【热工仪表】温度测量仪表
热工仪表基础知识
热工仪表基础知识1.什么是测量？什么是热工测量？什么是热工测量仪表？答：测量就是通过实验的方法，把被测量与其所采用的单位标准量进行比较，得出被测量数值的过程。
热工测量就是在火力发电厂热力生产过程中对各种热工参数（如温度、压力、流量、液位等）进行的测量方法和过程。
热工测量仪表是指用来测量热工参数（如温度、压力、流量、液位等）的仪表。
2.热工仪表是由那几部分组成的？答：热工测量仪表是由传感器、变换器、显示器三大部分组成。
传感器是指将被测量的某种物理量按照一定的规律转换成能够被仪表检测出来的物理量的一类测量设备。
也称感受件，一次仪表。
变换器的作用是将传感器输出的信号传送给显示器。
也称连接件，中间件。
显示器的作用是反映被测参数在数量上的变化。
也称显示件，二次仪表。
3.按显示功能热工仪表分为那几类？答：按结构形式热工仪表分为：（1）指示仪表；是通过仪表的标尺和指针或液面、光点等的相对位置来显示被测参数瞬时值的显示仪表。
（2）记录仪表；能把被测量的瞬时值记录下来的仪表。
（3）信号仪表；能把被测参数是否超越允许值进行灯光、音响报警的仪表。
（4）调节仪表；除显示被测参数外，还可以进行调节参数的仪表。
（5）累积仪表；是对被测量进行累积叠加的仪表。
4.什么是示值的绝对误差？示值的相对误差？示值的引用误差？答：示值的绝对误差是指仪表的指示值（被校仪表的读数值）x与被测量的真实值（标准仪表的读数值）x0之间的代数差。
示值的绝对误差＝x －x 0示值的相对误差是指示值的绝对误差与被测量的实际值之比。
示值的相对误差＝%10000⨯-x x x 示值的引用误差是指示值的绝对误差与该仪表量程范围之比。
以百分数表示。
示值的引用误差＝%100程下限仪表量程上限－仪表量0⨯-x x 5. 什么是仪表的基本误差？什么是仪表的测量误差？答：在规定的技术条件下，将仪表的示值和标准表的示值相比较，在被测量平稳地增加和减少的过程中，在仪表全量程取得的诸示值的引用误差中的最大者，称为仪表的基本误差。
热工测量及仪表基本知识 重点
热工测量●热工测量：是指压力、温度等热力状态参数的测量，通常还包括一些与热力生产过程密切相关的参数测量，如测量流量、液位、振动、位移、转速和烟气成分等。
●测量方法：按测量结果获取方式：直接、间接测量法；按被测量与测量单位的比较方式：偏差、微差、零差测量法；按被测量过程中状态分：静态、动态测量法。
●热工仪表组成：感受件，传送件，显示件。
●仪表的质量指标：准确度、线性度、回差、重复性误差、分辨率、灵敏度、漂移。
●热力学温标所确定的温度数值称为热力学温度也称绝对温度，用符号T表示。
单位为开尔文，用K表示。
●测量方法分类：接触式测温方法：膨胀式液体和固体温度计、压力式温度计、热电偶温度计和热电阻温度计、热敏电阻温度计。
非接触式测温方法：光学高温计，光电高温计、辐射温度计和比色温度计。
温度测量部分接触式测温（1）热电偶温度计①标准化热电偶：工艺上比较成熟，能批量生产、性能稳定、应用广泛，具有统一分度表并已列入国际和国家标准文件中的热电偶。
②非标准化的热电偶：进一步扩展高温和低温的测量范围；但还没有统一的分度表，使用前需个别标定。
●热电偶温度计：由热电偶、电测仪表和连接导线组成。
标准化热电偶-200~1600℃；非标准化热电偶-270~2800℃。
①测温范围广，可以在1K至2800℃的范围内使用；②精度高；③性能稳定；④结构简单；⑤动态特性好；⑥由温度转换的电信号便于处理和远传。
·8种标准化热电偶：S型、R型、B型、K型、N型、E型、T型、J型·四类非标准化热电偶：贵金属、贵—廉金属混合式、难熔金属、非金属●热电偶测温原理：热电效应：两种不同成分的导体（或半导体）A和B的两端分别焊接或绞接在一起，形成一个闭合回路，如果两个接点的温度不同，则回路中将产生一个电动势，称之为热电势，这种效应称为热电效应。
●热电偶的基本定律：均质导体定律、中间导体定律、连接温度（中间温度）定律。
①均质导体定律：由一种均质导体所组成的闭和回路，不论导体的截面积如何及导体各处温度分布如何，都不能产生热电势。
热工仪表基础知识
第一章 热工仪表概述
热力生产过程中对各种热工参数，如温度、 压力、流量、液位、物位及位移等状态参 数的测量称为热工测量。实现热工测量所 使用的工具称为热工仪表。 热工测量及仪表不仅在火电厂热力生产过 程中占有重要地位，在化工、石油、冶金 等工业部门及科学研究中也都不可缺少。
第一章 热工仪表概述
第二章 温度测量及仪表
华氏温标（oF）规定：在标准大气压下，冰的熔点为32 度，水的沸点为212度，中间划分180等分，每第分为报 氏1度，符号为oF。 摄氏温度（℃）规定：在标准大气压下，冰的熔点为0 度，水的沸点为100度，中间划分100等分，每第分为报 氏1度，符号为℃。
热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分 子运动停止时的温度为绝对零度，定义为水三相点的热 力学温度的1/273.16,记符号为K。
1、为了使热电阻的测量端与被测介质之间有充分的热 交换,应合理选择测点位置,尽量避免在阀门,弯头及管道 和设备的死角附近装设热电阻. 2、带有保护套管的热电阻有传热和散热损失,为了减 少测量误差热电阻应该有足够的插入深度:
三、热电阻温度计
(1)对于测量管道中心流体温度的热电阻,一般都应将其测量端插入到管 道中心处(垂直安装或倾斜安装).如被测流体的管道直径是200毫米, 那热电阻插入深度应选择100毫米;
○3四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线 制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U， 再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消 除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。
三、热电阻温度计
对热电阻的安装,应注意有利于测温准确,安全可考及维 修方便,而且不影响设备运行和生产操作.要满足以上要 求,在选择对热电阻的安装部位和插入深度时要注意以下 几点:
热工测量及仪表-温度测量
K E A (T , T0 ) e
T
T0
1 d ( N AT t ) dt N AT dt
式中: NAT和NBT分别为A导体和B导体的电子密度, 是 温度的函数。
（3）热电偶回路的热电势
现了一些问题，已无法满足现代科学发展对温度测量的要求。国 际计量委员会决定用1990年国际温标（ITS-90）代替IPTS-68。
在1990年国际温标中指出，热力学温标是基本物理量。单位
开尔文，符号为K。它规定水的三相点热力学温度为273.16K，定 义开尔文一度等于水三相点热力学温度的1/273.16。 在 ITS-90 中同时使用国际开尔文温度（符号为 T90 ）和国际摄 氏温度（符号为t90），其关系为 t90 = T90 － 273.15 T90单位为开尔文（K），t90单位为摄氏度（℃）。这里所说 的摄氏度符合国际实用温标（ITS-90）的规定。
标准大气压力下，水的冰点为32度，沸点是212度，分为
180等份，每份温度定义为华氏1度，摄氏温度和华氏温度的 关系为
5 c9 ( F 32)
类似的经验温标还有兰氏、列氏等。 经验温标的缺点在于它的局限性和随意性。
3、热力学温标
热力学温标是英国物理学家开尔文 (Kelvin) 于 1848 年以
从理论上可以证明该接触电势的大小和方向主要
取决于两种材料的性质（电子密度）和接触面温
度的高低。
温度越高，接触电势越大；两种导体电子密度比
值越大，接触电势也越大。
（2）温差电势 同一导体的两端温度不同时, 高温端的电子能量要比低 温端的电子能量大, 因而从高温端跑到低温端的电子数比从
热工测量及仪表基础知识
常用工业热电阻包括：铠装热电阻、装配热电阻、防爆热电阻
热电运行部
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2.2.1火电厂中热电阻测温的具体应用
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2.1在火电厂中，温度测量对于保证生产的安全和经济性有 着十分重要的意义。
热电运行部
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2.1在火电厂中，温度测量对于保证生产的安全和经济性有 着十分重要的意义。
具体体现 1. 锅炉过热器的温度非常接近过热器钢管的极限耐热温度，如果温度控制不好，会烧坏过热器。 2. 在机组启、停过程中，需要严格控制汽轮机气缸和锅炉汽包壁的温度，如果温度变化太快，气缸和 汽包会由于热应力过大而损坏。 3.蒸汽温度、给水温度、锅炉排烟温度等过高或过低都会使生产效率降低，导致多消耗燃料，而这些 都离不开对温度的测量。
产生了热电势，那么该导体一定是不均匀的，由此可检查热 电极材料的均匀性； （4）两种均质导体组成的热电偶，其电势只决定于两个接点 的温度，与中间温度的分布无关。
热电运行部
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对热电极材料的基本要求：
（1）物理性质稳定，在测温范围内，热电特性不随时间变化； （2）化学性质稳定，不易被氧化和腐蚀； （3）组成的热电偶产生的热电势率大，热电势与被测温度成线
（1）电阻温度系数大，电阻和温度之间尽量接近线性关系： （2）电阻率高，以便把热电阻体积做得小些； （3）测温范围内物理、化学性质稳定； （4）工艺性好、易于复制、价格便宜。
综合上述要求，比较适合做热电阻丝的材料有铂、铜、铁、镍 等。而目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜，并且已经制 成标准化热电阻。
热工仪表知识
粘度、易燃易爆程度等； 必须注意仪表安装使用的现场环境条化，如环境温度、电
磁场、振动等。
压力计的选用
高炉料罐压力使用
粒化渣冷水池使用
喷煤车间废气压力使用
高炉除尘液压站使用
压力变送器接线图
第三章 流量测量仪表
涡街流量计与差压流量计测量饱和蒸汽流量对比：
用标准孔板流量计来测量饱和蒸汽流量较为普遍，但存 在一些不足之处：其一，压力损失较大；其二，导压管、 三组间及连接接头容易泄漏；其三，量程范围小，一般为 3比1，对流量波动较大易造成测量值偏低。
而涡街流量计具有结构简单，涡街变送器直接安装于管 道上，克服了管路泄漏现象。另外，涡街流量计的压力损 失较小，量程范围宽，对饱和蒸汽测量量程比可达30比1。 因此，随着涡街流量计测量技术的成熟，涡街流量计的使 用越来越受到人们的青睐。
一体式电磁流量计
分体式电磁流量计（高炉工业水 流量计）
电磁流量计接线图
第六节：阿里巴流量计
阿里巴流量计(又称笛形均速管流量计)是根据皮托管测速原理发展起来的一 种新型差压流量检测元件。具有根据空气动力学设计，可大大降低传感器 处流体分离产生的误差，在同类产品中可达到更高精度，性能更加优于传 统的流量仪表。
一体化差压式流量计（喷煤车 间N2总管流量计）
流量孔板（高炉炉顶氮气总 管流量计）
第三节：转子流量计
浮子流量计,又称转子流量计,是变面积式流量计的一种,在一根由 下向上扩大的垂直锥管中,圆形横截面的浮子的重力是由液体动力 承受的,浮子可以在锥管内自由地上升和下降。在流速和浮力作用 下上下运动，与浮子重量平衡后，通过磁耦合传到与刻度盘指示 流量。一般分为玻璃和金属转子流量计。金属转子流量计是工业 上最常用的，对于小管径腐蚀性介质通常用玻璃材质，由于玻璃 材质的本身易碎性，关键的控制点也有用全钛材等贵重金属为材 质的转子流量计。
发电厂热工设备介绍
第一部分发电厂热工设备介绍热工设备（通常称热工仪表）遍布火力发电厂各个部位，用于测量各种介质的温度、压力、流量、物位、机械量等，它是保障机组安全启停、正常运行、防止误操作和处理故障等非常重要的技术装备，也是火力发电厂安全经济运行、文明生产、提高劳动生产率、减轻运行人员劳动强度必不可少的设施。
热工仪表包括检测仪表、显示仪表和控制仪表。
下面我们对这些常用仪表原理、用途等进行简单介绍，便于新成员从事仪控专业工作有个大概的了解。
一、检测仪表检测仪表是能够确定所感受的被测变量大小的仪表，根据被测变量的不同，分为温度、压力、流量、物位、机械量、成分分析仪表等。
1、温度测量仪表：温度是表征物体冷热程度的物理量，常用仪表包括双金属温度计、热电偶、热电阻、温度变送器。
常用的产品见下图：双金属温度计热电偶铠装热电偶热电阻（Pt100）端面热电阻（测量轴温）温度变送器1）双金属温度计原理：利用两种热膨胀不同的金属结合在一起制成的温度检测元件来测量温度的仪表。
常用规格型号：WSS-581，WSS-461；万向型抽芯式；φ100或150表盘；安装螺纹为可动外螺纹:M27×22）热电偶原理：由一对不同材料的导电体组成，其一端（热端、测量端）相互连接并感受被测温度；另一端（冷端、参比端）则连接到测量装置中。
根据热电效应，测量端和参比端的温度之差与热电偶产生的热电动势之间具有函数关系。
参比端温度一定时热电偶的热电动势随着测量温度端温度升高而加大，其数值只与热电偶材料及两端温差有关。
根据结构不同，有普通型热电偶和铠装型热电偶。
根据被被测介质温度高低不同，一般热电偶常选用K、E三种分度号。
K分度用于高温，E 分度用于中低温。
3）热电阻原理：利用物质在温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的，热电阻的受热部分（感温元件）是用细金属丝均匀地双绕在绝缘材料制成的骨架上。
热电阻一般采购铂热电阻（WZP），常用规格型号：Pt100，双支，三线制，铠装元件Ø4，配不锈钢保护管，M27×2外螺纹。
热工测量仪表基础知识培训课件
• 二、主要技术参数 • 1．温度计分为轴向型，径向型，135°三种型式。 • 2．温度计的精度等级为1级，1.5级、2.5级。 • 3．保护管的材料一般为1Gr18Ni9Ti不锈钢和钛合金，其所能承受的
公斤压力可达到64Kf/cm2。
• 4．温度计的接点为上、下限（常开），单限、双上限。
节
位
代号
• 2．热电偶的结构形式 • 为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下： • 组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固； • 两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路； • 补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠； • 保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
• 3．热电偶冷端的温度补偿
变面积式流量计的主要形式 是转(浮)子流量计，是由锥形玻 璃管和浮子组成，浮子能在垂直 安装的锥形玻璃管内上下移动。 被测流体自下向上流过管壁与浮 子之间环隙时，托起浮子向上， 这时管与浮子之间的环隙面积增 大，直到浮子两边压差所形成的 力与浮子重力相等时，浮子便处 在一个平衡位置。
流量变化时浮子两边压差所 形成的力也随之变化，使浮子又 在一个新的位置上重新平衡，浮 子浮起的高度即为流量计的读数。
表示意义
第一位
W
温度测量仪表
第二位 第
S
金属膨胀式温
度计
一
第三位
S
感温元件为
节
热双金属片
X
带电接点
第四位
度计保护管浸入被测介质中的长度必 须大于感温元件的长度，一般浸入长度大于75mm ，0-50℃量程的浸入长度大于150mm，以保证测量 的准确性。
• 2．双金属温度计在保管、使用安装及运输中，应 避免碰撞，保护管，切勿使保管弯曲变形及将表 壳当表板手用。
热工测量仪表的分类
热工测量仪表的分类
根据仪表用途、原理及结构等不同，热工仪表可分为多种类型。
(1)按被测参数不同，可分温度压力、流量、物位、成分分析及机械量(位移、转速、振动等)测量仪表。
(2)按用途不同，可分标准用、实验室用及工程用仪表。
(3)按显示特点不同，可分指示式、记录式、积算式、数字式及屏幕式仪表。
(4)按工作原理不同，可分机械式、电气式、电子式、化学式、气动式及液动式仪表。
(5)按装置地点不同，可分就地安装式及盘用仪表。
(6)按使用方式不同，可分固定式和携带式仪表。
在热工生产现场，大多采用结构牢固.能适应较为恶劣环境的工程用仪表，标淮仪表常作为实验室校对工程用仪表及作为标推传递之用。
根據儀表用途、原理及結構等不同，熱工儀表可分為多種類型。
(1)按被測參數不同，可分溫度壓力、流量、物位、成分分析及機械量(位移、轉速、振動等)測量儀表。
(2)按用途不同，可分標準用、實驗室用及工程用儀表。
(3)按顯示特點不同，可分指示式、記錄式、積算式、數字式及屏幕式儀表。
(4)按工作原理不同，可分機械式、電氣式、電子式、化學式、氣動式及液動式儀表。
(5)按裝置地點不同，可分就地安裝式及盤用儀表。
(6)按使用方式不同，可分固定式和攜帶式儀表。
在熱工生產現場，大多采用結構牢固.能適應較為惡劣環境的工程用儀表，標淮儀表常作為實驗室校對工程用儀表及作為標推傳遞之用。
热工仪表知识-温度测量
二、热电偶的基本定律 1、均质导体定律
该定律内容是：由一种均质导体或半导体组成的闭合回路，不论导体或半导 体的截面积、长度和各处温度分布如何，都不能产生热电势。该定律已在理论分 析中得到证明，并可得出如下结论：
（1）热电偶必须由两种不同性质的材料构成。 （2）由一种材料组成的闭合回路存在温差时，回路如产生热电势，便说明该材 料是不均匀的。据此，可检查热电极材料的均匀性。 2、中间导体定律
AuFe0.07）
2021/4/21
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四、热电偶的构造
1、普通型热电偶
常用的普通型热电偶本体是一端焊接的两根金属丝（热电极）。考虑到两根 热电极之间的电气绝缘和防止有害介质侵蚀热电极，在工业上使用的热电偶 一般都有绝缘管和保护套管。在个别情况下，如果被测介质对热电偶不会发 生侵蚀作用，也可不用保护套管，以减小接触测温误差与滞后。
（2）用一只辅助热电偶对多只同型号热电偶冷端进行补偿的线路；
2021/4/21
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六、热电偶的校验
热电偶经过长期使用后，由于氧化、腐蚀等原因，其材料的性质将会逐渐变 化，热特性也会随之改变，造成测温误差。为此，有必要对热电偶定期进行 校验，以确定其误差是否超出规定的允许误差。如超出允许误差则应报废或 将其热端剪去一段后重新焊接，再经校验合格后才能使用。
热电偶的校验有两种方法。一种是定点法，就是在国际温标规定的定点温度 （如锌、银、金、锑等金属的相平衡点温度）下进行校验。这种方法的特点 是精确度高，但设备复杂、校验点数少，而且校验操作复杂。该方法只用于 对高精确度的铂铑一铂热电偶的校验。另一种是比较法，它是广泛采用的方 法，可用于实验室用和工业用热电偶的校验。
热工仪表与测量
(1)热电偶基本定律的内容
两种均质金属组成的热电偶，其电势大 小与热电级直径，长度和沿热电级长度 上的温度分布无关，只与热电级材料和 两端温度有关； 热电势大小是两端温度的函数差，如果 两端温度相等，则热电势为零。
(2)热电偶基本定律的推论
（1）热电偶必须用两种性质不同的热电 级构成。 （2）若热电级材料的性质不均匀，即当 热电级温度分布不同时， 则热电偶将产 生附加电势。 所以根据附加热电势检查热电极材料 是 否均匀，从而衡量热电偶质量的高低。
•显示装置（测量终端）：向观察者显示被 测参数的数值和量值的装置
三、测量误差
测量误差：测量结果与被测量的真值之 差 绝对误差： ＝ x i X 0
xXi：0：测真量值结 果
相对误差： ＝ X0
真值无法测定，测量结果、误差
系统误差：在偏离规定条件时或由于测量方法 所引入的因素，按某确定规律所引起的误差
五、热工仪表的质量指标
仪表的准确度 仪表的非线性误差 变差 重复性 不灵敏区 漂移
§4-2温度测量及仪表
一、温度测量的基本概念 温度的定义：表征分子热运动的程度的 物理量 温标：衡量温度大小的标尺
摄氏：℃ 热力学：K 华氏：℉
温度计的分类和形式
膨胀式温度计
玻璃温度计 压力式温度计 双金属温度计
系统误差大、随即误差小 随机误差大、系统误差小 随机误差小、系统误差小，有疏忽误差
随机误差的特性及处理
当系统误差消除后，对一被测量进行无数次 测量时，同一方法、同一仪表，测量次数无 穷多时，总的算术平均就是被测参数的真值
最佳值（最优概值）：工程中n（测量次数）
的数值不可能无穷大，所得的结果只是真值
静态特性：
测量范围：
热工仪表
3、热电偶的类形 S B K J R E T ：铂铑10-铂 –20～1300℃ ：铂铑30-铂铑6 300～1600 ℃ ：镍铬-镍硅（镍铬-镍铝） -50～1000 ℃ ：铁-康铜 -40～750 ℃ ：铂铑13-铂 -0～1600 ℃ ：镍铬-康铜 -40 ～1000 ℃ ：铜-康铜 -40 ～350 ℃
华氏温标（°F）规定：在标准大气压下，冰的融点为32℃，水的沸点为 212℃，中间划分180等分，没等分为华氏1度，符号位°F。
摄氏温标（ ℃ ）规定：在标准大气压下，冰的融点为0℃，水的沸点为100℃， 中间划分100等分，没等分为华氏1度，符号位℃。
摄氏温度值t和华氏温度值tF有如下关系： t=5/9(tF-32) ℃
热电阻丝材料受腐蚀变质
更换热电阻
4、选型要点 连接方式：螺纹连接、法兰连接等。 量程范围：对于温度的测量，应保证工作温度在仪表量程的2/3 ～ 3/4处。 外护套材质：是否耐高温、耐腐蚀、耐磨等。 信号传输方式：2、3、4线制，电阻信号。 分度号选择：PT100、CU50等；电阻特性：如PT100特征为在标准条件下0度 时的测量电阻为100欧姆。 测量方式：表面式、插入式等，如为插入式还需对插入深度进行选择。
• 热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分子运动停止时的温度 为绝对零度，符号为K。热力学温度是基本的物理量，它的单位为开尔文，热 力学温标和华氏温标有如下关系： • t/℃=T/K-273.15 t/℃——分子为摄氏温度，分母为摄氏温度的单位； T/K——分子为开尔文温度，分母为开尔文温度的单位。
热工仪表概述
1、概述 热工测量技术包括热工参数的测量方法和实现测量的仪表。热工测量参数 包括温度、压力、流量、物位、成分（如气体分析仪）等。 在工业锅炉运行中，通过热工参数的测量，可以及时反映热力设备的运行 工况，为运行人员提供操作依据；为锅炉控制系统准确及时地提供信号。因此， 热工测量是保证热力设备安全、经济运行及实现自动化的基础条件。 目前我国电动仪表中并存着两种标准信号制度，在DDZ-Ⅰ和DDZ-Ⅱ型仪 表中采用0~10毫安直流电流作为标准信号，而在DDZ-Ⅲ型仪表中，采用目前 国际上统一的4~20毫安直流电流作为标准信号。从安全防爆、减少损耗、节 省能量考虑，信号电流的满度值都希望选小一些。但太小也有困难，起点电流 太小将会给两线制仪表带来困难，因为它将要求降低整个仪表在零信号时消耗 的总电流。而在目前的元器件水平下，起点电流比4mA再小有时将发生困难。 因此，目前国际上采用4～20mA作为标准信号。有利于识别仪表断电、断线 等故障，且为现场变送器实现两线制提供了可能。
热工参数测量之温度测量
= 4.15mV
第二十六页，共85页
• 测量仪表及连接导线作为第三种导体接入热电偶回 路。
第二十七页，共85页
3.中间温度定律：接点温度为t和t0的热电偶，产生的热电势等
于两支同性质热电偶在接点温度分别为t、tn和tn、t0时产生的热
电势的代数和，其中tn为中间温度即 ，
。
E A B t,t0 E A B t,tn E A B tn ,t0
测温范围广， 准确度高，便 于远距离、多 点、集中测量 和自动控制
低温条件下测 量准确度高， 便于远距离、 多点、集中测 量和自动控制
测量时不破坏 被测温度场， 测温上限高， 响应速度快
热工测量仪表
0 1 2 3 4 5 (m)
绝对黑体的辐出度按波长分布曲线
（1）斯忒藩（Stefan)—玻尔兹曼定律
M ( ,T ) ~λ 曲线下的面积等于绝对黑体在一
定温度下的辐射出射度 M0(T ) 即：
M0 (T ) 0 M (,T )d
由实验及理论都可以得到 斯忒藩—玻尔兹曼定律
1400K
一、热辐射及相关定律
1、热辐射
热辐射体中原子和分子不发生运动状态变化； 热辐射能量来自物体的热运动； 在任何温度下（不是绝对零度）辐射连续光谱。
发射本领和吸收本领
发射本领（单色辐射出射度）：
是用来描述辐射物体发射能量的能力的物理量。
(1)单色辐射出射度 M (,T ) :
~ d, d 1 ds 1
问题：如何从理论上找到符合实验曲线的函数式 ？
Mb( ,T) f ( ,T)
1、维恩经验公式:
M
b
(,
T
)
C15e
C2
T
这个公式与实验曲线短波长处符合得很好， 但在波长很长处与实验曲线相差较大。
2、瑞利--金斯经验公式:
M b ( ,T )
2
c2
2kT
M b (,T )
2c 4
kT
或者，
这个公式在波长很长处与实验曲线比较相近，
间。 与温度、该物体的性质和表面情况有关； 则按基
尔霍夫定律还与 有关， 和 都要用实验方法确定 。
c2
M c1 5 (eT 1)1
M T 4
(7 8)
(7 9)
二、单色辐射高温计
由普朗克定律或维恩公式可知，物体在某一波长
下的光谱辐射出射度与温度有单值函数关系，而且光
热工测量及仪表 ppt课件
9
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10
接触式测温法是使感温元件直接与被
测物体或直接与被测介质接触，感受
被测物体或被测介质的温度变化。
膨胀式、压力式、热电阻与热电偶温
度计
ppt课件 pLeabharlann t课件 ppt课件 11膨胀式温度计
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压力式温度计
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2
温度的宏观概念是建立在热平衡基础 上的。任意两个冷热程度不同的物体 相互接触，它们之间必然会发生热交 换现象，热量要从温度高的物体传向 温度低的物体，直到两物体之间的温 度完全一致时，这种热传递现象才能 停止。热力学第零定律
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2．温标 温标是温度数值化的标尺。各种温度计 的刻度数值均由温标确定。 华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国 际实用温标。
ppt课件 ppt课件 ppt课件 22
从以上式子可以得到如下结论：
热电偶回路热电势的大小只与组成热电偶的材 料和材料两端连接点所处的温度有关，与热电 偶丝的直径、长度及沿程温度分布无关。 只有用两种不同性质的材料才能组成热电偶， 相同材料组成的闭合回路不会产生热电势。 热电偶的两个热电极材料确定之后，热电势的 大小只与热电偶两端接点的温度有关。如果 T0 已知且恒定，则f（T0）为常数，回路总热电势 EAB（T，T0）只是温度T的单值函数。
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1．接触电势
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E AB (T)
KT NA (T) ln e NB (T)
热工仪表知识.ppt
反应较快，测量范围较广、精度可达0.2％，便于远距 离传送。所以在生产过程中可以实现压力自动检测、自动 控制和报警，适用于测量压力变化快、脉动压力、高真空 和超高压的场合。
第四节：智能型压力变送器
高可靠性的微控制器及高精度温度补偿； 将被测介质的压力信号转换成4~20mADC标准信号叠加
按仪表组合形式：可以分为 基地式仪表:将测量、显示、控制等各部分集中组装在一个表壳里，从而形成 一个整体，并且可就地安装的的一类仪表。
单元组合仪表:以统一的标准信号，将对参数的测量、变送、显示及控制等各种能够
独立工作的单元仪表（简称单元，例如变送单元、显示单元、控制单元等）相互联系 而组合起来的一种仪表
转子流量计的特点：
转子流量计是工业上和实验室最常用的一种流量计。 它具有结构简单、直观、压力损失小、维修方便等特 点。转子流量计适用于测量通过管道直径D<150mm 的小流量，也可以测量腐蚀性介质的流量。使用时流 量计必须安装在垂直走向的管段上，流体介质自下而 上地通过转子流量计。
1-节流元件 2-引压管路 3-三阀组 4-差压计
优点:
应用最多的孔板式流量计结构牢固,性能稳定可靠,使用寿命长; 应用范围广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比拟; 检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模经济生
产。
缺点:
测量精度普遍偏低; 范围度窄,一般仅3:1~4:1; 现场安装条件要求高; 压损大(指孔板、喷嘴等)。
热工仪表知识
目录
第一章 测量仪表基本知识 第二章 压力测量仪表 第三章 流量测量仪表 第四章 物位测量仪表 第五章 温度测量仪表
第一章 测量仪表基本知识
第一节：热工自动化仪表的分类
热工仪表知识
红外线温度计
总结词
红外线温度计利用红外辐射的原理进行温度测量。
详细描述
红外线温度计通过测量目标发射的红外辐射强度来确定其温度。由于红外辐射不 受环境光和气体等因素的影响，因此红外线温度计具有测量速度快、准确度高、 非接触等优点，广泛应用于医疗、科研、工业等领域。
光学高温计
总结词
光学高温计是一种利用光学干涉原理 进行温度测量的仪器。
详细描述
热电偶由两种不同的导体或半导体材料组成，当两端存在温 差时，会产生热电势，通过测量热电势的大小即可确定温度 。热电偶具有测量范围广、精度高、稳定性好等优点，广泛 应用于工业生产和科学研究中。
热电阻
总结词
热电阻是一种基于电阻随温度变化的原理进行温度测量的元件。
详细描述
热电阻由金属导体材料制成，其电阻值随温度变化而变化。常见的热电阻有铜 热电阻和铂热电阻等。热电阻具有测量精度高、稳定性好、输出信号大等优点， 适用于各种温度测量场合。
详细描述
超声波液位计利用超声波在空气中传播的特性，通过测量超声波在液体表面反射的时间 来计算液位高度。具有非接触式测量、精度高、响应速度快等优点，但受介质声速、温
度等因素影响较大。
谢谢观看
超声波流量计
原理
利用超声波在流体中的传播速度来测量流量。
应用
适用于各种流体，特别是气体和液体的流量测量。
优点
非接触式测量，适用于各种管道材质和流体状态，测量准确度高。
缺点
对管道条件和安装要求较高，且价格相对较高。
05
液位测量仪表
浮力式液位计
总结词
基于浮力原理，通过测量浮子的位移来反映液位高度。
容易受到流体压力、温度和密度变化的影 响，且不适用于含有杂质或颗粒的流体。
热工仪表基础知识2
热工仪表基础知识2常用仪表一、分类1. 根据检测类别分类a. 温度b. 压力c. 液位d. 流量2. 根据工作性质分类a. 变送器b. 传感器c. 调节器d. 执行器e. 显示器二、常用仪表工作原理1. 温度检测仪表a) 热电偶1．热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。
热电偶就是利用这一效应来工作的。
2．热电偶的种类及结构形成我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
b）热电阻⑴ 热电阻的测温原理与热电偶的测温原理不同的是，热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。
因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。
目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。
目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜：铂电阻精度高，适用于中性和氧化性介质，稳定性好，具有一定的非线性，温度越高电阻变化率越小；铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度线数大，适用于无腐蚀介质，超过150易被氧化。
中国最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等几种，它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000；铜电阻有R0=50Ω和R0=100Ω两种，它们的分度号为Cu50和Cu100。
其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。
⑵热电阻的信号连接方式目前热电阻的引线主要有三种方式①二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻r，r大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合②三线制：在热电阻（热电阻相关的信息）的根部的一端连接一根引线，另感谢您的阅读，祝您生活愉快。
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温度测量仪表temperature measuring instrument测量物体冷热程度的工业自动化仪表。
【简史】最早的温度测量仪表，是意大利人伽利略于1592年创造的。
它是一个带细长颈的大玻璃泡，倒置在一个盛有葡萄酒的容器中。
从其中抽出一部分空气，酒面就上升到细颈内。
当外界温度改变时，细颈内的酒面因玻璃泡内的空气热胀冷缩随之升降，因而酒面的高低就可以表示温度的高低，实际上这是一个没有刻度的指示器。
1709年，德国的D.G.华伦海特于荷兰首次创立温标。
他经过多年的分度研究，到1714年制成以水的冰点作为32度、汽点作为212度、中间分为180度的水银温度计，即为至今仍沿用的华氏温度计。
1742年，瑞典的A.摄尔西乌斯制成另一种水银温度计，它以水的冰点为100度、汽点作为0度。
到1745年，瑞典的C.von林奈将这两个固定点颠倒过来，这种温度计就是至今仍沿用的摄氏温度计。
早在1735年，就有人尝试利用金属棒受热膨胀的原理制造温度计。
到18世纪末，出现了双金属温度计。
1802年查理斯定律确立之后，气体温度计也随之得到改进和发展，其精确度和测温范围都超过了水银温度计。
1821年，德国的T.J.塞贝克发现热电效应。
同年，英国的H.戴维发现金属的电阻随温度而变化的规律。
这以后分别出现了热电偶温度计和热电阻温度计。
1876年，德国的K.W.西门子制造出第一支铂电阻温度计。
很早以前，人们在烧窑和冶锻时只能凭借火焰和被加热物体的颜色来判断温度的高低。
据记载，1780年韦奇伍德根据瓷珠在高温下颜色的变化来识别烧制陶瓷的温度，后来又有人根据陶土制的熔锥在高温下弯曲变形的程度来识别温度。
辐射温度计和光学高温计是20世纪初维思定律和普朗克定律出现以后才真正得到实用。
从60年代开始，由于红外技术和电子技术的发展，出现了利用各种新型光敏或热敏检测元件的辐射温度计（包括红外辐射温度计），使测温下限从原来的800℃延展到室温以下，从而扩大了它的应用领域。
【温标】又称温度标尺。
各种温度计产生的同时就规定了各自的分度方法，也就出现了各种温标，如原始的摄氏温标、华氏温标、气体温度计温标和铂电阻温标等。
为了统一温度的量值以达到国际通用的目的，最早国际权度局规定以玻璃水银温度计为基准仪表，统一用摄氏温标。
后经数次改革，到1927年改用以热力学温度为基础、以纯物质的相变点为定义固定点的国际温标。
以后又经多次修改完善，国际现代通用的温标是1967年第13次国际权度大会通过的1968年国际实用温标（英文简写为IPTS-68）。
它是以13个纯物质的相变点，如氢三相点即氢的固、液、气三态共存点(-259.34℃)、水三相点(0.01℃)和金凝固点(1064.43℃)等，作为定义固定点来复现热力学温度的。
中间插值在-259.34～630.74℃之间用基准铂电阻；在630.74～1064.43℃之间用基准铂铑10-铂热电偶;在1064.43℃以上用普朗克公式复现。
规定T代表热力学温度，单位为开尔文(K);t代表国际实用摄氏温度，t=T-273.15，单位为摄氏度(℃)。
华氏温度是利用摄氏度换算的。
【温度测量仪表的组成】一般温度测量仪表都有检测和显示两个部分。
在简单的温度测量仪表中，这两部分是连成一体的，如水银温度计；在较复杂的仪表中则分成两个独立的部分，中间用导线联接，如热电偶或热电阻是检测部分，而与之相配的指示和记录仪表则是显示部分。
【分类】按测量方式，温度测量仪表可分为接触式和非接触式两大类。
1、接触式温度测量仪表测量时，其检测部分直接与被测介质相接触，表1列出常用接触式温度测量仪表的种类和主要性能。
2、非接触式温度测量仪表测量时，温度测量仪表的检测部分不必与被测介质直接接触，因此可测运动物体的温度。
例如常用的光学高温计、辐射温度计和比色温度计，都是利用物体发射的热辐射能随温度变化的原理制成的辐射式温度计。
表2列出主要类型的非接触式温度测量仪表及其性能。
辐射温度计的分度和校验均在黑体(发射率ε＝1)的情况下进行，但实际被测物体多不是黑体(ε＜1)，所以测温时仪表显示的温度与真实温度有差别，使用时必须修正。
【现代发展】由于电子器件的发展，便携式数字温度计已逐渐得到应用。
它的数字显示部分的外形与袖珍电子计算器相似，并配有各种样式的热电偶和热电阻探头，使用比较方便灵活。
便携式红外辐射温度计的发展也很迅速。
装有微处理器的便携式红外辐射温度计（图2）具有存贮计算功能，能显示一个被测表面的多处温度或一个点温度的多次测量的平均温度、最高温度和最低温度等。
此外，现代还研制出多种其他类型的温度测量仪表，如用晶体管P-N结测温元件和光导纤维测温元件构成的仪表。
采用热象扫描方式的热象仪，可直接显示和拍摄被测物体的温度场的热象图，用以检查大型炉体、发动机等的表面温度分布，对于节能非常有益。
利用激光测量物体的温度分布的温度测量仪器尚处于研制过程。
光学高温计optical pyrometer根据物体单色辐射亮度随温度变化原理制成的非接触式温度测量仪表。
根据普朗克公式，物体的单色辐射亮度与温度的函数关系为式中c1和c2为常数；λ为单色辐射波长；T 为物体的温度。
根据这一公式可知，波长选定以后，物体的单色辐射亮度只随其温度而变。
工业中应用较广的光学高温计就是根据这一原理制成的。
图中物镜将被测物体成象于高温计内参比灯的灯丝所在平面上。
灯丝通电后发出一定的亮度，测温者通过目镜和红色滤光片观察灯丝与被测物体的单色辐射亮度，如亮度不同（图中a、c），即调节滑线电阻改变灯丝亮度，使灯丝与背景亮度相等（图中b）。
这时的灯丝电流即代表被测温度。
光学高温计的测量范围为700～3200℃，精确度为±1％。
实验室用的光学高温计精确度可达±0.05％。
还有一种利用光电元件来比较灯丝与被测物体单色辐射能的自动单色光电高温计，由于不用人来比较亮度，可减少人为误差。
这种仪表主要供实验室中精密测量和作为标准之用。
热电偶thermocouple根据热电效应测量温度的传感器，是温度测量仪表中常用的测温元件。
将不同材料的导体A、B接成闭合回路（图1a），接触点的一端称测量端，一端称参比端。
若测量端和参比端所处温度t和t0 不同，则在回路的A、B之间就产生一热电势EAB(t，t0 )，这种现象称为塞贝克效应，即热电效应。
EAB大小随导体A、B的材料和两端温度t和t0 而变，这种回路称为原型热电偶。
在实际应用中（图1b），将A、B的一端焊接在一起作为热电偶的测量端放到被测温度t处，而将参比端分开，用导线接入显示仪表，并保持参比端接点温度t0稳定。
显示仪表所测电势只随被测温度t变化。
表中列出国际通用热电偶的种类和特性。
此外，测高温的还有钨铼热电偶(可测温度达2500℃以上);测低温的还有金铁热电偶（-270℃以下）。
热电偶结构简单、使用方便、测温范围广，在工业和科学实验中应用非常广泛。
在工业应用中，热电偶装在保护套管内，以减少损坏、免受污染。
60年代以来，还出现了一种铠装热电偶（图2）。
它是将热电偶丝、粉状绝缘材料和金属保护管三者组装而制成的一种丝状、薄壁、实心、可弯曲的热电偶。
它的外径可细到1毫米以下，长度可达10米以上，使用甚为方便。
为了使热电偶参比端的温度保持稳定，在工业中经常采用特殊的导线将热电偶参比端延伸，置于温度稳定的地方或直接引到显示仪表。
这种导线使用在0～150℃范围内热电效应与热电偶相同的材料做芯线，外包绝缘保护层。
这种专用导线称为补偿导线。
热电阻resistance temperature利用金属或半导体的电阻值随温度变化的原理制成的传感器，是温度测量仪表中常用的一种温度测温元件。
金属热电阻的电阻值随温度上升而增大，常用的有铂热电阻（测温范围为-200～＋850℃）、铜热电阻（-50～＋150℃）和镍热电阻（-60～＋180℃）3种。
热电阻大多是用直径0.04～0.1毫米的纯金属丝绕在片状或棒状的云母、玻璃、陶瓷或胶木骨架上制成的。
在工业应用中它一般装在金属保护套管内，以防止损坏；也有做成铠装的。
热电阻的外形与热电偶相似。
铂热电阻复现性好，性能稳定，精确度高，在精密测温和控温中广泛应用。
半导体【热敏电阻】也是常用的一种热电阻，它的电阻值随温度上升而减小。
其特点是灵敏度高，体积小，反应速度快，但互换性较差，测温范围为-100～＋300℃。
温度调节仪表temperature controller能发出控制信号的温度测量仪表。
除温度调节系统之外，在工业和实验室中常用的温度调节仪表包括：①最简单的温度调节仪表，由电接点水银温度计和中间继电器组成，在液体恒温浴槽中应用较广。
此外还有利用固体膨胀式温度计（如双金属、瓷管和金属棒等）代替水银温度计组成的温度调节器。
它与前一种调节仪表相似，但大多用在空气恒温箱中。
②应用普遍的动圈式温度指示调节仪。
它利用电子线路将来自热电偶或热电阻的信号与温度的设定值相比较后，按一定规律发出控制信号，以调节对象的温度。
这类仪表适用温度范围宽，可发出多种调节规律的控制信号（双位、三位、比例、积分、微分等）。
与此相类似的还有一种小型温度指示调节仪（见图），体积较小，结构简单。
一般的温度记录仪加装少量的附加装置后，也具有温度调节功能而成为温度记录调节仪表。
③适用于调节要求高的精密温度调节仪。
随时间按程序调节温度的程序温度控制器多应用于材料的热处理工作方面。
带有微处理器的可编程序温度调节器是一种新型的温度调节仪表，除调节精度较高之外，内部还装有可适用各种通用热电阻和热电偶的程序，并用数字显示。