过程检测传感器
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2、 一般情况下，冷端温度均高于0C，热电势总 是偏小。应想办法消除或补偿热电偶的冷端损失 。
冷端温度补偿的方法
一、冷端恒温法： 将热电偶的冷端置于装有冰水混合物的恒温容器中，使冷端的温度保
持在0C不变。此法也称冰浴法，它消除了t0不等于0C而引入的误差，由 于冰融化较快，所以一般只适用于实验室中。
过程控制检测设备
1
温度检测设备
2
液位检测设备
3
压力与流量检测设备
检测变送环节工作原理
过程变量
检测元件
位移、电量 变送器 标准信号
标准信号
4~20mA 1~5V 0~10mA 20~100kPa
1. 温度检测设备
温度测量基本概念
温度标志着物质内部 大量分子无规则运动的 剧烈程度。温度越高， 表示物体内部分子热运 动越剧烈。
电容式液位计
2 液位检测设备
我们先来做一个实验。打开一只老式收音机后盖，可以 看到一只“可变电容器”。增加该电容器“动片”的旋出 角度，收音机的谐振频率就逐渐升高，所接收到的电台频 率也逐渐升高。
结论：这个电容器的电容量与两个几班的有效投影面积 成正比。
电容传感器的基本理想公式为
C A 0r A
在冰瓶中，冰水混 合物的温度能较长时间 地保持在0C不变。
冰浴法接线图
二、计算修正法：
当热电偶的冷端温度t0 0C时，由于热端与冷端的温差随冷端的变化 而变化，所以测得的热电势EAB（t，t0）与冷端为0C时所测得的热电势EAB （t，0C）不等。若冷端温度高于0C，则EAB（t，t0）<EAB（t，0C）。 可以利用下式计算并修正测量误差：
dd
改变A、d、 三个参量中的任意一个量，均可使电容的电 容量C 改变。
固定三个参量中的两个，可以做成三种类型的电容传感器。
几种介质的相对介电常数
思考：该油量表在倾斜状态时可以使用吗？为什么？
超声波液位计
概述：声波的分类 1.次声波
次声波是频率低于20赫兹的声波，人耳听不到，但可与 人体器官发生共振，7~8Hz的次声波会引起人的恐怖感，动作 不协调，甚至导致心脏停止跳动。
模拟图：在一个密闭的空间里，气体分 子在高温时的运动速度比低温时快！
介绍几种温度测量方法
体积热膨胀式
不需要电源，耐用；但感 温部件体积较大。
气体的体积与热力学温度成正比
测温热电阻
测温热电阻可分为金属和半导体两大类。
一、金属热电阻
温度升高，金属内部原子晶格的振动加剧，从而使 金属内部的自由电子通过金属导体时的阻碍增大，宏观 上表现出电阻率变大，电阻值增加，我们称其为正温度 系数，即电阻值与温度的变化趋势相同。
温度变送器
选型代码
外观及安装方式
接线图
三线制接法
三线制接法
测温热电偶
先看一个实验——热电偶工作原理演示
结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。
从实验到理论
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？）。
几种常用热电偶的测温范围及热电势
Biblioteka Baidu分度号
名称
B
铂铑30－铂铑6
R
铂铑13—铂
S
铂铑10—铂
K
镍铬－镍铬 (铝)
测量温度范围
50～1820 C -50～1768 C -50～1768 C
-270～1370 C
1000C 热电势/
mV
4.834
10.506
9.587
41.276
E 镍铬－铜镍 (康 铜) －270～800 C ——?
取一只 100W/220V 灯泡，用万用表测量其电阻值，可以 发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到的额定热态电阻值 应为484 。
易提纯、复现性好的金属材料才可用于制作热电阻
金属热电阻材料的主要技术性能
金属热电阻外形
铂热电阻分度表
热电阻测量转换电路—电桥
什么是电桥？
不平衡电桥由四个电阻R1、R2、R3、R4组成一个四边形的回路，每一边称 作电桥的“桥臂”。有4个结点。在a、c结点之间接入电源Ui，而另一对结点(b、 d)之间的电压差作为输出电压端Uo 。b、d的对地电压相等时称作“电桥平衡”； 反之，称作“电桥不平衡”。 电桥平衡的条件是：上下桥臂的左右位置电阻比例 相等。
显然，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。
热电偶两结点所产生的总的热电势等于热端热电势与冷端热电势之 差，是两个结点的温差Δt 的函数：
EAB（T，T0）=eAB （ T ）- eAB （ T0 ）
热电势的微观解释
A＋
T
自由 电子
B
eAB（ T ）
2.可闻声波（20Hz~20kHz）
美妙的音乐可使人陶醉。
280Hz~2560Hz频率 段称为中高频。小提 琴约有四分之一的较 高音域在此频段。
3.超声波（>20kHz） 蝙蝠能发出和听见超声波。
4.超声波常见应用举例
超声波被聚焦后，具有较好的方向性，在遇到两种介质的分界面时，能 产生明显的反射和折射现象，这一现象类似于光波。
EAB（t，0C）=EAB（t，t0）+EAB（t0，0C）
三、机械仪表调零法：
四、电桥补偿法：
轨装式温度变送器
它能将热电偶（或热电阻）的输 入信号线性地转换成与温度成比例的 电流（电压）信号，供给显示、控制 仪表及计算机集散系统，广泛用于冶 金、石油化工、热电站、纺织、造纸 等行业的测温控制系统中。
热电偶的外形
热电偶的冷端延长
采用相对廉价的补偿导线，可延长热电偶的冷端，使之 远离高温区；可节约大量贵金属；易弯曲，便于敷设。 A’
B’
热电偶的冷端温度补偿
必要性： 1、用热电偶的分度表查毫伏数-温度时，必须满足
t0=0C的条件。在实际测温中，冷端温度常随环境温 度而变化，这样t0不但不是0C，而且也不恒定， 因此 将产生误差。
电桥测量转换电路
Uo
Ui 4
( R1 R1
R2 R2
R3 R3
R4 ) R4
单臂电桥
单臂半桥的 灵敏度最低。
Uo
Ui 4
R1 R1
Ui 4
K1
双臂电桥
四臂电桥
例题
Pt100热电阻的阻值R与温度T之间的关系可表示 为 R=100(1+0.00385T), 电桥电路的供电电压是12V， R1=R2=R3=R4=100Ω，求当温度为50摄氏度时电桥输 出电压U0。
冷端温度补偿的方法
一、冷端恒温法： 将热电偶的冷端置于装有冰水混合物的恒温容器中，使冷端的温度保
持在0C不变。此法也称冰浴法，它消除了t0不等于0C而引入的误差，由 于冰融化较快，所以一般只适用于实验室中。
过程控制检测设备
1
温度检测设备
2
液位检测设备
3
压力与流量检测设备
检测变送环节工作原理
过程变量
检测元件
位移、电量 变送器 标准信号
标准信号
4~20mA 1~5V 0~10mA 20~100kPa
1. 温度检测设备
温度测量基本概念
温度标志着物质内部 大量分子无规则运动的 剧烈程度。温度越高， 表示物体内部分子热运 动越剧烈。
电容式液位计
2 液位检测设备
我们先来做一个实验。打开一只老式收音机后盖，可以 看到一只“可变电容器”。增加该电容器“动片”的旋出 角度，收音机的谐振频率就逐渐升高，所接收到的电台频 率也逐渐升高。
结论：这个电容器的电容量与两个几班的有效投影面积 成正比。
电容传感器的基本理想公式为
C A 0r A
在冰瓶中，冰水混 合物的温度能较长时间 地保持在0C不变。
冰浴法接线图
二、计算修正法：
当热电偶的冷端温度t0 0C时，由于热端与冷端的温差随冷端的变化 而变化，所以测得的热电势EAB（t，t0）与冷端为0C时所测得的热电势EAB （t，0C）不等。若冷端温度高于0C，则EAB（t，t0）<EAB（t，0C）。 可以利用下式计算并修正测量误差：
dd
改变A、d、 三个参量中的任意一个量，均可使电容的电 容量C 改变。
固定三个参量中的两个，可以做成三种类型的电容传感器。
几种介质的相对介电常数
思考：该油量表在倾斜状态时可以使用吗？为什么？
超声波液位计
概述：声波的分类 1.次声波
次声波是频率低于20赫兹的声波，人耳听不到，但可与 人体器官发生共振，7~8Hz的次声波会引起人的恐怖感，动作 不协调，甚至导致心脏停止跳动。
模拟图：在一个密闭的空间里，气体分 子在高温时的运动速度比低温时快！
介绍几种温度测量方法
体积热膨胀式
不需要电源，耐用；但感 温部件体积较大。
气体的体积与热力学温度成正比
测温热电阻
测温热电阻可分为金属和半导体两大类。
一、金属热电阻
温度升高，金属内部原子晶格的振动加剧，从而使 金属内部的自由电子通过金属导体时的阻碍增大，宏观 上表现出电阻率变大，电阻值增加，我们称其为正温度 系数，即电阻值与温度的变化趋势相同。
温度变送器
选型代码
外观及安装方式
接线图
三线制接法
三线制接法
测温热电偶
先看一个实验——热电偶工作原理演示
结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。
从实验到理论
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？）。
几种常用热电偶的测温范围及热电势
Biblioteka Baidu分度号
名称
B
铂铑30－铂铑6
R
铂铑13—铂
S
铂铑10—铂
K
镍铬－镍铬 (铝)
测量温度范围
50～1820 C -50～1768 C -50～1768 C
-270～1370 C
1000C 热电势/
mV
4.834
10.506
9.587
41.276
E 镍铬－铜镍 (康 铜) －270～800 C ——?
取一只 100W/220V 灯泡，用万用表测量其电阻值，可以 发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到的额定热态电阻值 应为484 。
易提纯、复现性好的金属材料才可用于制作热电阻
金属热电阻材料的主要技术性能
金属热电阻外形
铂热电阻分度表
热电阻测量转换电路—电桥
什么是电桥？
不平衡电桥由四个电阻R1、R2、R3、R4组成一个四边形的回路，每一边称 作电桥的“桥臂”。有4个结点。在a、c结点之间接入电源Ui，而另一对结点(b、 d)之间的电压差作为输出电压端Uo 。b、d的对地电压相等时称作“电桥平衡”； 反之，称作“电桥不平衡”。 电桥平衡的条件是：上下桥臂的左右位置电阻比例 相等。
显然，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。
热电偶两结点所产生的总的热电势等于热端热电势与冷端热电势之 差，是两个结点的温差Δt 的函数：
EAB（T，T0）=eAB （ T ）- eAB （ T0 ）
热电势的微观解释
A＋
T
自由 电子
B
eAB（ T ）
2.可闻声波（20Hz~20kHz）
美妙的音乐可使人陶醉。
280Hz~2560Hz频率 段称为中高频。小提 琴约有四分之一的较 高音域在此频段。
3.超声波（>20kHz） 蝙蝠能发出和听见超声波。
4.超声波常见应用举例
超声波被聚焦后，具有较好的方向性，在遇到两种介质的分界面时，能 产生明显的反射和折射现象，这一现象类似于光波。
EAB（t，0C）=EAB（t，t0）+EAB（t0，0C）
三、机械仪表调零法：
四、电桥补偿法：
轨装式温度变送器
它能将热电偶（或热电阻）的输 入信号线性地转换成与温度成比例的 电流（电压）信号，供给显示、控制 仪表及计算机集散系统，广泛用于冶 金、石油化工、热电站、纺织、造纸 等行业的测温控制系统中。
热电偶的外形
热电偶的冷端延长
采用相对廉价的补偿导线，可延长热电偶的冷端，使之 远离高温区；可节约大量贵金属；易弯曲，便于敷设。 A’
B’
热电偶的冷端温度补偿
必要性： 1、用热电偶的分度表查毫伏数-温度时，必须满足
t0=0C的条件。在实际测温中，冷端温度常随环境温 度而变化，这样t0不但不是0C，而且也不恒定， 因此 将产生误差。
电桥测量转换电路
Uo
Ui 4
( R1 R1
R2 R2
R3 R3
R4 ) R4
单臂电桥
单臂半桥的 灵敏度最低。
Uo
Ui 4
R1 R1
Ui 4
K1
双臂电桥
四臂电桥
例题
Pt100热电阻的阻值R与温度T之间的关系可表示 为 R=100(1+0.00385T), 电桥电路的供电电压是12V， R1=R2=R3=R4=100Ω，求当温度为50摄氏度时电桥输 出电压U0。