过程控制与自动化仪表――温度检测仪表课件.ppt

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1、西安理工大学自动化与信息工程学院信息与控制工程系过程控制与自动化仪表主讲教师：赵跃第二节温度参数的检测与变送一、温度、温标与常用测温方法二、非电参数温度传感器三、电参数温度传感器热电阻温度传感器热电偶温度传感器热辐射温度传感器四、DDZ系列热电偶温度变送器介绍五、新型两线制集成温度变送器介绍温度与温标温度是关于物体冷热程度的度量。华氏(德国物理学家Fahrenheit)温标,水、冰、盐混合物为0度,人类体温为100度(水的冰点为32度，水的沸点为212度，其间隔180等分为1度)，符号为oF温标是将温度数值化的一套规则和方法，它同时确定了温度的单位。常用测温方法返回非电参数温度传

2、感器热膨胀式温度传感器液体固体气体工业现场安装的指示仪表工业现场安装的指示仪表返回热电阻温度传感器金属热电阻温度传感器R0为0度时电阻值热电阻温度传感器半导体热敏电阻温度传感器NTC特性公式半导体热敏电阻参数热电阻的桥式测量电路等效为用来抵消还可以用来进行零点迁移。热电阻的三线测量的存在会直接导致测量偏差热电阻三线制接法返回热电阻的测量电路返回热电阻实用结构返回1、热电偶的基本工作原理2、热电偶的第三导体定律3、热电偶的冷端温度与补偿4、常用热电偶及其特性5、热电偶的补偿导线及其使用热电偶温度传感器返回接触电势K波尔兹曼常数e电子电荷量nAnB导体A、B的自由电子密度,是t的函数t

3、接触处的绝对温度当两种不同的导体或半导体连接时,由于自由电子密度不同在接触面就会发生电子的扩散,电子扩散形成接触电势。热电偶的基本工作原理是导体A和B分别在温度t和t0下的接触电势将两种导体两端连接起来构成下图所示的热电偶回路等效电路热电偶的基本工作原理有关热电偶的几点结论称为热电动势,当时可由求得温度t公式一（1）若两种导体相同则无论两端点温度如何，回路中热电势为零。（2）若两端点温度相同，而A、B材料不同，回路中热电势为零。（3）热电势与材料的中间温度无关，只与两接点温度有关。热电偶的第三导体定律从上节图中我们不难发现由于A和B构成了一个闭和回路,实际上很难测量,为了方便测量我

4、们必须设法断开这个闭和回路,插入仪表进行测量.这就涉及所谓第三导体的概念.热电偶的第三导体定律如图接入毫伏表后等效于引入了第三种导体C,C的引入会不会影响热电偶回路的总电势呢?热电偶的第三导体定律若三个接点的温度均为t。时，根据能量守恒定律，回路总热电势为零：公式三接入第三种导体相当于构成了如左图所示的热电势回路：公式二若第三种导体两端温度相等且为t。时,回路总电势为:热电偶的第三导体定律公式三公式二公式一对比公式四和公式一可见，在热电偶回路中插入第三种导体时，只要保证该导体两端温度相同，则对整个回路的总热电势的大小和方向都不产生影响。可以类推，回路中串入更多种导体时只要同一导体两

5、端温度相同，也不会影响热电偶所产生的热电势数值。把公式三带入公式二可得:公式四热电偶的冷端温度与热电势称为热电动势,当时可由求得温度t将t0的温度稳定在摄氏0度后，将t置于不同的温度环境中进行试验，测量其输出电势，并制成热电偶分度表。使用时就可以根据测量的热电势反查热电偶分度表求取测量温度。为了稳定点t0的温度在实验室可采用冰水混合物将t0点稳定在0度。热电偶分度表热电偶的中间温度定律由于使用时冷端温度难以保持在摄氏0度，为方便热电偶分度表的使用我们引入中间温度定律。T0称为中间温度或环境温度。由此可见当T0已知时可查表求取EAB（T，T0），并通过测量获得EAB（T，T0），则E

6、AB（T，0）由上式可得，通过查表即可求得T。热电偶AB在接点温度分别为T、0时，热电势等于该热电偶在接点温度分别为T、T0和T0、0时的热电势之和。即中间温度定律冷端温度的计算补偿[例题]用一分度号为K的镍铬—镍硅热电偶及毫伏刻度的显示仪表测量炉温，在自由端温度为to＝30oC时，测得的热电势为E(t，to)＝39．17mV，问炉温是多少度?补偿电桥法补偿电桥法是在热电偶测温系统中串联一个不平衡电桥，利用此电桥随热电偶自由端温度变化而产生的输出电压变化，对热电偶自由端温度偏离预定值进行补偿。补偿电桥法图中Rcu是检测热电偶冷端温度变化的传感器。当冷端温度由0变为t时热电偶回路的热

7、电势将减小因为Rcu处于热电偶冷端，温度的变化同时也使Rcu增加了只要合适选择Rcu和I2的值总可以使的值可以查表，在0~100度之间可认为热电势是线形的。R4的存在是为了抵消Rcu零度电阻值的影响,同时R4具有零点迁移的功能。补偿电桥计算实例该热电偶是分度号为K的镍铬—镍硅热电偶，电源电压为5V，R1=R2电阻值为10K，请问Rcu为多少时可以实现对热电偶自由端的补偿？此时R4的值是多少？在被测温度为500度时，如果要使热电偶回路的输出值为0，此时R4的值是多少？热