第五节温度测量

第五节温度测量

复习 1、什么是温度？ 2、常用的温标有哪些？ 3、双金属温度计的原理？

图5-4 热电偶示意图 图5-3 热电偶温度计测温系统示意图 1—热电偶；2—导线；3—测量仪表测温元件 • 热电偶温度计以热电效应为基础的测温仪表。由三部分组成：热电偶；测量仪表；连接热电偶和测量仪表的导线。

左图闭合回路中总的热电势 或图5-7 热电偶原理图5-6 接触电势形成的过程图5-5 热电现象 1.热电现象及测温原理

注意由于热电极的材料不同,所产生的接触热电势亦不同,因此不同热电极材料制成的热电偶在相同温度下产生的热电势是不同的。热电偶一般都是在自由端温度为0℃时进行分度的,因此,若自由端温度不为0℃而为t0时,则热电势与温度之间的关系可用下式进行计算。 EAB(t,t0) = EAB(t,0) -EAB(t0,0)

举例例5-1 今用一只镍铬-镍硅热电偶,测量小氮肥厂中转化炉的温度,已知热电偶工作端温度为800℃,自由端(冷端)温度为30℃,求热电偶产生的热电势 E(800,30)。解：由附录三可以查得 E(800,0)=33.277(mV) E(30,0)=1.203(mV) 将上述数据代入式(5-3),即得E(800,30)=E(800,0) -E(30,0)=32.074 ( mV)

总的热电势 能量守恒原理将式（5-5）5代入式（5-4）（5-6）（5-4）（5-5）图3-58 热电偶测温系统连接图 2.插入第三种导线的问题利用热电偶测量温度时，必须要用某些仪表来测量热电势的数值，见下图。

3.常用热电偶的种类 常用热电偶

图5-10 热电偶的结构 4.热电偶的构造及结构形式热电偶通常由热电极、绝缘子、保护管和接线盒等部分组成，

热电偶的结构型式除上述带有保护管套的外，还有薄膜式、套管式（铠装式）、树枝式热电偶。

　图5-11 补偿导线接线图 二、补偿导线与冷端温度补偿 1.补偿导线采用一种专用导线，将热电偶的冷端延伸出来，这既能保证热电偶冷端温度保持不变，又经济。

图5-12热电偶冷端温度保持０℃的方法 2.冷端温度的变化对测量的影响及消除方法在应用热电偶测温时，只有将冷端温度保持为０℃，或者是进行一定的修正才能得出准确的测量结果。这样做，就称为热电偶的冷端温度补偿。一般采用下述几种方法。（1）冰浴法在实际生产中，冷端温度往往不是0℃，而是某一温度t0，这就引起测量误差。因此，必须对冷端温度进行修正。

实际生产中，其冷端温度为t0，即有 或由此可知，热电势的修正方法是把测得的热电势 EAB（t，t0），加上热端为室温t0，冷端为0℃时的热电偶的热电势EAB（t0，0），才能得到实际温度下的热电势EAB（t，0）。

只能在测温要求不太高的场合下应用。 注意：（2）校正仪表零点法若采用测温元件为热电偶时，要使测温时指示值不偏低，可预先将仪表指针调整到相当于室温的数值上。（3）补偿电桥法利用不平衡电桥产生的电势，来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值。

注意！ 由于电桥是在20℃时平衡的，所以采用这种补偿电桥时须把仪表的机械零位预先调到20℃处。如果补偿电桥是在0℃时平衡设计的（DDZ-Ⅱ型温度变送器中的补偿电桥），则仪表零位应调在0℃处。图5-13 具有补偿电桥的热电偶测温线路

图5-14 补偿热电偶连接线路 （4）补偿热电偶法在实际生产中，为了节省补偿导线和投资费用，常用多支热电偶而配用一台测温仪表。

热电阻温度计基于金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的。热电阻温度计基于金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的。在中、低温区，一般是使用热电阻温度计来进行温度的测量较为适宜。

对于线性变化的热电阻来说，其电阻值与温度关系如下式对于线性变化的热电阻来说，其电阻值与温度关系如下式 • 一、测温原理利用热电阻的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的。热电阻温度计适用于测量-200～+500℃范围内液体、气体、蒸汽及固体表面的温度。

作为热电阻的材料一般要求是： • 电阻温度系数、电阻率要大； • 热容量要小； • 在整个测温范围内，应具有稳定的物理、化学性质和良好的复制性； • 电阻值随温度的变化关系，最好呈线性； • 价格便宜。

三、温度变送器 温度变送器是单元组合仪表变送单元中的一个主要品种，在自动控制系统中，常与热电偶或热电阻配合使用，将温度或温差信号转换成0~10mA（或4~20mA）的统一标准信号输出，作为指示、记录仪表或控制器专门的输入信号，也可以作为电子计算机的输入信号，以实现对温度（温差）变量的显示、记录或自动控制

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