測(cè)試與檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)(7熱電阻)

.,1,復(fù)習(xí),第二章熱工參數(shù)測(cè)量技術(shù)2-1溫度測(cè)量1990國(guó)際溫標(biāo)(ITS-90)溫度國(guó)家基準(zhǔn)基準(zhǔn)溫度計(jì)一等標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)二等標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)等溫度計(jì)2-1-1熱電偶測(cè)溫原理：E接觸E溫差（與溫度梯度無(wú)關(guān)）熱電勢(shì)熱電偶回路性質(zhì)熱電勢(shì)只與材料性質(zhì)和兩接點(diǎn)溫度有關(guān)(均質(zhì)）不同性質(zhì)材料才能組成熱電偶,.,2,測(cè)點(diǎn)（t）2002000熱電偶,T,現(xiàn)場(chǎng)（tn）3080補(bǔ)償導(dǎo)線接頭（變送器）,現(xiàn)場(chǎng)柜或測(cè)控室1050冷端補(bǔ)償器變送器,測(cè)量?jī)x表2040毫伏或420mA,A,B,A,B,Cu,Cu,均質(zhì)材料定律2.中間導(dǎo)體定律應(yīng)用：回路中可接入測(cè)量熱電勢(shì)的儀表，接點(diǎn)可以焊接。3.中間溫度定律EAB（t，t0）EAB（t，tn）EAB（tn，t0）應(yīng)用：查分度表時(shí)應(yīng)用（t0=0oC的情況）4.連接導(dǎo)體定律應(yīng)用：與中間溫度定律一起構(gòu)成熱電偶回路中利用補(bǔ)償導(dǎo)線的依據(jù)。,.,3,RD隨環(huán)境溫度變化，應(yīng)補(bǔ)償。電阻RB和RT起溫度補(bǔ)償作用。Rs=200-1000W；RD=60W;Rp=600W熱電偶與動(dòng)圈儀表（XCZ-101）組成測(cè)量系統(tǒng)注意：與補(bǔ)償盒相匹配（分度號(hào)與極性）；機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整至補(bǔ)償盒的平衡點(diǎn)（0或20oC）；一支熱電偶配用一臺(tái)動(dòng)圈儀表,冷端補(bǔ)償器,.,4,2直流電位差計(jì)1)手動(dòng)電位差計(jì)工作原理電位比較，隨動(dòng)平衡方式測(cè)量時(shí)，“測(cè)量”回路工作，Et其與UAB比較若G=0，則Et=UABB點(diǎn)位置可代表Et的大小手動(dòng)電位差計(jì)的精確度決定于：I的穩(wěn)定性RN，RAB的精確性G的高靈敏性,確定工作電流（I）確定RAB大小確定熱電勢(shì),與動(dòng)圈儀表最大區(qū)別：熱電偶回路沒有電流,.,5,2）自動(dòng)電子電位差計(jì)與手動(dòng)電位差計(jì)的主要區(qū)別：用電子放大器代替檢流計(jì)用可逆電機(jī)代替手動(dòng)操作結(jié)合以下問題，自學(xué)教材（重點(diǎn)測(cè)量回路）：測(cè)量橋路中各電阻（R6起始、R5量程、Rp滑線測(cè)量、RL冷端補(bǔ)償）的作用,RL如何實(shí)現(xiàn)冷端補(bǔ)償？思考：輸入信號(hào)短路時(shí)（Et=0）,自動(dòng)電子電位差計(jì)的示值是什么？輸入回路短路，即輸入電阻R0，I（如果E0），因此Et0.,.,6,.,7,六.熱電偶校驗(yàn)必要性：1、長(zhǎng)期使用，熱電特性變化，精度下降，須校驗(yàn)2、建立熱電勢(shì)溫度關(guān)系（對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，或?qū)纫蟾撸?，須分度（校?zhǔn)）方法：溫度源標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)熱電勢(shì)測(cè)量?jī)x表校驗(yàn)與分度方法同，在規(guī)定溫度點(diǎn)進(jìn)行比較式校驗(yàn)（或校準(zhǔn)）。設(shè)備：調(diào)壓器、管式電爐、冰點(diǎn)槽、切換開關(guān)、直流電位差計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶等。步驟（按校驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行，基本步驟見教材p76）,.,作業(yè)問題（習(xí)題二、）,4.有一測(cè)溫線路如圖2_1所示，熱電偶的分度號(hào)為K，儀表示值為758，冷端溫度為30，后發(fā)現(xiàn)用了不同分度號(hào)的補(bǔ)償盒（EE(30,20)0.609mV），試求被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際溫度。5.用分度號(hào)為S的熱電偶及電子電位差計(jì)測(cè)溫，但未用補(bǔ)償導(dǎo)線見圖2_2。將儀表輸入端短路時(shí)，儀表示值為28，此時(shí)測(cè)得熱電偶冷端溫度為42。試問儀表示值為885時(shí)，示值誤差是多少？,.,9,2-1-2熱電阻測(cè)溫特點(diǎn)：精度高、穩(wěn)定性好，靈敏度高，測(cè)平均溫度；體積大，動(dòng)態(tài)特性差（指標(biāo)準(zhǔn)熱電阻）。、常用的熱電阻元件1鉑熱電阻鉑電阻溫度關(guān)系：Rt=R01+At+Bt2+Ct3(t100)(-200t0）Rt=R01+At+Bt2（0t500）A=3.968410-3B=5.84710-7C=4.2210-12鉑絲純度決定溫度計(jì)精度，常用R100R0表示。純度高，穩(wěn)定性好、精度高。標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻：R100R0不小于1.3925工業(yè)用：R100/R0為1.391。,.,10,分度表與分度號(hào)工業(yè)鉑電阻主要有三種，其分度號(hào)分別為Pt50（R0=50）Pt100（R0=100）Pt300（R0=300）附表43列出Pt100的分度表。Pt50可按Pt100分度值的1/2計(jì)特點(diǎn)：精度高，穩(wěn)定性、復(fù)現(xiàn)性好，測(cè)溫范圍較大，但不適于還原性氣氛。,.,11,2、銅熱電阻銅電阻溫度關(guān)系：Rt=R0（1+At+Bt2+Ct3）（50t150）A=4.2889910-3B=-2.13310-7C=-1.2310-9分度表與分度號(hào)：工業(yè)銅電阻主要有二種，其分度號(hào)分別為Cu50（R0=50）Cu100（R0=100）特點(diǎn)：信號(hào)大、線性好，測(cè)溫范圍50150，體積大，動(dòng)特性差；高溫下易氧化，多用于100以下。,.,12,3、半導(dǎo)體熱敏電阻電阻溫度關(guān)系：B與材料有關(guān)，其值約為15005000K特點(diǎn)：負(fù)溫系數(shù)，靈敏度高（-3-6%，一般熱電阻為0.40.6%）測(cè)溫范圍-100300電阻率大、體積小，動(dòng)特性好性能不穩(wěn)定、精度低、非線性、互換性差。,.,13,、熱電阻測(cè)量基本方法：工業(yè)上不平衡電橋（Rx固定），自動(dòng)平衡電橋?qū)嶒?yàn)室中平衡電橋（調(diào)整Rx），電位差計(jì)1.動(dòng)圈式溫度指示儀（XCZ-102）原理利用不平衡電橋，將熱電阻隨溫度變化電橋輸出指針變化。XCZ-102由三部分組成：1）穩(wěn)壓電源：二級(jí)穩(wěn)壓，溫度補(bǔ)償、高穩(wěn)定度、高精度，+4V2）不平衡電橋3）表頭,.,14,例：用Cu50銅電阻測(cè)溫，在規(guī)定條件下銅導(dǎo)線電阻r=5，示值400C。若環(huán)境溫度變化100C，采用兩線制產(chǎn)生的誤差約20C,不平衡電橋（二線制）,.,15,不平衡電橋（三線制）,.,16,2.自動(dòng)電子平衡電橋平衡電橋工作原理R3=R4調(diào)整Rx,使G=0則有Rx+Re=Rt+ReRx=Rt故:可由RxRt精度高，與手動(dòng)電位差計(jì)類同。l.自動(dòng)平衡電橋以放大器代替檢流計(jì)，可逆電機(jī)代替手操，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平衡。與電子電位差計(jì)在外形、放大器、記錄等方面相同。測(cè)量橋路、供電回路不同（為交流）特點(diǎn)：精度0.5，可指示、可記錄,.,17,熱電阻校驗(yàn)與誤差1.熱電阻校驗(yàn)二種方法：溫度源標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)熱電阻測(cè)量比較法：在規(guī)定溫度點(diǎn)進(jìn)行比較式校驗(yàn)（或校準(zhǔn)）。設(shè)備：恒溫源（冰點(diǎn)槽、恒溫水槽、恒溫油槽和恒溫鹽槽等）、直流電橋或直流電位差計(jì)等步驟（按校驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行）二點(diǎn)法：校驗(yàn)其R0和R100R0兩個(gè)參數(shù)。設(shè)備：冰點(diǎn)槽和水沸點(diǎn)槽、直流電橋或直流電位差計(jì)等2.熱電阻的自熱對(duì)標(biāo)準(zhǔn)熱電阻ITs4，T24Ts4m：高溫?zé)煔鈓0.370.41間；空氣或淡煙氣m0.5。4)零直徑外推法：原理：多支材料同、絲徑di（d1T2,Tn)，畫出diTi曲線。當(dāng)d0,TTg故可利用實(shí)驗(yàn)曲線外推出測(cè)高溫氣體的溫度,.,27,高速氣流溫度測(cè)量速度誤差分析1.氣流總溫與靜溫靜溫是氣體分子無(wú)規(guī)熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的反映，記為T0動(dòng)溫是氣體分子有規(guī)定向運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的反映，記為總溫總溫、靜溫測(cè)量都很重要。靜溫反映氣體熱力學(xué)狀態(tài)；計(jì)算機(jī)組效率需總溫。靜溫測(cè)量：需使測(cè)溫傳感器隨同流體以相同速度運(yùn)動(dòng)，相對(duì)速度為零。實(shí)際不可能，只能使傳感器靜止于高速氣流中，必有相對(duì)速度，傳感器測(cè)得的不是靜溫?？倻販y(cè)量：理想情況下（動(dòng)能全部轉(zhuǎn)換為熱能），可認(rèn)為T*=Tr（有效溫度傳感器指示值），總溫可測(cè)。,.,28,此時(shí)，若M已知，可由式求靜溫T0；當(dāng)M0.3時(shí)，誤差不能忽略，T*與T0有明顯區(qū)別。2.速度誤差一般情況：氣流在傳感器周圍非完全絕熱滯止動(dòng)能到熱能的轉(zhuǎn)換亦不完全。因此傳感器既不能直接指示靜溫，也不是總溫，傳感器示值T0TrT*，稱DT速TrT*為速度誤差。定義恢復(fù)系數(shù)，表示氣流被傳感器滯止恢復(fù)為內(nèi)能的能力,.,29,則在已知M、r時(shí)，可由Tr求得T0、T*。速度誤差可表示為當(dāng)M一定時(shí)，r,DT速，r1，DT速0。3.關(guān)于恢復(fù)系數(shù)r的討論a、r與測(cè)溫傳感器與氣流相對(duì)方位有關(guān)。對(duì)于裸露熱電偶，平行r=