職業(yè)技能鑒定--溫度部分講義

1、溫度檢測(cè)變送l溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是工業(yè)生產(chǎn)過程中最普遍而重要的熱工參數(shù)之一。所有的過程都是在一定的溫度條件下進(jìn)行的；溫度決定一些反應(yīng)能否進(jìn)行和反應(yīng)方向；溫度決定一些反應(yīng)的進(jìn)程程度；溫度顯示反應(yīng)的能量變化。l溫度不能直接測(cè)量。 溫度的測(cè)量都是通過冷熱不同的物體之間的熱交換，以及物體的某些物理性質(zhì)隨冷熱程度不同而變化的特性來進(jìn)行間接的測(cè)量。 熱平衡原理； 熱輻射原理； 光學(xué)原理等。l溫標(biāo)定義： 為了保證溫度量值的統(tǒng)一和準(zhǔn)確而建立的，用來衡量溫度的標(biāo)準(zhǔn)尺度。l常用溫標(biāo) 攝氏溫標(biāo)，單位； 華氏溫標(biāo)，單位F； 熱力學(xué)溫標(biāo)，單位K； 國(guó)際溫標(biāo)：是用來復(fù)現(xiàn)熱力學(xué)溫標(biāo)的，是一個(gè)國(guó)際協(xié)議性溫標(biāo)。l

2、溫標(biāo)間換算 F（9/5）32 K273.15CCCCCCCCCCCCCCC2000200:35000:1700900:3200700:2000400:15050:600200:60050:100050:16000:2500:60020:60030:60080:60050:熱電式光電式紅外線比色光輻射熱輻射輻射式非接觸式、銅熱電阻：鉑考銅鎳鉻鎳硅鎳鉻鉑鉑銠熱電偶蒸汽氣體液體壓力式雙金屬玻璃液體膨脹式接觸式溫度計(jì)什么是溫標(biāo)的三要素?答：溫標(biāo)的三個(gè)要素：1.選擇了一些純物質(zhì)的平衡態(tài)溫度作為溫標(biāo)的基準(zhǔn)點(diǎn)；2.規(guī)定了不同溫度范圍內(nèi)的基準(zhǔn)儀器；3.建立了基準(zhǔn)儀器的示值與國(guó)際溫標(biāo)間關(guān)系的插補(bǔ)公式。填空：1.

3、溫度是衡量（物體冷熱程度）的物理量，溫度不能直接測(cè)量，只能通過其他物體（隨溫度變化而變化）的物理量來間接的測(cè)量，如水銀的體積（隨溫度變化而變化），故可用水銀的（體積變化量）來衡量溫度。2.溫標(biāo)是衡量一個(gè)溫度的（標(biāo)尺），溫標(biāo)規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)和測(cè)量基本單位。3.氣液兩相之間的平衡溫度稱為（沸點(diǎn)）； 固液兩相之間的平衡溫度稱為（凝固點(diǎn)）； 固液氣三相之間的平衡溫度稱為（三相點(diǎn)）； 冰和空氣飽和水的平衡溫度稱為（冰點(diǎn)）。4.絕對(duì)溫度273.15，相當(dāng)于攝氏（0）5.攝氏-182.962，相當(dāng)于絕對(duì)溫度（90.188）l玻璃液體溫度計(jì)利用液體受熱膨脹并沿玻璃毛細(xì)管延伸而直接顯示溫度l雙金屬溫度計(jì)不同

4、金屬受熱膨脹不同，雙金屬片在受熱情況下發(fā)生彎曲而顯示溫度t = t0t t0l利用液體的蒸發(fā)或氣體的膨脹而引起的壓力變化進(jìn)行測(cè)量。溫包：傳熱、容納膨脹介質(zhì)；毛細(xì)管：傳遞壓力；彈簧管：顯示壓力（溫度）。填空題1.玻璃溫度計(jì)是利用（感溫體受熱膨脹）原理工作的；壓力式溫度計(jì)是利用（氣體、液體或蒸汽的體積或壓力隨溫度變化）的性質(zhì)設(shè)計(jì)制成的；雙金屬溫度計(jì)是利用（固體受熱膨脹）的性質(zhì)制成的。2.玻璃液體溫度計(jì)常用的感溫液有（水銀）和（有機(jī)液體）兩種。3.玻璃液體溫度計(jì)的測(cè)量下限由感溫液的（凝固點(diǎn)）決定。4.為了提高水銀溫度計(jì)的測(cè)量上限，通常在毛細(xì)管內(nèi)感溫液上部充以一定壓力的（惰性氣體）。5.壓力式溫度計(jì)主

5、要由（溫包）、（毛細(xì)管）、（彈簧管壓力計(jì)）三個(gè)基本部分組成。6.壓力式溫度計(jì)中感溫物質(zhì)的體積膨脹系數(shù)越大，則儀表越（靈敏）；毛細(xì)管越長(zhǎng)則儀表的響應(yīng)時(shí)間（越慢）。l通過特定波長(zhǎng)光波的強(qiáng)度或熱輻射強(qiáng)度來確定光源溫度。1.輻射式溫度計(jì)：測(cè)定熱輻射強(qiáng)度；2.光學(xué)溫度計(jì)：采用光學(xué)分頻法，測(cè)定不同頻率光波的強(qiáng)度比值；3.比色法：直接通過可見光顏色的對(duì)比，確定光源溫度。輻射式溫度計(jì)，通常用于測(cè)量高溫條件，特別是光學(xué)溫度計(jì)和比色溫度計(jì)需要利用物體在高溫下發(fā)射的可見光進(jìn)行檢測(cè)。 熱電偶溫度計(jì)是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)，將溫度變化轉(zhuǎn)換為熱電勢(shì)變化進(jìn)行溫度測(cè)量的儀表，是目前最為廣泛的溫度傳感器。 測(cè)溫原理 不同金屬具有不同

6、的電子密度； 兩種金屬接觸面因?yàn)殡娮拥臄U(kuò)散作用而產(chǎn)生電場(chǎng)熱電現(xiàn)象； 電子在擴(kuò)散作用和電場(chǎng)力作用下最終達(dá)到平衡； 電子的擴(kuò)散與溫度相關(guān)，溫度越高，擴(kuò)散作用越強(qiáng)； 同一種金屬在兩端溫度不同時(shí)產(chǎn)生的溫差電勢(shì)。+-擴(kuò)散作用電場(chǎng)作用金屬A金屬Bl熱電偶熱電勢(shì)由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)兩部分組成；l熱電偶回路中的電勢(shì)： 1.對(duì)由A、B兩種導(dǎo)體組成的熱電偶回路中，熱電勢(shì)包括兩個(gè)接觸電勢(shì)和兩個(gè)溫差電勢(shì)。 2.實(shí)際使用時(shí)，以0為冷端基準(zhǔn)溫度。如果冷端溫度非0時(shí)，按以下公式修正： 3.如參考端溫度保持恒定時(shí)，則： 需要說明的幾點(diǎn)： 電極材料相同，則無論兩端溫度如何，回路總電勢(shì)為零； 熱電偶兩端溫度相同，則盡管電極材料不

7、同熱電偶回路總電勢(shì)也為零； 一般情況下熱電偶的接觸電勢(shì)遠(yuǎn)大于溫差電勢(shì)，故其熱電勢(shì)的極性取決于接觸電勢(shì)的極性；在兩個(gè)熱電極中，電子密度大的導(dǎo)體A總是正極，而電子密度小的導(dǎo)體總是負(fù)極。)(T,TE)(T,TE)(TE(T)E)(T,TEABABABAB0000),E(t)E(t)E(t,t0000，CTf)(T,TEAB)(0 目前國(guó)內(nèi)采用國(guó)際電工委員會(huì)推薦的8種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶。序號(hào) 分度號(hào)熱電偶名稱測(cè)溫范圍1S鉑銠10鉑016002B鉑銠30鉑660017003K鎳鉻鎳硅013004J鐵康銅-407505R鉑銠13鉑013006E鎳鉻康銅-408007T銅康銅-40350l熱電偶的材質(zhì)要求：?jiǎn)挝粶?/p>

8、度變化的熱電勢(shì)大，且盡量接近線性關(guān)系；熱電性質(zhì)穩(wěn)定；化學(xué)穩(wěn)定性好：高溫下抗氧化，抗腐蝕；具有較好的延展性，易于加工；復(fù)現(xiàn)性好，便于批量生產(chǎn)和互換。l不同材質(zhì)的熱電偶有不同的特性，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選擇測(cè)量范圍、放大系數(shù)（以分度值表示）、測(cè)量精度、抗腐蝕能力、價(jià)格等。l熱電極工作部分l絕緣材料防止電極與電極、套管短路l保護(hù)套管保護(hù)l接線盒l(wèi)熱電偶的導(dǎo)線補(bǔ)償用廉價(jià)材料將冷端(低于100)延伸到溫度相對(duì)穩(wěn)定的控制室內(nèi)；l冷端溫度補(bǔ)償冰點(diǎn)法；計(jì)算修正法；儀表零點(diǎn)校正法；補(bǔ)償電橋法。+ -補(bǔ)償導(dǎo)線測(cè)量電路熱電偶v補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)與熱電偶的電極材料配合使用；v補(bǔ)償導(dǎo)線的材質(zhì)不同，接線時(shí)應(yīng)特別注意不能接錯(cuò)。填空題：1

9、.熱電偶回路中，只要顯示儀表和連接導(dǎo)線兩端溫度相同，熱電偶總電勢(shì)值不會(huì)因他們的接入而改變。這是根據(jù)（中間導(dǎo)體）定律而得出的結(jié)論。2.熱電偶產(chǎn)生熱電勢(shì)的條件是（熱電極材料相異）；（兩接點(diǎn)溫度相異）。3.熱電偶的熱電特性由（電極材料的化學(xué)成分和物理性能）所決定。熱電勢(shì)大小與（組成熱電偶的材料）及（兩端溫度）有關(guān)，與熱偶絲的（長(zhǎng)短和粗細(xì)）無關(guān)。4.熱電偶或補(bǔ)償導(dǎo)線短路時(shí)，顯示儀表的示值約為（短路處 ）的溫度值習(xí)慣上稱短路時(shí)儀表指示（室溫）。5.熱電偶或補(bǔ)償導(dǎo)線斷路時(shí)，顯示儀表的示值（不動(dòng)），而有“斷偶”保護(hù)的儀表示值為（儀表上限）。6.為分辨S型熱電偶的正負(fù)極，可根據(jù)偶絲的軟硬程度來判斷，較硬的是（

10、鉑銠絲），為（正極）。分辨K型熱電偶的正負(fù)極，可由偶絲能否明顯被磁化來判斷，能明顯被磁化的為（鎳硅）絲，為（負(fù)）極。7.鎧裝熱電偶是把（熱偶絲）、（絕緣材料）和（金屬套管）三者加工在一起的堅(jiān)實(shí)纜狀組合體。8.按電偶支數(shù)分，鎧裝熱電偶有（單支雙芯）和（雙支四芯）兩種。選擇題：1.在調(diào)校配熱電偶的動(dòng)圈儀表時(shí)，以下說法及采用的方法哪一條是錯(cuò)誤的？在更換熱電偶時(shí)，將熱偶的極性接反，這時(shí)儀表反向指示可將連接動(dòng)圈表的兩根引線調(diào)換一下就行了在配制外線路電阻時(shí)，必須考慮熱電偶在經(jīng)常使用溫度下的電阻雖采取了很多補(bǔ)償措施，但都不會(huì)消除外線路電阻隨溫度變化而引起的附加誤差在移動(dòng)儀表時(shí)，須將表后的短接線端子短接2.用

11、電子電位差計(jì)測(cè)熱偶溫度，如果熱端溫度升高，室溫（冷端溫度）下降，則儀表的指示（答案：）升高；下降；不變；升高3.用動(dòng)圈表測(cè)量熱偶溫度，如果熱偶溫度升高，室溫（冷端溫度）下降，則儀表的指示（答案：或）升高；下降；不變；升高4.補(bǔ)償導(dǎo)線的正確敷設(shè)，應(yīng)該從熱電偶起敷到（）為止答案：就地接線盒儀表盤端子板二次儀表與冷端溫度補(bǔ)償裝置同溫的地方5.已知K型熱電偶的熱端溫度為300，冷端溫度為20，查熱電偶分度表的電勢(shì)：300是為12.209mV，20時(shí)為0.798mV，280時(shí)為11.382mV，求在熱電偶回路中發(fā)出的總電勢(shì)（B）。A.11.382mV；B.（12.209-0.798）mV11.411mV

12、；C.（11.3820.798）mV12.18mV。判斷題：1.銅熱電阻的測(cè)溫范圍比鉑熱電阻測(cè)溫范圍寬答案：錯(cuò)誤2.在相同的溫度變化范圍內(nèi)，分度號(hào)的熱電阻比的熱電阻變化范圍大，因而靈敏度較高答案：正確3.當(dāng)熱偶配用動(dòng)圈表測(cè)量溫度時(shí)，只要補(bǔ)償導(dǎo)線的線路電阻和熱偶電阻之和不超過動(dòng)圈表規(guī)定的線路電阻時(shí)，就可以直接連接答案：錯(cuò)誤4.當(dāng)用熱偶測(cè)量溫度時(shí)，若連接導(dǎo)線使用的是補(bǔ)償導(dǎo)線，就可以不考慮熱偶冷端的補(bǔ)償答案：錯(cuò)誤5.由于補(bǔ)償導(dǎo)線是熱偶的延長(zhǎng)，因此熱偶電勢(shì)只和熱端、冷端的溫度有關(guān)，和補(bǔ)償導(dǎo)線與熱偶連接處的溫度無關(guān)答案：錯(cuò)誤6.熱電偶的E(200，100)等于E(100，0)。答案：錯(cuò)誤1.鎧裝熱電偶有

13、何優(yōu)點(diǎn)？答：與普通工業(yè)熱電偶相比，鎧裝熱電偶有如下一些優(yōu)點(diǎn)： -外徑可以做得很細(xì)，因此時(shí)間常數(shù)小，反應(yīng)速度快； -具有良好的機(jī)械性能，可耐強(qiáng)烈的沖擊和振動(dòng)； -可以任意彎曲，適應(yīng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)裝置的要求； -熱電偶受金屬管和絕材料的覆蓋，不易受有害介質(zhì)侵蝕，因此壽命長(zhǎng)； -插入長(zhǎng)度可根據(jù)需要任意選用，若測(cè)量端損壞，可將損壞部分截去，重新焊接后可繼續(xù)使用； -容易制作多點(diǎn)式熱電偶、爐管表面熱電偶、微型熱電偶等； -可作為測(cè)溫元件裝入普通熱偶保護(hù)管內(nèi)使用 由于具有上述優(yōu)點(diǎn)，鎧裝熱電偶已得到越來越廣泛的使用2.熱電偶測(cè)溫時(shí)為什么需要進(jìn)行冷端補(bǔ)償？答：熱電偶熱電勢(shì)的大小與其兩端的溫度有關(guān)，其溫度熱電勢(shì)關(guān)系曲

14、線是在冷端溫度為時(shí)分度的在實(shí)際應(yīng)用中，由于熱電偶冷端暴露在空間受到周圍環(huán)境溫度的影響，所以測(cè)溫中的冷端溫度不可能保持在不變，也不可能固定在某個(gè)溫度不變，而熱偶電勢(shì)既決定于熱端溫度，也決定于冷端溫度所以如果冷端溫度自由變化，必然會(huì)引起測(cè)量誤差為了消除這種誤差，必須進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償3.耐磨熱電偶保護(hù)管有何特點(diǎn)？當(dāng)發(fā)現(xiàn)保護(hù)管磨穿時(shí)應(yīng)如何處理？答：其特點(diǎn)是：堅(jiān)固耐磨；耐高溫；保護(hù)管帶有切斷閥當(dāng)發(fā)現(xiàn)保護(hù)管磨穿時(shí)，應(yīng)立即搬動(dòng)切斷閥切斷管路，以防止火災(zāi)事故4.一臺(tái)測(cè)溫儀表的補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶的極性接反了，同時(shí)又與儀表輸入端接反了，問能產(chǎn)生附加測(cè)量誤差嗎?附加誤差大約是多少?答：能產(chǎn)生附加測(cè)量誤差。誤差值與補(bǔ)償

15、導(dǎo)線兩端溫度有關(guān)。若溫差為零，儀表示值無附加誤差。若熱偶冷端溫度高于儀表輸入端溫度，儀表示值將比實(shí)際值低兩倍的溫差值，例如：實(shí)際溫度為，冷端溫度為25，儀表輸入端溫度為15，則儀表示值約為80。若熱偶冷端溫度低于儀表輸入端溫度，儀表示值將比實(shí)際溫度高兩倍的溫差值，例如：實(shí)際溫度為，冷端溫度為15，儀表輸入端溫度為25，則儀表示值約為120。5.有一采用規(guī)格（電阻值）的鎳鉻考銅補(bǔ)償導(dǎo)線，在熱電偶和動(dòng)圈儀表之間相接的長(zhǎng)度為試問該補(bǔ)償導(dǎo)線能否使用？答：補(bǔ)償導(dǎo)線的總長(zhǎng)度為補(bǔ)償導(dǎo)線的電阻值為因?yàn)閯?dòng)圈儀表一般要求外線電阻值為，所以選用此線徑的補(bǔ)償導(dǎo)線是不合適的6.在分度號(hào)、三種熱偶中，時(shí)的電勢(shì)哪種最大？哪

16、種最小？答：時(shí)，分度號(hào)的熱電勢(shì)為 分度號(hào)的熱電勢(shì)為 分度號(hào)的熱電勢(shì)為 所以熱電勢(shì)最大，次之，最小 由于熱電勢(shì)和溫度基本上是線性的故記住各種型號(hào)在時(shí)的電勢(shì)，就可估算其他溫度下的電勢(shì)，這對(duì)于儀表的日常維護(hù)，故障原因判斷，甚為方便。7.在熱電偶的安裝中，熱電偶的熱端接地與不接地有何區(qū)別？答：熱電偶熱端與保護(hù)套管的管壁接觸（相當(dāng)于接地）較不與保護(hù)管接觸，測(cè)量滯后要小得多，同時(shí)還可以減小干擾，提高測(cè)量的可靠性與精確度但是，熱電偶的工作端（熱端）能否接地，須視二次表輸入電路的結(jié)構(gòu)形式而定熱電偶熱端接地要求二次表輸入電路與熱電偶的熱端不能有公共的接地點(diǎn) 8.補(bǔ)償導(dǎo)線和與其相配的熱電偶的熱電特性完全相同嗎？

17、答：補(bǔ)償導(dǎo)線比熱電偶便宜，在0100范圍內(nèi)，它的熱電性質(zhì)和所配的熱電偶的熱電性質(zhì)相同，所以使用的補(bǔ)償導(dǎo)線猶如將熱電偶延長(zhǎng)，把熱電偶冷端延伸到原理熱源的控制室或其他讀數(shù)方便的地方。不過嚴(yán)格的說來，補(bǔ)償導(dǎo)線和熱電偶電勢(shì)并不完全相同。例如：補(bǔ)償導(dǎo)線銅康銅，100電勢(shì)為4.27mV，而和其相配的K型電偶為4.095mV；補(bǔ)償導(dǎo)線銅-銅鎳，100電勢(shì)為0.643mV，而和相配的S型熱電偶則為0.645mV。有的補(bǔ)償導(dǎo)線和與其相配的熱電偶是同一種合金，但熱電勢(shì)的允許誤差較其相配的熱電偶要大。l測(cè)量原理基于金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體阻值與溫度成一定的函數(shù)關(guān)系實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量；其關(guān)系式為：l工業(yè)熱電阻溫度計(jì)主要有兩種材質(zhì)：

18、鉑電阻：0650C，Pt10，Pt100，電阻比：1.385銅電阻：-50+150C，Cu50，Cu100，電阻比： 1.428 結(jié)構(gòu)：普通型，鎧裝型，薄膜型)(1 00ttaRRttl熱電阻導(dǎo)線連接方式 在熱電阻和顯示儀表的實(shí)際連接中，由于其間的連接導(dǎo)線長(zhǎng)度較長(zhǎng)，若僅使用兩根導(dǎo)線連接在電阻兩端，導(dǎo)線本身的電阻會(huì)與熱電阻串聯(lián)在一起，造成測(cè)量誤差。如果每根導(dǎo)線的電阻為r，則加到熱電阻上的絕對(duì)誤差為2r，而且此電阻值并非定值，隨溫度變化而變化，故而在工業(yè)測(cè)量中采用三線或四線的連接方式解決。 需要說明的是：無論三線或四線，如果需要準(zhǔn)確測(cè)量，都必須從電阻體的根部引出，即從內(nèi)引線開始，而不能從熱電阻的接

19、線盒的接線端子上引出。1.電阻溫度計(jì)是借金屬絲的電阻隨溫度變化的原理工作的。下述有關(guān)于電阻溫度計(jì)配用的金屬絲的說法，哪一條是不合適的？（E） A.經(jīng)常采用的是鉑絲； B.也有利用銅絲； C.也有利用鎳絲； D.通常不采用金絲； E.有時(shí)采用錳銅絲。2.下列關(guān)于電阻溫度計(jì)的敘述中，哪條內(nèi)容是不恰當(dāng)?shù)模浚―）A.電阻溫度計(jì)的工作原理，是利用金屬絲（例如鉑絲）的阻值隨溫度作幾乎線性的變化。B.電阻溫度計(jì)在溫度檢測(cè)時(shí)，有時(shí)間延遲的缺點(diǎn)；C.與電阻溫度計(jì)相比，熱電偶溫度計(jì)能測(cè)更高的溫度；D.因?yàn)殡娮梵w的電阻絲是用較粗的線做成的，所以有較強(qiáng)的耐振性能；E.測(cè)溫電阻體和熱電偶都是插入保護(hù)管使用的，故保護(hù)管的構(gòu)造、材質(zhì)等必須十分謹(jǐn)慎的選擇。3.溫度越高，鉑、鎳、銅等材料的電阻值越（大）；