只有一個(gè)熱電系數(shù)的回路的線積分評(píng)價(jià). 4.3 4.3 熱電熱電回路定律回路定律想要說明熱

22、電偶回路的特性,就需要運(yùn)用溫度與電動(dòng)勢(shì)的理論關(guān)系被實(shí)際運(yùn)用時(shí)的熱電效應(yīng)三定律,這些定律都是在實(shí)驗(yàn)中推導(dǎo)出來的.4.3.1 4.3.1 均均質(zhì)質(zhì)回路定律回路定律V = Sa(T1 + T2) + Sb(T2 - T1) = 0 結(jié)果為零的原因是a,b金屬擁有相同的熱電系數(shù).YC127 儀表22 麗東化工麗東化工 4.3.2 4.3.2 中中間導(dǎo)間導(dǎo)體定律體定律由不同金屬構(gòu)成的回路中,當(dāng)整個(gè)回路都處在同一溫度下時(shí),其熱電勢(shì)的代數(shù)之和為0,這就是中間導(dǎo)體定律.它是根據(jù)熱電偶的基礎(chǔ)原理,溫度均勻與不均勻的差別. V = Sa(T1 - T1) + Sc(T1 - T1 ) + Sa(T1 - T1)

23、+ Sb(T1 - T1) = 0YC127 儀表23 麗東化工麗東化工 用兩種不同材質(zhì)的均質(zhì)金屬構(gòu)成一個(gè)閉合回路,T1與T2為接點(diǎn)時(shí),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為V12, T2 與 T3為接點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為 V23 , T1與T3為接點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為 T12 + T23這就叫中間溫度定律.V = Sa(T2 - T1) + Sa(T3 - T2 )+ Sb(T2 - T3)+ Sb(T1- T2) = Sab(T2 - T1) + Sab(T3 - T2 ) = V12 + V234.3.3 4.3.3 中中間溫間溫度定律度定律YC127 儀表24 麗東化工麗東化工 如圖所示:將兩種不同材料的導(dǎo)體與半

24、導(dǎo)體A,B焊接起來,當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)間存在溫差,就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì).會(huì)在回路中形成電流.這一原理是1821年美國(guó)科學(xué)家Seebeck在銅與銻之間發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象,這就是熱電效應(yīng).如下圖所示:將金屬A,B焊接起來,b,b在同樣的溫度下與不同溫度的a連接,可以發(fā)現(xiàn)b,b之間產(chǎn)生熱電勢(shì),并且與a-b間的溫差有一定聯(lián)系.同時(shí),產(chǎn)生的熱電勢(shì)由兩種金屬和兩接點(diǎn)間的溫差決定,不受金屬外形,過程中溫度變化的影響.4.4 4.4 熱電熱電偶偶YC127 儀表25 麗東化工麗東化工 4.4.1 4.4.1 對(duì)熱電對(duì)熱電偶的要求偶的要求產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)要大耐熱性,耐腐蝕性良好,機(jī)械強(qiáng)度高長(zhǎng)時(shí)間使用熱電勢(shì)依然穩(wěn)定,熱電偶磨損小同種熱電偶

25、擁有同樣的特性,有互換性電阻和溫度系數(shù)要小(測(cè)量高溫時(shí))雖然沒有完全滿足上述條件的材料,但可以根據(jù)測(cè)量條件選擇使用比較接近的材料.YC127 儀表26 麗東化工麗東化工 S 型熱電偶與其它熱電偶相比 ,再現(xiàn)性要好,精度最高.在國(guó)際實(shí)用溫標(biāo) 630.74 1064.43 的范圍內(nèi)被定為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶.熱電勢(shì)隨著銠含量的增加在同樣溫度下會(huì)更低一些,特別是低溫時(shí)更小,常溫下(0 100 )自由端的溫度變化可以忽略不計(jì).在氧化性環(huán)境下可以使用,還原性環(huán)境 (CO2, H2, H2S, SO2, GAS 中溫度超過 1000 時(shí)) ,較為勉強(qiáng),所以主要使用非金屬保護(hù)套管.4 . 5 4 . 5 熱 電熱 電

26、 偶 特 性偶 特 性4.5.1 B4.5.1 B型型熱電熱電偶偶B型熱電偶是在純鉑里加入了銠,使得融點(diǎn)大大提高,比起R,S 型熱電偶耐熱性及機(jī)械強(qiáng)度要更好一些.純鉑的融點(diǎn)為1769 ,添加 3 的銠后融點(diǎn)為 1800 , 含有20 的銠,融點(diǎn)為1900 , 含有40的銠,融點(diǎn)提高到1950 左右.4.5.2 R4.5.2 R型型熱電熱電偶偶R 型熱電偶為鉑銠-鉑 ,名義上含鉑87, 銠13 .實(shí)際上含鉑87.3 , 銠12.7 .主要用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量,與S型熱電偶相比,電動(dòng)勢(shì),耐熱性都要好.4.5.3 S4.5.3 S型型熱電熱電偶偶YC127 儀表27 麗東化工麗東化工 K 型熱電偶(又稱為C

27、A型)使用的兩條金屬線都是以鎳為主的合金,在非金屬熱電偶中(K,E,J,T型熱電偶)可測(cè)量最高溫度,比較R,S型熱電偶可產(chǎn)生4.5倍的熱電勢(shì),熱電特性幾乎是線性.為防止高溫下被氧化,+端金屬線在使用時(shí)鍍有一層氧化保護(hù)膜,與合金結(jié)合良好,可以保護(hù)內(nèi)部金屬.老化的進(jìn)程與氧化有著密切的關(guān)系.仔細(xì)觀察CA熱電偶的周圍環(huán)境,我們可以發(fā)現(xiàn),對(duì)于空氣,等一般的氧化物,熱電偶具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性,但對(duì)于還原性氣體熱電偶的化學(xué)穩(wěn)定性較弱一些.CA熱電偶使用直徑為3.25mm的熱偶絲,在710下經(jīng)過 1000 小時(shí)后,熱電勢(shì)的變化大約為 1.5 , 由溫度引起的熱電勢(shì)變化在 260 左右時(shí)誤差最大,可達(dá)3 .同時(shí)

28、如果想長(zhǎng)時(shí)間保持其穩(wěn)定性,必須使用粗的熱偶絲.在氧化,惰性氣體等環(huán)境中化學(xué)穩(wěn)定性較強(qiáng),但在還原性環(huán)境中化學(xué)穩(wěn)定性較差,電動(dòng)勢(shì)會(huì)顯著下降,與R型熱電偶不同,對(duì)金屬蒸汽化學(xué)穩(wěn)定性較強(qiáng),所以可以使用金屬保護(hù)管,K型熱電偶主要用于 1000 左右的高溫環(huán)境.隨著工業(yè)的發(fā)展,又出現(xiàn)了一些新的問題.YC127 儀表28 麗東化工麗東化工 對(duì)于使用條件而言,在還原性條件下化學(xué)穩(wěn)定性很好,氫氣,一氧化碳等環(huán)境下也很穩(wěn)定.在氧化性環(huán)境或空氣中,溫度升至高溫,鐵會(huì)急劇發(fā)生氧化反應(yīng),在有水蒸氣的環(huán)境下,鐵的化學(xué)穩(wěn)定性也很差.區(qū)分熱電偶導(dǎo)線時(shí),鐵的一側(cè)由于氧化,很容易辨別出.因?yàn)殚L(zhǎng)期使用時(shí)會(huì)生出鐵銹,同時(shí)因?yàn)殍F為磁性

29、體,使用磁石很容易辨別.J型熱電偶同K型熱電偶一樣,性能不高,但由于價(jià)格低廉,熱電勢(shì)較高,所以較為常用.由于J型熱電偶使用鐵,溫度升高容易氧化.其使用范圍的上線規(guī)定為熱電偶線3.2mm時(shí)不超過600 ,在空氣中的實(shí)驗(yàn)特性為熱電偶線3.25mm時(shí)在600下連續(xù)暴露800小時(shí)輸出降低4.在還原性介質(zhì)中性質(zhì)是穩(wěn)定的,在常溫下,由于與碳的結(jié)合很微弱,所以也很穩(wěn)定.J型熱電偶主要安裝在有還原性介質(zhì)的石化裝置.4.5.5 J 4.5.5 J 型型熱電熱電偶偶(Iron-Constantan)(Iron-Constantan)YC127 儀表29 麗東化工麗東化工 由于銅的氧化性,在空氣中的溫度下線較低,為

30、300 ,所以T型熱電偶在氧化性環(huán)境中化學(xué)穩(wěn)定性很差,但在還原性環(huán)境中化學(xué)穩(wěn)定性卻很好.由于銅的純度可以提煉的很高,所以可以得到很高的測(cè)量精度.工業(yè)上常用于-250 的低溫測(cè)量.區(qū)別熱電偶的極性時(shí),銅線是紅色,銅與鎳的合金處為帶有光澤的白銅色,所以很容易區(qū)別,長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí),會(huì)帶有藍(lán)色.T型熱電偶的銅很容易被氧化,其常用界限定為熱電偶線為1.6mm時(shí)為300 . 如果使用與T型熱電偶相同的熱電線,就能互相替換了.4.5.6 T 4.5.6 T 型型熱電熱電偶偶(Copper-Constantan)(Copper-Constantan)YC127 儀表30 麗東化工麗東化工 -200 0 500

31、1000 1400R K E J T Bi-metal* (RTD) Bearing , (Thermocouple) . /1. q YC127 儀表31 麗東化工麗東化工 熱電偶本身外徑小,使用熱容量小,熱電導(dǎo)率高的絕緣材料,根據(jù)其形態(tài)可測(cè)量微小的溫度變化.在不損傷功能的情況下,可隨意彎曲到任何角度,具有良好的加工性和高可靠性.由于機(jī)械強(qiáng)度高,內(nèi)部填充氧化鎂材料,即使不采用套管安裝,也不會(huì)被腐蝕.可承受最高500kg/cm2的壓力.外徑為0.2mm-12.7mm,其長(zhǎng)度可達(dá) 300m.可測(cè)量 -200 1800的溫度.4.5.7 4.5.7 鎧鎧裝裝熱電熱電偶偶(SHEATHED)(SHE

32、ATHED)4.5.7.1 4.5.7.1 概概述述YC127 儀表32 麗東化工麗東化工 熱電偶感溫元件暴露在 Sheath外面,所以時(shí)間常數(shù)最小,即使很微小的溫度變化也能測(cè)量,氣密性,機(jī)械強(qiáng)度較低,所以在腐蝕性介質(zhì)或高溫高壓環(huán)境下不是適合時(shí)間使用.4.5.7.2 4.5.7.2 鎧鎧裝裝熱電熱電偶的偶的熱熱接點(diǎn)接點(diǎn)TYPE - I (接殼型)TYPE - II (絕緣型)TYPE - III (露頭型)熱電偶的前端直接與 Sheath的前端焊接在一起,所以時(shí)間常數(shù)小,適用于測(cè)量高溫高壓介質(zhì).由于感溫元件于 Sheath焊接在一起,不適合在危險(xiǎn)場(chǎng)所或帶有雜波干擾的場(chǎng)所使用.熱電偶材料與She

33、ath完全絕緣,所以時(shí)間常數(shù)較接殼型大,但長(zhǎng)期使用較穩(wěn)定.不受雜波干擾的影響,在危險(xiǎn)場(chǎng)所也能安全使用.YC127 儀表33 麗東化工麗東化工 熱電熱電偶的偶的熱電勢(shì)熱電勢(shì)是由是由熱熱端端與與冷端的冷端的溫溫度差而定度差而定. .普通普通熱電熱電偶冷端到接偶冷端到接線線端的距離都很端的距離都很遠(yuǎn)遠(yuǎn), ,為為了了補(bǔ)償補(bǔ)償接接線線端端與與冷端的冷端的溫溫度度變變化化, ,使用使用與熱電與熱電偶特性非常相偶特性非常相似似熱電熱電特性的特性的補(bǔ)償導(dǎo)線來連補(bǔ)償導(dǎo)線來連接冷端接冷端與與接接線線端端. .熱電偶的連接接線有下面兩種方法:一種是直接使用熱電導(dǎo)線,另一種是使用與熱偶絲特性相似的補(bǔ)償導(dǎo)線.如下圖:4

34、.6 4.6 熱電熱電偶的工作方法及偶的工作方法及補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線YC127 儀表34 麗東化工麗東化工 l當(dāng)形成溫度測(cè)量回路時(shí),工作端顯示的并非是被測(cè)介質(zhì)的溫度,因?yàn)闀?huì)受到熱電偶冷端或者溫度變送器周圍溫度變化會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差,一測(cè)量溫度為基準(zhǔn),補(bǔ)償周圍溫度變化導(dǎo)致的誤差對(duì)測(cè)溫的影響,稱為溫度補(bǔ)償.l所謂溫度補(bǔ)償,就是消除持續(xù)變化的除測(cè)量端以外的周圍溫度變化,自身不斷進(jìn)行補(bǔ)償,一旦周圍溫度變化導(dǎo)致誤差,則采取一定方法進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?所以與周圍環(huán)境溫度無關(guān),補(bǔ)償導(dǎo)線具有自我持續(xù)補(bǔ)償?shù)哪芰?l補(bǔ)償導(dǎo)線的功能如下圖a)所示,若補(bǔ)償接點(diǎn)的溫度為0 ,產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E (t-0) = Et - 0 = Et

35、.如果補(bǔ)償接點(diǎn)的溫度不是0,而是t ,則產(chǎn)生的電動(dòng)時(shí)為與 t - t1相當(dāng)?shù)?E(t- t1) = Et - Et1 ,就會(huì)產(chǎn)生 Et1的誤差. YC127 儀表35 麗東化工麗東化工 圖中的電動(dòng)勢(shì)為于 t-t1相當(dāng)?shù)?Et - Et1,t1-t2的電動(dòng)勢(shì)為 Et1 - Et2 (采用補(bǔ)償導(dǎo)線或熱電導(dǎo)線),所以與 t- t2 相當(dāng)?shù)碾妱?dòng)勢(shì)的和可以如下表示:(Et- Et1) + (Et1- Et2) = Et - Et2 = Et - 0 = Et所以使用補(bǔ)償導(dǎo)線或者熱電導(dǎo)線可補(bǔ)償周圍溫度變化導(dǎo)致的誤差,使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí),從測(cè)量端至自由端就形成等價(jià)回路,與使用熱電導(dǎo)線有著同樣的效果.YC127

36、儀表36 麗東化工麗東化工 J : 鐵-銅與鎳的合金K: 鎳鉻-鎳硅T: 銅-康銅R: 鉑-鉑+13%銠S: 鉑-鉑+10%銠熱電熱電偶的偶的電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)特性表特性表(Thermoelectric Voltage Curves)(Thermoelectric Voltage Curves)YC127 儀表37 麗東化工麗東化工 鎧裝(SHEATHED) 熱電偶一般的熱電偶YC127 儀表38 麗東化工麗東化工 溫溫度度測(cè)測(cè)量元件量元件 Thermocouple Thermocouple2-1 金屬保護(hù)管熱電偶 種類 和 測(cè)量范圍 K: Type -2001200 J: Type 0750 T:

37、 Type -200350 E: Type -200800 保護(hù)管材料 SUS 304, SUS 316 SUS 310, INCONEL 600 其它特殊鋼保護(hù)管外徑 10mm,12mm 15mm, 22mm PT/PF 螺栓 - 1/81inch YC127 儀表39 麗東化工麗東化工 種類種類和和溫溫度度 B: Type -6001700 R: Type 01600 S: Type 01600 C: Type 8002300 材料材料 PT-0 PT-1 SiC Zirconia 保保護(hù)護(hù)管外管外徑徑 6mm, 8mm, 10mm 13mm, 15mm, 17mm 20mm, 26mm,

38、 40mm, 帶帶保保護(hù)護(hù)管管測(cè)溫測(cè)溫元件元件YC127 儀表40 麗東化工麗東化工 種類和溫度 K: Type -2001200 J: Type 0750 T: Type -200350 E: Type -200800 N: Type -2001200 Sheath鎧裝材料 SUS 316, SUS 310 SUS 446, INCONEL 600 Sheath外徑 0.5mm,1.0mm,1.6mm 2.3mm, 3.2mm, 4.8mm 6.4mm, 8.0mm,12.7mm 連接 PT/PF 1/81inch RF/FF 10A125A 防爆d2G4 其他形式其他形式熱電熱電偶偶YC1

39、27 儀表41 麗東化工麗東化工 種類和測(cè)量溫度 C: Type 8002300 B: Type 6001700 R: Type 01600 S: Type 01600 Sheath材料 鉭(Tantalnum )for Max.2300 鉬(Molybdenum )for Max.2200 鉑合金( Platinum Alloy) forMax.1650 Sheath外徑 1.6mm, 3.2mm, 6.4mm 用途 真空, 熱處理 Max.2300 國(guó)外最新Exotic 熱電偶YC127 儀表42 麗東化工麗東化工 種類和測(cè)量溫度 K: Type 01200 N: Type 01200 R

40、: Type 01600 外徑 1.6mm, 3.2mm, 6.4mm 特殊形式特殊形式熱電熱電偶偶YC127 儀表43 麗東化工麗東化工 種類和測(cè)量溫度 K: Type 01200 J: Type 0750 T: Type 0350 E: Type 0800 Sheath材料 SUS 316 哈氏合金Hastelloy 特殊鋼 高高壓壓用用熱電熱電偶偶YC127 儀表44 麗東化工麗東化工 一體化一體化溫溫度度計(jì)計(jì)Model TT Series 輸入信號(hào) K, J, T, E, Type RTD Pt 100 ohm/1000ohm RTD Ni 120 ohm/Cu 10ohm 輸出 4

41、20mA DC. YC127 儀表45 麗東化工麗東化工 精確度(Accuracy )0.25 at 25 0.5 at 25 輸出阻抗 250 ohm 5-3 5-3 冷端冷端補(bǔ)償補(bǔ)償器器 Coldjuntion Compensator Coldjuntion CompensatorYC127 儀表46 麗東化工麗東化工 4.7 4.7 熱電熱電偶的特點(diǎn)偶的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,機(jī)械強(qiáng)度高,堅(jiān)固,誤差較小.可測(cè)量大范圍溫度(0 - 2500)感溫元件小巧,可在很小的環(huán)境下測(cè)量,且響應(yīng)時(shí)間較快.可把溫度轉(zhuǎn)換成電動(dòng)勢(shì)并檢測(cè)出來,因此適合遠(yuǎn)傳,且不受中間過程溫度的影響.價(jià)格低廉,容易購(gòu)買.需要冷端溫度補(bǔ)償

42、要考慮補(bǔ)償導(dǎo)線的誤差.由于輸出較小,對(duì)傳送線路的阻抗等要求較高.在高溫下或者長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí),會(huì)縮短使用壽命.YC127 儀表47 麗東化工麗東化工 熱電勢(shì)的產(chǎn)生要求冷熱兩端溫度不同,在理論計(jì)算時(shí),冷端溫度是在0攝氏度進(jìn)行的,而實(shí)際上冷端溫度并不為0攝氏度,因此必須進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償.(1) 室溫式冷端將儀表端子等作為冷端,測(cè)量冷端溫度4.7.1 4.7.1 冷端及冷端及溫溫度度補(bǔ)償補(bǔ)償A.補(bǔ)償電橋B.電位差式補(bǔ)償C.冰點(diǎn)式冷端YC127 儀表48 麗東化工麗東化工 (2) (2) 補(bǔ)償補(bǔ)償式冷端式冷端 ( (圖圖 A A,B),B)這是常用的溫度補(bǔ)償方法,使用室內(nèi)補(bǔ)償電路自動(dòng)補(bǔ)償 .(3) (3)

43、 固定冷端固定冷端 ( (圖圖 C C) )將冷端溫度固定在一定的溫度上,最具代表性的就是零點(diǎn)式冷端,只在精度要求較高時(shí)使用 .YC127 儀表49 麗東化工麗東化工 冷端冷端補(bǔ)償補(bǔ)償回路回路因?yàn)槔碚撋侠涠藴囟仁窃?0進(jìn)行分度的,所以就要求將冷端溫度維持在零度,或者用某種方法測(cè)量冷端溫度,然后再用熱電勢(shì)補(bǔ)償那一部分溫度.補(bǔ)償元件用多種,目前都已達(dá)到實(shí)用化.YC127 儀表50 麗東化工麗東化工 4.7.2 4.7.2 信信號(hào)傳號(hào)傳送送熱電偶的信號(hào)傳送主要方式:接收器變送器傳送器接收器儀表控制室現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線一般導(dǎo)線熱電熱電偶的信偶的信號(hào)傳號(hào)傳送送一種是將補(bǔ)償導(dǎo)線從現(xiàn)場(chǎng)延伸到控制室后再進(jìn)行

44、轉(zhuǎn)換,另一種是使用現(xiàn)場(chǎng)傳送器直接轉(zhuǎn)換為 4 20 mADC 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)后 ,使用一般導(dǎo)線進(jìn)行傳輸?shù)姆绞?YC127 儀表51 麗東化工麗東化工 4.7.2 4.7.2 使用使用補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線的理由的理由使用熱電偶測(cè)量溫度時(shí),原則上是熱電偶直接與儀表連接最為理想,不過測(cè)量端與儀表距離過遠(yuǎn)時(shí),用熱偶材料延長(zhǎng)到儀表,價(jià)格將非常昂貴.所以我們使用與熱電偶具有同樣或者相類似熱電特性的導(dǎo)體來替代熱偶絲,這種導(dǎo)體就叫補(bǔ)償導(dǎo)線.YC127 儀表52 麗東化工麗東化工 補(bǔ)償導(dǎo)線有兩種: 同材質(zhì)型和代用合金型.同材質(zhì)型使用與熱偶相同的材料,所以在很大范圍內(nèi)都能維持很高的精確程度,缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴. 合金型的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)

45、格低廉,但是畢竟與熱電偶材質(zhì)不同,所以在很大范圍內(nèi)很難保證高精度,測(cè)量范圍受到限制是它的缺點(diǎn). 4.7.3 4.7.3 補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線的的種類種類和和規(guī)規(guī)格格YC127 儀表53 麗東化工麗東化工 補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線的的顏顏色和色和規(guī)規(guī)格格 (Thermocouple and Extension wire Color codes) (Thermocouple and Extension wire Color codes)YC127 儀表54 麗東化工麗東化工 5. 熱電阻熱電阻同熱電偶是接觸式感溫元件中最為常用的感溫元件.鉑電阻是其中穩(wěn)定性最好,測(cè)量范圍較廣,所以主要用于測(cè)量精度較高的場(chǎng)合,其

46、結(jié)構(gòu)有:線圈型,厚膜型,薄膜型.5.2 熱電阻的工作原理眾所周知,物質(zhì)的電阻是隨著溫度而變化的,金屬具有電阻隨溫度幾乎成正比增加的溫度系數(shù),金屬的純度越高,溫度系數(shù)就越大.熱電偶使用鉑,銅,鎳等純金屬,也就是利用金屬電阻值的溫度依存性,只要測(cè)出金屬的電阻就能知道溫度了.5.1 概要YC127 儀表55 麗東化工麗東化工 優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)穩(wěn)定性最好測(cè)量精度高靈敏度好Pt100時(shí),每 1的電阻值變化量約為 0.4,如果讓 2mA的電流通過,則得到0.8mV/的輸出電壓.這相當(dāng)于K型元件20 的熱電勢(shì).不需要熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償回路,只要求出電阻值就能得到溫度.從簡(jiǎn)單的附加回路中得到線性輸出缺點(diǎn)缺點(diǎn)電阻元件

47、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,所以外型較大.響應(yīng)較慢,不適合在狹窄場(chǎng)所進(jìn)行測(cè)量.不能測(cè)量高溫.最高使用溫度低于600 .耐受震動(dòng),沖擊性能較差.價(jià)格昂貴.5.3 鉑電阻的特性鉑電阻的最大特點(diǎn)就是已經(jīng)實(shí)用化的溫度檢測(cè)元件中穩(wěn)定性最好,測(cè)量精度最高.YC127 儀表56 麗東化工麗東化工 5.4 5.4 熱電熱電阻的阻的種類種類鉑熱電阻是已經(jīng)實(shí)用化的感溫元件中穩(wěn)定性能最好,測(cè)量精度最高的感溫元件,除了工業(yè)測(cè)量外,還被作為國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)(IPTS)基準(zhǔn)器.線徑 0.05mm的鉑電阻被使用的最多,低溫時(shí)場(chǎng)合使用更細(xì)的線徑, 高溫領(lǐng)域時(shí)選用更粗的線徑.鉑的純度可以相當(dāng)高,為99.00%以上,通常其純度的基準(zhǔn)用100的電阻值與

48、0時(shí)的電阻值之比 R100/R0來表示,鉑經(jīng)過加工之后,電阻值會(huì)下降.5.4.1 鉑熱電阻5.4.2 銅熱電阻銅電阻價(jià)格低廉,是除鉑電阻外純度最高的熱電阻,是一種熱電特性穩(wěn)定的感溫元件.但是由于銅的固有電阻較小,需要很長(zhǎng)的銅線,所以比鉑電阻體積大.高溫下銅容易被氧化.因此,缺點(diǎn)是使用范圍小.銅在250 左右被氧化產(chǎn)生電阻變化,所以使用溫度控制在 120以下.銅電阻的用途為測(cè)量發(fā)電機(jī)軸承溫度的上升或者用于各種溫度補(bǔ)償回路的感溫元件,其中代表性的例子為熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償.YC127 儀表57 麗東化工麗東化工 5.4.3 5.4.3 鎳熱電鎳熱電阻阻鎳線與鉑相比較價(jià)格低廉,電阻溫度系數(shù)大.不過由

49、于無法得到均勻的特性,所以在電阻元件中串連或并聯(lián)電阻來增加溫度系數(shù).同時(shí)在340附近線性變化,限制了它的使用范圍.使用溫度范圍為-50 300 主要用于測(cè)量常溫附近的溫度,亦用于冷端溫度補(bǔ)償 . 測(cè)溫元件是裝入保護(hù)管里使用的,電阻與保護(hù)端子之間的內(nèi)部連線也由于受溫度變化而產(chǎn)生電阻變化,這一變化與熱電阻特性相加,也就隨之產(chǎn)生誤差.需要進(jìn)行精密測(cè)量時(shí),可采用四線制.YC127 儀表58 麗東化工麗東化工 5.4.4 5.4.4 陶瓷型陶瓷型鉑電鉑電阻阻 (CERAMIC TYPE R.T.D ELEMENT) (CERAMIC TYPE R.T.D ELEMENT)YC127 儀表59 麗東化工麗

50、東化工 5.4.5 5.4.5 云母型云母型鉑熱電鉑熱電阻阻 (MICA TYPE R.T.D ELEMENT) (MICA TYPE R.T.D ELEMENT)YC127 儀表60 麗東化工麗東化工 5.4.6 5.4.6 薄膜型薄膜型熱電熱電阻阻 (MICA TYPE R.T.D ELEMENT) (MICA TYPE R.T.D ELEMENT)YC127 儀表61 麗東化工麗東化工 5.4.7 5.4.7 玻璃骨架玻璃骨架鉑熱電鉑熱電阻阻 (GALSS TYPE R.T.D ELEMENT) (GALSS TYPE R.T.D ELEMENT)YC127 儀表62 麗東化工麗東化工

51、5.4.8 5.4.8 鎧鎧裝裝(Sheath)(Sheath)熱電熱電阻阻YC127 儀表63 麗東化工麗東化工 5.4.9 5.4.9 熱電熱電阻的注意事阻的注意事項(xiàng)項(xiàng)5.4.9.1 配線電阻導(dǎo)致的誤差熱電阻的內(nèi)部導(dǎo)線如圖所示優(yōu)二線制,三線制,四線制三種類型備注:(1) 為端子, S為電阻元件,連接端子與電阻元件的線是內(nèi)部導(dǎo)線.(2) A,B為端子記號(hào).表面黏附工藝介質(zhì),結(jié)焦;插入深度不夠;高速氣流都會(huì)引起誤差,要充分注意.5.3.9.2 安裝方法導(dǎo)致的誤差測(cè)溫電阻的內(nèi)部導(dǎo)線YC127 儀表64 麗東化工麗東化工 YC127 儀表65 麗東化工麗東化工 5.4.9.3 5.4.9.3 注意

52、介注意介質(zhì)氣質(zhì)氣體體導(dǎo)導(dǎo)致的致的熱熱化化熱電阻材料周圍介質(zhì)氣體導(dǎo)致導(dǎo)線發(fā)熱,電阻溫度系數(shù)降低,特別是H2,H2S,金屬氣體影響最大,應(yīng)給予重視.5.3.9.4 自身發(fā)熱導(dǎo)致的誤差利用熱電阻測(cè)量溫度時(shí),通常使用閉合回路,流過熱電阻的電流越大,測(cè)量的靈敏度越高,但由于熱電阻自身發(fā)熱會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差.所以不同精度的熱電阻使用的電流是不同的.0.15級(jí)或0.2級(jí)時(shí)規(guī)定使用2mA .YC127 儀表66 麗東化工麗東化工 5.4.9.5 5.4.9.5 注意事注意事項(xiàng)項(xiàng)由被測(cè)流體導(dǎo)致的保護(hù)管的腐蝕或者磨損,振動(dòng)引起的共振,彎曲導(dǎo)致的破損等等要給予重視.熱電熱電阻阻YC127 儀表67 麗東化工麗東化工 鎧

53、裝熱電阻鎧裝熱電阻的測(cè)量端由高純度的鋁粉充填著,同時(shí)由金屬保護(hù)管包著,即使微小的溫度變化也能迅速傳送.除了感溫元件末端 60mm的部位,鎧裝熱阻可彎曲至2倍外徑.由于使用高純度的鉑,測(cè)量精度可以達(dá)到很高.可制造 3.2mm 8.Omm, 長(zhǎng)度達(dá)150m的熱電阻測(cè)溫范圍廣,可測(cè)量 -200c 500“C的溫度. YC127 儀表68 麗東化工麗東化工 感感溫溫元件元件- -熱電熱電阻阻 R.T.D R.T.D種類 Pt 100 ohm at 0 保護(hù)管材料 SUS 304 其他用途特殊鋼 保護(hù)管外徑 8mm, 15mm 連接 PT/PF 螺栓 - 1/81inch 金金屬屬保保護(hù)護(hù)管管電電阻體阻

54、體YC127 儀表69 麗東化工麗東化工 Model TS-001ROOM 種類 Pt 100 ohm at 0 測(cè)溫范圍 -5070 外觀 塑膠 Model TS-002DUCT 種類 Pt 100 ohm at 0 測(cè)量溫度 -50200 外觀 鋁質(zhì)外殼室室內(nèi)溫內(nèi)溫度感度感測(cè)測(cè)元件元件YC127 儀表70 麗東化工麗東化工 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 長(zhǎng)度 :90cm 23 Wire Style A 7.0cm 6.4cm L Style B 6.4cm 6.4cm L Style C 3.2cm 7.6cm L 軸軸承承溫溫度感度感測(cè)測(cè)元件元件種類 : Pt 100 ohm at 0 Cu10 ohm a

55、t 25 Ni 120 ohm at 0 測(cè)量溫度: -50260 YC127 儀表71 麗東化工麗東化工 感測(cè)電機(jī)定子溫度,插入使用,柔軟性好,抗震動(dòng),耐高壓,堅(jiān)固耐用.種類 Pt 100 ohm at 0 Cu10 ohm at 25 Ni 120 ohm at 0 外觀材料 Epoxy glass for 155 Polyester Glass for 180 耐壓實(shí)驗(yàn) 3200 VRMS at 60Hz維持5秒標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 長(zhǎng)度 152mm, 245mm 280mm, 305mm 直徑 6.6mm, 7.7mm, 8.8mm 10.3mm, 12.7mm, 14.3mm 16.6mm, 19.0mm, 22.2mm 25.4mm, 27.0mm, 28.6mm 厚度 0.