热工测量及仪表_2第2章1-2节
热工测量仪表知识点
热⼯测量仪表知识点《热⼯测量仪表》知识点第1章：基础知识难点测量误差的表⽰形式误差产⽣的原因误差的种类掌握测量的基本概念误差的分类仪表的组成及其性能指标仪表的基本误差和允许误差仪表的引⽤误差仪表的精度等级仪表的防爆和防护了解检测技术与仪表的作⽤及发展测量的不确定度第2章：温度测量掌握温标与测温⽅法热电偶测温原理热电偶基本定律(推导和应⽤)热电偶测温补偿原因、原理和⽅法热电阻测温原理热电阻测温引线误差和消除⽅法了解膨胀式与压⼒温度计⼯作原理接触测温误差和对策⾮接触式测温原理和⽅法新型温度传感器第3章压⼒和压差测量掌握：压⼒的基本概念分类液柱式压⼒计⼯作原理（U形管、单管式、斜管式）弹性元件测压原理，各种弹性元件测压类型和范围弹簧管压⼒计测量压⼒特点和应⽤领域压⼒表量程选择⽅法、范围了解：了解其它弹性元件测量压⼒⽅法和原理第4章：机械量测量掌握电容式传感器灵敏度和⾮线性误差计算分析（变极距、变⾯积、变介电常数、差动式）电感式位移传感器⼯作原理（灵敏度、⾮线性误差计算分析）差动式、互感、⾃感式、差动变压器（⼯作原理）零点残余电压产⽣的原因和消除⽅法直流电桥和交流电桥的测量特点调制解调的基本概念电涡流传感器的基本⼯作原理、类型和应⽤场合光敏电阻、光敏晶体管⼯作原理和应⽤场合绝对式和增量式码盘的⼯作原理和区别第5章：流量测量掌握：流量测量现状及其原因分析常见的流量传感器类型节流式流量计的基本结构和⼯作原理和相关系数修正节流式流量计对流体要求常见的标准节流件性能常见的⾮标节流件标准节流装置的计算（两类命题、迭代流程）⽪托管和均速管流量计的基本⼯作原理电磁流量计的基本⼯作原理涡街、科⾥奥利、涡轮、转⼦、靶式流量计⼯作原理第6章：物位测量直读式、静压式、差压式、浮⼒式、称重式液位计⼯作原理汽包⽔位测量的重要意义汽包⽔位测量的难点重量⽔位、实际⽔位、虚假⽔位、⽰值⽔位概念引起汽包虚假⽔位的原因云母⽔位计的基本⼯作原理、引起误差的原因、缺点双⾊⽔位计的⼯作原理、引起误差的原因、信号远传的⽅法电接点⽔位计的⼯作原理和误差分析差压式⽔位计的基本⼯作原理（消除误差的改进⽅式，单室平衡、双室平衡容器）压⼒校正原理和⽅法第7章成分分析炉烟成分分析的重要性和分析⽅法热导式CO2分析仪的基本原理和实现⽅法氧化锆氧量计⼯作原理直插式和抽⽓式的优缺点第8章：检测新技术虚拟仪器基本概念软测量技术概念模糊传感器概念多传感器数据融合概念仪表习题⼀⼀、填空题1.绝对误差在理论上是指和被测量的之间的差值；仪表量程范围内最⼤的绝对误差和量程之⽐称为仪表的，将其去掉％的数值圆整后的数的数值为仪表的。
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
02热工测试基础知识(热工测试技术)-修改版
热电偶测温系统框图形式
被测 温度T
热电偶温度 计 放大器 记录 仪器
热电偶测温系统框图
T 热电偶温 度计 E 热电势E (输出量）
被测温度 (输入量）
热电偶温度计环节 T
Te 1 Q 2 Te 3 E
热电偶测温系统框图
1环节：表示的是被测物体与热电偶热端之间，由于温差的原因，所引起的 热交换过程，其方程： 1 （2-6） Q (T T ) 式中：Q——被测物体与热电偶之间的热流量 R——被测物体与热电偶之间的传热热阻 2环节：被测物体向热电偶传送热流量Q，引起热端温度的变化
f ( ) A2 ( ) B 2 ( )
B( ) ( ) arctan A( )
3.随机信号
随机信号是连续信号，但又没有一定周 期，不能预测也不能用少数几个参数来 表现其特征。因此，随机函数既不能用 时间函数表示，也不能用有限的参数来 全面说明，随机信号只能用其统计特性 来描述它。
静态特性
（二）测量仪器的重复性
在相同测量条件下，重复测量同一个被测量时测量 仪器示值的一致程度。 重复性可以用示值的分散性来定量表示。要求仪器 示值分散在允许的范围内。 重复性是测量仪器的重要指标，反映了仪器工作的 可信度和有效性。
静态特性
（三）灵敏度
系统输出信号的变化相对于输入信号变化的比值， 反映了仪器对输入量变化的反应能力，是一个基本参 数。 k =dy/dx=f’(x)
输入量 x（t） 系统或环节 H （t ） H （s ） 输出量 y（t）
测量就是把被测的物理量x（t） ，用仪器及装置组 成的测量系统，进行检出和变换，使之成为人们能感 知的量y（t）。 这里对测量系统而言，x（t） 为输入量，示值y（t） 为输出量。为保证测量结果是正确的，要求测量者对 所使用的测量系统，输入和输入间具有怎样的关系， 即测量系统的特性如何，要考察h（t）即系统的传输 或转换特性。
热工测量及仪表电子教案
1、光学高温计
（1）测量原理
当物体温度高于700℃时，物体在波长为λ时的亮度B λ及其辐射力λE 成正比
B λ=c λE （
C 为比例常数）
则实际物体的在波长λ的亮度B λ及温度的关系为
B λ=c )/(512T c e E c λλλλε--
亮度温度：在波长为λ的单色辐射中，若物体在温度T 时的亮度B λ和绝对黑体在温度为T S 时的亮度B 0λ相等，则把绝对黑体的温度T S 称为被测物体在波长为λ时的“亮度温度”。
T 及T S 的关系为：
亮度温度总是低于实际温度，ελ越小，则亮度温度及实际温度之间的差别就越大。
（2）WGGZ 光学高温计
2、光电高温计
3、使用单色辐射高温计的注意事项
1）非黑体辐射的影响（要人造黑体辐射条件）、中间介质的影响（灰尘、烟雾等）
2）对被测对象的限定（对反射光很强的物体不适用，不发光的透明火焰不适用）
三、全辐射高温计（了解）。
2022最新热工测量与自动控制重点总结
（2022最新）热工测量与自动控制重点总结热工测量与自动控制重点总结第一章测量与测量仪表的基本知识1测量：是人们对客观事物取得数量观念的一种认识过程。
人们通过试验和对试验数据的分析计算，求得被测量的值。
2测量方法：是实现被测量与标准量比较的方法，分为直接测量、间接测量和组合测量。
3按被测量在测量过程中的状态不同，有分为静态和动态测量。
4测量系统的测量设备：由传感器、交换器或变送器、传送通道和显示装置组成。
5测量误差的分类：1）系统误差2）随机误差3）粗大误差6按测量误差产生来源：1）仪表误差或设备误差2）人为误差3）环境误差4）方法误差或理论误差5）装置误差6）校验误差.7测量精度：准确度、精密度、精确度。
8仪表的基本性能：一般有测量范围、精度、灵敏度及变差。
9精度：是所得测量值接近真实值的准确程度，以便估计到测量误差的大小。
10仪表的灵敏限是指能够引起测量仪表动作的被测量的最小变化量，故友称为分辨率或仪表死区。
第二章1产生误差的原因：1）测量方法不正确2）测量仪表引起误差3）环境条件引起误差4）测量的人员水平和观察能力引起的误差。
2函数误差的分配：1）按等作用原则分配误差2）按可能性调整误差3）验算调整后的总误差。
第三章温度测量1温标：是温度数值化的标尺。
他规定了温度的读数起点和测量温度的基本单位。
2热电偶产生的热电势由接触电势和温差电势组成。
3热电偶产生热电势的条件是：1）两热电极材料相异2）两接点温度相异.4热电偶的基本定律：1）均质导体定律2）中间导体定律3）中间温度定律。
4补偿电桥法：是采用不平衡电桥产生的电势来补偿电偶因冷端温度变化而引起的热电势的变化值。
5电阻温度计的传感器是热电阻，热电阻分为金属热电阻和半导体热敏电阻两类。
6热电阻温度计测温度的特点：1）热电阻测温度精度高，测温范围宽，在工业温度测量中，的到了广泛的应用。
2）电阻温度系数大，电阻率大，化学、物理性能稳定，复现性好，电阻与温度的关系接近线性以及廉价。
热工测量仪表课后答案
1-1举例说明测量的构成要素有哪些?（P2）1-2举例说明，什么是直接测量法、间接测量法和组合测量法，它们之间有何区别?（P2-3）1-3测量准确度、正确度和精密度之间有何联系和区别?（作业）1-4举例说明什么是粗大误差、随机误差和系统误差，其误差来源各有哪些?（作业）1-5测量不确定度与测量误差相比较，有什么不同之处?（P11表1-1）1-6测量不确定度有哪两类评定方法，它们的内容是什么?（P12-13）1-7测量系统由哪几部分组成，各部分的作用是什么?（P16-17）1-8测量系统的静动态特性分别是什么?（P18）1-9测量系统的静态、动态性能指标分别有哪些，请结合测量实例具体分析。
（P22-30）1-10测仪表时得到某仪表的最大引用误差为1.45%，问此仪表的准确度等级应为多少?由工艺允许的最大误差计算出某仪表的测量误差至少为1. 45%才能满足工艺的要求，问应选几级表?（1.5级；1.0级）1-11现有2.5级、2.0级、1.5级三块测温仪表，对应的测量范围分别为-100~500℃、-50~550℃、0~1000℃，现要测量500℃的温度，其测量值的相对误差不超过2.5%，问选用哪块表最合适?1-12在选用仪表时，准确度等级是“越高越好”吗?（P23最后一行）2-1什么是温标？简述ITS-90温标的基本内容。
（作业）2-2接触式测温和非接触式测温各有何特点，常用的测温方法有哪些?（P36-37）2-3膨胀式温度计有哪几种，各有何优缺点?（P38-47）2-4热电偶的测温原理是什么，使用时应注意什么问题?（P47）2-5可否在热电偶闭合回路中接入导线和仪表，为什么?（P52）2-6为什么要对热电偶进行冷端补偿，常用的方法有哪些，各有什么特点，使用补偿导线时应注意什么问题?（作业）2-7已知图2-19 中AB为镍铬-镍硅热电偶，请选择补偿导线A’B’的材料。
若图中T0=0℃, T= 100℃，求毫伏表的读数;若其他条件不变，只将补偿导线换成铜导线，结果又如何?（作业）2-8将一支灵敏度为0.08mV/℃的热电偶与毫伏表相连，已知接线端温度为50℃，毫伏表读数是60mV,问热电偶热端温度是多少?（作业）2-9已知热电偶的分度号为K,工作时的冷端温度为20℃，测得热电势以后，错用E型偶分度表查得工作端的温度为514.8℃，试求工作端的实际温度是多少?（P376）2-10用K型热电偶测某设备的温度，测得的热电势为30.241mV,冷端温度为15℃，求设备的温度?如果改用E型热电偶来测温时，在相同的条件下, E型热电偶测得的热电势为多少?（P376）解：（1）当热电势为30.241mV，此时冷端温度是15℃，即E（t，t0）=30.241mV查表可得，E (t0，0) =E(15，0)=0.598mV因为 E (t，0)=E(t，t0) + E(t0，0)=30.241+0.598=30.839mV由此电势，查表可得:t=740.964℃，即设备温度740.964℃（2）若改用E电偶来测温时，此时冷端温度仍为15℃。
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）
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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；
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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。
《热工测量仪表》课件
物位测量仪表是用于测量液体或固体 物料位置的仪表，包括浮球液位计、 雷达液位计、超声波液位计和称重传 感器等。
物位测量仪表广泛应用于石油、化工 、电力、制药等领域，用于监测和控 制各种设备和工艺过程的物位参数。
物位测量仪表的原理基于浮力原理、 电磁波和力学原理等，通过测量物料 位置的变化来反映物料的液位或重量 参数。
根据测量精度要求选择合适精度 的仪表，以确保测量结果的准确 性。
安装与调试
01
安装位置
根据测量需求和安全 要求，确定仪表的安 装位置。
02
调试步骤
按照制造商提供的说 明书进行安装和调试 ，确保仪表正常工作 。
03
电缆连接
正确连接信号电缆， 避免信号干扰和短路 。
04
校准与测试
在安装完成后进行校 准和测试，确保仪表 的准确性和可靠性。
进行显示。
应用领域
工业生产
在化工、钢铁、电力等工业生产过程中，需要使用各种热工测量 仪表对工艺参数进行实时监测和控制。
科学研究
在物理、化学、生物学等科学研究中，热工测量仪表用于实验数据 的采集和记录。
环境保护
在环境监测中，热工测量仪表用于测量温度、压力、流量等参数， 以评估环境污染状况。
02
热工测量仪表的种类
分类
根据测量参数的不同，热工测量仪表 可分为温度仪表、压力仪表、流量仪 表等。
工作、热电阻、热敏电阻等原理，将温度转换为电信
号，再通过电子线路进行放大和显示。
压力仪表
02
基于压力传感器的原理，将压力转换为电信号，通过电子线路
进行放大和显示。
流量仪表
03
利用涡街原理、超声波原理等，测量流体流量并转换为电信号
热工测量及仪表_第1章1-2节_热工测量的基本知识
2.传输变换部件（变换器、变送器）
它是传感器和显示装置中间的部分，它是 将传感器输出的信号变换成显示装置易于 接收的部件。
对变换器的要求：性能稳定，精确度高， 使信息损失最小。
3.显示装置
它是测量系统直接与观测者发生联系的部 分
(6)由词头和以上单位构成的十进倍数和分数
单位。
二、测量方法
测量方法就是实现被测量与标准量比较的方法。 测量方法的分类（按测量结果产生的方式分）：
（1）直接测量法：使被测量直接与选用的标准量进行比较， 或者预先标定好了的测量仪表进行测量，从而直接求得被 测量数值的测量方法。
（2）间接测量法：通过直接测量与被测量有某种确定函数 关系的其它各个变量，然后将所测得的数值代入函数关系 进行计算，从而求得被测量数值的方法。
接触测量法 非接触测量法
第二节 热工测量仪表的组成与分类
一、组成
传感器
被测量
变换器
显示装置
测量值
1.感受部件（传感器、敏感元件）
它是测量系统直接与被测对象发生联系的 部分。
理想感受元件应满足的要求：
传感器输入与输出之间应该有稳定的单值函数 关系。
感受元件应该只对被测量的变化敏感，而对其 它一切可能的输入信号不敏感。
进行比较所用的方法和仪表必须经过验证。
测量单位
国际单位制 代号为SI
法定计量单位
我国的法定计量单位包括：
(1)国际单位制的基本单位；
(2)国际单位制的辅助单位；
(3)国际单位制中具有专门名称的导出单位；
(4)国家选定的非国际单位制单位；
热工测量仪表作业参考答案
第一、二章一.名词解释1.测量:人们借助专门工具,通过试验和对试验数据的分析计算,将被测量X0以测量单位U倍数μ显示出来的过程,即X0＝μU。
2.热工测量: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的测量,如测量流量,液位震动,位移,转速和烟气成分等。
34.5.6.7.集度。
8.9.10.11.12.13.回差：输入量上升和下降时，同一输入量相应的两输出量平均值之间的最大差值与量程之比的百分数称为仪表的回差。
14.重复性：同一工况下，多次按同一方向输入信号作全量程变化时，对应于同一输入信号值，仪表输入值的一致程度称为重复性。
15.分辨率：引起仪表示值可察觉的最小变动所需的输入信号的变化，称为仪表的分辨率。
16.灵敏度：仪表在到达稳态后，输出增量与输入增量之比，称为仪表的灵敏度。
17.粗大误差：明显歪曲了测量结果，使该次测量失效的误差称为粗大误差。
18.系统误差：在同一条件下，多次测量同一被测量，绝对值和符号保持不变或按某种确定规律变化的误差称为系统误差。
19.随机误差：在相同条件下，多次测量同一被测量时，绝对值和符号不可预知地变化着的误差称为随机误差。
20、随即误差传递公式：y σ=221xi m i i x f σ∑=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ ，y σ为间接测量的标准误差和函数对该直接测量值的偏导数乘积的平方和的平方根21 22n x ≤≤ ,用下式计算首尾测α,查得T(n, α和Tn 都S ， 2324 2526n 很大时，大于测量列中的最大残差时，才能判定为测量列中含有累积系统误差。
27、阿贝准则：按测量先后顺序排列测量值，求出测量列标准误差估计值s ，计算统计量111n ii i c v v -+==∑,若2c ≥，则可认为该测量列中含有周期性系统误差。
二：.简答1.简述测量方法的分类答：测量方法按测量结果的获取方式来分，可分为直接测量法、间接测量法和组合测量法；按被测量与测量单位的比较方式来分，测量可分为偏差测量法，微差测量法与零差测量法；按被测量在测量过程中的状态来分，测量又可分为静态测量方法和动态测量方法。
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工作端
热端
T0
参考端
B
冷端
一、热电偶测温原理
两种不同的导体（或半 导体）A和B组成闭合 回路，当A和B相接的 两个接点温度T和T0不 同时，则在回路中就 会产生一个电势，这 种现象叫做热电效应。 由此效应所产生的电 势，通常称为热电势。
图中的闭合回路称为热电偶，导体A和 B称为热电偶的热电极。热电偶的两个接 点中，臵于被测介质（温度为T）中的接 点称为工作端或热端，温度为参考温度T0 的一端称为参考端或冷端。热电偶产生的 热电势由两部分组成：接触电势和温差电 势。
铠装热电偶图型
WRTK2-434/ⅡΦ8*1000mm 铠装固定卡套法兰热电偶
WRSK-143/ⅡΦ6*1000mm Gh3030 铠装防爆热电偶
WRNK-332/ⅠΦ4*1000mm Gh2520 铠装可动卡套螺纹热电偶
四、热电偶冷端的温度补偿
1. 恒温法
（1）把冷端引至冰点槽内，维 持冷端始终为0℃，但使用起 来不大方便。
温度不能直接测量，而是借助于物质的某些物 理特性是温度的函数，通过对某些物理特性变 化量的测量间接地获得温度值。 根据温度测量仪表地使用方式，通常可分类为 接触法与非接触法两大类。
1.接触法
当两个物体接触后，经过足够长的时间达到 热平衡后，则它们的温度必然相等。如果其 中之一为温度计，就可以用它对另一个物体 实现温度测量，这种测温方式称为接触法。 特点：温度计要与被测物体有良好的热接触， 使两者达到热平衡。
E=EAB(T,T0)
三、热电偶的种类及结构形成
热电偶的材料
虽然任意两种导体或半导体材料都可以配 对制成热电偶，但是作为实用的测温元件，对 它的要求却是多方面的。 (1)能应用于较宽的温度范围，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、还原和腐蚀；
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
膨胀式温度计
压力式温度计
第二节 热电偶
热电偶是目前世界上科研和生产中应用 最普遍、最广泛的温度测量元件。 结构简单 标准化 量程广 精度较高 适用性好 远传
一、热电偶测温原理
热电效应 Seeback effect
这条规律还要求热电偶的两种材料必须各 自都是均质的，否则会由于沿热电偶长度 方向存在温度梯度而产生附加电势，从而 因热电偶材料不均匀性引入误差。
(1)热电偶必须由两种材料不同的均质热 电极组成；否则会由于沿热电偶长度方 向存在温度梯度而产生附加电势，从而 因热电偶材料不均匀性引入误差。 (2)热电势与热电极的几何尺寸(长度、 截面积)无关
第二章 温度测量及仪表
第一节 温度测量的基本知识 一、温度和温标 二、温度表的分类和特点
第一节 温度测量的基本知识
上看，温度是表示物体冷热程度 的物理量 从微观上看，温度标志着物质分子热运 动的剧烈程度
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
（4）T型（铜—康铜）热电偶 这是一种贱金属热电偶，测量精度高，稳 定性好，低温时灵敏度高，价格低廉。
（5）E型（镍铬—康铜）热电偶 这是一种贱金属热电偶，在以上几种热 电偶中它的灵敏度最高，但抗氧化及抗硫化物 介质的能力较差，适于在中性或还原性气氛中 使用。
(1)普通型热电偶 (2)铠装热电偶
第三种导体定律
在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体两端温度相同， 该导体的引入对热电偶回路的总电势没有影响。
同理，热电偶回路中接入多种导体后，只要保证接入的每种导体
的两端温度相同，则对热电偶的热电势没有影响。
该定律表明热电偶回路中可接入各种仪表 或连接导线。只要仪表或导线处于稳定的 环境温度，原热电偶回路的热电势将不受 接入仪表或导线的影响。 该定律还表明热电偶的接点不仅可以焊接 而成，也可以借助均质等温的导体加以连 接。
式中符号同前式。
3．热电势
对于由 A和 B两种导体组成的热电偶闭 合回路，设两端温度接点温度分别为 T和 T0 ， 且T>T0，NA>NB；那么回路中存在两个接触 电势EAB(T)和EAB(T0)，两个温差电势 E A ( T , T 0 ) 和 E B ( T , T 0 ) 。因此回路的总热电势 为
（2）B型（铂铑30—铂铑6）热电偶
这是一种贵金属热电偶，它的特点是测温 上限短时可达1800℃，测量精度高，适于在 氧化或中性气氛介质中使用。但不宜在还原气 氛中使用，灵敏度较低，价格昂贵。
（3）K型（镍铬—镍硅）热电偶 这是一种贱金属热电偶，它的特点是价格 低廉，灵敏度高，复现性较好，高温下抗氧化 能力强，是工业和实验室中大量采用的一种热 电偶。但在还原性介质或含硫化物气氛中易被 侵蚀。
工程上所使用的各种类型的热电偶均把 E(t)和t的关系制成易于查找的表格形式， 这种表格称为热电偶的分度表。
回顾第一章第二节
仪表的组成
热工测量仪表的组成与分类
一、组成
传感器
被测量
变换器
显示装置
测量值
二、热电偶的基本定律
1．均质导体定律
由一种均质导体组成的闭合回路中，不论 其截面和长度如何以及沿长度方向上各处的温 度分布如何，都不能产生热电势。反之，如果 回路中有热电势存在则材料必为非均质的。
1．热电偶的种类
（1）标准化热电偶
廉金属热电偶
1）T型（铜－康铜）热电偶
2）K型（镍铬－镍铝或镍硅）热电偶
3）E型（镍铬－康铜）热电偶
4）J型（铁－康铜）热电偶
贵金属热电偶
1）S型（铂铑10－铂）热电偶
2）R型（铂铑13－铂）热电偶
3）B型（铂铑30－铂铑6）热电偶
（2）非标准化热电偶 （1）钨－铼系热电偶 （2）钨－铱系热电偶 （3）其他非标准化热电偶
3．国际温标 为了使用方便，国际上经协商，决定建立一 种既使用方便，又具有一定科学技术水平的 温标，这就是国际温标的由来。 具备的条件：
尽可能接近热力学温标 复现精度高，各国均能以很高的准确度复现 同样的温标，确保温度量值的统一 用于复现温标的标准温度计，使用方便，性 能稳定
二、温度表的分类和特点
(3)由一种导体组成的闭合回路中存在温 差时，如果回路中产生了热电势，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，其热电 势只决定于两个接点的温度，与中间温 度的分布无关
2．中间导体定律
由不同材料组成的闭合回路中，若各种材料接触点的温度 都相同，则回路中热电势的总和等于零。
（2）把冷端用补偿导线引至电
加热的恒温器内
2. 公式修正法
当用补偿导线把热电偶的冷端延长到某
一温度T0处（通常是环境温度），然后再
对冷端温度进行修正。
3．机械零点调整法 要注意冷端温度变化后，必须及时重新 调整机械零点。在冷端温度经常变化的 情况下，不宜采用这种方法。
4.补偿导线法
原理：在一定温度范围内，与配用热电偶的 热电特性相同的一对带有绝缘层的廉金属导 线为补偿导线。
用热电偶测量金属壁面温度有两种方案，如下图 所示，当热电偶具有相同的参考端温度t0时， 问在壁温相等的两种情况下，仪表的示值是否 一样？为什么？
3．中间温度定律
热电偶回路中，两接点温度分别为T、T0时 的热电势，等于接点温度为T、Tn和Tn、T0的 两支同性质热电偶的热电势的代数和。
EAB(T,T0)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,T0)
2.非接触法
利用物体的热辐射能随温度变化的原理测定 物体温度，这种测温方式称为非接触法。 特点：不与被测物体接触，也不改变被测物 体的温度分布，热惯性小。 通常用来测定1000℃以上的移动、旋转或反 应迅速的高温物体的温度。
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
连接导体定律
在热电偶回路中，如果热电偶的电极材 料A和B分别与连接导体A’和B’相连接， 各有关接点温度为t，tn和t0，那么回路的总 热电势等于热电偶两端处于t和tn温度条件 下的热电势EAB(t,tn)与连接导线A’和B’两 端处于tn和t0温度条件下的热电势 EA’B’(tn,t0)的代数和。 EABB’A’(t,tn,t0)= EAB(t,tn)+ EA’B’(tn,t0)
五、热电偶的校验与安装
(一)热电偶的校验
为了保证热电偶的测量精度，必须定期进 行检定。热电偶的检定方法有两种，比较 法和定点法。 用被校热电偶和标准热电偶同时测量同一 对象的温度，然后比较两者示值，以确定 被检电偶的基本误差等质量指标，这种方 法称为比较法。
1．影响热电偶检验周期的因素 (1)热电偶使用的环境条件。环境条件恶 劣的，检验周期应短些；环境条件较好， 周期可长些。 (2)热电偶使用的频繁程度。连续使用的， 检验周期应短些；反之，可长些。 (3)热电偶本身的性能。稳定性好的，检 验周期长；稳定性差的，检验周期短。
进行推导整理后，可得
K T N A (T) E AB (T, T0 ) ln dT e T0 N B (T)
对于确定的材料A和B，NA和NB与T的关 系已知，则上式可简写成下面的形式 EAB(T,T0)= f(T) － f(T0) 如果冷端温度 T0 保持恒定，这个热电势就 是热端温度T的单值函数，即 EAB(T,T0)= f(T) －C