安全檢測第四章

4.1

溫度檢測與儀表接觸式測溫：熱膨脹式、熱電偶、熱電阻非接觸式測溫：紅外、光電示溫涂料（變色涂料）：裝滿熱水后圖案清晰可辨1熱膨脹式溫度傳感器一.

熱電偶測溫原理1、熱電效應(yīng)：兩種不同材料的金屬導(dǎo)體A、B組成一個閉合回路，當(dāng)兩接點溫度T和T0不同時，則在該回路中就會產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象。ABT熱端T0冷端

熱電偶回路熱電極EAB(T,T0)（熱電勢）2熱電偶傳感器熱電偶測溫系統(tǒng)示意圖T0T0ABTEAB(T,T0)（熱電勢）2、熱電勢產(chǎn)生的原因原因有兩個接觸電勢：溫差電勢：由于自由電子密度不同而形成（不同導(dǎo)體之間）兩端溫度不同而形成（同一導(dǎo)體內(nèi)）取決于溫度和兩個導(dǎo)體之間的差異取決于兩端溫差和導(dǎo)體的特性ABTT0EA(T,T0)EB(T,T0)EAB(T)EAB(T0)回路總電勢：兩熱電極相同時，總電動勢為0結(jié)論：問題：需要滿足什么條件，才能產(chǎn)生熱電勢？影響因素取決于材料和接點溫度，與形狀、尺寸等無關(guān)兩接點溫度相同時，總電動勢為0對于已選定的熱電偶，當(dāng)參考端溫度T0恒定時，EAB(T0，0)=c為常數(shù)，則總的熱電動勢就只與溫度T成單值函數(shù)關(guān)系，即EAB(T,T0)=EAB(T，0)－c=f(T)可見：只要測出EAB（T,T0）的大小，就能得到被測溫度T，這就是利用熱電偶測溫的原理。不同金屬組成的熱電偶，溫度與熱電動勢之間有不同的函數(shù)關(guān)系，一般通過實驗的方法來確定，并將不同溫度下測得的結(jié)果列成表格，編制出熱電勢與溫度的對照表，即分度表。3、熱電偶的分度表S型(鉑銠10-鉑)熱電偶分度表4、熱電偶的基本定律例1：用分度號為S的熱電偶測量加熱爐溫度。已知冷端溫度t0=0℃，測得熱電勢EAB（t，0℃

）為2.506mV,求加熱爐溫度。例2：用分度號為S的熱電偶測量加熱爐溫度。已知冷端溫度t0=20℃，測得熱電勢EAB（t，20℃

）為2.579mv,求加熱爐溫度。

中間溫度定律證明：意義：利用分度表可解決冷端不為0°C的問題。

中間導(dǎo)體定律TABT0T0CCBT1T1AACCTT0(a)(b)

在熱電偶測溫回路內(nèi)，接入第三種導(dǎo)體時，只要第三種導(dǎo)體的兩端溫度相同，則對回路的總熱電勢沒有影響。應(yīng)用：利用熱電偶進(jìn)行測溫，必須在回路中引入連接導(dǎo)線和儀表，接入導(dǎo)線和儀表后不會影響回路中的熱電勢，允許采用任意方法焊接熱電偶。二.熱電偶的種類與結(jié)構(gòu)(1)鉑銠10-鉑熱電偶

這種熱電偶分度號為“S”。其特點是熱電性能穩(wěn)定，精度高。常用作標(biāo)準(zhǔn)熱電偶或用于高溫測量。（2）鎳鉻-鎳硅熱電偶

這種熱電偶分度號為“K”。其特點是測溫范圍很寬、熱電動勢與溫度關(guān)系近似線性、熱電動勢大及價格低。（3）鎳鉻-康銅熱電偶

這種熱電偶分度號為“E”。其特點是熱電動勢較其他常用熱電偶大。1、常用熱電偶2、結(jié)構(gòu)型式普通型熱電偶

優(yōu)點：測溫端熱容量小，動態(tài)響應(yīng)快；機械強度高，撓性好，可安裝在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的裝置上。鎧裝型熱電偶薄膜熱電偶

特點：熱接點可以做得很?。é蘭），具有熱容量小、反應(yīng)速度快（μs）等特點，適用于微小面積上的表面溫度以及快速變化的動態(tài)溫度測量。三.熱電偶冷端溫度補償冷端溫度補償?shù)哪康南涠藴囟茸兓挠绊懴粸?°C的影響補償方法補償導(dǎo)線：冷端溫度校正法：冰浴法：補償電橋法：延伸熱電極，將冷端移動到新的位置（恒溫儀表室）。利用中間溫度定律進(jìn)行修正。冷端0°C恒溫法工業(yè)上常用的一種冷端自動補償法mVABT銅導(dǎo)線銅導(dǎo)線試管補償導(dǎo)線熱電偶冰點槽冰水溶液T0儀表補償導(dǎo)線冰浴法補償電橋法初始溫度：電橋平衡如果溫度升高，減?。辉龃?，即增大，實現(xiàn)補償。反之亦然TECD（T,T0）CD

XT-WBC熱電偶冷端補償器工作原理：利用導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化。熱電阻的溫度特性：電阻隨溫度升高而增大。4.2熱電阻一、熱電阻電阻溫度系數(shù)要大，以提高熱電阻的靈敏度；作為熱電阻的材料要求：電阻率盡可能大，以便減小電阻體尺寸；應(yīng)有良好的可加工性，且價格便宜。使用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅熱容量要小，以便提高熱電阻的響應(yīng)速度；在測量范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能；電阻與溫度的關(guān)系最好接近于線性；常用熱電阻

鉑熱電阻

其物理、化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，且易提純。線性度好，復(fù)現(xiàn)性好，主要作為標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計，廣泛應(yīng)用于溫度基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)的傳遞。

鉑電阻的精度與鉑的提純程度有關(guān)。

國內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計的工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻，R0分為10Ω和100Ω兩種，分度號分別為Pt10和Pt100。銅熱電阻應(yīng)用：測量精度要求不高且溫度較低的場合 測量范圍：―50～150℃優(yōu)點：溫度范圍內(nèi)線性關(guān)系好，靈敏度比鉑電阻高，容易提純、加工，價格便宜。缺點：易于氧化，一般只用于150℃以下的低溫測量和沒有水分及無侵蝕性介質(zhì)的溫度測量。與鉑相比，銅的電阻率低，所以銅電阻的體積較大。工業(yè)上使用的標(biāo)準(zhǔn)化銅熱電阻的R0按國內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計取50Ω和100Ω兩種，分度號分別為Cu50和Cu100。普通工業(yè)用熱電阻式溫度傳感器銅熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖鉑熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖

熱電阻的測量電路實際的問題：導(dǎo)線的電阻會串入熱電阻中，造成測量誤差。解決的方法：三線制接法。R1R3R2RtEACDrrrμA作業(yè)：請任意選擇一種家用產(chǎn)品說明其中的溫度控制原理。非接觸式測溫任何物體，其溫度超過絕對零度，都會以電磁波的形式向周圍輻射能量。這種電磁波是由物體內(nèi)部帶電粒子在分子和原子內(nèi)振動產(chǎn)生的，其中與物體本身溫度有關(guān)傳播熱能的那部分輻射，稱為熱輻射。能對被測物體熱輻射能量進(jìn)行檢測，進(jìn)而確定被測物體溫度的儀表，通稱為輻射式溫度計。1、從超低溫到極高溫，但1000℃以下，測量誤差大非接觸式測溫的特點：2、不需要與被測物體等溫，因此響應(yīng)速度快，通常2～3s3、需考慮現(xiàn)場環(huán)境條件的影響，如水蒸氣、煙霧、一氧化碳、二氧化碳等。4.2

壓力檢測與儀表1、絕對壓力：作用于物體表面上的全部壓力。2、大氣壓力3、相對壓力：絕對壓力與大氣壓力之差，又稱表壓。4、差壓：任意兩個壓力之差液柱式壓力表壓力儀表的分類彈性元件式壓力表負(fù)荷式壓力表電測式壓力表按精度等級分一般壓力表：1級、1.5級、2.5級和4級精密壓力表：0.4級、0.25級、0.16級、0.1級和0.05級U形管壓力計△P=P1－P2=ρg(h1+h2)提高工作液密度將增加壓力的測量范圍，但靈敏度要降低。 液柱式壓力計單管壓力計

由于U形管壓力計需兩次讀取液面高度，為使用方便，設(shè)計出一次讀取液面高度的單管壓力計。

彈性式壓力計優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊、精確度較高，測量范圍廣、使用方便。缺點：使用期間必須經(jīng)常檢驗，不宜測定頻率較高的脈動壓力。F彈性元件△X傳感器電量（？）F傳感器電量（？）

電測式壓力計1.應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變片是基于應(yīng)變效應(yīng)工作的一種壓力敏感元件，當(dāng)應(yīng)變片受外力作用產(chǎn)生形變時，應(yīng)變片的電阻值也將發(fā)生相應(yīng)變化。應(yīng)變式壓力傳感器是由彈性元件、應(yīng)變片以及相應(yīng)的橋路組成的。2.壓電式壓力傳感器壓電效應(yīng)原理：壓電材料受壓時會在其表面產(chǎn)生電荷，其電荷量與所受的壓力成正比。壓電材料：單晶體、多晶體特點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，小巧輕便，工作可靠，線性度好，頻率響應(yīng)高，量程范圍廣q=d11F=d11ma3.電容式壓力傳感器4.電感式壓力傳感器5.霍爾式壓力傳感器壓力儀表的選用1.儀表量程的選擇被測壓力較穩(wěn)定：最大工作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程的3/4被測壓力波動較大或測脈動壓力：最大工作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程的2/3為保證測量準(zhǔn)確度：最小工作壓力不應(yīng)低于滿量程的1/3優(yōu)先滿足最大工作壓力條件特殊用途壓力表被測介質(zhì)油漆顏色被測介質(zhì)油漆顏色H2深綠色cl2褐色乙炔C2H2白色氨黃色燃料氣紅色氧氣天藍(lán)色2.儀表種類和型號的選擇第四節(jié)物位檢測與儀表一、浮力式液位儀表利用液體浮力原理來測量液位的方法通常分為兩種類型：恒浮力式液位儀表，通過浮子隨液位升降的位移反映液位變化；變浮力式液位儀表，通過液面升降對浮筒所受浮力的改變反映液位。（一）恒浮力式液位計利用漂浮于液面上的浮標(biāo)或浸沒于液體中的浮筒對液位進(jìn)行測量的。當(dāng)液位變化時，前者產(chǎn)生相應(yīng)的位移，而所受到的浮力維持不變，后者則發(fā)生浮力的變化。因此，只要檢測出浮標(biāo)的位移或浮筒所受到的浮力的變化，就可以知道液位的高低。

恒浮力法液位測量示意圖

測量原理一般只能就地顯示（二）變浮力式液位計（三）磁性浮子式液位計二、壓力式液位儀表

通過液柱靜壓的方法對液位進(jìn)行測量的。壓力表