工业仪表第3章温度测量.ppt

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工业仪表第3章温度测量.ppt

Chapter Three Measure of Temperature 3.1 概述(Summary) 3.1.1 温度测量的意义 监测和控制化学反应及高温固相烧结反应中的温度,使过程在要求的温度下进行; 合理利用热量,提高热量利用率 3.1.2 温标 摄氏温标C、华氏温标F、热力学温标T,关系为 按测量温度范围分:   高温计600℃;温度计< 600℃ 3.2 热电偶温度测量 热电偶温度计(热电温度计) 3.2.1 热电偶测温原理 3.2.1.1热电偶测温基本原理 1、构成 热电偶:二性质不同的金属丝A、B焊接成的闭合回路 热电极:金属丝A、B 热端(高温端),置于温度为t 的介质中的接头 参比端(冷端):处于环境温度的一端。(使用时并不焊接,而与测量仪表相接) (1) 接触电势 不同金属材料的电子密度不同,且自由电子密度随温度的变化规律不同。 不同性质的金属接触时自由电子的扩散和迁移产生电位差(接触电势) 3.2.3 标准电极规则 中间导体C为标准电极,因其二端温度相同,故热电势仍为EAB(T,T0)。同时可将其看成是由A、C和C、B组成的二对热电偶。 EAB(T,T0)= EAC(T,T0)+ ECB(T,T0) = EAC(T,T0)― ECB(T,T0) 3.2.4 热电偶的类型及结构 (2) 标准化热电偶 A 铂铑-铂热电偶 优点:纯度高;便于复制,精确度高;物理化学稳定性好,宜在氧化和中性气氛中使用;熔点高,故测温上限高,长期使用:1300 ℃;短期: 1600 ℃ 缺点:热电势较小,价格昂贵;在还原气氛下易污染;热电性质非线性较大;高温下升华,导致热电性不稳定 3)非标准热电偶 A 钨-钼热电偶 易氧化,宜在还原气氛下使用,测量温度高。 测温范围: 1300~2200 ℃ B 钨-铼系热电偶 测温上限高,高温灵敏度高,电势-温度关系近线性。 测温范围: 2400~2800 ℃ 。 缺点:易氧化 3.2.4.3 铠装热电偶 将保护套管、绝缘材料与热电偶组合在一起拉制而成,又称套管热电偶。 套管外径:1-8mm;偶丝直径:0.025-1.3mm;管壁厚度:0.12-0.6mm;长度可达 100m以上 优点:体积小;反应快,时间常数小,<20s;柔性好,可弯成各种形状;机械性能好,耐震动,耐冲击性好。 3.2.4.5 热电偶参比端温度的处理 1、恒温法-将参比端置入恒温器中,使温度恒定在某一数值。 2、冷端温度修正法 测量数值是一个相对量,因此,冷端温度可以不在零度,而是其他温度。这个时候需要查出冷锻温度下的热电势,修改测量的数值。 3、校正仪表零点法 在工作环境相对稳定的情况下,采用环境下热电势为零的方法,使仪表指针从环境温度开始偏转。 4、补偿导线法 用于热点极性能相近的材料代替贵重热电偶材料,延长热电偶至远离被测量对象的冷端。该材料为补偿导线,该方法为补偿导线法 3.3 热电阻温度计 测量范围: ― 270~500 ℃,特殊情况―270~1000 ℃ 热电阻传感器的特点: 1)精确度高(铂电阻温度计作为基准温度计); 2)灵敏度高; 3)中低温(500℃以下)测量时热电势信号大,易于信号显示和远距离传送; 4)金属热电阻的电阻-温度线性关系好,重现性和稳定性都好;但体积大,热惯性大,不利于动态测量;半导体与之相反; 5)无冷端补偿问题 3.3.1 热电阻的测温原理 导体(或半导体)的电阻随温度的变化关系 对于导体 对于半导体 3.3.2 热电阻传感器的材料和结构形式 (1)热电阻的材料 对热电阻材料的要求: 电阻温度系数大,且不随温度变化; 电阻率大;重现性和稳定性好;价格便宜。 (2)结构形式 1)铂热电阻 特点: 精度高, 稳定性好,性能可靠。 还原介质中易被沾污而变脆。 测温范围: -12~550 3.4 非接触式测温仪表 特点: (1)测温传感器不破坏被测对象的温度场; (2)不受被测介质的腐蚀和毒化; (3)传感器不必与被测介质达到热平衡; (4)动态特性好,可测量处于运动状态的对象温度   灰体的黑度等于它的吸收比,它们不随波长而变化!   实际物体的黑度随波长而变化,但一般工程物体的黑度随波长的变化不太明显,可近似看作是灰体。 3.4.2 光学高温计  工业用光学高温计有: 隐丝式:利用调节电阻来改变高温灯泡的工作电流,当灯丝的亮度与被测物体的亮度—致时,灯泡的亮度就代表了被测物体的亮度温度。 恒定亮度式:利用减光楔来改变被测物体的亮度,使它与恒定亮度的高温灯泡相比较,当两者亮度相等时,根据减光楔旋转的角度来确定被测物体的亮度温度 。 该仪器测量的温度是亮度温度,它不等于物体的真是温度。 (2

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