热电阻温度计、膨胀式和压力式温度计
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:
化工厂仪表分类
化工厂仪表分类
化工厂仪表主要分为以下几类：
1. 温度测量仪表：主要有液体膨胀式温度计、固体膨胀式温度计（双金属温度计）、压力式温度计和热电阻温度计等。
这些仪表可用于测量化工生产过程中的温度参数和变化情况。
2. 压力测量仪表：主要用于测量压力、液位等参数，包括压力表、压力变送器、压力开关等。
3. 流量测量仪表：用于测量流体的流量，如流量计、流量开关等。
4. 物位测量仪表：用于测量液体、固体物料的液位或料位，如液位计、料位计等。
5. 气体分析仪表：用于测量气体成分和浓度，如气体分析仪、气相色谱仪等。
6. 调节阀和执行机构：调节阀是化工厂自动化控制系统中非常重要的组成部分，用于控制各种工艺参数，如温度、压力、流量等；执行机构则用于驱动调节阀等设备。
这些仪表在化工厂中起着至关重要的作用，可以全面监测化工生产期间的温度、压力、流量等参数，生成相关检测数据，再通过调节温度等参数对整个生产过程进行有效控制。
机械温度计原理
机械温度计原理机械温度计原理机械温度计是指通过机械运动来测量温度的温度计，如膨胀式温度计，压力式温度计等。
机械温度计具有结构简单，使用方便，精度较高等优点，被广泛应用于工艺控制、仪表测量等方面。
一、膨胀式温度计膨胀式温度计是一种通过固体物质的热膨胀来测量温度的温度计。
其基本原理是：在固体物质受到热量作用时，其分子减振振幅增大，分子之间的距离变大，从而使固体物质体积膨胀。
膨胀式温度计可以利用物质的膨胀来测量温度。
膨胀式温度计的基本结构是：固定杆、膨胀杆、传动机构和指针机构。
固定杆和传动机构固定在温度计的外壳上，膨胀杆则直接暴露在外界温度下，指针机构通过传动机构驱动指针转动。
膨胀式温度计的测量范围及精度主要取决于选择的膨胀杆材料，常用的膨胀杆材料有金属、合金、石英等。
由于膨胀式温度计测量精度高，使用方便，因此在各个领域得到了广泛的应用，热力学、化学等领域的温度测量。
二、压力式温度计压力式温度计是一种通过物质的压缩变化来测量温度的温度计。
其基本原理是：物质的压缩系数与温度密切相关，当温度升高时，物质的压缩系数会发生变化，从而使物质的压缩变化量发生变化。
压力式温度计可以利用物质的压缩变化来测量温度。
压力式温度计的基本结构是：感温元件、弹性元件、传动机构和指针机构。
感温元件暴露在外界温度下，受温度作用后会发生相应的压缩变化，使弹性元件发生形变，从而驱动传动机构和指针机构转动。
压力式温度计的测量范围及精度主要取决于选择的感温元件及其传感器。
常用的感温元件包括液体、气体、固体等，常用的传感器包括热电偶、热电阻、绝热电阻等。
由于压力式温度计使用方便，测量精度高，因此在各个领域得到了广泛的应用，石油化工、化学、机械、航空等领域的温度测量。
机械温度计是一种常见的温度测量仪器，其基本原理是利用物质的热膨胀或压缩变化来测量温度。
机械温度计具有结构简单，使用方便，测量精度高等优点，在实际应用中得到了广泛的应用。
机械温度计的优点1. 结构简单：机械温度计的结构相对简单，因此容易制造、维护和使用。
5种常见温度计的工作原理
5种常见温度计的工作原理（动图）介绍以下五种常见的工业用温度计：液体膨胀式温度计、固体膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计。
液体膨胀式温度计液体膨胀式温度计是根据液体的热胀冷缩的性质制造而成的。
最常见的为玻璃管液体温度计，它利用玻璃管内液体的体积随温度的升高而膨胀的原理。
由液体存储器、毛细管、标尺、安全泡四部分组成。
液体可为：水银、酒精、甲苯等。
图：玻璃管液体温度计使用玻璃管液体温度计时，视线应与标尽垂直，并与液柱于同一水平面上，手持温度计顶端的小耳环，不可触摸标尺。
固体膨胀式温度计固体膨胀式温度计利用两种线膨胀系数不同的材料制成。
常见的类型有：杆式温度计（一般采用膨胀系数较大的固体材料构成），双金属片式温度计（它的感温元件是由膨胀系数不同的两种金属片牢固地结合在一起制成）。
固体膨胀式温度计具有结构简单、可靠的优点，但精度不高。
压力式温度计压力式温度计是利用密闭容积内工作介质随温度升高而压力升高的性质，通过对工作介质的压力测量来判断温度值的一种机械式仪表。
压力式温度计的工作介质可以是气体、液体或蒸汽。
压力式温度计简单可靠、抗震性能好，具有良好的防爆性，故常用在飞机、汽车、拖拉机上，也可用它做温度控制信号；这类温度计动态性能差，示值的滞后大，不能用于测量迅速变化的温度。
热电偶温度计热电偶温度计是在工业生产中应用较为广泛的测温装置。
两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。
热电偶就是利用这种原理进行温度测量的。
根据热电偶的材质和结构不同，可分为标准化热电偶和非标准化热电偶。
热电阻温度计随着温度的升高，导体或半导体的电阻会发生变化，温度和电阻间具有单一的函数关系，利用这一函数关系来测量温度的方法，即为热电阻测温法，用于测温的导体或半导体被称为热电阻。
图：三线制热电阻温度计测温用的热电阻主要有金属电阻和半导体两大类。
测温仪表分类
测温仪表分类
从测温方式的角度来看大体可以把温度测量分成两类：接触式测温仪表和非接触式测温仪表。
接触式测温仪表在测温过程中测温元件与被
测物体相接触，通过热传递来测量物体温度。
这类温度计结构简单、
可靠性好，测量精度较高。
但是由于测温过程中要通过热传递实现，
所以这类仪表在测温过程中延迟较严重，不适合测量快速变化的温度;同时，接触式测温过程“接触”是测量的关键，所以对于运动物体的
温度测量采用此类方法比较困难;接触式测温要通过热传递实现，会
带来仪表和被测物体间的热量迁移，很容易破坏被测物体的温度场;受测温材料的限制，此类方法不适合高温、腐蚀物体的温度测量。
非
接触式测温仪表和被测物体不接触，通过测量物体的辐射能来判断物
体温度。
因此，这类仪表测量响应快。
测温范围广，不会破坏被测物
体温度场;但由于辐射能在传递过程中受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水汽等外界因素的影响较大，使此类仪表的测量误差较大。
接触式测温仪表分类：
1、膨胀式温度计：固体膨胀式温度计、液体膨胀式温度计
2、压力式温度计
3、热电偶温度计
4、电阻式温度计：金属热电阻式温度计、半导体热敏电阻温度计
非接触式测温仪表分类：
1、辐射温度计
2、亮度温度计
3、比色温度计。
热工仪表汇总
温度计
热电偶 （接触测温）
热电阻 （接触测温） 动圈式显示仪表 平衡式显示仪表
名称 液体膨胀式温度计 固体膨胀式温度计 液体压力式温度计 蒸汽压力式温度计 气体压力式温度计 铂铑10-铂热电偶S 铂铑13-铂热电偶R 铂铑30-铂6热电偶B 镍铬-镍硅热电偶K 镍铬-康铜热电偶E 铁-康铜热电偶J 铜-康铜热电偶T 铂热电阻Pt10、Pt100 铜热电阻Cu50、Cu100 镍热电阻 动圈式显示仪表 电位差计 电子电位差计 光学高温计 光电高温计 辐射温度计
容积式流量计
腰轮流量计 刮板式流量计 湿式气体流量计 涡轮流量计 涡街流量计
通过测量单位时间内经仪表排出的流体的固定容积 流体冲击涡轮是其旋转，转速与流速成正比 流体中对称非流线型柱体，其下游交替产生漩涡 形成涡街，单侧漩涡产生频率与柱体附近流速成 电磁感应定律，导电流体切割磁感线形成电动势 超声波想流体上下游传播速度由于叠加而不同 流体流动途径上加热，加热体上下游流体温度不同 利用伯努利原理，通过测量流体流动过程中产生 的差压来测量流速或流量 在管道中设置孔板、喷嘴等，当流量流经节流件 时由于截面积改变流速变化形成差压，从而测出 恒压降变截面，差压不变，通过截面积的流量 振动管式科里奥利力质量流量计
原理 液体热胀冷缩 固体热胀冷缩 根据在密封容器中的气体、液体或低沸点液体的 饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化原理制作， 并用压力表测量这一变化，从而得出温度
热电偶的热电动势和温度有关，贝塞克效应，即 温差电动势（汤姆逊电动势）和接触电动势（帕 尔帖电动势）
导体和半导体受热电阻变化 永久磁铁中可动线圈受旋转力矩转动，偏转角与 电流成比例关系 用已知的标准标准电压与被测电动势相比较，二 者之差为零时即得到被测电动势 在电位差计基础上应用电压平衡原理自动工作 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，而光谱辐射出射度随温度增长非常 根据全辐射定律，知道辐射出射度就可知温度 根据维恩偏移定律，温度变化，相应最大辐射出 射度向波长增大或减小的方向移动，使波长λ 1 和λ 2下的辐射亮度比变化，测量此变化即可得 通过接收目标物体发射、反射和传导的能量来测温度 采用热成像方式测量二维温度场 用一定高度液柱所产生的静压力平衡被测压力
第三章第五节温度检测及仪表
(2).插入第三种导线的问题 用热电偶测温时,需接仪表来测热电势,而仪表要远 离测温点,这就需接第三种导线C。热电偶回路中接 入连接导线C,就构成新的接点,但不影响热电偶的 总热电势。
(2).插入第三种导线的问题: 如右(a)图:新的接点为3点和4点,两点的温度相同为
t1,则总热电势E(t,t0)为： E(t,t0)=eAB(t)+eBC(t1)+eCB(t1)+eBA(t0) = eAB(t)+eBC(t1)- eBC (t1)+ eBA(t0) = eAB(t)+ eBA(t0) = eAB(t)- eAB(t0) 可见,与没有接入第三种导线时 总热电势相等。
三、热电阻温度计
原理: 利用金属导体的电阻随温度的变化而变化 的原理来测温。
特点:在300℃下的灵敏度高于热电偶,在中、低温 (-200℃~650℃)的测量中得到了广泛应用。 组成:热电阻(感温元件).显示仪表(不平衡电桥或 平衡电桥).连接导线。连接导线采用三线制接法。 1.测温原理:测温元件(金属导体)的电阻随温度的 变化而变化的特性来测温的,电阻值与温度关系：
解:查表得:E(30,0)=1801µV, 则:E(t,0)= E(t,30)+ E(30,0)= 66982+1801=68783µV 查表得: E(900,0)= 68783µV, 即实际温度为t=900 ℃。 而不是66982µV对应的温度t’再加上30℃。
E(870,0)=66473µV, E(880,0)=67245µV 66982µV对应的温度t’→ t’ =870+(66982-66473)/(67245-66473)×10=876.6℃
温度相同。同理,如果回路中串接多 种导线,只要引线两端的温度相同, 就不影响热电偶所产生的热电势值。
温度计分类与形式
注意事项
• (4)被测介质具有一定压力时,应在测温处焊 上(或用螺丝旋紧)测温套管为减少热阻,测温 套管壁不宜太厚(一般为1-2mm)。
• (5)测量流体温度时,温度计不能顺向安置,应 逆向安放,或与流向垂直或有一定倾斜角,而 且测温套管的插入深度要超过中心线。使测 温泡刚好位于中心线上。
玻璃温度计
二、膨胀式温度计
• 玻璃温度计 • 压力式温度计 • 双金属温度计
1、玻璃液体温度计
• 是膨胀式温度计之一种,利用液体受热膨胀 的性质制成, 常用的液体有水银和酒精。广 泛用于测量-200-500摄氏度范围内的温度。
• （1）优点和缺点
– 玻璃液体温度计是最常用,也是最简单,最便宜 的温度计。
– 这种温度计主要优点是构造简单,使用方便,精 度高和价格低廉。缺点是惰性大,能见度低, 不 能自动记录及远距离传送。
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
• 热电偶温度计 • 热电阻温度计 • 辐射式温度计
ET-IRMAN 温度安检门
玻璃管温度计
（2）注意事项
• (计直立, 而且测温泡在下部。 如果倾斜安装也应使测温泡在下部。
• (2)使用时应检查液柱是否脱离,测温泡内是 否含有气泡, 如果液柱脱离可以缓慢加热或 微振动起来消除。
• (3)对于全浸式温度计,安装深度应满足要求, 对于工业用玻璃管温度计,则应将尾部全部 插入被测介质中。
空分设备常用的温度计
空分设备常用的温度计川汇气体1)、工业内标式玻璃液体温度计。
它是利用水银或酒精受热后体积膨胀的原理制成的。
使用范围为-100～600℃，常用量程为0～100℃。
优点是结构简单，反应快，准确。
缺点是只能就地测量，不能远距离传送，无法实行自动控制。
在小型空分装置中用于空压机、氧压机各级气体测温和冷却水的测温以及加温解冻时的测温。
注意：使用时应把温度计尾部全部插入被测介质中。
由于温度计是玻璃制品，要防止断裂和急冷急热。
2)、热电偶温度计。
测温元件由两根不同的金属丝组成。
一端焊接起来，称为工作端或热端，与被测对象接触。
另一端用导线连接至显示仪表，由于两端的温度不同，会同时产生热电势，对于一定材料组成的热电偶，如果冷端温度保持不变，热电势随热端的温度变化，因此，测出热电势就能确定温度高低。
热电偶温度计在工业上可用在测量0～1800℃范围内的液体、气体、蒸气和固体表面温度，目前还在向低温领域扩大。
它具有结构简单、使用方便、准确度高、范围宽的优点，便于远距离传送进行集中检测和自动控制。
在空分装置中常用在测量压缩机的气体温度。
通常采用镍铬-镍硅(分度号K)，0～1300℃；镍铬-康铜(分度号E)，0～800℃。
一般用于纯化器或干燥器的测温和控制。
3)、热电阻温度计。
它是由热电阻和与它配套的显示仪表组成的。
热电阻元件利用金属(或半导体)的电阻值随温度变化的特性制成，因此，测出电阻的变化就可以测出温度的变化。
铂热电阻(分度号为Pt100)在工业上可用来测量-200～650℃范围内的温度。
它除具有热电偶的优点外，还具有在低温范围内测量精度高的优点，因此在低温领域中应用更为广泛。
在空分装置中用在保冷箱内的低温测量。
4)、压力表式温度计。
它是利用密封容器内的气体(或蒸气，液体)的压力随温度变化的原理制成的。
测温时把温包插入被测介质中。
当温度变化时，温包内气体(或蒸气、液体)的压力发生变化，经毛细管传给弹性压力计，根据压力的变化就能测出温度的变化。
仪表分类及各类仪表工作原理
胀系数不同的金属牢固地粘合在一起，其 一端固定，另一端通过传动机构和指针相 连。当温度变化时，由于膨胀系数不同， 双金属片产生角位移，带动指针指示相应 温度，这便是双金属温度计的工作原理。
电感式、压电式、压阻式、电容式。常见 有压力表、压力变送器等。
3、流量检测仪表：分节流式流量计（孔板、 喷嘴、文丘里）、容积式流量计（转子式、 刮板式、活塞式）、流体振动式流量计、 电磁流量计、超声波流量计、转子流量计、 质量流量计。
4、液位计检测仪表：分恒浮力式（浮球式、 磁翻板、浮子钢带）和变浮力式液位计 （浮筒液位计）。差压式液位计（双法兰
的作用下上升，这时作用在转子上的力有 三个：流体对转子的动压力（向上）、转 子在流体中的浮力（向上）和转子自身的 重力（向下）。 流量计垂直安装时，转 子重心与锥管管轴会相重合，作用在转子 上的三个力都平行于管轴。当这三个力达 到平衡时，转子就平稳地浮在锥管内某一 位置上。此时，重力=动压力+浮力。对于 给定的转子流量计，转子大小和形状己经 确定，因此它在流体中的浮力和自身重力 都是已知的常量，唯有流体对浮子的动压
按照检测测量功能的不同，可以分为温度 检测仪表、流量检测仪表、液位检测仪表 和压力检测仪表。
1、温度检测仪表：按工作原理分膨胀式、 热电阻、热电偶及辐射式；按测量方式分 接触（双金属温度计、压力式温度计、热 电阻、热电偶）和非接触（光学高温计、 辐射高温计、红外测温（硫磺制硫炉）两 类。
2、压力检测仪表：主要有应变式、霍尔式、
力是随来流流速的大小而变化的。因此当 来流流速变大或变小时，转子将作向上或 向下的移动，相应位置的流动截面积也发 生变化，直到流速变成平衡时对应的速度， 转子就在新的位置上稳定。
测量物体温度的几种常见方式
光导纤维测温法 发射率的测定
5. 其他温度测量法
超声波测温法 介电常数温度计 磁温度计 石英晶体温度计 测温三角锥 温度的目测法 示温涂料测温
热像仪测温
接触式的测温一般采用温度记录仪。Chroma 51101/51101C 系列温度记录器能精准 量测温度、电压、电流等基本物理量，支持八种不同类型的热电偶(T, K, B, E, J, N, S, R)， 在 ITS-90 所定义的温度范围内量测误差小于 0.3℃且具备 0.01℃高解析量测能力，大大领 先一般市面所见的温度记录器。
其他测温方式： 1. 膨胀式测温法
液体膨胀式温度计 压强表式温度计 固体膨胀式温度计 2. 热电偶测温法
热电偶材料（T, K, B, E, J, N, S, R）
3. 热电阻测温法
金属热电阻（铂、铜、镍、铁、铁—镍、钨、银等） 半导体热电阻（又称热敏电阻）
4. 辐射测温法
全辐射测温法
单色亮度辐射测温法 比色测温法 多色测温法
温度的测量方法很多根据制作原理的不同可以分为膨胀式温度计压力式温度计电阻温度计热电偶高温计和辐射高温计等根据测量方法的不同又可以分为接触式和非接触式不同的测试方法各有利弊
测量物体温度几种常见方式
深圳市迈昂科技有限公司 申丰 温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。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。国 际单位为热力学温标(K)，国内一般使用摄氏温标(°C)来表示温度。 温度的测量方法很多，根据制作原理的不同可以分为膨胀式温度计、压力式温度计、电 阻温度计，热电偶高温计和辐射高温计等，根据测量方法的不同又可以分为接触式和非接触 式，不同的测试方法各有利弊。 受测温原理和技术的影响，接触式测温仪的测温范围：酒精温度计：- 110℃～78℃。 水银温度计：0℃～150℃。热电阻：-200℃～600℃。热电偶：0℃～1800℃，钨铼热电 偶最高可测 2000℃左右，但测量精度差。 根据非接触式测温法的原理进行测温的测温仪器主要有：红外测温仪、红外热像仪等。 红外热像仪可以测量整个区域的温度分布情况，测温范围：-60℃～2000℃。红外测温仪只 能测量一个点的温度，测温范围：-50℃～3000℃。 FLIR 红外热像仪采用最新的红外成像技术，通过测量物体表面的红外辐射或热量，可 以分辨出细微的温度变化，获取平面上每个点的温度。FLIR 是全球红外热成像仪领域的领 导者，是全球唯一一家高度纵向集成的红外热像仪制造厂商。以 FLIR T610 为例，红外图 像分辨率 640*480 像素，热灵敏度 0.04℃，测温范围–40°C 到 2000℃，控温精度±2°C 或读数±2%。
化工仪表基础知识
2021/2/23
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主动层变形大被动层变形小，使 双金属片向被动层弯曲。弯曲产 生的角位移带动指针指示相应的 温度，双金属温度计的读数方法 和压力表的读数方法一样。
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2、 热电偶
• 热电偶是由2种不同材质的导体或半导体材
料使它们焊接或者铰链而成的。它是根据 热点效应来测被测介质的温度变化的。具 有物理稳定性高、化学稳定性高〔在高温 下电极不被氧化和腐蚀〕、线性好、复现 性好等特点，适用范围广泛。
• 2、国内外其它主要的DCS消费厂家 • 北京和利时、瑞士ABB、德国慕尼黑西门子、
日本横河、美国艾默生、美国霍尼韦尔
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3、DCS特性
集散控制系统的主要特性是它的
集中管理和分散控制。而且，随
着计算机技术的开展，网络技术
已经使集散控制系统不仅主要用
于分散控制，而且向着集成管理
的方向开展。系统的开放不仅使
大致可分为四大类
• 1〕液柱式液位计 • 例如 U型压力计 • 2〕弹性式压力计 • 例如压力表 • 3〕电气式压力计 • 例如压力变送器
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控制系统
• 化工操作中，最早的操作是简单的化工消
费，没有自动化一说，都是一个人看着仪 表，去扳阀门，那是很累人的，但当时消 费工艺简单，流程不复杂，进展的是间歇 性的消费。随着大工业的开展和连续性消 费的开展，靠人来扳阀门已经完全不能适 应消费的需要了，或者说，随着自动控制 程度的进步，大工业、连续性消费才能得 以实现。
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1、 玻璃液位计
• 玻璃液位计是根据连通器原理进展工作的，
在观看玻璃液位计示值时应注意考虑外表 张力现象。
仪表基础知识
3.1.1孔板流量计
➢具有测量精度高，安 装方便，使用范围广、 造价低等特点。广泛 应用于各种介质的流 量测量。
➢公
称
通
径 DN15~DN3000
（ mm ） 适 用 介
质 各种液体,气体,饱
和蒸汽,过热蒸汽
3.1.1孔板流量计
孔板流量计测量原理：
当充满管道的流体流经孔板时， 将产生局部收缩，流束集中，流 速增加，静压力降低，于是在孔 板前后产生一个静压力差，该压 力差与流量存在着一定的函数关 系，流量越大，压力差就越大。 通过导压管将差压信号传递给差 压变送器，转换成4～20mA.DC 标准信号，经流量显示仪，便显 示出管道内的瞬时和累积流量。
差压式流量计由一次装置(检测件)和二次装置(差压转 换和流量显示仪表)组成。通常以检测件形式对差压式流 量计分类,如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计 等。 分类：
1。按产生差压的作用原理分：节流式、水力阻力式、离心 式、动压头式、动压增益式、射流式；
2。按结构形式分：标准孔板、标准喷嘴、经典文丘里管、 文丘里喷嘴、1/4园孔板、锥形孔板等；
3.1锥形流量计
是在管道中心处悬挂一锥形节流件，锥形件阻碍介质的流动，重塑 流速曲线,在锥形性的下游可立即形成低压区，管道上游的正压同 经节流件节流后的下游的负压之间有一差压,将正、负压用取压口 取出，正压口位于管道的上游，负压口位于锥体的末端，通过测量 两者之间差压,根据伯努力方程即可计算出管道中的流量，锥体位 于管线中心，可对所测介质的流速曲线进行优化,因此测量精度高， 对仪表上、下游的直管段要求低。
3.1.1长颈喷嘴
主要应用于电力行业 高压或高温高压的场合， 装机容量在50MW以上 的主蒸汽、主给水或减 温水等均采用此典型设 计型式，它具有压力损 小、寿命长等特点。
各种锅炉用温度仪表的常识
各种锅炉用温度仪表的常识一、温度仪表的作用温度是热力系统的重要状态参数之一。
在锅炉和锅炉房热力系统中，给水、蒸汽和烟气等介质的热力状态是否正常，风机和水泵等设备轴承的运行情况是否良好，都依靠对温度测量的仪表来进行监视。
二、温度仪表的结构常用的温度测量仪表有玻璃温度计、压力式温度计、热电偶温度计、光学温度计和热电阻温度计等多种。
（一）玻璃温度计1、玻璃温度计的原理与结构玻璃温度计是根据水银、酒精、甲苯等工作液体具有明显热胀冷缩的物理性质制成的。
在工业锅炉中使用最多的是水银玻璃温度计和电接点水银温度计。
(1) 水银玻璃温度计水银玻璃温度计由测温包、膨胀细管和标尺等部分组成，一般有内标式和外标式 ( 又称棒式 ) 两种。
内标式水银温度计的标尺分格刻在置于膨胀细管后面的乳白色玻璃板上。
该板与温包一起封在玻璃保护外壳内。
通常用于测量给水温度、回水温度、省煤器出口水温 , 以及空气预热器进出口空气温度。
外标式水银温度计具有较粗的玻璃管，标尺分格直接刻在玻璃管的外表面上，适合于实验室中测量液体和气体的温度。
水银玻璃温度计的优点是，测量范围大 (-30~500℃)，精度较高，构造简单和价格便宜等。
缺点是易破损，示值不够明显，不能远距离观察。
(2) 电接点水银温度计在水银温度计的膨胀细管内插入两根导线，当温度到达额定值时，水银将导线接通，由于电流的作用带动控制系统，或者使信号装置发出声光警报。
2、玻璃温度计的安装使用要点(1) 玻璃温度计的安装位置应便于观察，测量时不宜突然将其直接置于高温介质中。
由于玻璃的脆性，易损坏，安装内标式玻璃温度计时应有金属保护套，保护套的连接要求端正。
(2) 为了使传热良好，当被测介质的温度低于150℃时，应在金属保护套内填充机油，充油高度以盖住水银球为限。
当被测介质的温度高于和等于150℃ 时，应在金属保护套内填充铜屑。
( 二 ) 压力式温度计1、压力式温度计的原理与结构压力式温度计是根据温包里的气体或液体，因受热而改变压力的性质制成的。
化工仪表及自动化课件第五节 温度检测及仪表
室外温度传感器 装配式热电偶
一、 膨胀式温度计
膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀的
性质制成的，测温敏感元件在受热后尺寸或体积
发生变化，采取一些简便方法，测出它的尺寸或
体积变化的大小。
分类：液体膨胀式、固体膨胀式
一、玻璃管温度计
（一）工作原理
4
利用玻璃管内液体的体积随温度
的升高而膨胀的原理。
化进行测量。
温包：传热、容纳膨
抗 震 压 力 表
胀介质；
毛细管：传递压力； 弹簧管：显示压力
（温度）。
（二）使用方法与特点
对毛细管采取保护措施，防
止损坏；注意安装方式与位
置对精度的影响。
特点：结构简单，价格便宜， 刻度清晰，防爆。精度差， 示值滞后时间长，毛细管易 损坏。
河北凯瑞贺仪表厂压力式温度计
注意
当A、B材料相同时， E(t、t0)= 0 当t=t0， E(t、t0)= 0
四、插入第三根导线的问题
在热电偶回路中引入第三种 导体，只要第三种导体两端 的温度相同，则此第三种导 体的引入不会影响热电偶的 热电势。
t A t
0
B
t0
t
0
t0
t
t0 t
t0 t
C
实用价值：可在热电 偶回路中接入连接导 线和测量仪表。 可采用分立的热电偶 测量固态金属表面温 度和 液态金属温度。
（2）华式温标（F）
华式温标规定在标准大气压下，水的冰点为32度，水的沸 点为212度，在这两个固定点之间划分180等份，每一份称为 华式一度。华式温标与摄氏温标有如下的关系： m=1.8n+32(F) 式中，m、n分别表示华式温度值和摄氏温度值。
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
热工参数测量之温度测量
2.类型
按照双金属片温度计按指示部分与保护管连接方式
轴向型 径向型 万向型
三、压力式温度计： 根据温度变化时，封闭在一
定容积中的气体、液体或者某些液体的饱和蒸汽的压 力相应发生变化的原理制造，测量范围为 0 ~ 300 ℃ 。
1.特点 （ 1 ）优点：构造简单 , 价格便宜， 读数方便、清晰，防爆、抗震性好， 热惯性小，精度较高，可以远距离 测量，并可制成自动记录式仪表。 （2）缺点 损坏后很难修理，不能测量点温和 表面温度。 动态性能差，准确度低，示值的滞 后较大，不能测量迅速变化的温度。
第三节
热电偶温度计
特点：结构简单，性能稳定，容易制作，使用方便，测量 范围宽，准确度高，热惯性小，动态特性好，便于远距离 显示和传送信号。
一、热电偶测量温度的基本原理
1.热电偶温度计的组成
以两根不同的导体或半导体线状材料一端焊接或铰接 起来形成的热电偶为敏感元件，将温度信号转换成为一定
电势信号，经连接导线配以相应的测量毫伏级电压信号的
2.组成：温包、毛细管、压力敏感
元件。
毛细管细而长(规格为1~60m)，
它的作用主要是传递压力，长度
愈长，则使温度计响应愈慢，在 长度相等条件下，毛细管愈细， 则准确度愈高。 3.分类：根据感温系统所充介质不同，分为充液压力式温 度计、充气压力式温度计、蒸汽压力式温度计。
目前世界上科研和生产中应用最普遍、最广泛的温度测量仪表
二、热电偶的基本定律
1.均质导体定律：由一种均质导体（或半导体）组成的闭合回路，不论导体（半 导体）的几何尺寸以及沿材料长度方向上各处的温度分布如何，在回路上不可 能产生热电势；反之，如果一种材料组成的闭合回路中存在温差时，回路中如 果有热电势存在，则材料必为非均质的。
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工业用热电阻
热电阻的材料 ①热电阻的温度系数α要大,因为只有α大， 热电阻 温度计的灵敏度才高。 ②物理、化学特性要稳定。 ③电阻率要大。制成热电阻的体积可以小。测温的 热惯性可以小（即反应快） ④电阻与温度的关系最好为线性 ⑤复现性好，复制性强 ⑥价格低
品种 目前做为工业热电阻常用的材料由：铜、铂、镍、 铁（Cu、Pt、Ni、Fe）以及半导体热敏电阻等。 1）铜热电阻：铜材料价格低且容易提纯。而且 由较高的温度系数。特别是在0º C～100 º C之间其 电阻值与温度变化呈线性关系。 2）铂热电阻：铂热电阻的突出特点是精度高， 稳定性好，性能可靠。 3）镍热电阻：镍热电阻的突出特点是其电阻系 数大，它比铜、铂电阻更为灵敏，适用于温度变化 小而要求灵敏度高的地方。
第三章 热电阻温度计、膨胀式和 压力式温度计
§1、热电阻温度计
热电阻温度计
几乎所有导体的电阻值都要随温度的变 化而变化，人们正是利用了导体电阻的这一 特性构成了热电阻温度计。 热电阻温度计的最大特点是：性能稳定， 测量精度高，可以说它是所有测量仪表中精 确度最高的一种。它的测温范围也比较宽， 可以从1K测到1100º C。
B
RT 特性一般为负温度特性 B 半导体热敏电阻阻值与温度的关系式为： RT Ae T 热敏电阻的材料和结构： ①材料：常用铁、镍、锰、钴、钼、钛、镁、铜等金属的 氧化物 ②结构：常做成片、棒、珠等形状。 热敏电阻的特点 ①电阻温度系数大，灵敏度高 ②电阻率大，体积小，阻值大，对导线电阻的变化不敏感。 ③结构简单，反应快，适于测变化快的点温度。
第三章 热电阻温度计、膨胀式和 压力式温度计
教学目的及要求
掌握热电阻测温的原理及技术特点，并熟知工业 用热电阻的品种及应用范围； 了解标准热电阻的结构特点及其它非通用热电阻 的测温特点； 掌握热电阻接成方法和校验方法； 掌握液体膨胀式和固体膨胀式测温仪表的种类、 结构及技术特点和使用要求； 掌握压力式温度计的测温原理及充气式、充液式 和充低沸点液体式的特点和优势。
教学的主要内容
膨胀式和压力式温度计 一.膨胀式温度计 1.固体膨胀式温度计 1）杆式 2）双金属片式 2.液体膨胀式温度计 1）玻璃液体温度计 2）标准水银温度计 3）电接点式温度计 4）贝克曼温度计 3.膨胀式温度计在使用中应注意的问题 1）插入深度 2）断丝及零点位移 二.压力式温度计 1.充气式的结构及特点 2.充液式的结构及特点 3.充低沸点液体式的结构及特点 4.三种压力式温度计的特点综合及应用中应注意的问题
其它热电阻
铟电阻 ：它在4.2K～15K温域内其灵敏度比铂高 10倍，所以它特别适于测量铂电阻所不能使用的 低温范围。 锰电阻：锰电阻也是低温热电阻，它在2K～63K 的低温范围内，电阻随温度的变化很大，灵敏度 很高。 碳电阻：适用于低温测量的热电阻，在1.6K～ 30K之间灵敏度高，稳定性好，热容小，复现性好。 锗电阻：4.2～100K间灵敏度高，热稳定性和复现 性好。
教学重点及难点
重点：
1.通用热电阻的种类，测温特点及适用范围 2.膨胀式测温仪表的原理及使用中的技术要求 3.压力式测温仪表的技术特点及应用中注意的问题 4.热电阻的接线方法
难点：热电阻的三线制接线方法
实验教学
热电阻温度计的标定
重点掌握：
1.热电阻四线制的应用 2.手动电位差计的应用 3.数据采集及误差的分析方法
热电阻的测量
常用于配热电阻的显示仪表 （1）平衡电桥测量—动圈表 精度低， 受电源波动影响 （2）平衡电桥测量—自动记录仪 精度 高，不易受电源影响。 热电阻的接线方式： 热电阻在测量过程的接线图见1图 如2图所示，如果直接按2图所示的连 接，工业上称为热电阻的二线制接法。
R1 R3
R2
R1 R3
铠装热电阻 优点：①外径尺寸小（可达Φ1.0mm）， 热惯性小，响应速度快； ②机械性能好，耐振动和冲击； ③可绕性好，适应面宽； ④闭封性好，寿命长
标准热电阻
标准热电阻主要用于做基准或标准测温仪表以及对其它测温 仪表进行分度或校验用。 标准铂电阻与工业铂热电阻的区别： ①所用铂丝的纯度高。 ②在结构上主要考虑传热要好，热丝处于自由状态，以避免 热应力产生。 ③标准铂电阻没有标准化分度表，没有互换性。 标准铂电阻的分类 ①低温标准铂热电阻：可用于做13.81K～273.15K之间的基 准温度仪表使用。 ②中温标准铂热电阻：用于做90.188K～630.74º C范围内的 基准仪表。 ③高温标准铂热电阻：有可能做630.74º C～1064.43º C间的 基准仪表。
R2
热电阻
、热电阻的二线制接法：这种接法两根导 线的电阻都加在电桥的一个桥臂上，显然 当导线电阻也随温度变化时，不平衡电桥 自然反映的不仅仅是热电阻的变化，如配 铂电阻和铜导线，显然两者的变化不同， 所以这种接法必然影响测量精度。 热电阻的三线制接法：如图所示的就是标 准的热电阻的三线制接法，这种接法的目 的是将导线电阻同时分到了两个桥臂上 （电源干路上的导线长短对电桥平衡无影 响）这种导线电阻无论怎样变化都不会影 响电桥的平衡。 热电阻还有一种四线制接法，这是一种在 精密测量中经常采用的方法，主要是在配 接电位差计时其中有两根线接入电流回路， 另两根引入接入电压回路，以保证测量的 精度。
热电阻的结构:工业用热电阻其结构主 要也是由三大部分组成，即：保护套 管、接线盒和感温元件三部分组成。 1.铂热电阻感温元件 其骨架材料有云母的，玻璃的和陶瓷的 三种 ①云母骨架：850º C以下使用。 ②玻璃骨架：该元件热惯性小，缺点是 抗振性差，易碎，不易消除热应力。 ③陶瓷骨架：抗振性好一些。缺点：不 易消除燃结时产生的热应力。 2铜热电阻
热电阻温度计 一.工业用热电阻 1.热电阻的材料 2.品种 3.热电阻的结构 4.铠装热电阻 二.标准热电阻 1.标准热电阻与工业热电阻的区别 2.分类： 1）低温标准铂电阻； 2）中 温标准铂电阻； 3）高温 标准铂电阻 三.其它热电阻 四、半导体热敏电阻 1.多为负温度特性 2.热敏电阻的材料和结构 3.热敏电阻的特点 五、热电阻的测量 1.常用于配热电阻的显示仪表 2.两线制 3.三线制接法的特点及意义 4.四线制接法的特点及意义 六、热电阻的校验方法