《热工仪表》PPT课件

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1、第二章温度检测仪表本章要点温度、温标的概念温度的测量及各种温度计热电效应、热电偶的原理、性质热电偶冷端温度补偿常用的方法常用热电偶有几种、它们的测温范围温度变送器的作用2.1温标及温度的测量2.1.1温标温度：表征物体冷热程度的物理量。温标：温度测量的标准，衡量温度高低的标尺。目前所用的温标：1、华氏温标，1724年华氏（DanielFahrenheit）提出在1个大气压下，水的冰点为32度，沸点为212度，中间分为180等份，每份为1度，以“℉”表示。2、摄氏温标，1742年摄氏（AndersCelsius）提出，水的冰点为0度，沸点定位1

2、00度，等份100份，每份为1度，以“℃”表示。两者的关系:3、热力学温标，热力学温标是根据热力学第二定律建立起来的。卡诺循环式：热力学温标所定义：温度只与热量有关，而与物质的性质无关。热力学温标规定：分子运动停止时的温度为绝对零度，单位为“K”，符号“T”表示，又称绝对温标或开尔文温标。4、国际协议温标（国际温标），国际计量委员会20年修改一次，自1990年1月1日起，凡是涉及温度量的值一律以ITS-90为准（热P30），用替代，水的冰点273.16K,沸点373.16K。2.1.2温度的测量用于测量温度的仪表称为测温仪表，简称温度计。温度

3、不能直接加以测量，只能借助：①冷热不同物体之间的热交换，温度平衡时，温度相同，知一个得另一个（平衡原理）；②物体的某些物理性质随冷热程度不同而变化的特性：物体的热膨胀，气体、液体成蒸汽的压力，导体的电阻随温度变化，热电势，热辐射等。测量时传感器中有无电信号分为非电量测量和电量测量两种。测量时传感器与被测对象的接触方式不同分为接触式和非接触式两种。1、接触式温度计A、热膨胀式温度计①液体膨胀式温度计:酒精→红色，测温范围：-80℃～80℃；水银电节点温度计②固体膨胀式温度计固体膨胀式温度计有多种形式，主要分为:膨胀杆式温度计和双金属温度计两种。

4、温范围：0～600℃。→测平均温度。③气体膨胀式温度计：气体压力式温度计80℃～550℃。固体膨胀式温度计常用双金属温度计结构图B、热电偶温度计C、热电阻温度计接触式温度计特点：测量精度高，测量温度上限及使用寿命受到限制（测温材料耐温高低），不易侧运动物体。2、非接触式温度计热辐射原理，利用物体辐射能随温度变化的性质。特点：测量精度低。2.2热电偶传感器2.2.1热电偶热电偶温度检测仪表的组成：热电偶、补偿导线、显示仪构成。与被测对象接触的一端：热端、测量端、工作段；与显示仪表连接的一端：冷端、自由端、参考端。1、热电偶的测温原理把两种性质不

5、同的导体A和B的两端连接起来，形成一个闭合回路。如果他们的两个接点处的温度分别为t和t0，当t﹥t0时，回路中就有电动势EAB（t,t0）产生，这一现象成为热电效应。该电势称为热电势，热电势由接触电势和温差电势两部分组成。EAB(t)EAB(t0)EB(t，t0)EA(t，t0)热电偶接触点(如下图)产生接触电势①接触电势，当NA＞NB,且t≠t0式中：NAtNBtNAt0NBt0—分别表示导体A和B接触点温度为t和t0时自由子密度；e—单位电荷量e=1.602×10-19C；K－波尔兹曼常数K=1.38×10-23J/K。tEAB(t)②温

6、差电势:t＞t0EA（t,t0）=EB（t,t0）=根据图得：两种不同材料的热电极A、B组成的闭合回路，当t＞t0且NA＞NB时，回路的总热电势EAB(t,t0)是两个接触电势及两个温差电势之代数和。即：热电势=温差电势+接触电势EAB(t,t0)=EAB（t）-EA（t,t0）-EAB(t)+EB（t,t0）代入整理后得：EAB(t,t0)=E(t，t0)tt02、热电偶的性质A、当热电偶的材料一定时只是温度的函数。设：得即:热电偶的热电势是热电偶热端温度t和冷端温度的函数差。注意：不是温度差的函数。即:B、当两种材料性质相同时：两种材料相

7、同的金属制作的热电偶，则不能构成热电偶。C、若自由端温度恒定,则为常数，即：则：可见，热电偶回路中的热电势是温度的单值函数，这就是热电偶的测温原理。注意：①不同材料A和B组成的热电偶，其热电势大小不相同；②自由端温度必须保持恒定，否则会带来测温误差。D、当若自由端温度=0在实际应用中，做出冷端温度为0℃的各种热端温度的试验制成表格，供使用者查用，此表格即为“热电偶的分度表”。镍铬-镍硅热电偶分度表（ITS-90）分度号：K铂铑10-铂热电偶分度表(ITS-90)分度号：SE、当t=t0时，由不同的导体组成的闭合回路，只要各接点的温度相同，则回

8、路中也不会产生热电势。推论：当热电回路中接入第三种导体时，只要保证第三种导体（如仪表）两端的温度相同，则不会影响热电偶产生的热电势。此为“中间导体定律”。t0ttt