3第三章过程检测仪表：温度检测仪表2013定稿2次课
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温度检测及仪表全
热电效应
1821年，德国物理学家赛贝克用两种不同金属组成闭合 回路，并用酒精灯加热其中一个接触点（称为结点)，发现放 在回路中的指南针发生偏转（说明什么?)，如果用两盏酒精 灯对两个结点同时加热，指南针的偏转角反而减小（又说明 什么？） 。
指南针的偏转说明回路中有电动势产生并有电流在回 路中流动，电流的强弱与两个结点的温差有关。
一、热电偶
（1）.热电现象及测温原理 热电偶工作原理演示
热电极A
左端称为：
测量端
A
(工作端、
热端)
B
热电势
热电极B
右端称为：
自由端
(参考端、 冷端）
结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。
(1).热电现象及测温原理
热电势的产生
– 不同金属具有不同的电子密度；
– 两种金属接触面因为电子的扩散作用而产 生电场；
膨胀式玻 双璃 金液 属体 : 8: 05~06~0060C0C
接触式压力式铂 蒸 液 气铑 汽 体 体
: 30 ~ 600C : 20 ~ 350C : 0 ~ 250C 铂 : 0 ~ 1600C
温度计
热 热电 电阻 偶： 镍 镍铂铬 铬:
镍硅 考铜
200 ~
: 50 ~ 1000C : 50 ~ 600C 600C、铜 : 50
三、温度测量仪表的种类
• 600ºC以上-------高温计 600ºC以下-------温度计
• 接触式、非接触式
四、温度测量的基本原理及方法
1、物体受热，体积膨胀 V--T 2、压力随温度变化 P--T 3、金属导体电阻随温度变化 R--T 4、热电效应原理 E--T 5、热辐射原理
常用温度计的种类及适用温度
温度检测仪表
T T0
A
B
dT
kT e
ln
N AT N BT
k T0 e
ln
N B T0 N AT0
T T0
A
B
dT
kT e
ln
N AT N BT
k T0 e
ln
N AT0 N BT0
T T0
A B
dT
eAB T eAB T0
T
T0
B
A dT
EAB T ,T0
热电势的测量(讨论)
EAB(t,t0)=?
kT e
ln
N AT N BT
kT0 e
ln N BT0 N AT0
kT e
ln
N AT N CT
N CT N BT
kT0 e
ln
N BT0 N CT0
N CT0 N AT0
eAC T eAC T0 (eBC T eBC T0 ) E AC T ,T0 E BC T ,T0
不同型号的热电偶需要用不同的补偿导线； 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
热电偶温度计 E=EK(t,tc)+EK(tc,t0)
热电偶的使用——自由端温度补偿
1、计算修正
定律3：中间温度定律—E(t,0)=E(t,t0) + E(t0,0)
一般选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”。
热电偶的使用——补偿导线
现场
E=EAB(t,t0’)+EA’B’(t0’,t0)= EAB(t,t0’)+EAB(t0’,t0)=EAB(t,t0)
过程检测与控制仪表培训课件
过程检测与控制仪表知识员工培训教材马仁过程控制与检测仪表课件一、过程控制仪表：1）是实现工业生产过程自动化的重要工具。
控制检测仪表可分为八大单元：变动单元、调节单元、计算单元、显示单元、转换单元、给定单元、执行单元和辅助单元。
（理论以“够用为度”，实践以“实用为主”）LT控制系统方框图说明：图中控制对象代表生产过程中的某个环节，控制对象输出的是被控变量（如压力、流量、温度、液位等温度变量）。
这些工艺变量经变动单元转换成相应的电信号或气压信号后，一方面送显示单元供指示和记录，同时又送到调节单元中与给定单元送来的给定值进行比较，调节单元将比较后的偏差值进行一定的运算后，发出控制信号，控制执行单元的动作，将阀门开大或关小。
改变控制量（如燃料油、蒸汽等介质流量的多少）直至被控变量与给定值相等为止，此时阀门会平衡在某一位置，使工艺介质达到工艺要求。
①LT—检测锅炉汽包水位的变化并将汽包水位高低这一物理量转换成仪表间的标准统一信号。
②LC—接受液位测量变送器的输出标准信号，与工艺控制调节（控制器）器要求的水位信号相比较得出偏差信号的大小和方向，并按一定的规律运算后输送一个对应的标准统一信号。
③LV—接受控制器的输出信号后，根据信号的大小和方向控制阀门的开度，从而改变给水量，经过反复测量和控制使锅炉汽包水位达到工艺要求。
一个控制系统基本由给定单元、控制对象、变送单元、调节（控制）单元、执行单元组成。
锅炉汽包水位控制系统原理图二、检测与过程控制仪表（通常称自动化仪表）分类方法很多，根据不同原则可以进行相应的分类，如：按照能源（所使用的）：气动仪表、电动仪表、液动仪表。
根据是否引入微处理机可分为：智能仪表和非智能仪表。
根据信号形式可分为：模拟仪表和数字仪表。
检测与过程控制仪表最通用的分类是按照仪表在测量与控制系统中的作用划分的：检测仪表—压力、温度、物位、成分（分析）显示仪表—DCS（模拟和数字）调节（控制仪表）执行器—执行机构—气动、电动、液动。
HG第三章检测仪表与传感器(温度检测)
第五节 温度检测及仪表
➢概念：温度是表征物体冷热程度的物理量。温度的微观 概念是大量分子运动平均强度的表示。分子运动愈激烈其 温度表现越高。
➢自然界中几乎所有的物理化学过程都与温度紧密相关， 因此温度是工农业生产、科学试验以及日常生活中需要普 遍进行测量和控制的一个重要物理量。
➢ 温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量， 而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读 数起点（零点）和测量温度的基本单位。温标有：华氏温标、 摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。
7
1、工作原理与热电效应
A
T
T0
B 图 7-2 热 电 偶 回 路
将两种不同的导体或半导体两 端相接组成闭合回路，当两接 点分别置于两种不同的温度时， 则在回路中产生热电势，形成 回路电流.这种现象称塞贝克效 应，即热电效应.
热电偶回路产生的热电势由接触电势和温差电势两部分组 成。
测温时，将焊接的一端置于被测温度场中，称为测量端 （或工作端、热端）。另一段一般要求恒定在某一温度， 称为参考端（或自由端、冷端）。
5
2、压力式温度计
利用液体的蒸发或气体的 膨胀而引起的压力变化进行 测量。
–温包：传热、容纳膨胀 介质； –毛细管：传递压力； –弹簧管：显示压力（温 度）。
6
二、 热电偶测温
➢热电偶测温系统可实现 远距离温度自动测量。
➢它的测温范围为：
❖-270～+1800℃。
-
➢是广泛应用的温度检测
系统.
➢常用来测量是一种符合热力学温标又使用简单的温标。 最新温标是1990年国际温标 (ITS－90)
2
一、温度测量的主要方法
温度的测量：以热平衡为基础的。温度最本质的性质：当两 个冷热程度不同的物体接触后就会产生导热换热，换热结束 后两物体处于热平衡状态，则它们具有相同的温度。
➢概念：温度是表征物体冷热程度的物理量。温度的微观 概念是大量分子运动平均强度的表示。分子运动愈激烈其 温度表现越高。
➢自然界中几乎所有的物理化学过程都与温度紧密相关， 因此温度是工农业生产、科学试验以及日常生活中需要普 遍进行测量和控制的一个重要物理量。
➢ 温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量， 而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读 数起点（零点）和测量温度的基本单位。温标有：华氏温标、 摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。
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1、工作原理与热电效应
A
T
T0
B 图 7-2 热 电 偶 回 路
将两种不同的导体或半导体两 端相接组成闭合回路，当两接 点分别置于两种不同的温度时， 则在回路中产生热电势，形成 回路电流.这种现象称塞贝克效 应，即热电效应.
热电偶回路产生的热电势由接触电势和温差电势两部分组 成。
测温时，将焊接的一端置于被测温度场中，称为测量端 （或工作端、热端）。另一段一般要求恒定在某一温度， 称为参考端（或自由端、冷端）。
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2、压力式温度计
利用液体的蒸发或气体的 膨胀而引起的压力变化进行 测量。
–温包：传热、容纳膨胀 介质； –毛细管：传递压力； –弹簧管：显示压力（温 度）。
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二、 热电偶测温
➢热电偶测温系统可实现 远距离温度自动测量。
➢它的测温范围为：
❖-270～+1800℃。
-
➢是广泛应用的温度检测
系统.
➢常用来测量是一种符合热力学温标又使用简单的温标。 最新温标是1990年国际温标 (ITS－90)
2
一、温度测量的主要方法
温度的测量：以热平衡为基础的。温度最本质的性质：当两 个冷热程度不同的物体接触后就会产生导热换热，换热结束 后两物体处于热平衡状态，则它们具有相同的温度。
第3章 过程参数检测与变送2 温度检测仪表PPT课件
5
• 压力式温度计
6
．辐射式温度检测仪表
• 辐射式温度检测仪表主要由光学系统、检测元件、转 换电路和信号处理电路等组成。
（1）高温辐射温度计 高温辐射温度计由光学玻璃透镜实现能量聚集，通过硅 光电池实现信号转换。光学透镜的光通带波长为 0.7~1.1μm，测温范围为700~2000℃，硅光电池接受辐 射能所产生的电压信号为0~20mV。其基本误差在 1500℃以下时为±0.7%，在1500℃以上时为1%，到达 99%稳态值的响应时间小于1ms。因此，该类温度计适 用于高温测量。
12
（二） 温度的检测
当 t t0 时，
E A t 0 , B t 0 e C A t 0 B e B t 0 C e C t 0 A 0 ( 2 ) e B t 0 C e C t 0 A e A t 0 B e B t 0 A ( 3 )
代入(1):
8
（二） 温度的检测
1、热电偶温度传感器
1）热电偶的构成及测温原理： 由两种材质不同的导体或半导体焊接在一起构成的
闭合回路，当回路两端点温度不同时，回路中就会产 生热电势（称为热点效应）并产生电流。当一端温度 固定，则热电势与另一端温度成单值对应关系。其表 示如下：
eAB (t )
9
eBA(t0 )
• 温度是表征物体冷热程度的物理量。
接触式测温和非接触式测温
3
类型 型式 膨胀式
表3-1 常用温度检测仪表分类及其特点
原理
测温范围 (℃)
准确度 (℃)
特点
膨胀
-200~650
0.1~5
结构简单，响应速度慢 ，适于就地测量
压力表 式
压力
-20~600
接 触
• 压力式温度计
6
．辐射式温度检测仪表
• 辐射式温度检测仪表主要由光学系统、检测元件、转 换电路和信号处理电路等组成。
（1）高温辐射温度计 高温辐射温度计由光学玻璃透镜实现能量聚集，通过硅 光电池实现信号转换。光学透镜的光通带波长为 0.7~1.1μm，测温范围为700~2000℃，硅光电池接受辐 射能所产生的电压信号为0~20mV。其基本误差在 1500℃以下时为±0.7%，在1500℃以上时为1%，到达 99%稳态值的响应时间小于1ms。因此，该类温度计适 用于高温测量。
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（二） 温度的检测
当 t t0 时，
E A t 0 , B t 0 e C A t 0 B e B t 0 C e C t 0 A 0 ( 2 ) e B t 0 C e C t 0 A e A t 0 B e B t 0 A ( 3 )
代入(1):
8
（二） 温度的检测
1、热电偶温度传感器
1）热电偶的构成及测温原理： 由两种材质不同的导体或半导体焊接在一起构成的
闭合回路，当回路两端点温度不同时，回路中就会产 生热电势（称为热点效应）并产生电流。当一端温度 固定，则热电势与另一端温度成单值对应关系。其表 示如下：
eAB (t )
9
eBA(t0 )
• 温度是表征物体冷热程度的物理量。
接触式测温和非接触式测温
3
类型 型式 膨胀式
表3-1 常用温度检测仪表分类及其特点
原理
测温范围 (℃)
准确度 (℃)
特点
膨胀
-200~650
0.1~5
结构简单，响应速度慢 ，适于就地测量
压力表 式
压力
-20~600
接 触
第03章C 温度的检测 化工自动化及仪表(工艺类专业适用) 教学课件
eAB(t0)
A
BA
B
eA(t,t0) A B eB(t,t0)
图3-37 热电偶示意图
eAB(t) 图3-38 热电现象
t 端称为工作端(假定该端置于热源中)，又称测量端或热端 t0端称为自由瑞，又称参考端或冷端 这两种不同导体或半导体的组合称为热电偶 每根单独的导体或半导体称为热电极
4
—河南城建学院电气系周焱课件—
—化工自动化及仪表（工艺类专业适用）—
中间导体定律
人为接入A 导体，温度 设定为50度
例：求热电偶回路的电势。
若干接触电势
已知：eAB(240)=9.747mV，eAB(50)=2.023mV，eAC(50)=3.048mV，eAC（l0）=0.591mV。
解一：E=eAB(240)+eBC(50)+eCA(10)， 而 eAB(50)+eBC(50)+eCA(50)=0
式 因此(i)就，1是其.如热总果热电电偶组势测成E温A热的B(t电基,t0)本偶就公与的式温两。度种当t成冷电单端极值温函材度数料t0对一相应定关同时系，(无，对和于接热确触电定电偶的的势热长电)，短偶、则来直说无径，论无eA关热B(t。0电)为只偶常要冷数测，、
量出热电热势两大端小，的就温能度判如断被何测（温温度的差高电低势，这互就相是抵热消电偶）的，温闭度测合量回原路理中。 的总热电势为
—河南城建学院电气系周焱课件—
—化工自动化及仪表（工艺类专业适用）—
3.3 温度检测
☆ 温度检测的主要方法和分类 ★ 热电偶及其测温原理 ★ 热电阻及其测温原理 ☆ 温度变送器简介 ☆ 其它温度检测仪表简介 ★ 温度检测仪表的选用和安装
1
—河南城建学院电气系周焱课件—
A
BA
B
eA(t,t0) A B eB(t,t0)
图3-37 热电偶示意图
eAB(t) 图3-38 热电现象
t 端称为工作端(假定该端置于热源中)，又称测量端或热端 t0端称为自由瑞，又称参考端或冷端 这两种不同导体或半导体的组合称为热电偶 每根单独的导体或半导体称为热电极
4
—河南城建学院电气系周焱课件—
—化工自动化及仪表（工艺类专业适用）—
中间导体定律
人为接入A 导体，温度 设定为50度
例：求热电偶回路的电势。
若干接触电势
已知：eAB(240)=9.747mV，eAB(50)=2.023mV，eAC(50)=3.048mV，eAC（l0）=0.591mV。
解一：E=eAB(240)+eBC(50)+eCA(10)， 而 eAB(50)+eBC(50)+eCA(50)=0
式 因此(i)就，1是其.如热总果热电电偶组势测成E温A热的B(t电基,t0)本偶就公与的式温两。度种当t成冷电单端极值温函材度数料t0对一相应定关同时系，(无，对和于接热确触电定电偶的的势热长电)，短偶、则来直说无径，论无eA关热B(t。0电)为只偶常要冷数测，、
量出热电热势两大端小，的就温能度判如断被何测（温温度的差高电低势，这互就相是抵热消电偶）的，温闭度测合量回原路理中。 的总热电势为
—河南城建学院电气系周焱课件—
—化工自动化及仪表（工艺类专业适用）—
3.3 温度检测
☆ 温度检测的主要方法和分类 ★ 热电偶及其测温原理 ★ 热电阻及其测温原理 ☆ 温度变送器简介 ☆ 其它温度检测仪表简介 ★ 温度检测仪表的选用和安装
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—河南城建学院电气系周焱课件—
温度测量仪表
1、温度测量仪表
温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体 随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数 值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量 温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、 摄氏温标、热力学温标等。
华氏温标（oF）：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；
热电阻温度变送器是由基准单元、R/V转换单元、线性电路、 反接保护、限流保护、V/I转换单元等组成。测温热电阻信 号转换放大后，再由线性电路对温度与电阻的非线性关系进 行补偿，经V/I转换电路后输出一个与被测温度成线性关系 的4～20mA的恒流信号。 热电偶温度变送器一般由基准源、冷端补偿、放大单元、线 性化处理、V/I转换、断偶处理、反接保护、限流保护等电 路单元组成。它是将热电偶产生的热电势经冷端补偿放大后， 再帽由线性电路消除热电势与温度的非线性误差，最后放大 转换为4～20mA电流输出信号。为防止热电偶测量中由于 电偶断丝而使控温失效造成事故，变送器中还设有断电保护 电路。当热电偶断丝或接解不良时，变送器会输出最大值 （28mA）以使仪表切断电源。
1.3、热电阻
1.3.5、测温系统的组成
一般由热电偶、补偿导线和显示仪表（包含冷端补偿） 等组成。必须注意以下三点： ①型号相配； ②极性不能接错； ③补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃ 。 显示仪表包括：转换电路（变送器）、显示单元等
1.3、热电阻
1.3.5、测温系统的组成
热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪 表等组成。必须注意以下两点： ①热电阻和显示仪表的分度号必须一致 ②为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采用三线制 接法。
压力取源部件与温度取源部件在同一管段上时必须遵循先压 力后温度的次序，两者间距不得小于150mm（规范规定）。 通称我们两者安装间距为200mm，其遵循的原则是便于热 电阻及针型阀的拆卸。套管在定位时还需遵循在管线的中心 线上，扩大管上套管的定位应在中心线及斜度为45º的位置， 其方向应是逆着油流的方向。 扩大管上的热电阻在安装时应将接线口朝下方，防止雨水倒 灌。安装前应将套管内充满洁净的变压器油，在旋紧热电阻 时不得旋转接线端头部，以防接线端子脱落。 2、接线方式
温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体 随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数 值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量 温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、 摄氏温标、热力学温标等。
华氏温标（oF）：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；
热电阻温度变送器是由基准单元、R/V转换单元、线性电路、 反接保护、限流保护、V/I转换单元等组成。测温热电阻信 号转换放大后，再由线性电路对温度与电阻的非线性关系进 行补偿，经V/I转换电路后输出一个与被测温度成线性关系 的4～20mA的恒流信号。 热电偶温度变送器一般由基准源、冷端补偿、放大单元、线 性化处理、V/I转换、断偶处理、反接保护、限流保护等电 路单元组成。它是将热电偶产生的热电势经冷端补偿放大后， 再帽由线性电路消除热电势与温度的非线性误差，最后放大 转换为4～20mA电流输出信号。为防止热电偶测量中由于 电偶断丝而使控温失效造成事故，变送器中还设有断电保护 电路。当热电偶断丝或接解不良时，变送器会输出最大值 （28mA）以使仪表切断电源。
1.3、热电阻
1.3.5、测温系统的组成
一般由热电偶、补偿导线和显示仪表（包含冷端补偿） 等组成。必须注意以下三点： ①型号相配； ②极性不能接错； ③补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃ 。 显示仪表包括：转换电路（变送器）、显示单元等
1.3、热电阻
1.3.5、测温系统的组成
热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪 表等组成。必须注意以下两点： ①热电阻和显示仪表的分度号必须一致 ②为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采用三线制 接法。
压力取源部件与温度取源部件在同一管段上时必须遵循先压 力后温度的次序，两者间距不得小于150mm（规范规定）。 通称我们两者安装间距为200mm，其遵循的原则是便于热 电阻及针型阀的拆卸。套管在定位时还需遵循在管线的中心 线上，扩大管上套管的定位应在中心线及斜度为45º的位置， 其方向应是逆着油流的方向。 扩大管上的热电阻在安装时应将接线口朝下方，防止雨水倒 灌。安装前应将套管内充满洁净的变压器油，在旋紧热电阻 时不得旋转接线端头部，以防接线端子脱落。 2、接线方式
第3章过程测量仪表2温度-PPT精品文档
2
3.2.1 概述
测温仪表的分类:从测量元件与被测介质是否接触的角度 来看分为：接触式和非接触式两大类。
接触式测温 测温原理： 在两种不同温度的物体相互接触过程中，由于有温差存在，热 量就会从高温物体向低温物体传递。在足够长的时间内两者达 到热平衡。 特点： 优点：接触式测量仪表简单、可靠、测量精度高。 缺点：1.由于感温元件在热交换过程中，达到热平衡的时间较 长，因而有测量滞后现象。2.可能产生化学反应，不适宜于直 接对腐蚀性介质测温。3.受耐高温材料限制，不能用于极高温 测量。 3
同理，对于串入多种导线，只要引入两端的温度 相同，热电偶的热电势将保持不变。
14
一、热电偶温度计 2.常用热电偶的种类 根据国际电工委员会的推荐，目前我国已经为8种 热电偶制定了标准，这8种热电偶称为标准热电偶。 8种标准热电偶如下表3-2。 通常表示热电偶所用热电极材料时，前者为正极， 后者为负极。
电子密 度大 正极
电子密 度小 负极
8
一、热电偶温度计
我们把在温度 t 下的接触电势差记作 eAB(t) ，注脚 A 表示正极金属， B 表示负极金属。同理：把t0温度下的接 触电势差记作 eAB(t0) 。
等效原理图
9
一、热电偶温度计
等效原理图
整个闭合回路中总的热电势 EAB（t , t0）应为热电偶 两接点处热电势的代数和，即： 定值
1. 热电偶测温原理 热电偶是由具有不同导电特性的两种材料焊接而 成。如图所示。
6
一、热电偶温度计 冷端
热端
组成热电偶的两根导体称为热电极。
7
一、热电偶温度计
原理：以热电效应为基础的测 温仪表 热电效应： 如果将两种不同材料的金属 导线 A 和 B 连成如图所示的闭 合回路，并将接点一端放入温 度为 t 的热源中，使其温度高于 另一接点处的温度 t0，则在该 闭合回路中就有电流通过，即 有热电势产生，我们把这种现 象称为热电效应或塞贝克效应 （1821年）。
3.2.1 概述
测温仪表的分类:从测量元件与被测介质是否接触的角度 来看分为：接触式和非接触式两大类。
接触式测温 测温原理： 在两种不同温度的物体相互接触过程中，由于有温差存在，热 量就会从高温物体向低温物体传递。在足够长的时间内两者达 到热平衡。 特点： 优点：接触式测量仪表简单、可靠、测量精度高。 缺点：1.由于感温元件在热交换过程中，达到热平衡的时间较 长，因而有测量滞后现象。2.可能产生化学反应，不适宜于直 接对腐蚀性介质测温。3.受耐高温材料限制，不能用于极高温 测量。 3
同理，对于串入多种导线，只要引入两端的温度 相同，热电偶的热电势将保持不变。
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一、热电偶温度计 2.常用热电偶的种类 根据国际电工委员会的推荐，目前我国已经为8种 热电偶制定了标准，这8种热电偶称为标准热电偶。 8种标准热电偶如下表3-2。 通常表示热电偶所用热电极材料时，前者为正极， 后者为负极。
电子密 度大 正极
电子密 度小 负极
8
一、热电偶温度计
我们把在温度 t 下的接触电势差记作 eAB(t) ，注脚 A 表示正极金属， B 表示负极金属。同理：把t0温度下的接 触电势差记作 eAB(t0) 。
等效原理图
9
一、热电偶温度计
等效原理图
整个闭合回路中总的热电势 EAB（t , t0）应为热电偶 两接点处热电势的代数和，即： 定值
1. 热电偶测温原理 热电偶是由具有不同导电特性的两种材料焊接而 成。如图所示。
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一、热电偶温度计 冷端
热端
组成热电偶的两根导体称为热电极。
7
一、热电偶温度计
原理：以热电效应为基础的测 温仪表 热电效应： 如果将两种不同材料的金属 导线 A 和 B 连成如图所示的闭 合回路，并将接点一端放入温 度为 t 的热源中，使其温度高于 另一接点处的温度 t0，则在该 闭合回路中就有电流通过，即 有热电势产生，我们把这种现 象称为热电效应或塞贝克效应 （1821年）。
第3章 过程参数检测仪表ppt课件
电气工程系
Department of Electrical Engineering
3.4 温度检测与变送---概念
温标：将温度数值化的一套规则和方法。
名称
华氏 摄氏 开氏
符号
F C T
单位
℉ ℃ K
绝对零点 冰融点 水沸点
-459.67 -273.15
0
32 0 273.15
212 100 373.15
被测量量程 Bx xma x xmin
xmax t 变送单元传递特性
km
ymaxyminBy xmaxxmin Bx
电气工程系
Department of Electrical Engineering
3.2 检测仪表工作特性
2.零点及迁移
零点：检测工作的起点。 ymin相对应的被测量最大值。
只与工作的起始点有关，而与量程和km无关。 代表仪器传递特性的平移。用xq表示。
Department of Electrical Engineering
3.3 测量误差
例: ①圆形表用角位移：
量程0~200满量程指针超过 270℃
X 2207 oo C 001.3o5/oC
②直线形表用角位移： 满量程移动距离40mm
4m 0 m 0.01 m3/m kPa
X 30k0p0
电气工程系
Department of Electrical Engineering
3.3 测量误差
仪表灵敏度η： 仪表指针的线位移或角位移△α比位移对被测参数的变
化△X之比。
X
反映仪表对被测参数 变化的敏感程度。
提高灵敏度≠提高精确度！！ 放大标尺范围或减小分格值不能提高灵敏度，仪表精度！！
Department of Electrical Engineering
3.4 温度检测与变送---概念
温标：将温度数值化的一套规则和方法。
名称
华氏 摄氏 开氏
符号
F C T
单位
℉ ℃ K
绝对零点 冰融点 水沸点
-459.67 -273.15
0
32 0 273.15
212 100 373.15
被测量量程 Bx xma x xmin
xmax t 变送单元传递特性
km
ymaxyminBy xmaxxmin Bx
电气工程系
Department of Electrical Engineering
3.2 检测仪表工作特性
2.零点及迁移
零点：检测工作的起点。 ymin相对应的被测量最大值。
只与工作的起始点有关，而与量程和km无关。 代表仪器传递特性的平移。用xq表示。
Department of Electrical Engineering
3.3 测量误差
例: ①圆形表用角位移：
量程0~200满量程指针超过 270℃
X 2207 oo C 001.3o5/oC
②直线形表用角位移： 满量程移动距离40mm
4m 0 m 0.01 m3/m kPa
X 30k0p0
电气工程系
Department of Electrical Engineering
3.3 测量误差
仪表灵敏度η： 仪表指针的线位移或角位移△α比位移对被测参数的变
化△X之比。
X
反映仪表对被测参数 变化的敏感程度。
提高灵敏度≠提高精确度！！ 放大标尺范围或减小分格值不能提高灵敏度，仪表精度！！
温度检测方法及仪表培训课件
E t E ( t ,t 0 ) f( t ) C ( t ) 测出EAB(t,t0)就可以测算出t
分度表 如果能使冷端温度t0 固定，则总电势就只与温度t成单值函数关系
A(tB ,t0 ) A(tB ) C
分度表-----热电势与热端温度之间 关系列成表格 注：热电势与热端温度之间 关系是非线性
结构复杂、不能测量高温 ,由于体
积大 ,测点温度较困难
0 ～500（-50 ～ 600）液体型 0 ～100（-50 ～ 200）蒸汽型
-150 ～500（-200 ～ 600）铂电阻 0 ～100（-50 ～ 150）铜电阻 -50 ～150（180）镍电阻 -100 ～200（300）热敏电阻
热电偶温度 测温范围广 ,精度高 ,便于远距
热电偶的结构
热电偶广泛应用于各种条件下的温度测量，尤其适用于500℃以上较高 温度的测量。
根据用途和安装位置不同：
1.普通型热电偶; 2.铠装热电偶; 3.表面型热电偶----利用真空镀膜法将两电极材料蒸镀在绝缘基底上;测
量物体的表面温度
4.快速热电偶-------测量高温熔融物体的一种专用热电偶
测量时 ,必须经过人工调整 ,有人 为误差 ,不能作远距离测量 ,记录 和自控
只能测高温,低温段测量不准,环境 条件会影响测量精度,连续测高温 时须作水冷却或气冷却
900 ～2000（700 ～ 2000） 100 ～2000（50 ～ 2000）
温标
摄氏温标 ---------是把标准大气压下纯水的冰融点定为0度，纯水的沸点定为100度的一种
温度检测方法及仪表
➢应用热膨胀原理测温
测量原理
物体受热时产生膨胀
液体膨胀式温度计
固体膨胀式温度计
分度表 如果能使冷端温度t0 固定，则总电势就只与温度t成单值函数关系
A(tB ,t0 ) A(tB ) C
分度表-----热电势与热端温度之间 关系列成表格 注：热电势与热端温度之间 关系是非线性
结构复杂、不能测量高温 ,由于体
积大 ,测点温度较困难
0 ～500（-50 ～ 600）液体型 0 ～100（-50 ～ 200）蒸汽型
-150 ～500（-200 ～ 600）铂电阻 0 ～100（-50 ～ 150）铜电阻 -50 ～150（180）镍电阻 -100 ～200（300）热敏电阻
热电偶温度 测温范围广 ,精度高 ,便于远距
热电偶的结构
热电偶广泛应用于各种条件下的温度测量，尤其适用于500℃以上较高 温度的测量。
根据用途和安装位置不同：
1.普通型热电偶; 2.铠装热电偶; 3.表面型热电偶----利用真空镀膜法将两电极材料蒸镀在绝缘基底上;测
量物体的表面温度
4.快速热电偶-------测量高温熔融物体的一种专用热电偶
测量时 ,必须经过人工调整 ,有人 为误差 ,不能作远距离测量 ,记录 和自控
只能测高温,低温段测量不准,环境 条件会影响测量精度,连续测高温 时须作水冷却或气冷却
900 ～2000（700 ～ 2000） 100 ～2000（50 ～ 2000）
温标
摄氏温标 ---------是把标准大气压下纯水的冰融点定为0度，纯水的沸点定为100度的一种
温度检测方法及仪表
➢应用热膨胀原理测温
测量原理
物体受热时产生膨胀
液体膨胀式温度计
固体膨胀式温度计
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检测技术
温度检测仪表
3.2 热电阻温度计
温度检测电路
二线式热电阻测温电路 一般 R << R，此时
Rf R' R' w ¥ A + + R E
采用仪表放大器，具 有很高的输入阻抗和共 模抑制比。
t
R
uo
检测技术
温度检测仪表
3.2 热电阻温度计
温度检测电路
三线式热电阻测温电路 RW 是导线等效电阻，只要 导线对称，便可实现温度补 偿。接在电 源支路中的 导线等效电 阻对测量结 果影响较小。 R
检测技术
温度检测仪表
3.1 温度检测的基础知识
国际温标 ›› ITS-90
基准仪器及温度范围 3He和4He蒸气压温度计 0.65～5.0 K 3He、4He 定容气体温度计 3.0～24.5561 K 13.8033～1234.93 K 基准铂电阻温度计 1234.96 K以上 光学或光电高温计 同时对插补公式也进行了修改
10 1
标准 热电偶
标准光高温计
Pd
精度 / °C
0.1 0.01
Ag Au (凝固点)
(沸点) O2 0.00 (沸点) 1
H2
－250
－100
温度T / ° C
检测技术
温度检测仪表
3.1 温度检测的基础知识
国际温标 ›› ITS-90
各温标间的换算关系
检测技术
温度检测仪表
3.1 温度检测的基础知识
检测技术
温度检测仪表
3.2 热电阻温度计
不平衡电桥的分析与设计
电桥的输出形式
电压输出/电流输出 等效电路
RTH RL ～ ETH
被测量
检测技术
温度检测仪表
3.2 热电阻温度计
不平衡电桥的分析与设计
电桥的工作方式
考虑灵敏度 考虑非线性 考虑负载上的有效功率（电流输出） 电源功率和元件耗散功率
温度检测仪表
3.1 温度检测的基础知识
热电阻温度检测技术
半导体热敏电阻
非线性修正 热电偶温度检测技术
热电效应
热电偶
基本定律
特点、结构、总电势、种类
冷端补偿、测量电路、安装
其他温度检测技术
检测技术
温度检测仪表
3.1 温度检测的基础知识
温度与温标
经验温标 热力学温标 国际温标
例如，若选用水银温度计作为温标规定的温度计，那么别的 物质（例如酒精）就不能用了。而且使用温度范围也不能超 过上下限（如0℃，100℃），超过了就不能标定温度了。
检测技术
温度检测仪表
3.1 温度检测的基础知识
经验温标
华氏温标：规定水的沸腾温度为 212 度，氯化铵和冰的混合 物为 0 度，这两个固定点中间等分为 212 份，每一份为 1 度， 记为 ℉。 摄氏温标：规定冰点为 0 度，水的沸点定为 100 度，将两个 固定点之间的距离等分为 100 份，每一份为 1 度，记为 ℃。
热电阻的接线方式 热电阻的端子有三种不同的连接方式： 二线式、三线式和四线式。 二线式适用于印制电路板上，测量回 路与传感器不太远的情况。 在距离较远时，为消除引线电阻受环 境温度影响造成的测量误差，需要采 用三线式或四线式接法。
B A
t
R B B A A
t
R B B
检测技术
温度检测仪表
检测技术
温度检测仪表
3.2 热电阻温度计
金属热电阻
热电阻的结构 通常由电阻体、绝缘体、保护套管和接线盒四部分组成。 一般是将电阻丝绕在云母或石英、陶瓷、塑料等绝缘骨 架上，固定后套上保护套管，在热电阻丝与套管间填上 导热材料即成。
检测技术
温度检测仪表
A t R
3.2 热电阻温度计
温度检测电路
温度检测仪表
3.1 温度检测的基础知识
温标的概念
温标是温度的数值表示法，用来度量物体温度高低的标尺。 包括：
温度数值化的规则和方法； 温度的测量单位。
经验温标、热力学温标、国际温标
检测技术
温度检测仪表
3.1 温度检测的基础知识
经验温标
借助于某一种物质的物理量与温度变化的关系，用实验方法 或经验公式所确定的温标，称为经验温标。 有华氏、摄氏、兰氏、列氏温标等。 经验温标的缺点在于其局限性和随意性。
检测技术
温度检测仪表
一、温度检测的基础知识 二、热电阻温度计 三、热电偶温度计 四、其它温度检测仪表
检测技术
温度检测仪表
3.1 温度检测的基础知识
温度检测的基础知识
温度与温标 温度检测仪表分类
热电阻温度检测技术
金属热电阻 温度检测电路
二线式、三线式、四线式
不度检测仪表
3.2 热电阻温度计
金属热电阻
铂热电阻 电阻值与温度的关系
检测技术
温度检测仪表
3.2 热电阻温度计
金属热电阻
铜热电阻 铜热电阻的统一型号为 WZC，其价格便宜、纯度高、复 制性好，电阻温度系数为 (4.25～4.28)×10-3Ω/℃，线性 特性仅次于铂和银，但比铂电阻有较高的灵敏度，常用来 做-50～150℃范围内的工业用电阻温度计； 目前国标规定的铜热电阻有 Cu50 和 Cu100 两种。 其缺点是电阻率较低、容易氧化，为此只能用在较低温度 和没有水份及腐蚀性的介质中。
RW
R'
uo
检测技术
温度检测仪表
3.2 热电阻温度计
温度检测电路
四线式热电阻测温电路 测量精度依赖于恒流电路输出 电流的调整， 采用线性好 的恒流源电 RW 路。
RW t R RW RW
— I R R
Rf w ¥ A + + Rf uo
检测技术
温度检测仪表
模块名称
模拟信号输入模块
接触式
非接触式
检测技术
温度检测仪表
3.2 热电阻温度计
金属热电阻
热电阻温度计可分为金属热电阻和半导体热敏电阻。 纯金属具有正的温度系数，可以作为测温元件。作为测温用 的热电阻应具有下列要求： 电阻温度系数大，以获得较高的灵敏度； 电阻率高，元件尺寸可以小； 电阻值随温度变化尽量是线性关系； 在测温范围内，物理、化学性能稳定； 材料质纯、加工方便和价格便宜等。
温度检测仪表分类
测温方法 测温种类和方法 玻璃液体 膨胀式 双金属 液体 压力式 气体 铂电阻 热电阻 铜电阻 半导体热敏电阻 热电效应 热电偶 辐射式 测温范围/℃ 100～600 80～600 40～200 100～500 260～850 50～150 50～300 200～1800 0～3500
检测技术
温度检测仪表
辐射温度计 热电偶(JIS R型) 热敏电阻(JIS) 白金电阻温度计(JIS) 标准白金电阻温度计
(SPRT) H2 O (三重点) 0 Sn Zn H2 O (凝固点) (沸点) 水的三重点(IPTS-68 定义的精度) 100 200 500 1000 2000
3.1 温度检测的基础知识
检测技术
温度检测仪表
3.2 热电阻温度计
金属热电阻
铂、铜、铁和镍是常用的热电阻材料
检测技术
温度检测仪表
3.2 热电阻温度计
金属热电阻
铂热电阻 铂热电阻的统一型号为 WZP，其物理、化学性能非常稳定， 长期复现性最好，测量精度高。 主要用作标准电阻温度计。国际标准有 Pt100，测温范围为 -200～960℃，电阻温度系数为 3.9×10-3Ω/℃，0℃时电阻 值为100Ω。 但铂在高温下易受还原性介质污染，使铂丝变脆并改变电阻 与温度间的关系，因此使用时应装在保护套管中。
检测技术
检测技术
温度检测仪表
3.1 温度检测的基础知识
国际温标 ›› ITS-90
ITS-90 的热力学温度仍记作 T， 为了区别于以前的温标， 用“T90”代表新温标的热力学温度，其单位仍然是 K。 1K 等于水三相点热力学温度的 1/273.16。 绝对温标规定水的三相点（水的固、液、汽三相平衡的 状态点）的温度为273.16K。 与此并用的摄氏温度记为 t90，单位是 ℃。T90 与 t90 的 关系仍是
口，支持冗余
8路电流信号的输出功能，支持冗余 16路无源触点或有源（24V）触点输入，支持冗余 16路晶体管输出及单触发脉宽输出，支持冗余
AO711-S DI711-S
模拟信号输出模块 数字信号输入模块
DO711-S
数字信号输出模块
检测技术
温度检测仪表
3.2 热电阻温度计 工业热电阻多采用三线制接法。
自动检测技术及仪表
第三章
温度检测仪表
检测技术课程内容结构
检测技术
第一章检测技术与仪器基础
第二章检测元件与检测技术
第三章 过程检测仪表
温度检测仪表 物位检测仪表
压力检测仪表
流量检测仪表
其它检测仪表
第四章 现代检测技术简介
第二章内容回顾
检测技术
一、传感技术基础原理 二、检测装臵的信号变换方法 三、电参数检测元件 四、变换电路
t
Rf R' RW R R' w ¥ A + +