第七章过程参数检测中的常用传感技术1详解.ppt

7 过程参数检测中的常用传感技术;7 过程参数检测中的常用传感技术;7．1 概述;7．1．2 参数检测应考虑的问题;7．1．3 过程检测技术的分类;7．2 温度检测;7．2．2 测温方法分类;7．2．3 典型测温方法和传感器;表7-1 金属热电阻分度及主要参数;（3）热电阻引线方式;2、半导体热敏电阻测温;（２）半导体热敏电阻的特点;3、热电偶测温;Date;表7－3 标准化热电偶的主要性能;Date; 在实际测温时，一般应在了解热电偶基本特性的前提下，根据被 测对象、 测量气氛、测温范围等正确选择热电偶。 按使用温度考虑：1000?C之内一般选用贱金属热电偶，如-200?300?C可选用T型或E型。1300?C之内可选用N型或K型，1000?1400?C可选用R、S型，1400?1800?C可选用B型，高于1800?C就要采用非标准的无赖钨铼系列热电偶。 按环境气氛考虑：当环境气氛有氧化性，温度低于1300?C可选用K型或N型，高于1300?C应选用铂铑系列。若环境气氛为真空或有还原性，温度低于950?C可选用J型，高于1600?C应选用钨铼系列。 参考端温度影响除用冷端补偿措施外，也可通过适当选型解决。当温度低于1000?C时，可选用K型热电偶，冷端温度在0?30?C对测量的影响可忽略不计，温度高于1000?C选用B型热电偶，可忽略冷端温度影响。 热电偶偶丝直径选择与温度有关，也影响动态特性和精度。直径大响应时间长，直径小则使电阻增大，影响与测量电路的阻抗匹配，使精度下降。 （2）热电偶的冷端处理 根据热电偶测温原理，热电势是测量端与参考端温度t、t0的函数差，只有参考端温度恒定，才能得到热电势与测量端温度之间的关系。实际上我们通常使用的热电偶分度表是以参考端为0?C制作的。但在工业检测现场，参考端温度则难以保持恒定不变，更难以维持在0?C，因此冷端处理是热电偶在实际使用时必须面对的问题。 ; 冷端处理方法可以概括为冷端恒温、冷端温度校正、冷端温度自动补偿、补偿导线。 1）冷端恒温 在条件许可的情况下，通过人为方法创造0?C或t0（非0?C）的恒温环境，如保温瓶、恒温槽、恒温箱等，将冷端置于其中。对于恒温在???情况，可以再通过温度校正的方法进行校正。 2）冷端温度校正 根据热电效应的中间温度定则可以对冷端恒定在tn的热电势值进行修正： E (t, 0)= E (t, tn)+ E (tn, 0) （7－6） 其中E (tn,0)即为修正量，可以通过查分度表得出。 但是由于热电特性的非线性，将分度表上由E (t,0)查得的温度t1直接加tn作为检测结果是错误的，工业检测中经常使用经验公式校正： t=t1+K(tn-0) （7－7） 式中t、t1、tn分别为测点实际温度、由E (t, tn)值查分度表得到的温度、冷端恒定温度，K为经验系数。不同热电偶在不同温度下具有不同的K值，可由相关资料给出。 3）冷端温度自动补偿tBAtnDCtnt0mVv图7-3 串接补偿热电偶回路 其基本思想是在热电偶测量电路中加入一个补偿环节，感受冷端温度变化，产生一个补偿电势，以使仪表检测到的电动势不受冷端温度变化影响。; baRtR3R2R1?+mVVV+?ER图7-4 带补偿电桥的热电偶测量电路 例如在测量电路中串一个与测量用热电偶A-B热电特性相同的电偶C-D，如图7－3所示。根据中间温度定则，无论补偿电偶正串还是反串，均可将参考端温度变化补偿掉。补偿电偶最好与测量电偶具有相同的热电特性并且价格便宜。 也可在热电偶测量电路中加一个直流不平衡电桥，如图7－4所示。该补偿电桥由直流电源供电，输出端串接在热电偶回路中。桥臂电阻R1、R2、R3和限流电阻R选用锰铜电阻，阻值受温度影响很小，桥臂电阻Rt为铜电阻，阻值随温度升高而增大，将其置于与热电偶冷端同样的温度场中。 由于电桥不平衡输出Uab随Rt变化是非线性的，补偿热电势E (tn, 0）随tn变化也是非线性的，但两者变化情况很难一致，设计时一般要求在两个温度点上符合即可，也可采用使供桥电源E随tn变化的方式。 补偿电桥与热电偶应配套使用。同类型补偿电桥外形与内部设计都是一样的，只要配上合适的限流电阻R即可与热电偶相配套，R决定了补偿量Uab的大小。 ; 4) 补偿导线 补偿导线是在一定温度范围内与某种热电偶具有相同热电特性的一对带有绝缘层的导线或电缆。恰当选