最新过程检测仪表[电子教案]第五章__温度检测仪ppt课件

(2)气体压力温度计 工作气体：氮气（测温上限可达500～550℃）；氢 气(测温下限可达-120℃)。
(3)蒸汽压力温度计 其温包中充入约占2/3容积的低沸点液体，其饱 和蒸气压仅与气液界面的温度有关。通过毛细管传递弹簧管中，以指示被 测温度。工作液：氯甲烷、氯乙烷和丙酮等。
优点：温包的尺寸比较小，灵敏度高；测量范围小，T-P关系非线性， 标尺刻度不均匀。
特点：强度大、不易破损、读数方 便，准确度较低、体积大。
测温范围-100℃~600℃。 类型：液体压力温度计、气体压力
温度计和蒸汽压力温度计。
(1)液体压力式温度计 感温液体：水银（测温范围-30~ 650℃）； 甲醇（测温范围-100~ 150℃）；二甲苯（测温范围-100~ 400℃）。 液体压力温度计使用时应将温包全部浸入被测介质之中，否则会引起较 大测量误差。环境温度变化过大，也会对示值产生影响。为此，在弹簧 管的自由端与传动机构之间插入一条双金属片补偿附加误差。
EAB (T,T0)K e T T 0lnN NB Attdt
E A(T B ,T 0)f(T )f(T 0)
图5.8 热电偶回路电势
当参考端的温度T0恒定时， f(T0)C 为常数，则
E A(T B ,T 0 ) f(T ) C (T )
当冷端保持温度不变，则温度之间的关系是在参考端温度为0℃时，通过 实验建立的热电势与工作端温度之间的数值对应关系。
过程检测仪表[电子教案]第五 章__温度检测仪
2．热力学温标
热力学温标是一种理想温标，规定分子运动停止时的温度为绝对零度。 温度单位为开尔文（K)，大小定义为水三相点的热力学温度的1/273.16。
3．国际实用温标ITS
国际实用温标是用来复现热力学温标。
（1）T 90和t90之间关系保留以前温标定义中的计算关系，摄氏温度
（1）标准热电偶 ①铂铑10-铂热电偶，分度号S。 测量范围：长期使用1300℃以下，短期测量1600℃。 特点：热电特性稳定，准确度高，材料容易提纯，缺点是热电势较低， 价格昂贵，不能用于金属蒸汽和还原性气体中。 ②铂铑30-铂铑6热电偶，分度号B。 测量范围：长期使用1600℃以下，短期测量1800℃。 特点：测量上限高，稳定性好的、机械强度大，缺点是热电势小，不能 用于0℃以下温度测量。
2．热电偶的基本定律
(1)均质导体定律 两种均质金属组成的热电偶，其电势大小与热电极 直径、长度及沿热电极长度上的温度分布无关，只与热电极材料和两端温 度有关。
(2)中间导体定律 若在热电偶回路中插入中间导体（第三种导体）， 只要中间导体两端温度相同，则对热电偶回路的总热电势无影响。
(3)中间温度定律 E A B ( T ,T 0 ) E A B ( T ,T n ) E A B ( T n ,T 0 )
热电偶产生热电动势由接触电动势和温差电动势两部分组成。 (1)温差电动势 导体两端温度不同、电子能量不同，造成导体内自由电 子从高温端向低温端扩散，电子扩散造成高、低温端电荷的积累，形成静电 场Es。当电场对电子的作用力与扩散力平衡时，电场Es产生一个稳定的温差 电动势
EA(T,T0)K e T T 0N 1Ad t (NAtt)
e——单位电荷，e =1.6×10-19 C； K——波尔兹曼常数，K=1.38×10-23J/K； NAt——为导体A在温度t时的电子密度。
(2)接触电势 两种不同导体接触时，由于电子密度不同，造成自由电
子从高密度侧向低密度侧扩散，电子扩散造成接触点处电荷的积累，形成
静电场Em。当电场对电子的作用力与扩散力平衡时，产生一个稳定的接触
的分度值与热力学温度分度值相同
t90T9027.135
（2）ITS-90通过划分温区定义：0. 65K到5. OK之间，由3He蒸汽压与 温度的关系式来定义。3.OK到24. 5561K之间，是用氦气体温度计来定 义。13. 8033K到1234.93K之间，是用铂电阻温度计来定义。
5.2.2 压力式温度计 1．压力式温度计的结构及原理
电动势
EAB(T)KeTlnN NB AT T
T——A、B导体接触处的温度； NAT、NBT——分别为导体A、B在温度T时的电子密度。
(3)热电偶回路总电势 对于导体A和B组成的
热电偶回路，当接点温度T＞T0，NA>NB时，回路 中总热电势为
E A ( T , T B 0 ) E A ( T ) B E A ( T 0 ) B E A ( T , T 0 ) E B ( T , T 0 )
5.3热电偶温度计
测量原理：热电效应。热电偶能将温度转换成毫伏级热电势信号 输出。 特点：测温范围广，性能稳定，结构简单，测量精度高，输出信号便于远 传，应用极为广泛。 组成：热电偶、连接导线显示仪表
图5.6 热电偶温度计组成示意图
5.3.1热电偶测温原理 1．热电效应
热电偶：由两根不同的导体材料将一端焊接或绞接而成。焊接的一端称 为热端（测量端）；另一端称为冷端（参考端）。
(4)标准电极定律 E A B ( T ,T 0 ) E A C ( T ,T 0 ) E B C ( T ,T 0 )
5.3.2 常用热电偶的类型及结构
1．热电偶的类型及特点
热电极的材料要求。 ①材料的热电性能不随时间而变化，即热电特性稳定。 ②电极材料有足够的物理、化学稳定性，不易被氧化和腐蚀。 ③产生的热电势要足够大，热电灵敏度高。 ④热电势与温度关系要具有单调性，最好呈线性或近似线性关系。 ⑤材料复现性好，便于大批生产和互换。 ⑥材料组织均匀，机械性能好，易加工成丝。 ⑦材料的电阻温度系数小，电阻率要低。
结构：由充有感温介质的感温包、传递压力的毛细管及压力表组成。
图5.5 压力温度计结构示意图 1-温包；2-感温介质；3-毛细管；4-
弹簧管；5-双金属元件
原理：温包内的感温介质若随被测 温度升高时，其体积膨胀，但由于温包、 毛细管和弹簧管组成的封闭系统容积基 本不变，介质体积膨胀受限，造成系统 压力升高。经毛细管传给弹簧管使其产 生变形，进而通过传动机构带动指针偏 转，指示出相应的温度。