《温度的检测与控制》PPT课件

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1、温度的检测与控制第一章绪论“温度的检测与控制”是材料类专业的一门技术基础课，它涉及的内容主要是温度参量的检测与控制。“温度的检测与控制”是保证材料在热工过程及质量控制中十分重要的一环，是材料研究领域不可缺少的试验手段；对于温度传感器、显示及控制仪表等章节是本课要着重讲述的重点内容。其它部分包括温度、温标等概念作为基础和常识都应当有所了解。§1-1.温度仪表的类别1按测温原理分类4)热辐射温度仪表以上三种仪表都将感温元件与被测介质直接接触，当感温元件与检测介质的温度平衡时，感温元件所检测到的温度就代表检测介质的温度。这是目前应用最广也是最成功的方法，通称为接触式温度仪表。1)膨胀式温度仪表2)热

2、电式温度仪表3)电阻温度仪表1）根据材料受热膨胀的特性检测温度变化值，如液柱式酒精或水银温度计，双金属片温度计等。2）不同导体组成的热电回路，由于回路中接点温度差而产生电动势，借此测定温度变化，如各种各样的热电偶。这是研究时间最久也比较完善的检测仪表，是本书阐述的重点内容之一。3）导体的电阻随温度不同而变化，如各种热电阻、热敏电阻与PN结等；4)热辐射温度仪表根据物体热辐射能量的大小反映物体本身温度高低的原理，可以间接测量温度，如光学高温计，辐射温度计，光电温度计等。因为感温器件不与被测介质接触，故又称为不接触温度测量仪表。此类仪表的量程较宽，又不干扰检测介质，受被测介质的影响也较小，因而它的

3、适应范围广。由于热敏与光敏元件质量的提高，集成元件与微电脑的广泛应用，过去在工业上应用不多的光电及红外辐射温度仪表，目前应用日多，质量也有明显的提高。1)检测仪表2按仪表的功能分类2按仪表的功能分类4)执行器2)显示仪表3)控制仪表(1)检测仪表感受参量的变化并转换成适当的可测信号的元器件，通称为检测仪表，它包括传感器与变送器(转换器)两大类，上述四种仪表都属于检测仪表。(2)显示仪表将检测仪表输出的可测信号，以指针、记录笔或数字显示出来，通称为显示仪表，主要有模拟显示与数字显示两大类，前者应用已久，并且十分广泛，后者且近20年发展起来的，应用日益普遍。(3)控制仪表将检测仪表输出的信号值与热

4、工工艺所设定的值相比，对被控量实施自动控制作用的仪表，它分为模拟控制仪表与数字控制仪表两大类，后者与微电脑技术结合又分为可编程数字控制仪表与智能控制仪表。（4）执行器将控制器发出的电(气)动控制信号，通过执行器转换成机械(直线或角)位移以调整被控参量的数值，使之符合热工工艺的要求。对于燃油或燃气炉炉温控制是电(气)动执行器与电(气)动控制阀；对于电热炉则是晶闸管或调功器，简单的位式控制系统则是接触器或电磁阀等。图1-1温度的检测与控制仪表原理系统图§1-2仪表的静态特性仪表的静态指标决定于仪表的静态特性。它是以标准量作为被测量，在保持各种干扰为恒定或为零的情况下，于一定范围内改变标准量，使仪表

5、输出量在相应一定范围内变化，这种在平衡状态下的输入输出特性，就是仪表的静态特性，它有一些静态指标。这里注意：当被测量变化缓慢或恒定不变时，只考虑其静态特性指标是可行的；而当参量的变化较快或者是不断变化的，则必须考虑仪表输出与输入随时间而变的关系，这就是动态特性。温度的变化相对于其它参量是一个缓慢的过程，所以本课程对温度仪表一般只作静态特性介绍。1灵敏度仪表输出信号相对于输入信号变化量的比值定义为灵敏度，以S表示：也可用相反的比例式表示。以热电偶的静态特性为例，其灵敏度可定义为温度变化1摄氏度时，热电偶的输出电动势的变化，单位为mV／℃,或电动势变化l毫伏时温度的变化，单位为℃/mV，当参量变化

6、是线性时，则S为常数，灵敏度就是特性直线的斜率，如图1-2a；如参量变化不是线性的，则灵敏度不是常数，特性曲线需进行线性化处理，如图1-2b；2线性度仪表的输入—输出关系的特性曲线，与理想直线相近程度称为线性度，它定义为与理想直线的最大偏差值B与仪表的输出范围A的比值，以L表示：理想直线是通过回归分析法确定的，输出变化范围就是仪表量程最大与最小值之差如图1-3所示。线性度好，仪表的输出可以平均刻度，仪表标尺是均匀的。如果把理想直线作为仪表的实际特性曲线，则L就是仪表的非线性误差。图中曲线1与2的非线性误差是不同的。变差：是由于仪表的机械结构存在间隙、摩擦或阻尼特性造成的，只能通过实验方法测定。

7、这是仪表本身结构上存在的误差，是难以避免的，一般规定在一定范围以内。4分辨率引起仪表指示值发生变化的最小输入量变化值称为仪表的分辨率，这是仪表能检测到被测量最小变化的能力。模拟仪表规定为刻度标尺最小分度值的一半，数字仪表则规定为最末位的一个字。§1-3仪表的测量误差一、一般概念测量是指应用一定的工具或仪器，去查明某一试验参量在某一时刻的大小，并显示出该参量的瞬时值或连续变化的值。人们不能指望此测量