溫度測(cè)量技術(shù)詳解課件

第七章溫度測(cè)量溫度也是一個(gè)常用的被測(cè)參數(shù)，雖然不如壓力和推力那么重要，但仍有許多難題，如燃?xì)鉁囟?、冷卻套內(nèi)的瞬時(shí)溫度等測(cè)溫變換器有其獨(dú)特性，一般不可構(gòu)成多種傳感器測(cè)不同的參數(shù)，測(cè)溫變換器一般只識(shí)別溫度第七章溫度測(cè)量溫度也是一個(gè)常用的被測(cè)參數(shù)，雖然不如壓力11、熱電偶的原理及基本熱點(diǎn)規(guī)律A、熱電效應(yīng)：兩種不同材料的導(dǎo)體兩端結(jié)合在一起構(gòu)成閉合回路時(shí)，若兩端處于不同的溫度，在回路中便產(chǎn)生了熱電勢(shì)，電勢(shì)大小EAB=f(T1)-f(T2)，與材料和T1、T2有關(guān)系，而與直徑大小、長(zhǎng)短、沿導(dǎo)線的溫度分布無(wú)關(guān)。注意：EAB是兩點(diǎn)溫度的函數(shù)，而不是兩點(diǎn)溫度差的函數(shù)。1、熱電偶的原理及基本熱點(diǎn)規(guī)律2溫度測(cè)量技術(shù)詳解課件3一般T1放在被測(cè)溫度區(qū)，稱工作端（熱端），T2放在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溫度下，稱之為自由端（冷端）。熱電勢(shì)的函數(shù)關(guān)系一般用表格給出。一般T1放在被測(cè)溫度區(qū)，稱工作端（熱端），T2放在4B、熱電偶的基本規(guī)律i）均質(zhì)電路規(guī)律由單一均勻的材料構(gòu)成的閉合回路中，單由加熱作用不能產(chǎn)生熱電勢(shì)，用它可檢驗(yàn)熱電材料的均勻性加熱不產(chǎn)生電勢(shì)：材料均勻加熱產(chǎn)生電勢(shì)：材料不均勻，不能作為熱電材料B、熱電偶的基本規(guī)律5ii）中間金屬規(guī)律：在熱電偶回路中插入第三種或第四種金屬材料，只要插入材料的兩端溫度相同，則對(duì)回路熱電勢(shì)沒(méi)有影響。因這一規(guī)律，在熱電偶中接入串聯(lián)導(dǎo)線及儀表，只要T3=T4（對(duì)a）或T2=T3（對(duì)b），不影響熱電勢(shì)大小。對(duì)圖b若T2?T3，圖a若T3?T4，則不能用，否則會(huì)產(chǎn)生附加電勢(shì)。ii）中間金屬規(guī)律：在熱電偶回路中插入第三種或第四6iii）中間溫度規(guī)律：任何兩種均質(zhì)材料組成的熱電偶，其接點(diǎn)溫度分別為T(mén)1、T2。所產(chǎn)生的熱電勢(shì)等于同一熱電偶一接點(diǎn)溫度為T(mén)1，另一接點(diǎn)溫度為T(mén)3的熱電勢(shì)與一接點(diǎn)溫度為T(mén)3，另一接點(diǎn)溫度為T(mén)2的熱電勢(shì)之代數(shù)和：EAB(T1,T2)=EAB(T1,T3)+EAB(T3,T2)iii）中間溫度規(guī)律：任何兩種均質(zhì)材料組成的熱電7這個(gè)規(guī)律可用于：熱電偶自由端溫度發(fā)生變化時(shí)計(jì)算熱電勢(shì)，熱電偶的熱電勢(shì)數(shù)據(jù)表是以自由端為0C給出的，若實(shí)測(cè)環(huán)境下自由端的溫度不是0C，可由此規(guī)律計(jì)算熱電勢(shì)。如：鎳鉻合金—鎳鋁熱電偶：工作端400C，自由端0C，熱電勢(shì)16.4mV，工作端45C，自由端0C，熱電勢(shì)1.82mV，問(wèn)工作端400C，自由端45C的熱電勢(shì)？這個(gè)規(guī)律可用于：熱電偶自由端溫度發(fā)生變化時(shí)計(jì)算熱電勢(shì)，熱電偶8iiii）熱電偶相配規(guī)律：由材料A和B組成的熱電偶（兩端溫度為t1和t2）產(chǎn)生的熱電勢(shì)等于由材料A與C組成的熱電偶（兩端溫度為t1和t2）產(chǎn)生的熱電勢(shì)與由材料C與B組成的熱電偶（兩端溫度為t1和t2）產(chǎn)生的熱電勢(shì)之代數(shù)和。iiii）熱電偶相配規(guī)律：由材料A和B組成的熱電偶（兩9例：t1=100C，t2=0C銅（A）+鉑（C）EAC=0.75mV康銅（B）+鉑（C）EBC=-3.5mV則：EAB（t1,t2）=EAC（t1,t2）+ECB（t1,t2）=0.75+3.5=4.25mV在選配熱電偶材料時(shí)，查看各種材料與鉑組成熱電偶時(shí)的熱電偶。計(jì)算所選的熱電極材料產(chǎn)生的熱電勢(shì)作參考。若想得到較高的熱電勢(shì)輸出，選與鉑配時(shí)，一個(gè)為正，一個(gè)為負(fù)。例：t1=100C，t2=0C10C、熱電偶的組成與選用：一般按被測(cè)溫度范圍選擇熱電偶低于1100C，用普通材料，如鎳鉻-鎳硅，1100-1600C，用貴金屬，如鉑銠-鉑，大于大于1600C，用耐熱合金，如鎢-錸。選擇要求：a熱電性能穩(wěn)定，不隨時(shí)間變化

b價(jià)格合理，能準(zhǔn)確復(fù)制，便于互換

c導(dǎo)電性好，材料本身電阻溫度系數(shù)小

d熱電勢(shì)大，并且線性關(guān)系好

e適合所測(cè)溫度一般來(lái)說(shuō)以上要求難以全部滿足C、熱電偶的組成與選用：11常用的熱電偶：a鎳鉻-鎳鋁熱電偶：工業(yè)上多用，長(zhǎng)期使用1000C，短期可達(dá)1300Cb銅-康銅熱電偶：易自制、線性好，用于400C以下，長(zhǎng)期300C，短期可達(dá)500Cc鎳鉻-考銅熱電偶：長(zhǎng)期使用600C，短期可達(dá)800Cd鉑銠-鉑熱電偶：1300-1600Ce鎢錸熱電偶：長(zhǎng)期使用2000C，短期可達(dá)2800C常用的熱電偶：12D、熱電勢(shì)的測(cè)量方法：由于熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)很?。╩V級(jí)），熱電偶本身及導(dǎo)線有電阻，不能用于普通電壓表測(cè)量，一般用毫伏計(jì)或電位差計(jì)1）毫伏計(jì)：D、熱電勢(shì)的測(cè)量方法：由于熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)很13所示電壓：一般這種儀表都規(guī)定值為多少。使用時(shí)必須滿足。溫度測(cè)量技術(shù)詳解課件14延伸引線：作用是與冷端補(bǔ)償，毫伏計(jì)刻度是在熱電偶冷端為0C的條件下度數(shù)，一般實(shí)際的冷端不是0C，可改變Rt大小，使電橋輸出相當(dāng)于fab(t2,t0)。一般熱電偶可用本身材料延伸到遠(yuǎn)離的地方，但對(duì)于貴金屬或工業(yè)上的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，要用延伸電極。要求：延伸電極在可能溫度范圍內(nèi)（0-100C）與主熱電偶性能一致。如：對(duì)鉑銠-鉑，使用銅-銅鎳在0-100內(nèi)0.64mV，與主熱電偶相同。延伸引線：作用是與冷端補(bǔ)償，毫伏計(jì)刻度是在熱電偶冷端為0C152）電位差計(jì)：可測(cè)量、標(biāo)定、核準(zhǔn)熱電偶基于電壓平衡原理基本電路如下：2）電位差計(jì)：16R1：調(diào)節(jié)電流大小R2：標(biāo)準(zhǔn)電阻R：讀數(shù)電阻，S：換向開(kāi)關(guān)EP：輔助電阻，ES：標(biāo)準(zhǔn)電源G：光電檢流計(jì)，Et：被測(cè)熱電勢(shì)電路分為三個(gè)回路：（1）EP—R1—R2—R—S1（2）ES—R2—G—S2(n)—ES（3）Et—R`—G—S2(m)—Et第（1）回路產(chǎn)生I，第（2）、第（3）回路不同時(shí)接通。R1：調(diào)節(jié)電流大小17i）合S1，S2—n，調(diào)R1，使G=0，則R2.I=ES，I=ES/R2（為標(biāo)定工作電流）ii）S2—m，調(diào)R，使G=0，則R`I=Et=ESR`/R2（求出Et），其中ES和R2精密定值，R`按電位差值刻度讀出，故稱電位差計(jì)由于G=0，則第（3）回路中無(wú)電流，所測(cè)為電勢(shì)值，不受熱電偶電阻影響。i）合S1，S2—n，調(diào)R1，使G=0，則R2.I=ES，I182、電阻溫度變換器—電阻溫度計(jì)原理：金屬或半導(dǎo)體電阻隨溫度變化的特性Rt=R0(1+αt)，

R0：0C時(shí)的電阻值，

α：電阻溫度系數(shù)，t：t上升，金屬電阻升高，半導(dǎo)體電阻低2、電阻溫度變換器—電阻溫度計(jì)19可測(cè)-200C到+500C的溫度范圍結(jié)構(gòu)：極細(xì)的金屬絲繞在骨架上，體積較大，測(cè)平均溫度，希望溫度系數(shù)α大，所以采用純金屬，

如銅：0.425%/C，鎳：0.66%/C，鉑：0.39%/C

可測(cè)-200C到+500C的溫度范圍201）銅電阻溫度計(jì)：R0=53Ω，α=0.425%/C

，用0.1mm絕緣銅絲雙線繞在骨架上，大約32cm長(zhǎng)，外加防護(hù)套管。R100/R0=1.4280±0.00201）銅電阻溫度計(jì)：R0=53Ω，α=0.425%/C21優(yōu)點(diǎn)：a）電阻與溫度成線性關(guān)系b）電阻溫度系數(shù)高c）容易提純，價(jià)格便宜缺點(diǎn)：體積大優(yōu)點(diǎn)：222）鉑電阻溫度計(jì)：用0.03-0.05mm鉑絲繞在平板云母骨架上R0=10、25、46、100Ωa)鉑電阻大、絲短、體積小b)精度與純度有關(guān)，溫度系也較大工業(yè)：R100/R0≥1.389實(shí)驗(yàn)室：R100/R0≥1.3922）鉑電阻溫度計(jì)：233）半導(dǎo)體熱敏電阻：某些金屬氧化物（鎂、鎳、錳）按一定比例混合后燒結(jié)成棒、球形等形狀用作熱敏電阻，原理：半導(dǎo)體電阻隨溫度升高而降低的特性

α=(dR/R)/dt=-B/T2RT=RT0eB(1/T-1/T0)B（在一定溫度范圍內(nèi)）為常數(shù)，T為絕對(duì)溫度值3）半導(dǎo)體熱敏電阻：24特點(diǎn)：a)α比純金屬大8-10倍，靈敏度高b)比電阻大，可以做得很小c)負(fù)溫度系數(shù)d)誤差大，重復(fù)性不好，復(fù)制性差一般用來(lái)感受微小溫度差和溫度變化，可達(dá)0.001C特點(diǎn)：254）電阻的測(cè)量：因電阻是溫度的函數(shù)，確定電阻后可得溫度值測(cè)電阻的方法：P99、100a不平衡電橋b平衡電橋自己看！4）電阻的測(cè)量：263、其它測(cè)溫方法：溫度—壓力——?dú)鈩?dòng)式測(cè)量溫度—變形——力、材料法、雙金屬片溫度—熱輻射法4、溫標(biāo)：溫度數(shù)值的表示方法攝氏華氏熱力學(xué)溫標(biāo)國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)（IPTS-68）P81、82自己看！3、其它測(cè)溫方法：275、熱電偶的安裝（壁溫）：1）良好貼合2）貼壁敷設(shè)一段減小熱傳導(dǎo)損失加防護(hù)措施5、熱電偶的安裝（壁溫）：28問(wèn)題：1）若冷端不是0C，該如何計(jì)算熱電勢(shì)？Et=Ei+E0，E0：工作端t0，冷端0C的電勢(shì)，Ei：工作端t1，自由端t0的電勢(shì)問(wèn)題：292）如何標(biāo)定（難以用溫度場(chǎng)直接標(biāo)定）？采用實(shí)體標(biāo)定，若用電流型記錄儀表，電流在線形成壓降，可用mV數(shù)標(biāo)。把熱電偶的兩端同時(shí)放入恒溫區(qū)，沒(méi)有熱電勢(shì)產(chǎn)生接入一個(gè)RS，調(diào)整RP使RS上產(chǎn)生一定電位差，代替熱電勢(shì)，利用電勢(shì)表分檔標(biāo)出溫度值工作時(shí)把標(biāo)定電源和電位差計(jì)拆掉，記錄的電流可代表溫度（與標(biāo)定相比較）2）如何標(biāo)定（難以用溫度場(chǎng)直接標(biāo)定）？30或在RS處不接RS而直接接恒壓標(biāo)準(zhǔn)源標(biāo)定對(duì)高阻抗儀表可以用恒壓源輸入相應(yīng)的mV數(shù)作溫度刻度6、非接觸測(cè)溫：光學(xué)測(cè)溫法或在RS處不接RS而直接接恒壓標(biāo)準(zhǔn)源標(biāo)定31第七章溫度測(cè)量溫度也是一個(gè)常用的被測(cè)參數(shù)，雖然不如壓力和推力那么重要，但仍有許多難題，如燃?xì)鉁囟?、冷卻套內(nèi)的瞬時(shí)溫度等測(cè)溫變換器有其獨(dú)特性，一般不可構(gòu)成多種傳感器測(cè)不同的參數(shù)，測(cè)溫變換器一般只識(shí)別溫度第七章溫度測(cè)量溫度也是一個(gè)常用的被測(cè)參數(shù)，雖然不如壓力321、熱電偶的原理及基本熱點(diǎn)規(guī)律A、熱電效應(yīng)：兩種不同材料的導(dǎo)體兩端結(jié)合在一起構(gòu)成閉合回路時(shí)，若兩端處于不同的溫度，在回路中便產(chǎn)生了熱電勢(shì)，電勢(shì)大小EAB=f(T1)-f(T2)，與材料和T1、T2有關(guān)系，而與直徑大小、長(zhǎng)短、沿導(dǎo)線的溫度分布無(wú)關(guān)。注意：EAB是兩點(diǎn)溫度的函數(shù)，而不是兩點(diǎn)溫度差的函數(shù)。1、熱電偶的原理及基本熱點(diǎn)規(guī)律33溫度測(cè)量技術(shù)詳解課件34一般T1放在被測(cè)溫度區(qū)，稱工作端（熱端），T2放在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溫度下，稱之為自由端（冷端）。熱電勢(shì)的函數(shù)關(guān)系一般用表格給出。一般T1放在被測(cè)溫度區(qū)，稱工作端（熱端），T2放在35B、熱電偶的基本規(guī)律i）均質(zhì)電路規(guī)律由單一均勻的材料構(gòu)成的閉合回路中，單由加熱作用不能產(chǎn)生熱電勢(shì)，用它可檢驗(yàn)熱電材料的均勻性加熱不產(chǎn)生電勢(shì)：材料均勻加熱產(chǎn)生電勢(shì)：材料不均勻，不能作為熱電材料B、熱電偶的基本規(guī)律36ii）中間金屬規(guī)律：在熱電偶回路中插入第三種或第四種金屬材料，只要插入材料的兩端溫度相同，則對(duì)回路熱電勢(shì)沒(méi)有影響。因這一規(guī)律，在熱電偶中接入串聯(lián)導(dǎo)線及儀表，只要T3=T4（對(duì)a）或T2=T3（對(duì)b），不影響熱電勢(shì)大小。對(duì)圖b若T2?T3，圖a若T3?T4，則不能用，否則會(huì)產(chǎn)生附加電勢(shì)。ii）中間金屬規(guī)律：在熱電偶回路中插入第三種或第四37iii）中間溫度規(guī)律：任何兩種均質(zhì)材料組成的熱電偶，其接點(diǎn)溫度分別為T(mén)1、T2。所產(chǎn)生的熱電勢(shì)等于同一熱電偶一接點(diǎn)溫度為T(mén)1，另一接點(diǎn)溫度為T(mén)3的熱電勢(shì)與一接點(diǎn)溫度為T(mén)3，另一接點(diǎn)溫度為T(mén)2的熱電勢(shì)之代數(shù)和：EAB(T1,T2)=EAB(T1,T3)+EAB(T3,T2)iii）中間溫度規(guī)律：任何兩種均質(zhì)材料組成的熱電38這個(gè)規(guī)律可用于：熱電偶自由端溫度發(fā)生變化時(shí)計(jì)算熱電勢(shì)，熱電偶的熱電勢(shì)數(shù)據(jù)表是以自由端為0C給出的，若實(shí)測(cè)環(huán)境下自由端的溫度不是0C，可由此規(guī)律計(jì)算熱電勢(shì)。如：鎳鉻合金—鎳鋁熱電偶：工作端400C，自由端0C，熱電勢(shì)16.4mV，工作端45C，自由端0C，熱電勢(shì)1.82mV，問(wèn)工作端400C，自由端45C的熱電勢(shì)？這個(gè)規(guī)律可用于：熱電偶自由端溫度發(fā)生變化時(shí)計(jì)算熱電勢(shì)，熱電偶39iiii）熱電偶相配規(guī)律：由材料A和B組成的熱電偶（兩端溫度為t1和t2）產(chǎn)生的熱電勢(shì)等于由材料A與C組成的熱電偶（兩端溫度為t1和t2）產(chǎn)生的熱電勢(shì)與由材料C與B組成的熱電偶（兩端溫度為t1和t2）產(chǎn)生的熱電勢(shì)之代數(shù)和。iiii）熱電偶相配規(guī)律：由材料A和B組成的熱電偶（兩40例：t1=100C，t2=0C銅（A）+鉑（C）EAC=0.75mV康銅（B）+鉑（C）EBC=-3.5mV則：EAB（t1,t2）=EAC（t1,t2）+ECB（t1,t2）=0.75+3.5=4.25mV在選配熱電偶材料時(shí)，查看各種材料與鉑組成熱電偶時(shí)的熱電偶。計(jì)算所選的熱電極材料產(chǎn)生的熱電勢(shì)作參考。若想得到較高的熱電勢(shì)輸出，選與鉑配時(shí)，一個(gè)為正，一個(gè)為負(fù)。例：t1=100C，t2=0C41C、熱電偶的組成與選用：一般按被測(cè)溫度范圍選擇熱電偶低于1100C，用普通材料，如鎳鉻-鎳硅，1100-1600C，用貴金屬，如鉑銠-鉑，大于大于1600C，用耐熱合金，如鎢-錸。選擇要求：a熱電性能穩(wěn)定，不隨時(shí)間變化

b價(jià)格合理，能準(zhǔn)確復(fù)制，便于互換

c導(dǎo)電性好，材料本身電阻溫度系數(shù)小

d熱電勢(shì)大，并且線性關(guān)系好

e適合所測(cè)溫度一般來(lái)說(shuō)以上要求難以全部滿足C、熱電偶的組成與選用：42常用的熱電偶：a鎳鉻-鎳鋁熱電偶：工業(yè)上多用，長(zhǎng)期使用1000C，短期可達(dá)1300Cb銅-康銅熱電偶：易自制、線性好，用于400C以下，長(zhǎng)期300C，短期可達(dá)500Cc鎳鉻-考銅熱電偶：長(zhǎng)期使用600C，短期可達(dá)800Cd鉑銠-鉑熱電偶：1300-1600Ce鎢錸熱電偶：長(zhǎng)期使用2000C，短期可達(dá)2800C常用的熱電偶：43D、熱電勢(shì)的測(cè)量方法：由于熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)很?。╩V級(jí)），熱電偶本身及導(dǎo)線有電阻，不能用于普通電壓表測(cè)量，一般用毫伏計(jì)或電位差計(jì)1）毫伏計(jì)：D、熱電勢(shì)的測(cè)量方法：由于熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)很44所示電壓：一般這種儀表都規(guī)定值為多少。使用時(shí)必須滿足。溫度測(cè)量技術(shù)詳解課件45延伸引線：作用是與冷端補(bǔ)償，毫伏計(jì)刻度是在熱電偶冷端為0C的條件下度數(shù)，一般實(shí)際的冷端不是0C，可改變Rt大小，使電橋輸出相當(dāng)于fab(t2,t0)。一般熱電偶可用本身材料延伸到遠(yuǎn)離的地方，但對(duì)于貴金屬或工業(yè)上的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，要用延伸電極。要求：延伸電極在可能溫度范圍內(nèi)（0-100C）與主熱電偶性能一致。如：對(duì)鉑銠-鉑，使用銅-銅鎳在0-100內(nèi)0.64mV，與主熱電偶相同。延伸引線：作用是與冷端補(bǔ)償，毫伏計(jì)刻度是在熱電偶冷端為0C462）電位差計(jì)：可測(cè)量、標(biāo)定、核準(zhǔn)熱電偶基于電壓平衡原理基本電路如下：2）電位差計(jì)：47R1：調(diào)節(jié)電流大小R2：標(biāo)準(zhǔn)電阻R：讀數(shù)電阻，S：換向開(kāi)關(guān)EP：輔助電阻，ES：標(biāo)準(zhǔn)電源G：光電檢流計(jì)，Et：被測(cè)熱電勢(shì)電路分為三個(gè)回路：（1）EP—R1—R2—R—S1（2）ES—R2—G—S2(n)—ES（3）Et—R`—G—S2(m)—Et第（1）回路產(chǎn)生I，第（2）、第（3）回路不同時(shí)接通。R1：調(diào)節(jié)電流大小48i）合S1，S2—n，調(diào)R1，使G=0，則R2.I=ES，I=ES/R2（為標(biāo)定工作電流）ii）S2—m，調(diào)R，使G=0，則R`I=Et=ESR`/R2（求出Et），其中ES和R2精密定值，R`按電位差值刻度讀出，故稱電位差計(jì)由于G=0，則第（3）回路中無(wú)電流，所測(cè)為電勢(shì)值，不受熱電偶電阻影響。i）合S1，S2—n，調(diào)R1，使G=0，則R2.I=ES，I492、電阻溫度變換器—電阻溫度計(jì)原理：金屬或半導(dǎo)體電阻隨溫度變化的特性Rt=R0(1+αt)，

R0：0C時(shí)的電阻值，

α：電阻溫度系數(shù)，t：t上升，金屬電阻升高，半導(dǎo)體電阻低2、電阻溫度變換器—電阻溫度計(jì)50可測(cè)-200C到+500C的溫度范圍結(jié)構(gòu)：極細(xì)的金屬絲繞在骨架上，體積較大，測(cè)平均溫度，希望溫度系數(shù)α大，所以采用純金屬，

如銅：0.425%/C，鎳：0.66%/C，鉑：0.39%/C

可測(cè)-200C到+500C的溫度范圍511）銅電阻溫度計(jì)：R0=53Ω，α=0.425%/C

，用0.1mm絕緣銅絲雙線繞在骨架上，大約32cm長(zhǎng)，外加防護(hù)套管。R100/R0=1.4280±0.00201）銅電阻溫度計(jì)：R0=53Ω，α=0.425%/C52優(yōu)點(diǎn)：a）電阻與溫度成線性關(guān)系b）電阻溫度系數(shù)高c）容易提純，價(jià)格便宜缺點(diǎn)：體積大優(yōu)點(diǎn)：532）鉑電阻溫度計(jì)：用0.03-0.05mm鉑絲繞在平板云母骨架上R0=10、25、46、100Ωa)鉑電阻大、絲短、體積小b)精度與純度有關(guān)，溫度系也較大工業(yè)：R100/R0≥1.389實(shí)驗(yàn)室：R100/R0≥1.3922）鉑電阻溫度計(jì)：543）半導(dǎo)體熱敏電阻：