【教学课件】第二章温度检测仪表与系统.ppt
第二章 温度检测仪表与系统,一、概述 温度是描述系统不同自由度之间能量分布状况的基本物理量，是决定一系统是否与其他系统处于热平衡的宏观性质，一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。温度是与大量分子的平均动能相联系，它反映了物体内部分子无规则运动的剧烈程度,第二章 温度检测仪表与系统,温标温度：表征物体或系统的冷热程度温标：温度的数值表示热力学温标,第二章 温度检测仪表与系统,国际实用温标自从1927年建立国际实用温标以来，先后作了多次修改，由于科学技术的提高，每次更接近热力学温标，准确度更高。1968年曾经作过一次较大的修改，最近一次是1990年。根据1990国际实用温标规定：热力学温度是基本温度，用符号T表示。温度单位是开尔文，符号为K。,第二章 温度检测仪表与系统,1K等于水三相点热力学温度的1/273.16。1990国际温标修改了基准仪器及温度范围：0.655.0K 3He和4He蒸气压温度计 3.024.5561K 3He、4He 定容气体温度计 13.80331234.93K 基准铂电阻温度计 1234.96K以上 光学或光电高计,同时对 也进行了修改,插补公式,第二节 温度检测仪表与系统,温度检测仪表的分类 根据敏感元件与被测介质接触与否接触式非接触式,第二章 温度检测仪表与系统,二、热电偶温度计热电效应及热电偶热电势主要由两部分组成：接触电势和温差电势温差电势：同一导体因两端温度不同而产生的热电势原因：高温端电子能量向能量小的低温端移动,第二节 温度检测仪表与系统,接触电势：两种不同导体接触时产生原因：两者电子密度不同，扩散速度不同温差电势比接触电势小的多 只与两种导体材料A、B及两端温度t，t0有关，与热电极的形状、大小、长短无关,第二章 温度检测仪表与系统,热电偶基本定律中间导线定律在A、B构成的热电偶接入第三种导体C，并使AC和BC接触的温度均为t0标准电极定律等值替代定律,第二章 温度检测仪表与系统,常用的热电偶任何两种导体都可组成热电偶，但作为测温的热电偶需满足：电势值大，随温度单调上升，最 好线性材料易获得，复制性好，价格低物理、化学性稳定电极的电阻小，温度系数小,热电偶丝,第二章 温度检测仪表与系统,常用标准化热电偶,第二章 温度检测仪表与系统,常用标准化热电偶,第二章 温度检测仪表与系统,常用标准化热电偶,第二章 温度检测仪表与系统,常用标准化热电偶,第二章 温度检测仪表与系统,常用标准化热电偶,第二章 温度检测仪表与系统,热电偶自由端温度的处理 用热电偶测温时，要求热电偶的自由端的温度保持不变（最好为0），热电势才是被测温度的单位函数，另外，热电偶安装位置与集中控制室距离较长。由于热电偶一般是贵金属做成，价格比较昂贵。根据等值替代定理，可用一种价格比较便宜，而热电势与热电偶的电势相近的特殊导线来代替。这种导线为“补偿导线”。,第二章 温度检测仪表与系统,补偿导线法 使用补偿导线时必须注意以下问题：补偿导线只能在规定的温度范围内（一般为0100）与热电偶的热电势相等或相近；不同型号的热电偶有不同的补偿导线；热电偶和补偿导线的二个接点要保持 同温；补偿导线有正负极，分别与热电偶的 正负极相连,补偿导线合金丝,第二章 温度检测仪表与系统,计算修正法 当用补偿导线把热电偶的自由端延长到处(通常是 环境温度)，只要知道该温度值，并测出热电偶回 路的电势值，通过查表计算的方法，就可以求得 被测实际温度,第二节 温度检测仪表与系统,自由端恒温法 在工业应用时，一般把补偿导线的末端(即热电偶的自由端)引至电加热的恒温器中，使其维持在某一恒定的温度。通常一个恒温器可供多支热电偶同时使用。在实验室及精密测量中，通常把自由端放在盛有绝缘油的试管中，然后再将其放入装满冰水混合物的容器中，以使自由端温度保持为0，这种方法称为冰浴法,第二章 温度检测仪表与系统,自动补偿法 自动补偿目前主要采用补偿电桥，它是利用不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶因自由端温度变化而引起的热电势的变化值,第二章 温度检测仪表与系统,热电偶的结构型式普通型热电偶 铠装热电偶,第二章 温度检测仪表与系统,热电偶温度检测系统 使用热电偶组成一个温度检测系统，主要有二种情况，一是热电偶直接与显示仪表相连，显示仪表显示被测温度值；二是热电偶先接到热电偶温度变送器，变送器输出的标准信号与被测温度成线性对应关系，并送到显示仪表显示温度值,第二章 温度检测仪表与系统,三、热电阻温度计 热电阻测温原理：基于导体或半导体的电阻随温度变化的性质金属热电阻的分度号与分度表 一般的金属的电阻值都随温度的升高而升高。但作为测温的导体，应具有一定的条件，同时也要标准化。目前常用的金属热电阻有铂、铜,第二章 温度检测仪表与系统,热电阻的结构型式工业热电阻铠装热电阻,第二章 温度检测仪表与系统,热电阻温度检测系统 为了减小引线电阻的影响，引线可采用三根，其中两根引线来自热电阻的一个引出端。另一根引线接至热电阻的另一个引出端。三根引线分别接到变送器或显示仪表输入电路的电桥的电源和两个桥臂。这种引线方式称为三线制,第二章 温度检测仪表与系统,热电阻的三线制接法,第二章 温度检测仪表与系统,四、其它接触式温度检测仪表 玻璃管温度计,第二章 温度检测仪表与系统,压力式温度计双金属温度计,第二章 温度检测仪表与系统,集成温度传感器,第二章 温度检测仪表与系统,五、非接触式温度检测仪表 非接触式温度检测仪表主要是利用物体的辐射能随温度而变化的原理制成 检测原理 它表明物体在特定波长上的辐射能是温度的单一函数,第二章 温度检测仪表与系统,辐射测温主要有如下三种基本方法 全辐射法 亮度法 比色法,第二节 温度检测仪表与系统,辐射温度计全辐射高温计 全辐射高温计是接受被测物体全部辐射能量来测定温度的,第二章 温度检测仪表与系统,光电温度计 光电温度计采用光电元件作为敏感元件感受辐射源的亮度变化，并根据被测物体亮度与温度的关系确定温度的高低,第二章 温度检测仪表与系统,比色温度计 比色温度计是基于维恩位移定律工作的,第二章 温度检测仪表与系统,红外温度计 红外温度计也是一种辐射温度计。其结构与其他辐射温度计相似，区别是光学系统和光电检测元件接受的是被测物体产生的红外波长段的辐射能,思考题：温度传感器在日用电器中也大量存在，如空调、冰箱、电饭煲等。请调查一种电器所使用的温度传感器，阐述它在整个系统中的工作原理，并说明它属于教材上所讲的哪种传感器。,
