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1、第五节温度测量及变送一、膨胀式温度计二、热电偶温度计三、热电阻温度计第一节概述温度测量仪表的分类：分为两大类。接触式测温仪表非接触式测温仪表一、膨胀式温度计1、压力式温度计由温包、毛细管和弹簧管构成封闭系统。利用液体的蒸发或气体的膨胀而引起的压力变化进行测量。温包：传热、容纳膨胀介质；毛细管：传递压力；弹簧管：显示压力（温度）。对于一定质量的液体或气体，如果V一定，则α—气、液体的体积膨胀系数；β—气体的压缩系数。蒸汽（低沸点丙酮、乙醚）气体（氮气、氢气）感温介质：液体（水银或有机液体）2、双金属温度计由两种膨胀系数不同的金属薄片叠焊在一起制成。一端固定，另一端自由。受热后由于两种金
2、属片的膨胀系数不同而产生弯曲变形。弯曲程度与温度成比例。膨胀式温度计膨胀式温度计二、热电偶温度计热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表。由三部分组成：热电偶、连接导线、和显示仪表。1）热电现象及测温原理热电效应(热电现象）：由两种不同成份的均质导体组成闭合回路,当两端存在温差时,回路中有电流通过,即两端存在热电势。1、热电偶t0t0t热电偶原理图tt0AB热端冷端热电势包括温差电势和接触电势。（1）温差电势在同一导体材料的两端因其温度不同而产生的电势。温差电势的大小eA(t,t0)与eB(t,t0)只与导体的材料和导体两端温度t、t0有关。与导体长度、截面大小及沿长度上的温度分布情
3、况无关。Att0eA(t,t0)Btt0eB(t,t0)（2）接触电势由两种电子密度不同的导体相互接触所产生的电势。eAB(t)、eAB(t)的大小取决于两导体材料及接触点温度。当材料一定时，只与接触点温度有关。eAB(t)eAB(t0)则回路中总电势可表示为：因温差电势<<接触电势，可略，则回路总电势可表示为：eAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)ABt0t+-+-+-+-由图表示eAB(t)ABeAB(t0)（3）第三导体定律eAB(t)ABeAB(t0)我们以图(b)为例分析加入第三导体是否对测量有影响：在图中2.3接点的温度相同均为t0,故总电势为：EAB
4、C（t，t0）=eAB（t）+eBC（t0）+eCA（t0）在回路中如果各接点的温度相同，则回路总电势为零。EABC（t，t0）=eAB（t0）+eBC（t0）+eCA（t0）=0则：-eAB（t0）=eBC（t0）+eCA（t0）代入上式得EABC（t，t0）=eAB（t）-eAB（t0）热电偶回路接入第三种导体,只要与第三种导体相接的两接点温度相同,则对热电偶回路中电势无影响。EABC（t，t0）=eAB（t）-C结论：1.热电偶必须采用两种不同的导体组成；2.必须有温差；3.热电偶产生的热电势只与不同的导体有关，与两端温差有关。与导体的长度、粗细无关。4.加入第三导体，对测量无
5、影响。（3）常用热电偶对材料的要求：a.物理稳定性要高,即热电性能稳定,不随时间变化。b.化学稳定性要高,即在高温下不被氧化和腐蚀。c.电阻温度系数小,导电率要高,即温度升高,导体的阻值不要变化太大。d.热电势与温度成线性关系,产生热电势要大。e.复制性要好。常用热电偶①铂铑30—铂铑6分度号:B测温范围300～1600℃，短期可达1800℃；精度高；热电势小。测量100℃时，产生热电势E（100，0)=0.034mV②铂铑10—铂分度号:S测温范围-50～1300℃，短期1600℃；精度高，可用于精密测量，价格高；热电势较小，测量100℃时，产生热电势，E（100，0）=0.643
6、4mV。③镍铬—镍硅分度号:K测温范围-50～1000℃，短期1200℃；价格便宜；热电势较大，近似为线性。测量100℃时，产生热电势E（100，0）=4.1mV。④镍铬—考铜分度号:XK测温范围-50～600℃，短期800℃；价格便宜；热电势大。测量100℃时，产生热电势E（100，0）=6.95mV；长度由插入深度决定。（4）热电偶的结构①普通型热电偶59热电偶结构示意图1－接线盒；2－保险套管；3―绝缘套管；4―热电偶丝1234②铠装热电偶经特殊整体拉伸工艺做成坚实的组合体。铠装热电偶结构示意图2、补偿导线的选用在生产现场要维持冷端温度t0不变是不可能的，采用补偿导线解决。回路
7、中电动势的大小为若将接触点t0作为冷端,并维持温度不变，则热电势的大小只与热端t的温度有关。即:E=f（t）如图A´，B´为普通导线C，则仪表指示的电动势为E=EAB(t,t0´)。t0´为现场环境温度，不稳定。补偿导线：两种不同廉价导体材料制成的导线。在一定温度范围内（100℃以下）与热电偶热电特性相同或十分相近。将热电偶的冷端延伸出来一种专用导线。EAB(t,t0)补偿型(C)：补偿导线与热电偶材料完全不同,常用于贵金属，如B、S等。延伸型(X):补偿
