项目二-温度测量ppt课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,项目二 温度测量,项目二 温度测量,任务八 热电偶温度计,任务九 热电阻温度计,任务十 温度显示仪表,测温原理,定理证明,补偿方法,任务七 概述,测温原理,动圈表显示原理,项目二 温度测量项目二 温度测量任务八 热电偶温度计任务,1,任务七 概述,一、温度的概念,温度是衡量物体冷热程度的物理量，温度的冷热有物体内部分子运动快慢来决定。从微观上讲，物体温度的高低标志着组成物体的大量分子无规则运动的剧烈程度，即对其分子平均动能大小的一种量度。,二、温标的概念,所谓“温标”即衡量物体温度高低的标尺。只有建立精确的温标，才能准确地测取温度。不同的温标表示同一点的温度只是数值不同。下面介绍四种温标：,1、摄氏温标,也叫百分温标，利用水银等物体体积的热胀冷缩的性质建立起来的。标准大气压下，冰的融点为0，水的沸点为100，0到100之间分成一百等分，每份为1。,2、华氏温标,在标准大气压下，冰的融点为32，水的沸点为212，中间分成180等分，每一等分为一华氏度，即1。摄氏温标与华氏温标之间的关系为,华氏温度=(1.8t+32),式中：t代表摄氏温标的温度示值。,华氏温度单位在我国法定计量单位中已被淘汰,任务七 概述一、温度的概念,2,3、热力学温标,热力学温标是以热力学第二定律为基础的温标，它已由国际权度大会采纳作为国际统一的基本温标。热力学温标又称开氏温标(以符号K表示)，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度(或称最低理论温度)。,热力学温标是纯理论的，不能付诸实用，,4、国际实用温标,t=T-273.15,t为摄氏温度，T为K氏温度。,3、热力学温标,3,三、测温仪表的分类,1按使用范围分,(1)高温计测量温度在600以上；,(2)温度计测量温度在600以下。,2按测温原理分,(1)膨胀式温度计；,(2)压力式温度计；,(3)热电阻温度计；,(4)热电偶高温计；,(5)辐射式高温计。,3按测量方式分,(1)接触式如膨胀式温度计；,(2)非接触式如辐射式高温计。,三、测温仪表的分类,4,按测量方式分类,按测量原理分类,按测量方式分类,按测量原理分类,接触式温度计,膨胀式温度计,固体膨胀式温度计,接触式温度计,热电偶式温度计,标准材料热电偶温度计,液体膨胀式温度计,特殊材料热电偶温度计,压力表式温度计,气体压力式温度计,液体压力式温度计,非接触式温度计,光学高温计,蒸汽压力式温度计,光电高温计,热电阻式温度计,金属热电阻温度计,红外测温仪,半导体热电阻温度计,按测量方式分类按测量原理分类按测量方式分类按测量原理分类接触,5,任务八 热电偶温度计,热电偶是由两根不同材料的导体A和B焊接或绞接而成。焊接的一端,称作热电偶的热端或工作端，连接导线的一端称为热电偶的冷端或自由,端。,一、热电偶测温原理,1、温差电动势(汤姆逊电动势),当一种均质导体(N处处相等)其两端温度分别处于T T,0,时，由于导,体两端电子扩散数量不等而最终造成两端平衡了的电位差，这种电位差,称为温差电动势，也称汤姆逊电动势，用e,A,(T，T,0,)表示之。,汤姆逊系数，表示单一导体两端单位温度差为1时所产生的温差电势，与材料性质和两端温度有关。,任务八 热电偶温度计 汤姆逊系数，,6,2、接触电动势（玻尔帖电势）,当两种不同材料的导体接触时，由于它们的自由电子密度不同，形,成电子在两个方向上扩散速率不同从A 扩散到B 的自由电子比B到A的,多，结果A带正电B带负电，在A和B的接触面形成一静电场，方向由A,到B，这个静电场阻碍电子继续扩散，当扩散作用与阻碍作用平衡时形,成一电势称为接触电势。计作e,AB,（t）。,其中：,k,波尔兹曼常数:,T,节点所处温度；,e,电子电荷:,N,A,、N,B,导体A、B的电子浓度；,2、接触电动势（玻尔帖电势）其中：k 波尔兹曼常数:,7,项目二-温度测量ppt课件,8,3.回路总电势：,用小写e表示接触或温差电势，用大写E表示回路总电势，且 ，,，则如下图所示，有：,其中：,导体A、B的汤姆逊系数；,导体A在结点温度为T、T,0,时的电子密度；,导体B在结点温度为T、T,0,时的电子密度；,A,B,T,T,0,3.回路总电势：，则如下图所示，有：其,9,它与热电偶的长短、粗细形状无关。因此，只要测出热电势的大小，就能得到热端温度(被测温度)的数值。这就是热电偶的测温原理。,不同材料制成的热电偶在相同温度下产生的热电势是不同的，可在分度表中查得，分度表中数据都是以t,0,=0的条件下进行分度的，配套使用的仪表也是以冷端为零度进行刻度的，如实际测温时，t,0,不是0，则热电势与温度间的关系可按下式进行计算：,E,AB,(t，t,0,)=E,AB,(t，0)-E,AB,(t,0,，0),它与热电偶的长短、粗细形状无关。因此，只,10,二、热电偶的基本定律及其应用,1均质导体定律,由一种均质导体A组成的热电偶回路，无论两接点温度如何，也,不论其几何尺寸如何，总热电势,E,AB,(T，T,0,)=0。,因为它们的电子密度都是N,A,。如果有热电势产生，即说明热电,极是不均匀的或不相同的，,应用:检查热电极的不均匀性。,推论：,(1)不同材质导体A和B组成的热电偶回路，两端温度相同，总热电势仍为零，因两端接触电势相同，方向相反而互相抵消。,(2)热电偶产生的热电势与材质及两端接点温度有关，而与热电极的长短、粗细、形状以及中间温度分布无关，所以材质相同的热电偶可以互换。,二、热电偶的基本定律及其应用1均质导体定律,11,2中间导体定律,热电偶回路中接入第三种材料的导线，只要第三种材料导线的两端温度相同，就不会影响热电偶的热电势，热电偶测温系统就是这一原理的实际应用，第三种材料C把热电偶和表头连接起来的。同理，在回路中接入更多的导体，只要保证引入的同一种导体两端温度各自相同，就不会影响热电偶的热电势值。,2中间导体定律,12,2 中间导体定律证明在热电偶回路中插入第三中导体不会改变原回路的电势大小.,2 中间导体定律证明在热电偶回路中插入第三中导体不会改变原,13,3中间温度定律,热电偶丝A和B在接点温度t、t,0,时的热电势等于热电偶丝A和B在接点温度为t、tn和tn、t,0,时的热电势总和。,用公式表示,E,AB,(t，t0)=E,AB,(t,tn)+E,AB,(tn,t,0,)(25),中间温度定律为补偿导线和分度表的应用提供了理论依据。,3中间温度定律,14,证明：E=E,1,+E,2,即得：,当T,0,=0时，有：,其中，T,n,称为中间温度。,证明：E=E1+E2即得：当T0=0时，有：其中，Tn称为中,15,三、常用热电偶的种类,目前为国际上公认的、已经标准化的有下列几种。,1铂铑10-铂热电偶,铂铑10-铂热电偶分度号为S，原分度号为LB3。,2镍铬一镍硅热电偶,镍铬一镍硅热电偶分度号为K，原分度号为EU2。,3镍铬一考铜热电偶,镍铬一考铜热电偶分度号为E，原分度号为EA2。,4铂铑30-铂铑6热电偶,铂铑30-铂铑6热电偶新分度号为B，原分度号为LL2。,三、常用热电偶的种类目前为国际上公,16,四、热电偶的构造及结构形式,1热电偶的构造,1-热电极 2-绝缘子 3-保护管 4-接线盒。,四、热电偶的构造及结构形式1热电偶的,17,2热电偶的结构形式,热电偶的结构形式是根据它的用途和安装位置的具体情况来决定,的。除上述带有保护套管的形式外，还有薄膜式、热套式和铠装型,热电偶。,2热电偶的结构形式,18,项目二-温度测量ppt课件,19,项目二-温度测量ppt课件,20,五、热电偶的冷端温度补偿,1冰点法,如果把冷端置入于温度为O的环境中，就不需要加以冷端温度,的补偿，直接利用分度表获知热端温度，因为分度表是基于冷端温,度为O时计算出来的。冰点槽很容易提供温度为0的环境。冰点,法具有实现方便、测量准确的优点，但这种方法只能局限于实验室,中，在线测量一般不会采用。,五、热电偶的冷端温度补偿1冰点法,21,项目二-温度测量ppt课件,22,2计算法,如果冷端温度为t0时测得的热电势为E,AB,(t，,t0,)，那么就可以,采用下式求出E,AB,(t，0)，再查表得出热端温度t。,E(t，0)=E(t，t,0,)+E(t,0,，0),2计算法,23,3.仪表机械零点调整法,将实线取掉留下虚线部分就构成了实际的温度测量仪表,尽管热电偶输入给仪表的是电压,但显示的是温度数字.注意:由于仪表实际上就是将表格简化后制成表盘,所以测量要求和表格相同,冷端温度必须为零,否则会出现误差.,调整指针在没有电压输入时就指向20,相当于永远给回路增加了E,AB,(20,0,)电势.,1.873,4.234,7.345,3.仪表机械零点调整法将实线取掉留,24,4.补偿导线法,无论那种测量方法都希望冷端温度不要变化，最好等于0，但,实际使用中，冷端离管道比较近时，受管道温度波动影响比较大，,容易变化，如果延长热电偶长度，由于热电偶材料非常昂贵，经济,不划算。能否为热电偶寻找”替身”，要求在低温下能代替即可.补偿,导线(目标:延长热电偶)。补偿导线也有型号区分。,4.补偿导线法,25,项目二-温度测量ppt课件,26,5.补偿电桥法,补偿电桥(又称冷端温度补偿器)法是利用不平衡电桥产生的不平,衡电压来补偿热电偶因冷端温度变化引起的热电势变化值，从而达,到等效地使冷端温度恒定的一种自动补偿法。,5.补偿电桥法,27,任务九 热电阻温度计,一、测温原理热电阻是使用金属材料制作而成的电阻。,实验证明：大多数金属在温度每升高1时，其电阻值要增加0.40.6；而半导体的电阻值却随着温度的升高而减小，在20左右，温度每变化1，其电阻值要变化-2-6。若能设法测出电阻值的变化，就可相应地确定温度的变化，达到测温的目的。,热特性:温度升高阻值增加，温度降低阻值减小。利用这种变化制作专门显示仪表显示温度。,由此可知，热电阻温度计和热电偶温度计的测量原理是不同的。热电偶温度计是把温度的变化通过测温元件热电偶转换为热电势的变化来测量温度的，而热电阻温度计则是把温度的变化通过测温元件热电阻转换为电阻值的变化来测量温度的。,任务九 热电阻温度计一、测温原理热电阻,28,项目二-温度测量ppt课件,29,二、常用热电阻,常用的标准热电阻有铂电阻和铜电阻。铂电阻测量范围宽且精度高，一般可以作为真值使用。铜电阻由于外层为漆包线，所以测量温度范围小。,二、常用热电阻,30,1铂热电阻,铂电阻的特点是精确度高、稳定性好、性能可靠，但是在还原性,介质中，特别是高温下很容易被从氧化物中还原出来的蒸气所玷污,而变脆，并改变电阻与温度间关系。为了克服上述缺点使用时热电,阻芯应装在保护套管中。,在0630.74范围内，铂电阻与温度的关系可用下式表示,R,t,=R,0,(1+A,t,+B,t,2,),中R,t,温度为t时热电阻的电阻值；,R,0,温度为t,0,时热电阻的电阻值。,IPTS-68规定，A常数，A=3.9684710-3-1，B常数，,B=-5.84710-7-1。,我国常用的工业铂电阻Ptl00分度号取R,0,=100，Pt50分度号,取R,0,=50，标准或实验室用铂电阻的R,0,为10或30。,测温范围：-259.34630.74。,1铂热电阻,31,项目二-温度测量ppt课件,32,项目二-温度测量ppt课件,33,2铜热电阻,工业上常用铜热电阻来测量-50+150范围的温度，铜容易,提纯，价格比铂便宜很多，电阻温度关系是线性的，用公式Rt=R0(1+t)表示，。=(4.254.28)10-3。,但是铜的电阻率比铂的电阻率约小56，所以制成一定电阻值的热,电阻时，与铂相比，若电阻丝的长度相同时，则铜电阻丝就很细，,机械强度降低，若线径相同，长度则增高许多倍，体积增大。此,外，铜在100以上容易氧化，