化工儀表自動化第三章

1、1 第第 2 篇篇 過程自動化裝置過程自動化裝置主要包括主要包括：過程測量儀表、：過程測量儀表、過程控制儀表、過程控制儀表、過程過程執(zhí)行儀表執(zhí)行儀表用于對生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、液位及用于對生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、液位及成份等工藝參數(shù)成份等工藝參數(shù)進行自動測量、控制和執(zhí)行的裝置，進行自動測量、控制和執(zhí)行的裝置，也是企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化必不可少的技術(shù)工具。也是企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化必不可少的技術(shù)工具?；究刂苹芈贩娇驁D基本控制回路方框圖2自動化儀表分類自動化儀表分類l 按功能分類：測量儀表、控制儀表、執(zhí)行儀表按功能分類：測量儀表、控制儀表、執(zhí)行儀表l 按信號類型分：模擬儀表、數(shù)字儀

2、表按信號類型分：模擬儀表、數(shù)字儀表模擬式儀表模擬式儀表 儀表的輸入輸出信號是連續(xù)的電壓量或電流量儀表的輸入輸出信號是連續(xù)的電壓量或電流量數(shù)字式儀表數(shù)字式儀表 儀表的輸入輸出信號是離散的數(shù)字量或開關(guān)量信號.3氣動單元組合儀表（氣動單元組合儀表（ QDZ 儀表）儀表） 能源能源：0.14MPa 壓縮空氣。壓縮空氣。信號信號： 各單元之間以統(tǒng)一的各單元之間以統(tǒng)一的 0.02MPa 0.1MPa 氣壓標準氣壓標準信號聯(lián)系。信號聯(lián)系。特點特點： 優(yōu)點優(yōu)點：QDZ儀表具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、性能穩(wěn)儀表具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、性能穩(wěn)定和本質(zhì)安全等優(yōu)點。定和本質(zhì)安全等優(yōu)點。 缺點缺點：由于該類儀表體積龐大，信

3、號傳輸慢由于該類儀表體積龐大，信號傳輸慢(有容量有容量滯后滯后)。 l按使用能源分類：氣動儀表和電動儀表。按使用能源分類：氣動儀表和電動儀表。4電動單元組合儀表（電動單元組合儀表（ DDZ 儀表）儀表） DDZ-型儀表型儀表 能源：能源：DDZ-型表采用型表采用 220V AC電源；電源；信號：信號：DDZ-型各單元間以型各單元間以0-10mA DC 為統(tǒng)一聯(lián)絡(luò)信號，為統(tǒng)一聯(lián)絡(luò)信號， DDZ- 型儀表型儀表 能源：能源：型表以型表以 24VDC 為電源為電源 信號：信號：型表以型表以 4-20mA DC 為現(xiàn)場傳輸信號為現(xiàn)場傳輸信號，以以 1-5V DC為控制室聯(lián)絡(luò)信號，為控制室聯(lián)絡(luò)信號，特點

4、：特點： DDZ 型儀表具有傳輸距離長，速度快，集成化程型儀表具有傳輸距離長，速度快，集成化程度度高，功能多樣且可構(gòu)成安全火花型防爆系統(tǒng)等高，功能多樣且可構(gòu)成安全火花型防爆系統(tǒng)等優(yōu)點，在優(yōu)點，在生產(chǎn)控制過程中被大量生產(chǎn)控制過程中被大量采用。采用。53.1 測量儀表中的基本概念測量儀表中的基本概念1）檢測過程及系統(tǒng)構(gòu)成）檢測過程及系統(tǒng)構(gòu)成 檢測過程檢測過程a. 檢測：檢測： 獲得信息的過程，是認識自然界的手段。獲得信息的過程，是認識自然界的手段。 主要包括兩方面內(nèi)容：主要包括兩方面內(nèi)容：l 檢驗檢驗 用專門的技術(shù)工具，依靠實驗、計算和比較的方用專門的技術(shù)工具，依靠實驗、計算和比較的方法對研究法對

5、研究對象的特性進行度量、驗證對象的特性進行度量、驗證。l 測量測量 應(yīng)用測試手段對應(yīng)用測試手段對被測參數(shù)進行定量被測參數(shù)進行定量的過程。的過程。 第第3章章 過程測量儀表過程測量儀表b. 基本方法：基本方法： 能量轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換為電量信號）能量轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換為電量信號） + 單位比較單位比較c. 基本任務(wù)：基本任務(wù)： 獲取被檢測對象的信息。（在限定的時間內(nèi)，盡獲取被檢測對象的信息。（在限定的時間內(nèi)，盡可能正確地收集被測對象的有關(guān)信息）可能正確地收集被測對象的有關(guān)信息）d. 目的：目的：反映、揭示客觀世界存在的各種運動狀態(tài)及規(guī)律。反映、揭示客觀世界存在的各種運動狀態(tài)及規(guī)律。以檢測為基礎(chǔ)，實現(xiàn)對對象過程的

6、管理、控制、安全防以檢測為基礎(chǔ)，實現(xiàn)對對象過程的管理、控制、安全防護、優(yōu)化處理等操作。護、優(yōu)化處理等操作。7 測量設(shè)備測量設(shè)備 過程中常用的測量設(shè)備有檢測元件、傳感器、變過程中常用的測量設(shè)備有檢測元件、傳感器、變送器及顯示單元。送器及顯示單元。檢測元件檢測元件 一種能夠靈敏地感受被測一種能夠靈敏地感受被測變量并作出響應(yīng)（變量并作出響應(yīng)（將將被測參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成另一種物理量變化）被測參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成另一種物理量變化）的元件。的元件。傳感器傳感器（敏感元件（敏感元件 + 信號轉(zhuǎn)換部分）信號轉(zhuǎn)換部分）感受指定被測參量的變化，并按照一定規(guī)律將感受指定被測參量的變化，并按照一定規(guī)律將 其轉(zhuǎn)換成一個相應(yīng)的

7、便于應(yīng)用的信號。其轉(zhuǎn)換成一個相應(yīng)的便于應(yīng)用的信號。變送器變送器是從傳感器發(fā)展起來的，輸出標準信號的傳感是從傳感器發(fā)展起來的，輸出標準信號的傳感器就稱為變送器。器就稱為變送器。8 顯示單元顯示單元 接受傳感器、變送器等輸出信號，并以相應(yīng)形接受傳感器、變送器等輸出信號，并以相應(yīng)形式顯示記錄式顯示記錄。l主要功能主要功能 顯示工業(yè)生產(chǎn)的工作狀態(tài)：實時數(shù)據(jù)，趨勢曲顯示工業(yè)生產(chǎn)的工作狀態(tài)：實時數(shù)據(jù)，趨勢曲線，報警指示等線，報警指示等 記錄生產(chǎn)過程參數(shù)，歷史數(shù)據(jù)記錄生產(chǎn)過程參數(shù)，歷史數(shù)據(jù)，l顯示單元主要應(yīng)用設(shè)備顯示單元主要應(yīng)用設(shè)備模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表數(shù)字數(shù)字-模擬式雙回

8、路顯示儀表模擬式雙回路顯示儀表屏幕式顯示裝置屏幕式顯示裝置11 檢測系統(tǒng)構(gòu)成檢測系統(tǒng)構(gòu)成信息獲取轉(zhuǎn)換顯示和處理（信號檢出部分）（信號變換部分）（信號分析處理部分、通信接口及總線）12智能電子警察監(jiān)測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)舉例檢測系統(tǒng)舉例號132）檢測系統(tǒng)的性能指標）檢測系統(tǒng)的性能指標 檢測系統(tǒng)的性能指標很多，工程上常用以下幾個指檢測系統(tǒng)的性能指標很多，工程上常用以下幾個指標衡量儀表或系統(tǒng)的品質(zhì)。標衡量儀表或系統(tǒng)的品質(zhì)。（1）靈敏度）靈敏度S 靈敏度靈敏度S表征了檢測儀表對被測量變化的靈敏程度表征了檢測儀表對被測量變化的靈敏程度。 常用常用儀表的輸出變化量與輸入變化量之比來表示。儀表的輸出變化量與輸入變化

9、量之比來表示。即：即： 靈敏度實質(zhì)上是一個放大靈敏度實質(zhì)上是一個放大倍數(shù)。倍數(shù)。 靈敏度具有可傳遞性；對于多個儀表串聯(lián)構(gòu)成的靈敏度具有可傳遞性；對于多個儀表串聯(lián)構(gòu)成的檢測系統(tǒng)，其總的靈敏度是各個儀表靈敏度之積。檢測系統(tǒng)，其總的靈敏度是各個儀表靈敏度之積。 ySxy：達到穩(wěn)態(tài)時儀表輸出的變化量（指針：達到穩(wěn)態(tài)時儀表輸出的變化量（指針的直線位移或轉(zhuǎn)角）。的直線位移或轉(zhuǎn)角）。 x：被測變量的變化值。：被測變量的變化值。 11 2(, ,)nsysiiSSin14相關(guān)概念：相關(guān)概念： 靈敏限靈敏限（分辨率，分辨率，一般反映測量中間過程指標）一般反映測量中間過程指標）描述能引起儀表輸出發(fā)生可見變化的最小

10、輸入描述能引起儀表輸出發(fā)生可見變化的最小輸入量。表示檢測儀表響應(yīng)與分辨輸入量微小變化的能量。表示檢測儀表響應(yīng)與分辨輸入量微小變化的能力。力。 分辨率是反映檢測儀表靈敏程度的另一指標。分辨率是反映檢測儀表靈敏程度的另一指標。一般情況下儀表的靈敏度高則分辨率也高。一般情況下儀表的靈敏度高則分辨率也高。 死區(qū)死區(qū)（起始位評價指標）（起始位評價指標）輸入信號的變化量不能引起輸出量發(fā)生可觀輸入信號的變化量不能引起輸出量發(fā)生可觀察變化的有限區(qū)間。死區(qū)區(qū)間內(nèi)儀表靈敏度為零。察變化的有限區(qū)間。死區(qū)區(qū)間內(nèi)儀表靈敏度為零。u 影響因素：電路偏置、機械傳動的摩擦及間隙等。影響因素：電路偏置、機械傳動的摩擦及間隙等。

11、15（2）變差（回差）變差（回差） 外界條件不變的情況下，同一儀表對某一參數(shù)進行正反外界條件不變的情況下，同一儀表對某一參數(shù)進行正反行程測量時，對應(yīng)于同一被測值所得的示值之差即為該測點行程測量時，對應(yīng)于同一被測值所得的示值之差即為該測點的儀表變差。的儀表變差。 檢測儀表在全量程范圍內(nèi)的最大測點變差檢測儀表在全量程范圍內(nèi)的最大測點變差為儀表為儀表變變差。差。maxF.S=100%Y變差變差產(chǎn)生原因：傳動部件間隙、摩擦、彈性滯后等變差產(chǎn)生原因：傳動部件間隙、摩擦、彈性滯后等。 變差示意圖：變差示意圖： 變差描述：變差描述： 儀表的變差由儀表在測量范圍儀表的變差由儀表在測量范圍內(nèi)正反特性間指示值的最

12、大絕內(nèi)正反特性間指示值的最大絕對誤差與儀表標尺范圍之比的對誤差與儀表標尺范圍之比的百分數(shù)表示百分數(shù)表示16（3）線性度）線性度(非線性誤差非線性誤差) 線性線性度是度是衡量檢測儀表輸出與輸入之間偏離線性程衡量檢測儀表輸出與輸入之間偏離線性程度的一種指標，用非線性誤差來表示。度的一種指標，用非線性誤差來表示。maxF.S=100%Y非線性誤差 為了便于信號間的轉(zhuǎn)換與現(xiàn)實，有利于提高系統(tǒng)準確度，為了便于信號間的轉(zhuǎn)換與現(xiàn)實，有利于提高系統(tǒng)準確度，希望系統(tǒng)具有良好的線性特性。希望系統(tǒng)具有良好的線性特性。 非線性誤差示意圖非線性誤差示意圖 描述：描述：取取量程范圍內(nèi)，實際值與量程范圍內(nèi)，實際值與理論值之

13、間的絕對誤差的理論值之間的絕對誤差的最大值與儀表測量范圍之最大值與儀表測量范圍之比的百分數(shù)，比的百分數(shù)，即：即：17（4）準確度）準確度 準確度也稱為精度。儀表的準確度通常用誤差的大準確度也稱為精度。儀表的準確度通常用誤差的大小來表示。小來表示。誤差種類：誤差種類： 絕對誤差絕對誤差 絕對誤差為檢測儀表的輸出值絕對誤差為檢測儀表的輸出值x與被測參與被測參數(shù)的真值數(shù)的真值x0之間的代數(shù)差值，即之間的代數(shù)差值，即oxxx （3.4） 由于真值不能得到，實際上是用約定真值或相對真值來代替，通常以標準儀表(準確度等級更高的儀表)的測量結(jié)果作為相對真值。18 示值相對誤差示值相對誤差 (簡稱相對誤差簡稱

14、相對誤差) 儀表測量值的絕對誤差與真值之比的百分數(shù)，即儀表測量值的絕對誤差與真值之比的百分數(shù)，即 0 x100%x 注意注意：示值相對誤差隨測點的不同而異，只能說明不：示值相對誤差隨測點的不同而異，只能說明不同測量結(jié)果的準確程度，不能用來衡量檢測同測量結(jié)果的準確程度，不能用來衡量檢測儀表本身的質(zhì)量。儀表本身的質(zhì)量。當測量誤差很小時，示值相對誤差近似為當測量誤差很小時，示值相對誤差近似為 ：x100%x19 引用誤差引用誤差 （相對百分誤差）（相對百分誤差） 儀表檢測直的絕對誤差與儀表的量程儀表檢測直的絕對誤差與儀表的量程L之比的之比的百分數(shù)。即：百分數(shù)。即： 100%xqL（3.7） 式中：

15、maxminL=xxmaxminx,x 分別為測量上限值與測量下限值注意：注意： 反映了測量誤差與測量范圍的關(guān)系，但是各點的反映了測量誤差與測量范圍的關(guān)系，但是各點的測量相對百分誤差不同，不能用來衡量檢測儀表本測量相對百分誤差不同，不能用來衡量檢測儀表本身的精度。身的精度。20 最大引用誤差（滿量程相對誤差，最大相對百分誤最大引用誤差（滿量程相對誤差，最大相對百分誤差）差） 儀表量程范圍內(nèi)所有測量值的絕對誤差的最大值與儀表量程范圍內(nèi)所有測量值的絕對誤差的最大值與儀表的量程儀表的量程L比的百分數(shù)即比的百分數(shù)即 maxmax100%xqL（3.8） 式中：式中： maxminL=xx注意：注意：是

16、檢測系統(tǒng)的最主要質(zhì)量指標，表征檢測系統(tǒng)的測是檢測系統(tǒng)的最主要質(zhì)量指標，表征檢測系統(tǒng)的測量精度等級。量精度等級。21 儀表基本誤差儀表基本誤差 標準條件下，儀表在全量程范圍內(nèi)輸出值誤差標準條件下，儀表在全量程范圍內(nèi)輸出值誤差中絕對值最大者稱為儀表的基本誤差。中絕對值最大者稱為儀表的基本誤差。maxqx 允許誤差允許誤差 儀表儀表制造廠為保證儀表不超過基本誤差而制造廠為保證儀表不超過基本誤差而設(shè)定一設(shè)定一個限值個限值。把這個限值與儀表的量程。把這個限值與儀表的量程L L比的百分數(shù)稱為儀比的百分數(shù)稱為儀表的允許誤差。即表的允許誤差。即 100%xqL 允允儀表基本誤差是表征儀表準確度的一個重要指標，

17、儀表基本誤差是表征儀表準確度的一個重要指標，并且儀表的其他誤差定義也以此為基礎(chǔ)。并且儀表的其他誤差定義也以此為基礎(chǔ)。最大引用誤差是儀表基本誤差的主要形式。最大引用誤差是儀表基本誤差的主要形式。22 儀表精度（準確度）儀表精度（準確度） 國家標準國家標準規(guī)定規(guī)定，根據(jù)，根據(jù)儀表的允許誤差儀表的允許誤差(最大引用誤最大引用誤差差)，去掉，去掉“ ”及及“%”號后號后的的數(shù)值判定儀表數(shù)值判定儀表的的準準確度等級。確度等級。 國家統(tǒng)一規(guī)定所劃分的國家統(tǒng)一規(guī)定所劃分的等級等級 0.005, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.35, 1.0, 1.5, 2.5, 4.0 , 5.0準確度等級

18、準確度等級的數(shù)字越小儀表的準確度就越的數(shù)字越小儀表的準確度就越高。高。 工業(yè)用儀表精度等級為：工業(yè)用儀表精度等級為： 0.1, 0.2, 0.35, 1.0, 1.5, 2.5, 5.023 例例 某臺測溫儀表，其測量范圍為某臺測溫儀表，其測量范圍為100600，經(jīng)檢，經(jīng)檢驗發(fā)現(xiàn)儀表的基本誤差為驗發(fā)現(xiàn)儀表的基本誤差為6，試確定該儀表的精度，試確定該儀表的精度等級？等級？ 如果將該儀表的最大引用誤差去掉如果將該儀表的最大引用誤差去掉“”和和“%”%”號號后，其數(shù)值為后，其數(shù)值為1.21.2，由于國家規(guī)定的精度等級中沒有，由于國家規(guī)定的精度等級中沒有1.21.2級的儀表，該儀表的最大引用誤差大于級

19、的儀表，該儀表的最大引用誤差大于1.01.0級儀表的允許級儀表的允許誤差，所以該儀表的精確度等級為誤差，所以該儀表的精確度等級為1.51.5級。級。 max6100%1.2%600 100q 解：該儀表的最大引用誤差為解：該儀表的最大引用誤差為:24例例: 一臺精度等級為一臺精度等級為0.5級，量程范圍為級，量程范圍為5001200 的電位差計，它的基本誤差是多少？的電位差計，它的基本誤差是多少？ 100%xqL 允允解：解：100%0.5%12005003.5xqx 允允允則，該儀表的的則，該儀表的的基本誤差是：基本誤差是： 3.5 根據(jù)儀表精度等級與基本誤差的關(guān)系根據(jù)儀表精度等級與基本誤差

20、的關(guān)系有：有：25（5）測量范圍及量程測量范圍及量程 儀表儀表的測量范圍通常指檢測裝置所能夠測量的最小的測量范圍通常指檢測裝置所能夠測量的最小值與最大值之間的范圍。（區(qū)間）值與最大值之間的范圍。（區(qū)間） 該范圍該范圍的最小值和最大值分別稱為測量下限和測量的最小值和最大值分別稱為測量下限和測量上限上限。 量程：儀表測量范圍的上限及下限之差。（數(shù)值）量程：儀表測量范圍的上限及下限之差。（數(shù)值）3）工業(yè)檢測系統(tǒng)常用誤差分類及特點：）工業(yè)檢測系統(tǒng)常用誤差分類及特點： 系統(tǒng)誤差分類：系統(tǒng)誤差，隨機誤差，粗大誤差系統(tǒng)誤差分類：系統(tǒng)誤差，隨機誤差，粗大誤差a.系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差表現(xiàn)：表現(xiàn)：在相同條件下，多次重

21、復(fù)測量同一被測參量時，在相同條件下，多次重復(fù)測量同一被測參量時，其其測量誤差的大小和符號保持不變測量誤差的大小和符號保持不變 ; 或或在條件改變時，重復(fù)測量同一被測參量時，在條件改變時，重復(fù)測量同一被測參量時，誤誤差按某一確定的規(guī)律變化。差按某一確定的規(guī)律變化。系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因：系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因： 測量工具本身性能不完善；測量工具本身性能不完善； 安裝、布置、調(diào)整不當或環(huán)境條件發(fā)生變化；安裝、布置、調(diào)整不當或環(huán)境條件發(fā)生變化； 測量方法不完善、或者測量所依據(jù)的理論本身不測量方法不完善、或者測量所依據(jù)的理論本身不完善等；完善等； 操作人員視讀方式不當。（注意與粗大誤差的區(qū)操作人員視讀方式不當

22、。（注意與粗大誤差的區(qū)別）別） 系統(tǒng)誤差特點及處理：系統(tǒng)誤差特點及處理： 系統(tǒng)誤差可通過實驗等方法被設(shè)法確定，并可系統(tǒng)誤差可通過實驗等方法被設(shè)法確定，并可以通過引入校正值（函數(shù)）、零點調(diào)整等方法排除以通過引入校正值（函數(shù)）、零點調(diào)整等方法排除（或減?。┫到y(tǒng)誤差對測量值的影響。（或減?。┫到y(tǒng)誤差對測量值的影響。 b.隨機誤差隨機誤差表現(xiàn)：表現(xiàn)： 在相同條件下多次重復(fù)測量同一被測參量時，測量在相同條件下多次重復(fù)測量同一被測參量時，測量誤差的大小與符號均無規(guī)律變化。誤差的大小與符號均無規(guī)律變化。隨機誤差產(chǎn)生原因：隨機誤差產(chǎn)生原因： 檢測儀器或測量過程中某些未知或無法控制的隨機檢測儀器或測量過程中某些

23、未知或無法控制的隨機因素綜合作用。因素綜合作用。 (如儀器的某些元器件性能不穩(wěn)定，外界溫度、濕如儀器的某些元器件性能不穩(wěn)定，外界溫度、濕度變化，空中電磁波擾動，電網(wǎng)的畸變與波動等度變化，空中電磁波擾動，電網(wǎng)的畸變與波動等)特點及處理方法特點及處理方法 隨機誤差的變化通常難以預(yù)測，無法通過實驗隨機誤差的變化通常難以預(yù)測，無法通過實驗方法確定、修正和消除。方法確定、修正和消除。 隨機誤差服從某種統(tǒng)計規(guī)律隨機誤差服從某種統(tǒng)計規(guī)律(如正態(tài)分布、均勻如正態(tài)分布、均勻分布、泊松分布等分布、泊松分布等)?？梢酝ㄟ^統(tǒng)計規(guī)律實現(xiàn)誤?？梢酝ㄟ^統(tǒng)計規(guī)律實現(xiàn)誤差估計。差估計。4）過程工業(yè)主要被測參數(shù)）過程工業(yè)主要被測

24、參數(shù)溫度，壓力，流量，物位，成分溫度，壓力，流量，物位，成分30 3.2 溫度測量儀表溫度測量儀表溫度檢測方法2溫度儀表的選用3 3概述3 1313.2.1、概述、概述l 溫度是表征物體或系統(tǒng)的冷熱程度的物理量。溫度是表征物體或系統(tǒng)的冷熱程度的物理量。l 在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是表征工業(yè)過程狀態(tài)的重要參數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是表征工業(yè)過程狀態(tài)的重要參數(shù)。溫度檢測與控制是工業(yè)生產(chǎn)和科學實驗中的一個非常溫度檢測與控制是工業(yè)生產(chǎn)和科學實驗中的一個非常重要的問題。重要的問題。溫度溫度 溫度是熱力學參數(shù)，不能直接測量溫度是熱力學參數(shù)，不能直接測量 溫度或溫度變化直接影響物質(zhì)某些物理特性或參數(shù)溫度或溫度變化直

25、接影響物質(zhì)某些物理特性或參數(shù)（如長度、電阻、分子運動、輻射能）的變化。（如長度、電阻、分子運動、輻射能）的變化。 溫度測量基本思路：溫度測量基本思路：選擇合適的物質(zhì)作為溫度敏感元件，通過測量其某一選擇合適的物質(zhì)作為溫度敏感元件，通過測量其某一物理參數(shù)的變化間接獲得被測溫度值。物理參數(shù)的變化間接獲得被測溫度值。32測溫儀表的分類測溫儀表的分類: 從測量元件與被測介質(zhì)是否接觸的角度，溫度測量可分從測量元件與被測介質(zhì)是否接觸的角度，溫度測量可分為：為：接觸式和非接觸式接觸式和非接觸式兩大類。兩大類。 接觸式測溫接觸式測溫 測溫原理：測溫原理： 敏感元件直接置入溫度場中，兩種不同溫度的物體相互敏感元件

26、直接置入溫度場中，兩種不同溫度的物體相互接觸，敏感元件的溫度將逐漸趨于溫度場溫度，導(dǎo)致敏接觸，敏感元件的溫度將逐漸趨于溫度場溫度，導(dǎo)致敏感元件的物理性態(tài)或特性參數(shù)發(fā)生變化。通過測量這些感元件的物理性態(tài)或特性參數(shù)發(fā)生變化。通過測量這些變化實現(xiàn)溫度測量。變化實現(xiàn)溫度測量。 特點：特點： 接觸式測量儀表簡單、可靠、測量精度高。接觸式測量儀表簡單、可靠、測量精度高。 但由于感溫元件在熱交換過程中，達到熱平衡的時間較但由于感溫元件在熱交換過程中，達到熱平衡的時間較長，因而有測量滯后現(xiàn)象。長，因而有測量滯后現(xiàn)象。 受到敏感元件物理化學性質(zhì)的限制，不適宜于直接對腐受到敏感元件物理化學性質(zhì)的限制，不適宜于直接

27、對腐蝕性介質(zhì)測溫，亦不能用于極高溫測量。蝕性介質(zhì)測溫，亦不能用于極高溫測量。33非接觸式測溫 測溫原理： 利用物體的熱輻射，通過對輻射能量的檢測實現(xiàn)溫度測量。 特點： 測溫范圍寬(從超低溫到極高溫)，測溫速度快， 測溫設(shè)備復(fù)雜, 易受粉塵、水氣等環(huán)境因素的影響測量誤差大。測溫方式測溫方式測溫種類和儀表測溫種類和儀表測溫范圍測溫范圍()主主 要要 特特 點點接觸式接觸式膨脹式膨脹式玻璃玻璃液體液體-100600結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量精度較高、價格低廉；結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量精度較高、價格低廉；測量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能遠傳測量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能遠傳雙金屬雙

28、金屬-80600結(jié)構(gòu)緊湊、牢固、可靠；結(jié)構(gòu)緊湊、牢固、可靠；測量精度較低、量程和使用范圍有限測量精度較低、量程和使用范圍有限壓力式壓力式液體液體-40600耐震、堅固、防爆、價格低廉；耐震、堅固、防爆、價格低廉；工業(yè)用壓力式溫度計精度較低、測溫距離短、滯后大工業(yè)用壓力式溫度計精度較低、測溫距離短、滯后大主要用于溫度連續(xù)測量主要用于溫度連續(xù)測量氣體氣體-100500熱電阻熱電阻鉑電阻鉑電阻-260850測量精度高，便于遠距離、多點；測量精度高，便于遠距離、多點；便于集中檢測和自動控制；便于集中檢測和自動控制；不能測高溫，須注意環(huán)境溫度的影響不能測高溫，須注意環(huán)境溫度的影響主要用于溫度的連續(xù)測量主

29、要用于溫度的連續(xù)測量銅電阻銅電阻-50150半導(dǎo)體熱半導(dǎo)體熱敏電阻敏電阻-50300靈敏度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便；靈敏度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便；互換性較差，測量范圍有一定限制互換性較差，測量范圍有一定限制主要用于溫度開關(guān)及溫度補償主要用于溫度開關(guān)及溫度補償熱電熱電效應(yīng)效應(yīng)熱電偶熱電偶-2001800測溫范圍廣、測量精度高、測溫范圍廣、測量精度高、便于遠距離、多點、集中檢測和自動控制；便于遠距離、多點、集中檢測和自動控制；需自由端溫度補償，在低溫段測量精度較低需自由端溫度補償，在低溫段測量精度較低主要用于溫度的連續(xù)測量主要用于溫度的連續(xù)測量非接觸式非接觸式輻射式輻射式03500不

30、破壞溫度場，測溫范圍大，可測運動物體的溫度；不破壞溫度場，測溫范圍大，可測運動物體的溫度；易受外界環(huán)境的影響，標定較困難易受外界環(huán)境的影響，標定較困難351）熱電偶溫度計）熱電偶溫度計熱電偶溫度計是工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用最廣泛的測溫熱電偶溫度計是工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用最廣泛的測溫儀表。儀表。熱電偶溫度計是以熱電偶溫度計是以熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的測溫儀表，它為基礎(chǔ)的測溫儀表，它以熱電偶作為測溫元件，再配以連接導(dǎo)線和顯示儀以熱電偶作為測溫元件，再配以連接導(dǎo)線和顯示儀表或測量儀表構(gòu)成。表或測量儀表構(gòu)成。3.2.2工業(yè)溫度檢測元件及測溫方法工業(yè)溫度檢測元件及測溫方法 熱電偶測溫原理熱電偶測溫原理 熱電效應(yīng)：

31、熱電效應(yīng)： 將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A、B連接成閉環(huán)回路，并將兩個接點分連接成閉環(huán)回路，并將兩個接點分別置于溫度為別置于溫度為T及及T0的熱源中，則的熱源中，則在該回路內(nèi)將產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象稱在該回路內(nèi)將產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)或賽貝克效應(yīng)。為熱電效應(yīng)或賽貝克效應(yīng)?；芈窡犭妱輼?gòu)成及描述回路熱電勢構(gòu)成及描述l 熱電勢組成熱電勢組成 接觸電勢，接觸電勢， 溫差電勢溫差電勢接觸電勢：接觸電勢： 由于兩種材料的電子密度不同由于兩種材料的電子密度不同引起的在接觸面上發(fā)生材料間電引起的在接觸面上發(fā)生材料間電子轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生的電動勢稱為接觸子轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生的電動勢稱為接觸電勢。電勢。溫差電

32、勢：溫差電勢： 單一材料由于兩端溫度不同單一材料由于兩端溫度不同引起內(nèi)部電子轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生的電動引起內(nèi)部電子轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生的電動勢稱為溫差電勢。勢稱為溫差電勢。l 回路熱電勢回路熱電勢 回路電勢圖：回路電勢圖：回路熱電勢描述式（接觸電勢回路熱電勢描述式（接觸電勢+溫差電勢）：溫差電勢）：實驗結(jié)果表明，溫差電勢比接觸電勢小很多，可忽略不計，（回路圖）熱電偶的電勢可表示為 ABABABABET TeTeTeT TeT T0000( ,)( )() ( ,)( ,) 00( ,)( )()ABABABET TeTeTeAB(T0)=C0( ,)( )ABABET TeTC結(jié)論：冷端溫度恒定時，輸出電勢僅是熱

33、端溫度的函數(shù)T0為定值，小結(jié)：小結(jié)：l 熱電偶回路產(chǎn)生熱電勢的條件：熱電偶回路產(chǎn)生熱電勢的條件： a. 兩種不同的材料構(gòu)成回路，兩種不同的材料構(gòu)成回路， b. 兩端接點處溫度不同。兩端接點處溫度不同。l 熱電勢大小只與熱電材料及兩端溫度有關(guān)，與熱電勢大小只與熱電材料及兩端溫度有關(guān)，與電偶絲長短及粗細無關(guān)。電偶絲長短及粗細無關(guān)。l 熱電極材料確定后熱電勢僅與冷、熱端溫度差熱電極材料確定后熱電勢僅與冷、熱端溫度差有關(guān)。有關(guān)。 熱電偶基本定律熱電偶基本定律a. 均質(zhì)導(dǎo)體定律均質(zhì)導(dǎo)體定律 由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的截面由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的截面如何以及各處的溫度分布如何

34、，都不能產(chǎn)生熱電勢。如何以及各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢。 本定律說明，熱電偶必須由兩種不同性質(zhì)的材料構(gòu)成。本定律說明，熱電偶必須由兩種不同性質(zhì)的材料構(gòu)成。b. 中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律 斷開熱電偶回路，接入第三種導(dǎo)體斷開熱電偶回路，接入第三種導(dǎo)體C，若導(dǎo)體，若導(dǎo)體C兩端的溫度兩端的溫度相等，則接入導(dǎo)體相等，則接入導(dǎo)體C后對熱電偶回路中的總電勢沒有影響。后對熱電偶回路中的總電勢沒有影響。 證明：證明： 回路總電勢等于各接點接觸電勢之和，回路總電勢等于各接點接觸電勢之和， 即即 EABC(T, T0) = eAB(T) + eBC(T0) + eCA(T0) T = T0時，回路熱電勢等

35、于零（時，回路熱電勢等于零（EABC(T0, T0) = 0），即），即 EABC(T0, T0) = eAB(T0) + eBC(T0) + eCA(T0) = 0 eBC(T0) + eCA(T0) = -eAB(T0)故有：故有： EABC(T, T0) = eAB(T) - eAB(T0) = EAB(T, T0)同理，對于串入多種導(dǎo)線，只要引入兩端的溫度相同，熱電同理，對于串入多種導(dǎo)線，只要引入兩端的溫度相同，熱電偶的熱電勢將保持不變。偶的熱電勢將保持不變。定理應(yīng)用：定理應(yīng)用：根據(jù)熱電偶的這一性質(zhì)，可以在熱電偶回路中引入各根據(jù)熱電偶的這一性質(zhì)，可以在熱電偶回路中引入各種儀表、連接導(dǎo)線

36、等實現(xiàn)對溫度的測量。種儀表、連接導(dǎo)線等實現(xiàn)對溫度的測量。在熱電偶的自由端接入一只測量電勢的儀表，并保在熱電偶的自由端接入一只測量電勢的儀表，并保證兩個接點的溫度一致就可以對熱電勢進行測量而證兩個接點的溫度一致就可以對熱電勢進行測量而不影響熱電偶的輸出。不影響熱電偶的輸出。例:c. 中間溫度定律中間溫度定律 熱電偶熱電偶AB在接點溫度為在接點溫度為T、T0時的熱電勢時的熱電勢EAB(T，T0)等于熱電偶等于熱電偶AB在接點溫度為在接點溫度為T，TC和和TC，T0的熱電的熱電勢勢EAB(T，TC)和和EAB(TC，T0)的代數(shù)和的代數(shù)和即：即： EAB(T，T0) = EAB(T，TC)+EAB(

37、TC ，T0)定理應(yīng)用：定理應(yīng)用： 根據(jù)這一定律，只需列出熱電偶在參比端溫度為根據(jù)這一定律，只需列出熱電偶在參比端溫度為0的分度表，既可以求出參比端在其他溫度時的的分度表，既可以求出參比端在其他溫度時的熱電偶的熱電勢。熱電偶的熱電勢。d. 等值替代定律等值替代定律 如果使熱電偶如果使熱電偶AB在某一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱在某一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢等于熱電偶電勢等于熱電偶CD在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢，即電勢，即 EAB(T，T0)=ECD(T，T0) 則這兩支熱電偶在該溫度范圍內(nèi)可以互相代用。則這兩支熱電偶在該溫度范圍內(nèi)可以互相代用。定理應(yīng)用：定理應(yīng)用： 此定理

38、提供了補償導(dǎo)線應(yīng)用的依據(jù)，此定理提供了補償導(dǎo)線應(yīng)用的依據(jù)， 補償導(dǎo)線作用：將熱電偶冷端延伸到某一恒溫點。補償導(dǎo)線作用：將熱電偶冷端延伸到某一恒溫點。 熱電偶測溫及溫度確定方法熱電偶測溫及溫度確定方法l熱電偶測溫熱電偶測溫示意圖示意圖查分度表法：查分度表法： 分度表：根據(jù)國際溫標規(guī)定：分度表：根據(jù)國際溫標規(guī)定：T0=0時，用實驗時，用實驗的方法測出各種不同熱電極組合的熱電偶在不同的的方法測出各種不同熱電極組合的熱電偶在不同的熱端溫度下所產(chǎn)生的熱電勢值，列成的表格。熱端溫度下所產(chǎn)生的熱電勢值，列成的表格。附錄附錄2（p.252）給出了幾種常見的熱電偶分度表。）給出了幾種常見的熱電偶分度表。參考函數(shù)

39、法參考函數(shù)法 用函數(shù)式表示溫度與熱電勢的關(guān)系，稱為參考函用函數(shù)式表示溫度與熱電勢的關(guān)系，稱為參考函數(shù)。數(shù)。44加入了第三種導(dǎo)線實際測溫時環(huán)境溫度不是0l 溫度確定方法溫度確定方法45 常用熱電偶的種類常用熱電偶的種類 根據(jù)國際電工委員會的推薦，目前我國已經(jīng)為根據(jù)國際電工委員會的推薦，目前我國已經(jīng)為8種熱電偶制定了標準，這種熱電偶制定了標準，這8種熱電偶稱為標準熱電偶。種熱電偶稱為標準熱電偶。 8種標準熱電偶如下表種標準熱電偶如下表3-2.4647 熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電偶的結(jié)構(gòu)普通工業(yè)用熱電偶的結(jié)構(gòu)如圖普通工業(yè)用熱電偶的結(jié)構(gòu)如圖 3-8（a）所示。主要包括）所示。主要包括四個部分：熱電偶、絕緣管、保

40、護管和接線盒。四個部分：熱電偶、絕緣管、保護管和接線盒。鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶如圖如圖 3-8（b）所示。）所示。實物圖實物圖48 熱電偶補償導(dǎo)線及冷端溫度補償熱電偶補償導(dǎo)線及冷端溫度補償l 補償導(dǎo)線及應(yīng)用補償導(dǎo)線及應(yīng)用補償導(dǎo)線補償導(dǎo)線 在一定溫度范圍內(nèi)（在一定溫度范圍內(nèi)（0100），具有與所匹配的熱），具有與所匹配的熱電偶的熱電勢標稱值相同的一對帶絕緣包覆的導(dǎo)線。電偶的熱電勢標稱值相同的一對帶絕緣包覆的導(dǎo)線。補償導(dǎo)線應(yīng)用目的補償導(dǎo)線應(yīng)用目的 將熱電偶冷端延伸到一個溫度恒定點，或用其將熱將熱電偶冷端延伸到一個溫度恒定點，或用其將熱電偶與測量裝置聯(lián)接，電偶與測量裝置聯(lián)接， 以削弱熱電偶冷端的溫度變

41、化以削弱熱電偶冷端的溫度變化所產(chǎn)生的影響。所產(chǎn)生的影響。補償導(dǎo)線應(yīng)用連接示意圖補償導(dǎo)線應(yīng)用連接示意圖常用補償導(dǎo)線（常用補償導(dǎo)線（P.43）49注意：為了保證熱電特性一致，補償導(dǎo)線要與熱電偶配套使用， 極性不能接反，熱電偶和補償導(dǎo)線連接處兩接點溫度必須保持相同，以免引起測量誤差。50l 熱電偶冷端溫度補償熱電偶冷端溫度補償熱電偶測溫過程存在的問題：熱電偶測溫過程存在的問題： a. 標準熱電偶的分度表及與熱電偶配套使用的顯標準熱電偶的分度表及與熱電偶配套使用的顯示儀表都是按熱電偶的冷端溫度為示儀表都是按熱電偶的冷端溫度為 0 刻度的。實刻度的。實際測溫過程冷端溫度并不為際測溫過程冷端溫度并不為0

42、。 b. 測溫過程不能保證冷端溫度恒定。測溫過程不能保證冷端溫度恒定。冷端補償目的：冷端補償目的： 通過硬件或軟件手段消除熱電偶冷端溫度不為通過硬件或軟件手段消除熱電偶冷端溫度不為0時，或冷端溫度波動對熱電偶測溫的影響。時，或冷端溫度波動對熱電偶測溫的影響。冷端補償主要方法：冷端補償主要方法： a. 自由端恒溫法自由端恒溫法 b. 計算修正法計算修正法 c. 補償電橋法補償電橋法51 a 冰點恒溫法（自由端恒溫法）52確定熱電偶冷端溫度，測出熱電偶回路的電勢確定熱電偶冷端溫度，測出熱電偶回路的電勢值，根據(jù)值，根據(jù)中間溫度定律中間溫度定律，查表獲取當前冷端溫度與查表獲取當前冷端溫度與間熱電偶應(yīng)發(fā)

43、出熱電勢，通過計算獲取在冷端溫度間熱電偶應(yīng)發(fā)出熱電勢，通過計算獲取在冷端溫度為為0時當前熱端溫度下熱電偶應(yīng)產(chǎn)生的熱電勢，進時當前熱端溫度下熱電偶應(yīng)產(chǎn)生的熱電勢，進而求得被測實際溫度。而求得被測實際溫度。基本計算公式：基本計算公式：b 計算校正法計算校正法EAB(T，0)= EAB(T，T0)+EAB(T0，0)熱電偶發(fā)出熱電勢查表值，熱端為T0，冷端為0時電偶發(fā)出熱電勢53例題：例題：利用鉑銠利用鉑銠10-鉑熱電偶測量某一爐溫，已知冷端鉑熱電偶測量某一爐溫，已知冷端溫度溫度t0=20，測得的熱電勢，測得的熱電勢E(t,t0)=9.819mV，求被測，求被測爐溫的實際值。爐溫的實際值。解：查熱電

44、偶的分度表知：解：查熱電偶的分度表知： E(20,0)=0.113mV總熱電勢：總熱電勢： E(t,0)=E(t,20)+E(20,0)=9.819+0.113 =9.932mV被測溫度（查分度表）：被測溫度（查分度表）： t=1030 （E=9.819，T=1020）54練習題練習題1用鉑銠用鉑銠10-鉑鉑(分度號分度號S)的熱電偶測溫，已知參比的熱電偶測溫，已知參比端溫度為端溫度為20，測得熱電勢，測得熱電勢E(t,20)=11.30mV，試求，試求被測溫度被測溫度t？解：查熱電偶的分度表知：解：查熱電偶的分度表知：E(20,0)=0.113mVE(t,0)=E(t,20)+E(20,0)

45、=11.30+0.113=11.413mV 查表知：查表知：t=115555練習題練習題2用鎳鎘用鎳鎘-鎳硅鎳硅(分度號分度號K)的熱電偶測溫，已知參比的熱電偶測溫，已知參比端溫度為端溫度為25，檢測端溫度為，檢測端溫度為506，求產(chǎn)生的熱電勢，求產(chǎn)生的熱電勢是多少？是多少？解：查熱電偶的分度表知：解：查熱電偶的分度表知： E(506,0)=20.896mV E(25,0)=1.000mV E(506,25)=E(506,0)-E(25,0)=20.896-1.000=19.896mV56 c 補償電橋法補償電橋法 補償電橋法是利用補償電橋產(chǎn)生的不平衡電壓補償電橋法是利用補償電橋產(chǎn)生的不平衡電

46、壓來抵消熱電偶回路冷端不為零或波動帶來的影響。來抵消熱電偶回路冷端不為零或波動帶來的影響。572) 2) 熱電阻溫度計熱電阻溫度計 測溫原理：熱電阻溫度計是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電測溫原理：熱電阻溫度計是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度而變化的特性來測量溫度的。阻值隨溫度而變化的特性來測量溫度的。 熱電阻溫度計以熱電阻為感溫元件，并配以相應(yīng)的熱電阻溫度計以熱電阻為感溫元件，并配以相應(yīng)的顯示儀表和連接導(dǎo)線所組成。顯示儀表和連接導(dǎo)線所組成。 主要介紹：主要介紹： 工業(yè)常用金屬熱電阻及特點工業(yè)常用金屬熱電阻及特點 金屬熱電阻的引線金屬熱電阻的引線 半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻58 常用金屬熱電阻常用金屬熱

47、電阻 工業(yè)中常用的熱電阻主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電工業(yè)中常用的熱電阻主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻。阻。金屬熱電阻：大多數(shù)金屬具有正的電阻溫度系數(shù)，溫金屬熱電阻：大多數(shù)金屬具有正的電阻溫度系數(shù)，溫度越高電阻值越大。一般溫度每升高度越高電阻值越大。一般溫度每升高1，電阻約增，電阻約增加加0.40.6。半導(dǎo)體熱敏電阻：由半導(dǎo)體制成的熱敏電阻大多具有半導(dǎo)體熱敏電阻：由半導(dǎo)體制成的熱敏電阻大多具有負溫度系數(shù)，溫度每升高負溫度系數(shù)，溫度每升高1，電阻約減少，電阻約減少26。熱電阻測溫主要特點熱電阻測溫主要特點 優(yōu)點：信號靈敏度高，易于連續(xù)測量，無須參比溫度；優(yōu)點：信號靈敏度高，易于連續(xù)測量，無須參比溫

48、度； 金屬熱電阻穩(wěn)定性高，互換性好，精度高。金屬熱電阻穩(wěn)定性高，互換性好，精度高。 缺點：需要電源激勵，有自熱現(xiàn)象，測量溫度不能太缺點：需要電源激勵，有自熱現(xiàn)象，測量溫度不能太 高。高。a. 鉑熱電阻鉑熱電阻 分度號：分度號： Pt10 ： R0 = 10 Pt100 ： R0 = 100 溫度溫度-阻值分度式：阻值分度式： -2000： Rt = R01 + At + Bt2 + C(t-100)t3 0850： Rt = R0 (1 + At + Bt2 ) 式中式中Rt 和和 R0分別為分別為t和和0時鉑電阻的電阻值；時鉑電阻的電阻值； A、B和和C為常數(shù)。為常數(shù)。 常數(shù)規(guī)定（常數(shù)規(guī)定（

49、ITS一一90）：）： A = 3.908310-3 / B = 5.77510-7 / 2 C = 4.18310-12 / 4 測溫范圍：測溫范圍： 工業(yè)用鉑電阻溫度計的使用范圍是工業(yè)用鉑電阻溫度計的使用范圍是-200850。鉑熱電阻特性：鉑熱電阻特性：精度高，穩(wěn)定性好，性能可靠；精度高，穩(wěn)定性好，性能可靠；電阻與溫度為非線性關(guān)系；溫度越高，電阻的變化電阻與溫度為非線性關(guān)系；溫度越高，電阻的變化率越??；率越??；鉑在還原性介質(zhì)中，特別是在高溫下很容易被從氧鉑在還原性介質(zhì)中，特別是在高溫下很容易被從氧化物中還原出來的蒸氣所沾污，使鉑絲變脆，并改化物中還原出來的蒸氣所沾污，使鉑絲變脆，并改變它的

50、電阻與溫度間的關(guān)系。（變它的電阻與溫度間的關(guān)系。（550以上只適合在以上只適合在氧化環(huán)境中使用，真空和還原性介質(zhì)將導(dǎo)致電阻值氧化環(huán)境中使用，真空和還原性介質(zhì)將導(dǎo)致電阻值迅速漂移）迅速漂移）b. 銅電阻銅電阻 銅電阻分度號銅電阻分度號 Cu50： R0 = 50 Cu100：R0 = 100 溫度溫度-阻值分度式：阻值分度式： Rt = R0 (1 + At + Bt2 + Ct3) 或或 Rt = R0 (1 + t) 式中式中: A = 4.28899103 / B = -2.133107 / 2 C = 1.233109 / 3 = 4.28103 / 測溫范圍：測溫范圍： 工業(yè)用銅電阻溫

51、度計的使用范圍是工業(yè)用銅電阻溫度計的使用范圍是 -50150（線性區(qū)（線性區(qū)域）域）銅熱電阻溫度計特點：銅熱電阻溫度計特點：溫度系數(shù)大，而且?guī)缀醪浑S溫度而變，銅熱電阻溫度系數(shù)大，而且?guī)缀醪浑S溫度而變，銅熱電阻的特性比較接近直線的特性比較接近直線銅容易加工和提純，價格便宜，銅容易加工和提純，價格便宜，溫度測量范圍較窄。（高于溫度測量范圍較窄。（高于250電阻本身易于氧電阻本身易于氧化）化） 63c. 鎳電阻鎳電阻的電阻率及溫度系數(shù)比鉑和銅大得多，因而具有較高的靈敏度，且體積可以做的較小。一般測溫范圍：-50180. 金屬熱電阻的引線形式及接線金屬熱電阻的引線形式及接線 工業(yè)用熱電阻自身阻值較小，

52、常安裝在離控制室較工業(yè)用熱電阻自身阻值較小，常安裝在離控制室較遠的生產(chǎn)現(xiàn)場，因此環(huán)境變化引起的熱電阻引線電遠的生產(chǎn)現(xiàn)場，因此環(huán)境變化引起的熱電阻引線電阻的變化對測量結(jié)果有較大的影響。阻的變化對測量結(jié)果有較大的影響。熱電阻引線熱電阻引線 熱電阻的外引線有兩線制、三線制及四線制三種形熱電阻的外引線有兩線制、三線制及四線制三種形式。式。64熱電阻接線熱電阻接線兩線制接線兩線制接線65 兩線制熱電阻配線簡單，安裝兩線制熱電阻配線簡單，安裝費用低，費用低，但環(huán)境但環(huán)境干擾會引進引線電干擾會引進引線電阻的附加誤差。阻的附加誤差。 兩線制熱電阻不適用于高精度兩線制熱電阻不適用于高精度測溫場合使用。并且在使用

53、時引線測溫場合使用。并且在使用時引線及導(dǎo)線都不宜過長。及導(dǎo)線都不宜過長。 采用三線制熱電阻的測溫電橋采用三線制熱電阻的測溫電橋如圖所示，引線電阻的變化同如圖所示，引線電阻的變化同時引進電橋相鄰的兩臂，可以時引進電橋相鄰的兩臂，可以消除引線電阻的影響，測量精消除引線電阻的影響，測量精度高于兩線制。目前三線制在度高于兩線制。目前三線制在工業(yè)檢測中應(yīng)用最廣。工業(yè)檢測中應(yīng)用最廣。 一般，在測溫范圍窄或?qū)Ь€長，一般，在測溫范圍窄或?qū)Ь€長，導(dǎo)線途中溫度易發(fā)生變化的場導(dǎo)線途中溫度易發(fā)生變化的場合必須考慮采用三線制熱電阻。合必須考慮采用三線制熱電阻。66三線制熱電阻接線四線制熱電阻接線方式四線制熱電阻接線方式

54、 四線制引線方式主要用于高四線制引線方式主要用于高精度溫度檢測。精度溫度檢測。 如圖如圖，其中其中兩根引線為熱電兩根引線為熱電阻提供恒流源，在熱電阻上阻提供恒流源，在熱電阻上產(chǎn)生的壓降產(chǎn)生的壓降U=RtI, 通過另兩通過另兩根引線引至電位差計進行測根引線引至電位差計進行測量。因此，其電阻測量線路量。因此，其電阻測量線路上沒有電流，可完全消除引上沒有電流，可完全消除引線電阻對測量的影響。線電阻對測量的影響。67四線制熱電阻與電位差計結(jié)合的的測溫電路四線制熱電阻與電位差計結(jié)合的的測溫電路如圖如圖所示。所示。 金屬熱電阻的使用特點金屬熱電阻的使用特點 輸出信號增量較大，易于測量。輸出信號增量較大，易

55、于測量。金屬熱電偶穩(wěn)定性高、精度高；互換性好。金屬熱電偶穩(wěn)定性高、精度高；互換性好。工業(yè)測溫用金屬熱電阻一般采用三線制接線。工業(yè)測溫用金屬熱電阻一般采用三線制接線。熱電阻的感溫體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大，熱慣性熱電阻的感溫體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大，熱慣性大，不適宜應(yīng)用于體積狹小場合和溫度變化快大，不適宜應(yīng)用于體積狹小場合和溫度變化快的過程的溫度測量，抗機械沖擊與振動性能也的過程的溫度測量，抗機械沖擊與振動性能也較差；較差；熱電阻適于低溫段測量。熱電阻適于低溫段測量。68 半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻 熱敏電阻是利用金屬氧化物或某些半導(dǎo)體材料的電阻熱敏電阻是利用金屬氧化物或某些半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度的升

56、高而減小值隨溫度的升高而減小(或升高或升高)的特性制成的。一般的特性制成的。一般熱敏電阻的測溫范圍是熱敏電阻的測溫范圍是-100300。 熱敏電阻種類熱敏電阻種類 NTC型熱敏電阻：負溫度系數(shù)熱敏電阻型熱敏電阻：負溫度系數(shù)熱敏電阻 PTC型熱敏電阻型熱敏電阻 ：正溫度系數(shù)熱敏電阻：正溫度系數(shù)熱敏電阻 CTR 型熱敏電阻：負溫度系數(shù)臨界溫度熱敏電阻型熱敏電阻：負溫度系數(shù)臨界溫度熱敏電阻 69熱敏電阻特點：熱敏電阻特點：半導(dǎo)體熱敏電阻具有以下一些優(yōu)點：半導(dǎo)體熱敏電阻具有以下一些優(yōu)點：靈敏度高。靈敏度高。溫度系數(shù)大。溫度系數(shù)大。NTC型熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)型熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)都在都在-310-

57、2 -610-2之間，是金屬熱電之間，是金屬熱電阻的十多倍，因此可大大降低對顯示儀表的精阻的十多倍，因此可大大降低對顯示儀表的精度要求；度要求；電阻值高。半導(dǎo)體熱敏電阻在常溫下的阻值很電阻值高。半導(dǎo)體熱敏電阻在常溫下的阻值很大，通常在數(shù)千歐以上，引線電阻幾乎對測溫大，通常在數(shù)千歐以上，引線電阻幾乎對測溫沒有影響，不必采用三線制或四線制，給使用沒有影響，不必采用三線制或四線制，給使用帶來了方便；帶來了方便；體積小，熱慣性也小，時間常數(shù)通常在體積小，熱慣性也小，時間常數(shù)通常在0.53s；結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，化學穩(wěn)定性好，使用壽結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，化學穩(wěn)定性好，使用壽命長。命長。70半導(dǎo)體熱敏電阻的

58、缺點：半導(dǎo)體熱敏電阻的缺點：互換性較差，雖然近幾年有明顯的改善，但與金屬互換性較差，雖然近幾年有明顯的改善，但與金屬熱電阻相比仍有較大差距；非線性嚴重；熱電阻相比仍有較大差距；非線性嚴重；溫度測量范圍有一定限制，目前只能達到溫度測量范圍有一定限制，目前只能達到-50300左右。左右。72 熱電阻的結(jié)構(gòu)熱電阻的結(jié)構(gòu)73熱電偶熱電阻 mvR溫度變送器DDZ- 4-20mA3）溫度變送器 溫度變送器與熱電偶和熱電阻配套使用的儀表，主要作用是將溫度檢測元件的電信號（mv或R)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標準信號4-20mA電流信號，作為顯示或調(diào)節(jié)儀表的輸入信號。74智能化溫度變送器智能化溫度變送器 核心部件：微處理器

59、核心部件：微處理器 特點：特點： 1、與任一種測溫元件都可配套、與任一種測溫元件都可配套 2、功能廣泛：零點遷移、量程調(diào)整、溫度補償、功能廣泛：零點遷移、量程調(diào)整、溫度補償、線性化補償?shù)?。線性化補償?shù)取?隨著工廠自動化水平的提高，智能溫度變送器的應(yīng)隨著工廠自動化水平的提高，智能溫度變送器的應(yīng)用會越來越多。用會越來越多。75 產(chǎn)品特點產(chǎn)品特點：一體化溫度變送器將溫：一體化溫度變送器將溫度傳感元件（熱電阻或熱電偶）與度傳感元件（熱電阻或熱電偶）與信號轉(zhuǎn)換放大單元有機集成在一起，信號轉(zhuǎn)換放大單元有機集成在一起，除輸出與溫度成線性的除輸出與溫度成線性的420mA信信號之外，同時具有現(xiàn)場顯示功能。號之外

60、，同時具有現(xiàn)場顯示功能。信號準確、可遠傳（最大信號準確、可遠傳（最大1000米），米），該系列產(chǎn)品分普通型和隔爆型兩種。該系列產(chǎn)品分普通型和隔爆型兩種。 熱電阻測量范圍熱電阻測量范圍： -200450-50150p 熱電偶測量范圍熱電偶測量范圍：01200 080001600 01800供電電源供電電源：24VDC10%測量精度測量精度： 0.25%0.5% 0.75% 儀表型號：數(shù)顯一體化溫度變送器763.2.3 溫度測量儀表的選用溫度測量儀表的選用正確選型正確選型由現(xiàn)場工作條件確定選擇接觸式還是非接觸式由現(xiàn)場工作條件確定選擇接觸式還是非接觸式溫度計。溫度計。接觸式：根據(jù)溫度接觸式：根據(jù)溫度