溫度檢測系統(tǒng)

1、目錄目錄溫度是表征物體冷熱程度的物理量，為了定量地描述溫度的高低，必須建立溫度標(biāo)尺，即溫標(biāo)。溫標(biāo)就是溫度的數(shù)值表示。各種溫度計(jì)和溫度傳感器的溫度數(shù)值均由溫標(biāo)確定。歷史上提出過多種溫標(biāo)，如早期的經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)（攝氏溫標(biāo)和華氏溫標(biāo)）、理論上的熱力學(xué)溫標(biāo)和當(dāng)前世界通用的國際溫標(biāo)。 熱力學(xué)溫標(biāo)確定的溫度數(shù)值為熱力學(xué)溫度(符號為T)，單位為開爾文(符號為K) 。溫度檢測系統(tǒng)溫度檢測系統(tǒng)目錄目錄溫度檢測一般采用熱電式傳感器。熱電式傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為電量變化的裝置。它利用傳感元件的電磁參數(shù)隨溫度變化的特性來達(dá)到檢測的目的。例如，將溫度轉(zhuǎn)化為電阻、磁導(dǎo)或電動(dòng)勢等的變化，通過適當(dāng)?shù)臋z測電路，就可由這些電參數(shù)

2、的變化來表達(dá)所測溫度的變化。溫度檢測系統(tǒng)溫度檢測系統(tǒng)目錄目錄通過熟悉熱電阻式傳感器的使用，了解溫度檢測的一般原理和使用條件，掌握溫度傳感器的一般分類、原理和使用方法。任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器知識目標(biāo)知識目標(biāo)目錄目錄通過實(shí)踐操作和訓(xùn)練理解，初步認(rèn)識熱電阻式傳感器及其檢測適應(yīng)性，了解工業(yè)中常用的各種溫度傳感器使用方法和一般規(guī)程。技能目標(biāo)技能目標(biāo)任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化而變化的特性檢測溫度的。目前應(yīng)用得較多的熱電阻材料有鉑和銅等。一、熱電阻式溫度傳感器任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄因此要求作為檢測用的熱電阻材料必須具

3、備以下特點(diǎn)任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器（1）電阻溫度系數(shù)要盡可能大和穩(wěn)定（2）電阻率高（3）電阻與溫度之間關(guān)系最好成線性目錄目錄1.鉑電阻鉑電阻由于鉑電阻物理、化學(xué)性質(zhì)在高溫和氧化性介質(zhì)中很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件和作為溫度標(biāo)準(zhǔn)。按國際溫標(biāo)ITS-90規(guī)定，在-259.34 630.74 溫域內(nèi)，以鉑電阻溫度計(jì)作基準(zhǔn)器。鉑電阻與溫度的關(guān)系，在0 630.74 以內(nèi)為式中，Rt為溫度為t時(shí)的電阻()；R0為溫度為0 時(shí)的電阻()；t為溫度()。任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄在-190 0 以內(nèi)為式中，A、B、C為分度系數(shù)(1/)。由以上兩式可知，要確定電阻Rt與溫度t

4、的關(guān)系，首先要確定R0的數(shù)值，R0不同時(shí)，Rt與t的關(guān)系不同。在工業(yè)上將相應(yīng)于R0=50 和100 的Rt-t關(guān)系制成分度表，稱為熱電阻分度表，表6-1為PT100型鉑熱電阻分度持性表，可供使用者查閱。任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄工業(yè)用鉑熱電阻體的結(jié)構(gòu)如圖6-1所示，一般由直徑為0.030.07 mm 的純鉑絲繞在平板形支架上，用銀導(dǎo)線作引出線。任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄2銅電阻銅電阻在檢測精度不太高、測溫范圍不大的情況下，可以采用銅電阻來代表鉑電阻，這樣可以降低成本，同時(shí)也能達(dá)到精度要求。在-50 150 的

5、溫度范圍內(nèi)，銅電阻與溫度呈線性關(guān)系，可用式子表示為式中，為銅電阻溫度系數(shù)，其值為4.25 10-34.28 10-3 -1。任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄銅熱電阻體的結(jié)構(gòu)如圖6-2所示。通常用直徑為0.1 mm 的漆包線或絲包線雙線繞制，而后浸以酚醛樹脂成為一個(gè)銅電阻體，再用鍍銀銅線作引出線，穿過絕緣套管便制作成銅電阻。同鉑熱電阻一樣，我國以R0值在100 或50 條件下，制成相應(yīng)分度表作為標(biāo)準(zhǔn)，供使用者查閱。任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄3其他熱電阻其他熱電阻上述兩種熱電阻對于低溫和超低溫檢測性能不理想，而銦、錳、碳等熱電阻材料卻是檢測低溫和超低溫的理想材料。

6、因此，一般采用上述材料制作低溫?zé)犭娮鑲鞲衅鳌Ｈ蝿?wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄銦電阻用99.999%高純度的銦絲繞成電阻，可在室溫至4.2 K溫度范圍內(nèi)使用。試驗(yàn)證明，在4.2 K15 K 溫度范圍內(nèi)，銦電阻靈敏度比鉑電阻高10倍。其缺點(diǎn)是材料軟，復(fù)制性差。錳電阻在2 K63 K溫度范圍內(nèi)，電阻隨溫度變化大，靈敏度高，缺點(diǎn)是材料脆，難拉成絲。碳電阻適合于液氦溫域的溫度檢測，價(jià)廉，對磁場不敏感，但熱穩(wěn)定性較差。任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄1.熱電效應(yīng)及熱電偶熱電效應(yīng)及熱電偶將兩種不同成分的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路，如圖6-5所示，當(dāng)閉合回路的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于不同的溫度場

7、中，回路中產(chǎn)生一個(gè)方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)的電動(dòng)勢，這種效應(yīng)稱為熱電效應(yīng)。二、熱電偶式溫度傳感器任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄若兩端的溫差越大，產(chǎn)生的電動(dòng)勢也越大。兩種導(dǎo)體組成的回路稱為熱電偶，這兩種導(dǎo)體稱為熱電極，產(chǎn)生的電動(dòng)勢稱為熱電動(dòng)勢。任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄熱電偶的熱電動(dòng)勢由兩部分組成任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄常用的熱電偶由兩根不同的導(dǎo)線組成，它們的一端焊接在一起，為工作端（或稱為熱端）T，測溫時(shí)將它置于溫度場中；不連接的兩個(gè)稱為自由端（或稱為冷端）T0，與檢測儀表引出的導(dǎo)線相連接。當(dāng)熱端與冷端有溫差時(shí)檢測儀表便

8、能測出被測溫度。熱電偶由溫差產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢是隨介質(zhì)溫度變化而變化的，其關(guān)系為任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄綜上所述，熱電動(dòng)勢的大小只與材料和接點(diǎn)溫度有關(guān)，與熱電偶的尺寸、形狀及沿電極溫度分布無關(guān)。如果冷端溫度固定，則熱電偶的熱電勢就是被測溫度的單值函數(shù)，即任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄作為熱電偶回路電極的金屬導(dǎo)體應(yīng)具備以下幾個(gè)特點(diǎn)任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器（1）配對的熱電偶應(yīng)有較大的熱電動(dòng)勢，并且熱）配對的熱電偶應(yīng)有較大的熱電動(dòng)勢，并且熱電動(dòng)勢與溫度盡可能有良好的線性關(guān)系電動(dòng)勢與溫度盡可能有良好的線性關(guān)系（2）能在較寬的溫度范圍內(nèi)應(yīng)用，并且在長時(shí)）能

9、在較寬的溫度范圍內(nèi)應(yīng)用，并且在長時(shí)間工作后，不會(huì)發(fā)生明顯的化學(xué)及物理性質(zhì)的變間工作后，不會(huì)發(fā)生明顯的化學(xué)及物理性質(zhì)的變化?；?。（3）溫度系數(shù)小，電導(dǎo)率高。）溫度系數(shù)小，電導(dǎo)率高。（4）易于復(fù)制，工藝性與互換性好，便于制定）易于復(fù)制，工藝性與互換性好，便于制定統(tǒng)一的分度表，材料要有一定的韌性，焊接性能統(tǒng)一的分度表，材料要有一定的韌性，焊接性能好，以利于制作。好，以利于制作。目錄目錄2.工業(yè)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式工業(yè)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式按結(jié)構(gòu)形式和用途可分為任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器工業(yè)熱電偶普通型熱電偶鎧裝熱電偶多點(diǎn)式熱電偶薄膜熱電偶目錄目錄按照材料可分為任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器

10、工業(yè)熱電偶難熔金屬熱電偶貴金屬熱電偶廉價(jià)金屬熱電偶目錄目錄按照使用溫度可分為任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器工業(yè)熱電偶高溫?zé)犭娕贾袦責(zé)犭娕嫉蜏責(zé)犭娕寄夸浤夸浫蝿?wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄1）普通型熱電偶）普通型熱電偶其特點(diǎn)如下（1）絕緣管是為防止兩根熱電極之間以及熱電極與保護(hù)套之間短路而設(shè)置，形狀一般為圓形、橢圓形，中間開有單孔、雙孔、四孔、六孔，材料視其使用的熱電偶類型而定。（2）保護(hù)套管的作用是保護(hù)熱電偶的感溫元件免受被測介質(zhì)化學(xué)腐蝕、機(jī)械損傷，避免火焰和氣流直接沖擊以及提高熱電偶的強(qiáng)度。任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄（3）接線盒是用來固定接線座和提供

11、熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線連接用的，它的出線孔和蓋子都用墊圈加以密封，以防污物落入而影響接線的可靠性。任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄2）鎧裝熱電偶）鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶又稱為纜式熱電偶，是由熱電極、絕緣材料（通常為電熔氧化鎂）和金屬保護(hù)管三者經(jīng)拉伸結(jié)合而成的。鎧裝熱電偶有單支（雙芯）和雙支（四芯）之分，其檢測端有碰底型、不碰底型、露頭型和帽型等幾種形式，如圖6-8所示。任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄3）薄膜熱電偶）薄膜熱電偶薄膜熱電偶是用

12、真空蒸鍍的方法，把兩種熱電極材料分別沉積在絕緣基片上形成的一種快速感溫元件。采用蒸鍍工藝，熱電偶可以做得很薄，尺寸可做得很小。它的特點(diǎn)是熱容量小，響應(yīng)速度快，特別適用于檢測瞬變的表面溫度和微小面積上的溫度。任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器目錄目錄3.熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償任務(wù)任務(wù) 認(rèn)識溫度傳感器認(rèn)識溫度傳感器補(bǔ)償導(dǎo)線法冷端溫度修正法儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法補(bǔ)償電橋法0 恒溫法12345目錄目錄實(shí)訓(xùn)目標(biāo)實(shí)訓(xùn)目標(biāo)使用熱電阻傳感器檢測沸水溫度，掌握一般情況下的溫度檢測技巧，學(xué)會(huì)選擇通用條件下的溫度傳感器。實(shí)訓(xùn)一實(shí)訓(xùn)一 認(rèn)識熱電阻傳感器認(rèn)識熱電阻傳感器目錄目錄實(shí)訓(xùn)一實(shí)訓(xùn)一 認(rèn)識熱電阻

13、傳感器認(rèn)識熱電阻傳感器目錄目錄實(shí)訓(xùn)一實(shí)訓(xùn)一 認(rèn)識熱電阻傳感器認(rèn)識熱電阻傳感器目錄目錄實(shí)訓(xùn)一實(shí)訓(xùn)一 認(rèn)識熱電阻傳感器認(rèn)識熱電阻傳感器目錄目錄實(shí)訓(xùn)目標(biāo)實(shí)訓(xùn)目標(biāo)使用電爐加熱燒杯中的水，通過熱電阻傳感器檢測燒杯中水的溫升曲線，進(jìn)一步掌握與溫度相關(guān)的數(shù)據(jù)獲得和檢測技巧，提高選擇和調(diào)試普通溫度條件下測溫傳感器的能力。實(shí)訓(xùn)二實(shí)訓(xùn)二 使用熱電阻溫度傳感器檢測水的溫升曲線使用熱電阻溫度傳感器檢測水的溫升曲線目錄目錄實(shí)訓(xùn)二實(shí)訓(xùn)二 使用熱電阻溫度傳感器檢測水的溫升曲線使用熱電阻溫度傳感器檢測水的溫升曲線目錄目錄注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)（1）熱電阻傳感器針對的是水的溫升曲線，傳感器的敏感面需要浸沒于水中，所以檢測過程中注意傳

14、感器在水中的位置情況。（2）檢測時(shí)，熱電阻傳感器的伸出導(dǎo)線不能與水發(fā)生接觸。（3）使用電爐加熱清水時(shí)，應(yīng)注意安全，不要使用手直接接觸電爐、燒杯等熱體，同時(shí)避免被水蒸氣燙傷。實(shí)訓(xùn)二實(shí)訓(xùn)二 使用熱電阻溫度傳感器檢測水的溫升曲線使用熱電阻溫度傳感器檢測水的溫升曲線目錄目錄實(shí)訓(xùn)目標(biāo)實(shí)訓(xùn)目標(biāo)使用熱電偶傳感器檢測酒精燈火焰中心溫度，掌握高溫情況下的檢測技巧，學(xué)會(huì)選擇高溫條件下的溫度傳感器。實(shí)訓(xùn)三使用熱電偶溫度傳感器檢測火焰中心溫度實(shí)訓(xùn)三使用熱電偶溫度傳感器檢測火焰中心溫度目錄目錄實(shí)訓(xùn)三使用熱電偶溫度傳感器檢測火焰中心溫度實(shí)訓(xùn)三使用熱電偶溫度傳感器檢測火焰中心溫度目錄目錄實(shí)訓(xùn)三使用熱電偶溫度傳感器檢測火焰中

15、心溫度實(shí)訓(xùn)三使用熱電偶溫度傳感器檢測火焰中心溫度目錄目錄實(shí)訓(xùn)三使用熱電偶溫度傳感器檢測火焰中心溫度實(shí)訓(xùn)三使用熱電偶溫度傳感器檢測火焰中心溫度目錄目錄實(shí)訓(xùn)三使用熱電偶溫度傳感器檢測火焰中心溫度實(shí)訓(xùn)三使用熱電偶溫度傳感器檢測火焰中心溫度目錄目錄實(shí)訓(xùn)三使用熱電偶溫度傳感器檢測火焰中心溫度實(shí)訓(xùn)三使用熱電偶溫度傳感器檢測火焰中心溫度目錄目錄注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)（1）連線時(shí)需要使導(dǎo)線連接可靠，接觸電阻盡可能小，以避免在檢測時(shí)產(chǎn)生額外檢測誤差。在初次檢測時(shí)，可檢查輸入或輸出導(dǎo)線與熱電阻外殼之間的絕緣電阻，如小于100 M，需要更換熱電偶。（2）熱電偶一般用于檢測高溫，在這種環(huán)境下應(yīng)注意安全，避免燙傷。（3）熱電偶敏感區(qū)應(yīng)選擇較小尺