过程控制系统中的仪器仪表

宋海辉
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热电偶温度计
过程控制 第4章过程控制系统中的仪器仪表
结构：括热电偶、显示仪表、导线 热电偶--测温元件； 显示仪表--检测热电偶产生的热电势信号，可以采用动圈 式仪表，也可以用ER180系列等其他仪表； 导线 –连接热电偶和显示仪表，补偿导线
1．热电偶的测温原理（热电效应原理）
热电偶：由两种不同材料的导体A和B焊接或绞接而成。 导体A、B称为热电极，合称热电偶。 自由端
热 电 势
热电偶温度计
两种不同金属导体接点受热产生热电 势－50℃～1600℃ 加热体的亮度随温度高低而变化 700℃～3200℃ 加热体的颜色随温度高低而变化 50℃～2000℃ 加热体的辐射能量随温度高低而变化 50℃～2000℃
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测量准确，和热电阻相 比安装维护方便不易损 坏，
测温范围广，携带使用 方便．价格便宜 反应速度快．测量较准 确 反应速度快
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二、热电偶温度计
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热电偶名称 分度号
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主要性能 测温范围/℃ 长期使用 20～1300
短期使用
铂铑10—铂
正极含铑30%
S
热电性能稳定，抗氧化性能好，适用于氧化性和中性气 氛中测量，但热电势小，成本高。 稳定性好，测量温度高，参比端在0～100℃范围内可以 不用补偿导线；适于氧化性气氛中的测温；热电势小， 价格高。 热电势大，线性好，适于在氧化性和中性气氛中测温， 且价格便宜，是工业上使用最多的一种。 热电势大，灵敏度高，价格便宜，中低温稳定性好。适 用于氧化或弱还原性气氛中测温。 测量精度高，稳定性好，低温时灵敏度高，价格最低。 适用于氧化和还原性气氛中测温。 低温时灵敏度高、稳定性好，价格便宜。适用于氧化和 还原性气氛中测温。
工作端 测量端 热端
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参比端 冷端
mV
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过ห้องสมุดไป่ตู้控制
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二、热电偶温度计
过程控制 第4章过程控制系统中的仪器仪表
1．热电偶的测温原理（热电效应原理） 热电效应：将热电偶的工作端插入需要测量温度的生产设 备中，冷端置于生产设备的外面，当两端所处的温度不同 时（如热端为t，冷端为t0），在热电偶回路内就会产生热 电势，我们把这种物理现象称为热电效应。
热电偶温度计 热电阻温度计 压力式温度计 辐射高温计 光学高温计
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一、温度检测的基本概念
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测温方式
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优点 价廉、精度较高、稳定 性好 示值清楚、机械强度较 好 价廉、最易就地集中检 测 测量准确，可用于低温 或低温差测量 缺点 易破损，只能安装在易观 察的地方 精度较低 毛细管机械强度差，损坏 后不易修复 和热电偶相比，维护工作 量大．振动场合容易损坏
需要补偿导线，安装费用 较高 只能目测，必须熟练才能 测得比较准确的数据 构造复杂，价格高，读数 麻烦 误差较大
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光学高温计
非 接 触 式 热 辐 射
光电高温计
辐射高温计
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液体膨胀式温度计
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酒精式
水银式
膨胀式温度计
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4.按被测变量分类
标准仪表 范型仪表 实用仪表
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压力检测仪表 物位检测仪表 流量检测仪表 温度检测仪表 成分分析仪表
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4.1检测变送及仪表 4.1.1 温度检测
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一、温度检测的基本概念
（一）温度的基本概念 温度——是表征物体冷热程度的物理量。它反映了物体分子作 无规则热运动平均动能的大小。 温度测量——不能直接测量，只能间接测量。
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二、热电偶温度计
过程控制 第4章过程控制系统中的仪器仪表
结论：
（1）保持冷端温度不变时，用表测出热电势EAB(t,t0)就 可得知测温度。 （2） 产生热电势的充要条件：A、B导体材料不同，两 接触点温度不同。 注意： 1）EAB(t,t0)≠f(t-t0),是温度函数的差，非温度差的函数 2）常用分度表在T0=0℃时列出的 3）接触电势>>差电势（一般情况下）故热电势的极性取 决于接触电势极性。
温度测量的方法
（1）冷热不同的物体之间的热交换 （2）物体的某些物理性质随冷热程度不同而变化的特性来加 以间接的测量。
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一、温度检测的基本概念 过程控制 第4章过程控制系统中的仪器仪表
（二）测温仪表的分类 1.按测温范围来分 高温计：测量600℃以上温度的仪表 温度计：测量600℃以下温度的仪表 2.按工作原理分 膨胀式温度计 3.按感温元件和被测介质接触与否 接触式温度计 非接触温度计
温度计名称 玻璃温度计
简单原理及常用测温范围 液体受热时体积膨胀
－100℃～600℃
金属受热时线性膨胀 －50℃～600℃ 温包内的气体或液体因受热而改变压 力－50℃～600℃ 导体或半导体的电阻值随温度而改变 －200℃～600℃
热 膨 胀 接 触 式 热 电 阻
双金属温度计
压力式温度计
热电阻温度计
概
过程控制
述
第4章过程控制系统中的仪器仪表
一、 测量的基本知识
（一）测量过程
测量：用专用工具将被测量与基准单位进行比较的过程. 测量实质：将被测量经一次或多次信号能量形式的变换和 传递，最终获得便于和基准单位比较的信号能量形式，再通 过指针位移或数字符号等将比较结果显示出来。
（二）测量误差
测量误差:测量值与真实值之间的差值。
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概
二、检测仪表的基础知识
（一）检测仪表的分类 1．根据敏感元件与被测介质 是否接触
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述
3．按使用场合不同
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接触式检测仪表 非接触式检测仪表
2．按精度等级的不同
标定室仪表 实验室仪表 现场仪表
E AB t , t0 E AB t E AB t0
EAB(t) 指热电偶工作端温度t，冷端温度为0时的热电势 EAB(t0)指热电偶工作端温度t0，冷端温度为0时的热电势 当冷端温度t0不变、两种热电极材料一定时， EAB(t0)= C为常数, 则：
EAB（t，t0）=EAB（t）- C =f（t）