第3章_溫度測量

1、1.接觸法接觸法u當(dāng)兩個物體接觸后，經(jīng)過足夠長的時間達到熱平當(dāng)兩個物體接觸后，經(jīng)過足夠長的時間達到熱平衡后，則它們的溫度必然相等。如果其中之一為衡后，則它們的溫度必然相等。如果其中之一為溫度計，就可以用它對另一個物體實現(xiàn)溫度測量，溫度計，就可以用它對另一個物體實現(xiàn)溫度測量，這種測溫方式稱為接觸法這種測溫方式稱為接觸法。u特點：特點：溫度計要與被測物體有良好的熱接觸，使溫度計要與被測物體有良好的熱接觸，使兩者達到熱平衡。兩者達到熱平衡。u接觸式測溫法是使感溫元件直接與被測物體或直接觸式測溫法是使感溫元件直接與被測物體或直接與被測介質(zhì)接觸，感受被測物體或被測介質(zhì)的接與被測介質(zhì)接觸，感受被測物體或被

2、測介質(zhì)的溫度變化。溫度變化。u膨脹式、壓力式、熱電阻與熱電偶溫度計膨脹式、壓力式、熱電阻與熱電偶溫度計2.非接觸法非接觸法u利用物體的熱輻射能隨溫度變化的原理測定物利用物體的熱輻射能隨溫度變化的原理測定物體溫度，體溫度，這種測溫方式稱為非接觸法這種測溫方式稱為非接觸法。u特點：特點：不與被測物體接觸，也不改變被測物體不與被測物體接觸，也不改變被測物體的溫度分布，熱慣性小。的溫度分布，熱慣性小。u通常用來測定通常用來測定10001000以上的移動、旋轉(zhuǎn)或反應(yīng)以上的移動、旋轉(zhuǎn)或反應(yīng)迅速的高溫物體的溫度。迅速的高溫物體的溫度。u例如：輻射式、紅外式等。例如：輻射式、紅外式等。一、液體膨脹式溫度計一、

3、液體膨脹式溫度計1、玻璃液體溫度計（1）測溫原理 （2）構(gòu)造 （3）分類2、工作用玻璃液體溫度計3、水銀做溫度計工作液的優(yōu)點：不沾玻璃、易提純、液態(tài)范圍廣、200度以下體膨脹系數(shù)與T幾乎成很好的線性關(guān)系。如何提高測溫上限：水銀液面上空加氮，采用熱變形較小的石英做玻璃管，可使測溫上限達600度。4、溫度計使用注意事項二、壓力式溫度計二、壓力式溫度計n1、原理、結(jié)構(gòu)n2、類型：根據(jù)所充介質(zhì)的不同n（1）液體壓力式溫度計n（2）氣體壓力式溫度計n（3）蒸汽壓力式溫度計n（4）壓力式溫度計型號n3、壓力式溫度計特點 圖3-5 WT型壓力表式溫度計的結(jié)構(gòu)n1-溫包；2-毛細管；3-彈簧管；4-刻度盤；5

4、-齒輪傳動機構(gòu)；6-示值指針；7-表殼溫包毛細管彈簧管三、雙金屬溫度計雙金屬溫度計 n（1）原理）原理n（2）分類）分類n（3）型號）型號 WS -雙金屬溫度計是采用金屬片為感溫元件的一種測量儀表，廣泛用于機械、化工、輕紡、制藥、食品、船舶等生產(chǎn)過程中的測量和控制。型號：型號：WS-71 WSX-71 WSS-301 WSS-311 WSS-321 WS-70 WSS-401 WSS-411 WSSX-401 WSSX-411 WSSX-421 WSS-401F WSS-411F WSSX-401F WSSX-411F WSS-421F WSSX-421F WSS-501 WSS-511 WS

5、SX-501 WSSX-511 WSS-501F WSS-511F WSS-461 WSS-561 WSSX-461 WSS-481 WSS-581 WSSX-48 WSS型雙金屬溫度計的結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容主要內(nèi)容 v 一、熱電偶測溫原理、基本定律一、熱電偶測溫原理、基本定律v 二、熱電偶的連接、結(jié)構(gòu)與類型二、熱電偶的連接、結(jié)構(gòu)與類型 v 三、常用熱電偶三、常用熱電偶標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化和非標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)化和非標(biāo)準(zhǔn)化v 四、熱電偶的冷端溫度補償、檢修問題四、熱電偶的冷端溫度補償、檢修問題v 五、熱電偶的示值標(biāo)定、安裝注意事項五、熱電偶的示值標(biāo)定、安裝注意事項3.3 熱電偶溫度計1、熱電偶測溫原理2、熱電偶的三條基本定

6、律一、熱電偶測溫原理、基本定律一、熱電偶測溫原理、基本定律 熱電偶特點：范圍熱電偶特點：范圍-27035000C, 溫度信號溫度信號變成電信號，結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、容易制造，變成電信號，結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、容易制造，測量準(zhǔn)確度高、動態(tài)特性好及遠傳。測量準(zhǔn)確度高、動態(tài)特性好及遠傳。熱電偶測溫原理1.熱電偶：兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A和B組成閉合回路。A、B是熱偶絲，也叫熱電極。2.熱電勢：熱電偶放在被測對象中，兩端溫度不同時，會產(chǎn)生的電動勢3.熱電流：回路中通過的電流。4.熱端（工作端）、冷端（自由端）：感受溫度變化的那端稱為工作端或熱端，另一端稱為自由端或冷端（參考端）。 熱電現(xiàn)象（熱電

7、效應(yīng)）熱電偶的測溫依據(jù)。測溫原理：熱電偶的冷端溫度在保持不變的條件下，回路產(chǎn)生的熱電勢與熱端溫度有但只函數(shù)關(guān)系。先看一個實驗熱電偶工作原理演示 結(jié)論：當(dāng)兩個結(jié)點溫度不相同時，回路中將產(chǎn)生電動勢。結(jié)論：當(dāng)兩個結(jié)點溫度不相同時，回路中將產(chǎn)生電動勢。 熱電極熱電極A A右端稱為：右端稱為：自由端自由端（參考端、（參考端、冷端）冷端） 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理 左端稱為：左端稱為：測量端測量端（工作端、（工作端、熱端）熱端） 熱電極熱電極B B熱電勢熱電勢A AB B上述現(xiàn)象稱為熱電現(xiàn)象，上述現(xiàn)象稱為熱電現(xiàn)象，18211821年賽貝克發(fā)現(xiàn)的，也年賽貝克發(fā)現(xiàn)的，也稱賽貝克效應(yīng)稱賽貝克效應(yīng) 接觸電

8、勢BAABNNekTTeln)(k 玻耳茲曼常數(shù)k=1.3810-23(J/K) ；T 接觸面的絕對溫度；e 單位電荷量，e=1.610-19(C) ；NA金屬電極A的自由電子密度NA金屬電極B的自由電子密度接觸電勢接觸電勢帕爾帖電勢帕爾帖電勢溫差電勢TTAdTTTe0),(0 湯姆遜系數(shù)，它表示溫度為湯姆遜系數(shù)，它表示溫度為1時所產(chǎn)生的電動勢值，時所產(chǎn)生的電動勢值， 它與材料的性質(zhì)有關(guān)。它與材料的性質(zhì)有關(guān)。 溫差電勢溫差電勢（湯姆遜電勢）（湯姆遜電勢） 熱電偶的分度表n不同金屬組成的熱電偶，溫度與熱電動勢之間有不同的函數(shù)關(guān)系，一般通過實驗的方法來確定，并將不同溫度下測得的結(jié)果列成表格，編制出

9、熱電勢與溫度的對照表，即分度表。n供查閱使用，每10分檔 。中間值按內(nèi)插法計算。()MLMLHLHLEEttttEES型型(鉑銠鉑銠10-鉑鉑)熱電偶分度表熱電偶分度表 熱電偶的四條基本定律 均勻?qū)w定律、 中間導(dǎo)體定律、 中間溫度定律、參考電極定律1. 均勻?qū)w定律 1）定律內(nèi)容：由一種均勻?qū)w（或半導(dǎo)體）組成的閉合回路，不論溫度如何分布，都不能產(chǎn)生電動勢。 2）定律推論q（1)熱電偶必須由兩種不同材料組成q（2)由一種材料組成的閉合回路存在溫差時，如回路有熱電勢，則材料不均勻2 中間導(dǎo)體定律1）定律內(nèi)容：不同材料組成的閉合回路中，若各種材料接觸點的溫度都相同，則回路中熱電勢的總和等于零。2

10、）定律推論及應(yīng)用q推論：在熱電偶回路接入第三種導(dǎo)體，若第三種導(dǎo)體的兩接點溫度相同，對回路中總熱電勢無影響。q應(yīng)用：用任意導(dǎo)線焊接熱電偶，開路熱電偶測溫等。2. 中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中接入與另一種導(dǎo)體稱中間導(dǎo)體C，只要中間導(dǎo)體的兩端溫度相同，熱電偶回路總電動勢不受中間導(dǎo)體接入的影響。測量儀表及引線作為第三種導(dǎo)體的熱電偶回路 2 中間導(dǎo)體定律 EABC(t,t1,t0)=eAB(t)+ eBC(t1) + eCB(t1)+ eBA(t0) = eAB(t)eAB (t0) = EAB(t,t0) 1 1）第一種連接方式）第一種連接方式EABC(t,t1,t0)=eAB(t)+ eBC(t0)

11、+ eCA(t0)若設(shè)若設(shè)tt1t0 ，則根據(jù)本定律有，則根據(jù)本定律有 eAB(t0)+ eBC(t0) + eCA(t0) 0EABC(t,t1,t0)=eAB(t)- eAB(t0)=EAB(t,t0)2 2）第二種連接方式）第二種連接方式3 中間溫度定律1）定律內(nèi)容： 熱電偶在兩接點溫度t1、t3時的熱電動勢等于接點溫度分別為t1、t2和t2、t3 的兩支同性質(zhì)熱電偶的熱電動勢的代數(shù)和。EAB(t1, t2) EAB(t2, t3) = eAB(t1)+ eBA(t2)+ eAB(t2) + eBA(t3)= eAB(t1) + eBA(t3)= EAB(t1, t3)2)定律的應(yīng)用：1

12、）為熱電偶熱電勢溫度關(guān)系分度奠定了理論基礎(chǔ)。 已知熱電偶在某一給定冷端溫度下，電壓對應(yīng)的溫度值，另外冷端溫度下，電壓應(yīng)對應(yīng)什么溫度？（修正解決）2）為工業(yè)測溫中應(yīng)用補償導(dǎo)線提供了理論依據(jù)。 1 測溫時，其冷端溫度要求恒定（？），如直接滿足此條件，熱電偶冷端直接延伸放到恒溫的地方，熱電偶很長，價格較高。 2 用補償導(dǎo)線連接到熱電偶的冷端，延伸至恒定冷端溫度，在達到冷端溫度恒定要求的同時，降低造價。 分為補償型和延伸型q 補償型的材料與對應(yīng)的熱電偶不同，價格便宜，但在低溫下熱電性質(zhì)相同q延伸型的材料與對應(yīng)的熱電偶相同，但準(zhǔn)確度要求略低4）使用補償導(dǎo)線的注意事項 （1）在一定的溫度范圍內(nèi)使用 （2）

13、補償導(dǎo)線與熱電偶極熱電性質(zhì)相同 （3）極性不能接反 （4）接入點溫度一致3 3）補償導(dǎo)線的分類）補償導(dǎo)線的分類4.參考電極定律：如果兩種導(dǎo)體A,B對另一種導(dǎo)體C的熱電勢已知，則這兩種導(dǎo)體組成熱電勢=是它們對參考導(dǎo)體熱電勢的代數(shù)和。)t(t,E)t(t,E0AC0AB+ +A At tt t0 0B B+ +A At tt t0 0C C+ +C Ct tt t0 0B BE EACACE ECBCBE EABAB)t(t,E0CB參考電極定律用途：參考電極定律用途： 已知熱電極與標(biāo)準(zhǔn)已知熱電極與標(biāo)準(zhǔn)鉑鉑電極配對的熱電勢，電極配對的熱電勢，任何兩種熱電極配對的任何兩種熱電極配對的熱電勢可知。熱電

14、勢可知。S型型(鉑銠鉑銠10-鉑鉑)熱電偶分度表熱電偶分度表 1、材料選擇熱電極穩(wěn)定，不易被氧化和腐蝕1）物理性質(zhì)穩(wěn)定，其熱電性質(zhì)不隨時間變化2）化學(xué)性質(zhì)，電阻溫度系數(shù)小3）靈敏度和線性度好4）電導(dǎo)率高材料及性質(zhì)5）復(fù)制性好，以便交換6）價格便宜。目前材料無法滿足全部要求，不同條件下目前材料無法滿足全部要求，不同條件下使用不同的熱電極材料。使用不同的熱電極材料。二、熱電偶的連接、結(jié)構(gòu)和類型二、熱電偶的連接、結(jié)構(gòu)和類型2、熱電偶的連接、熱電偶的連接串聯(lián)、并聯(lián)和差接串聯(lián)、并聯(lián)和差接3、熱電偶的結(jié)構(gòu)和類型、熱電偶的結(jié)構(gòu)和類型n組成：熱電偶通常由熱電極、絕緣管、保護套管等幾個主要部分組成，其常見外形結(jié)

15、構(gòu)如圖所示。安裝安裝螺紋螺紋安裝安裝法蘭法蘭1 普通型熱電偶 本體是熱電極，絕緣套，保護套管，接線端子。普通裝配型熱電偶的結(jié)構(gòu)放大圖 接線盒引出線套管引出線套管 固定螺紋固定螺紋 （出廠時用塑料包裹）（出廠時用塑料包裹）熱電偶工作端（熱端）熱電偶工作端（熱端） 不銹鋼不銹鋼保護管保護管 2 鎧裝熱電偶 鎧裝熱電偶：金屬套管、絕緣材料和熱電極三者一體優(yōu)點：優(yōu)點：1）動態(tài)響應(yīng)快；）動態(tài)響應(yīng)快；2）機械強度高，撓性好，耐高壓、強烈震動和沖擊；）機械強度高，撓性好，耐高壓、強烈震動和沖擊；3）能解決能解決微小、狹窄場合的測溫問題微小、狹窄場合的測溫問題，且具有抗震、可彎，且具有抗震、可彎曲、超長等優(yōu)點

16、。曲、超長等優(yōu)點。3 薄膜熱電偶 由兩種金屬薄膜連接而成。 1）特點：微小面積上的溫度測量；動態(tài)響應(yīng)快，可測瞬變的表面溫度。 2)應(yīng)用： (1)如將熱電極材料直接蒸鍍到被測表面，可測微秒級變化的溫度。 (2)如制成針狀，針尖為熱端，可測量點的溫度標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶n 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：是指制造工業(yè)較成熟，應(yīng)用廣泛，能成批生產(chǎn)、性能優(yōu)良而穩(wěn)定并已列入專業(yè)或國家工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化文件中的那些熱電偶。n標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶具有互換性。n互換性是指：同一分度標(biāo)準(zhǔn)的熱電偶可以互換使用。 分度號相同的合格熱電偶產(chǎn)品，它們輸出的熱電勢與溫度比值【曲線】是一致的，所以，可以互換而不會出現(xiàn)測量誤差。 三、常用熱電偶三、常用熱電偶1. 幾

17、種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的性能和特點1）鉑銠10-鉑熱電偶（S型） n分度號為“S”，貴金屬熱電偶。n常用直徑0.5mm。正極：鉑銠絲(鉑90%，銠l0%)，負(fù)極：純鉑絲。n長期使用最高溫達1300，短期可達1600。n特點：熱電性能穩(wěn)定，精度高，抗氧化性強，宜在氧化性、惰性氣氛中工作，在無合適的非金屬保護套管時，不能在還原性氣氛及含有金屬或非金屬蒸汽中使用。n缺點：高溫下長期，鉑電極易斷，對污染敏感，導(dǎo)致熱電勢下降。它的熱電勢較小，靈敏度較低；價格昂貴。常用作標(biāo)準(zhǔn)熱電偶或用于高溫測量,價格貴，精度高，靈敏度低。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶2）B型（鉑銠型（鉑銠30鉑銠鉑銠6）熱電偶）熱電偶 這是一種貴金屬

18、熱電偶，它的特點是測溫上限這是一種貴金屬熱電偶，它的特點是測溫上限短時可達短時可達1800，測量精度高，適于在氧化或中，測量精度高，適于在氧化或中性氣氛介質(zhì)中使用。但不宜在還原氣氛中使用，靈性氣氛介質(zhì)中使用。但不宜在還原氣氛中使用，靈敏度較低，價格昂貴敏度較低，價格昂貴。3）T型（銅型（銅康銅）熱電偶康銅）熱電偶 這是一種賤金屬熱電偶，測溫范圍為這是一種賤金屬熱電偶，測溫范圍為-200-350度，測量精度高，穩(wěn)定性好，低溫時靈敏度高，價度，測量精度高，穩(wěn)定性好，低溫時靈敏度高，價格低廉。格低廉。4）鎳鉻-鎳硅（鎳鉻-鎳鋁）熱電偶 分度號為“K”，賤金屬熱電偶。常用直徑0.30.32m m。正極

19、：鎳鉻合金(鎳90.5%，鉻9.5%)，負(fù)極：鎳硅(鎳97.5%，硅2.5%)。長期使用最高溫度可達1200 ，短期使用可達1300。在500 以下可在還原性、中性、氧性氣氛中可靠的工作，在500 以上只能中性、氧性氣氛中工作。此熱電偶可用于溫度很低的含氫或氨的氣氛中，而不能用于氧化還原交替的氣氛中，也不能用于含硫的氣氛中，真空中只能短期使用。其熱電勢比鉑銠10-鉑熱電偶大45倍，且線性好。 測溫測溫12001200以下，賤金屬，線性度好，靈敏以下，賤金屬，線性度好，靈敏度大。度大。5 鎳鉻-康銅熱電偶 分度號為“E”。是一種賤金屬熱電偶，測溫范圍為-200900，常用直徑0.33.2mm。它

20、的正極是鎳鉻合金，負(fù)極是銅鎳合金(銅55%，鎳45%)。長期使用最高溫度可達750 ，短期使用可達900?？寡趸翱沽蚧锝橘|(zhì)的能力較差適合在中性、氧性氣氛中工作，其它氣氛中使用所受的限制鎳鉻-鎳硅熱電偶相同。適合在0以下測溫度，在高濕性氣氛中不易腐蝕。其特點是每攝氏度下對應(yīng)熱電動勢最高，因此經(jīng)常被使用。熱電偶冷端溫度的補償問題一、計算法二、冰點槽法三、補償電橋法（冷端補償器）四、多點冷端溫度補償法五、晶體管PN結(jié)溫度補償法六、機械零點調(diào)整法一、計算法（熱電勢修正法、溫度修正法）1.問題提出 分度的冷端溫度為0 ，如測溫時熱電偶是t0，不為0 ，不能用測得E(t, t0) 直接查分度表求t。2

21、 .計算公式（熱電勢修正法） E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0) 用E(t,0) 查表求t 。3. 溫度修正法 t=t+Kt0例題（例題（2種方法）：種方法）：用鎳鉻用鎳鉻-鎳硅鎳硅(K(K型型) )熱電偶測溫，熱電偶參比端溫?zé)犭娕紲y溫，熱電偶參比端溫度為度為3030。測得的熱電勢為。測得的熱電勢為28mV28mV，求熱端溫度。，求熱端溫度。mVE203. 1)0 ,30(mVTE28)30,(mVmVmVTE203.29203. 128)0 ,(反查K分度表 T=701.5二、冷端恒溫法（冰點槽法、恒溫爐法）冰點槽法冷端放入一個溫度恒為0的冰點槽中舉例：將水與冰屑混合放入保溫瓶，在

22、瓶蓋上插入盛變壓器油的試管，熱電偶的冷端插入到試管中。三、補償電橋法（冷端補償器）原理：冷端波動熱電勢由不平衡電橋的輸出補償。具體方法:1） 設(shè)計不平衡電橋,電橋與熱電偶冷端溫度相同。橋臂電阻R1=R2=R3=1 （不變），Rcu是銅導(dǎo)線的補償電阻（隨溫度變化）,是E(4v)橋路直流電源，Rs限流電阻。+ +- -ABa+ +b- -+ +ExcdR1R2R3RcuRsE2.2.具體方法具體方法Rs熱電偶的冷端補償通常采用在冷端串聯(lián)一個由熱電阻構(gòu)成的電熱電偶的冷端補償通常采用在冷端串聯(lián)一個由熱電阻構(gòu)成的電橋。電橋的三個橋臂為標(biāo)準(zhǔn)電阻，另外有一個橋臂由（銅）熱橋。電橋的三個橋臂為標(biāo)準(zhǔn)電阻，另外有

23、一個橋臂由（銅）熱電阻構(gòu)成。當(dāng)冷端溫度變化（比如升高），熱電偶產(chǎn)生的熱電電阻構(gòu)成。當(dāng)冷端溫度變化（比如升高），熱電偶產(chǎn)生的熱電勢也將變化（減?。?，而此時串聯(lián)電橋中的熱電阻阻值也將變勢也將變化（減小），而此時串聯(lián)電橋中的熱電阻阻值也將變化并使電橋兩端的電壓也發(fā)生變化（升高）。如果參數(shù)選擇得化并使電橋兩端的電壓也發(fā)生變化（升高）。如果參數(shù)選擇得好且接線正確，電橋產(chǎn)生的電壓正好與熱電勢隨溫度變化而變好且接線正確，電橋產(chǎn)生的電壓正好與熱電勢隨溫度變化而變化的量相等，整個熱電偶測量回路的總輸出電壓（電勢）正好化的量相等，整個熱電偶測量回路的總輸出電壓（電勢）正好真實反映了所測量的溫度值。真實反映了所測量

24、的溫度值。 Rs1） Rs的作用：改變Rs，改變橋臂電流，與不同熱電偶配合。2）補償電橋法補償冷端到平衡溫度 （1）如平衡電橋的溫度為20 ，則配接的動圈表機械零點應(yīng)調(diào)到20 （2）與熱電偶配接的溫度變送器及電子電位差計中，它們可自動利用其內(nèi)部溫度補償電路將熱電偶冷端溫度補償?shù)?。3. 3. 使用中注意問題使用中注意問題四、多點冷端溫度補償法四、多點冷端溫度補償法(1)用一個公共的冷端補償器。 利用多點開關(guān)，把幾支甚至幾十支同一分度的熱電偶接到一塊儀表上。(2) 把所有熱電偶的冷端引入到一個接線盒中，同時盒中放補償熱電偶的熱端。由于補償熱電偶與測溫?zé)犭娕纪ㄟ^切換開關(guān)和儀表串聯(lián)，冷端溫度變化得到

25、補償。n此時儀表的零點應(yīng)調(diào)到補償熱電偶的冷端溫度。如補償熱電偶的冷端放到恒溫器中，儀表的機械零點應(yīng)調(diào)到恒溫箱的溫度。 五、晶體管五、晶體管PNPN結(jié)溫度補償法結(jié)溫度補償法1 .方法： 用溫敏二級管或溫敏晶體管構(gòu)成熱電偶冷端溫度補償器，其靈敏度和準(zhǔn)確度很高。2.工作原理: 在環(huán)境溫度中，將一個相應(yīng)的PN結(jié)上的電壓引入熱電偶回路。六、儀表機械零點調(diào)整法六、儀表機械零點調(diào)整法n將儀表機械零點調(diào)至冷端溫度處，該方法適用于冷端溫度較穩(wěn)定的情況。n要注意冷端溫度變化后，必須及時重新調(diào)整機械零點。在冷端溫度經(jīng)常變化的情況下，不宜采用這種方法。測量系統(tǒng)漏電的原因：絕緣不良。測量系統(tǒng)漏電的原因：絕緣不良。采取的

26、措施是：屏蔽。采取的措施是：屏蔽。熱電偶檢修n（一）熱電偶的檢查 外觀、內(nèi)部n（二）熱電偶的故障分析（1）熱電偶測溫誤差分析）熱電偶測溫誤差分析 n1）分度誤差n2）冷端溫度引起的誤差n3）補償導(dǎo)線的誤差n4）熱交換所引起的誤差n5）測量線路和顯示儀表的誤差n6）其他誤差（2）熱電偶極性的判斷方法 （3）儀表指示值不穩(wěn)定的原因分析及消除方法 熱電偶熱電勢誤差大的原因分析及消除方法 n原因分析：原因分析：n(1)熱電極材料不符合要求和材料均勻性差產(chǎn)生分度熱電極材料不符合要求和材料均勻性差產(chǎn)生分度誤差或熱電極老化變質(zhì)。誤差或熱電極老化變質(zhì)。n(2)補償導(dǎo)線型號與熱電偶型號不一致。補償導(dǎo)線型號與熱電

27、偶型號不一致。n(3)安裝位置或插入深度不符合要求。安裝位置或插入深度不符合要求。n(4)熱電偶冷端溫度變化較大。熱電偶冷端溫度變化較大。n(5)補償導(dǎo)線老化變質(zhì)。補償導(dǎo)線老化變質(zhì)。消除方法：消除方法：n(1)更換成合格的熱電偶；更換成合格的熱電偶；n(2)更換成與熱電偶型號一致的補償導(dǎo)線。更換成與熱電偶型號一致的補償導(dǎo)線。n(3)按照安裝規(guī)定要求進行保護套管的安裝。按照安裝規(guī)定要求進行保護套管的安裝。n(4)熱電偶冷端更換成補償導(dǎo)線。熱電偶冷端更換成補償導(dǎo)線。n(5)對老化的補償導(dǎo)線進行更換。對老化的補償導(dǎo)線進行更換。防范措施：防范措施：n(1)選用合格的熱電偶。選用合格的熱電偶。n(2)加

28、強現(xiàn)場元件的檢查維護。加強現(xiàn)場元件的檢查維護。n(3)按照安裝規(guī)定要求進行保護套管的安裝。按照安裝規(guī)定要求進行保護套管的安裝。n(4)定期對補償導(dǎo)線進行檢查維護。定期對補償導(dǎo)線進行檢查維護。五、熱電偶的示值檢定、安裝注意事項n1、熱電偶的檢定方法n2、熱電偶的常規(guī)檢定n3、熱電偶的自動檢定n4、熱電偶的安裝注意事項熱電偶的檢定熱電偶的檢定u為了保證熱電偶的測量精度，必須定期進行檢定。熱電偶的為了保證熱電偶的測量精度，必須定期進行檢定。熱電偶的檢定方法有兩種，檢定方法有兩種，比較法和定點法比較法和定點法。u用被校熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶同時測量同一對象的溫度，然后用被校熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶同時測量同一對

29、象的溫度，然后比較兩者示值，以確定被檢電偶的基本誤差等質(zhì)量指標(biāo)，這比較兩者示值，以確定被檢電偶的基本誤差等質(zhì)量指標(biāo)，這種方法稱為種方法稱為比較法比較法。u定點法：在國際溫標(biāo)規(guī)定的定點溫度（如鋅、金、銀等金屬定點法：在國際溫標(biāo)規(guī)定的定點溫度（如鋅、金、銀等金屬的相平衡點溫度）下進行校驗。的相平衡點溫度）下進行校驗。u定點法精度高，但設(shè)備復(fù)雜，校驗點數(shù)小，只用于對高精度定點法精度高，但設(shè)備復(fù)雜，校驗點數(shù)小，只用于對高精度的的鉑銠鉑銠- -鉑鉑熱電偶的校驗。熱電偶的校驗。n1影響熱電偶檢驗周期的因素影響熱電偶檢驗周期的因素n(1)熱電偶使用的環(huán)境條件。環(huán)境條件惡劣的，檢熱電偶使用的環(huán)境條件。環(huán)境條件

30、惡劣的，檢驗周期應(yīng)短些；環(huán)境條件較好，周期可長些。驗周期應(yīng)短些；環(huán)境條件較好，周期可長些。n(2)熱電偶使用的頻繁程度。連續(xù)使用的，檢驗周熱電偶使用的頻繁程度。連續(xù)使用的，檢驗周期應(yīng)短些；反之，可長些。期應(yīng)短些；反之，可長些。n(3)熱電偶本身的性能。穩(wěn)定性好的，檢驗周期長；熱電偶本身的性能。穩(wěn)定性好的，檢驗周期長；穩(wěn)定性差的，檢驗周期短。穩(wěn)定性差的，檢驗周期短。n2熱電偶的檢驗項目熱電偶的檢驗項目(1)外觀檢查。熱電偶裝配質(zhì)量和外觀應(yīng)滿足以下要求：外觀檢查。熱電偶裝配質(zhì)量和外觀應(yīng)滿足以下要求：n1)測量端焊接應(yīng)光滑、牢固、無氣孔和夾灰等缺陷，測量端焊接應(yīng)光滑、牢固、無氣孔和夾灰等缺陷，無殘留

31、助焊劑等污物；無殘留助焊劑等污物；n2)各部分裝配正確，連接可靠，零件無損、缺；各部分裝配正確，連接可靠，零件無損、缺；n3)保護管外層無顯著的銹蝕和凹痕、劃痕；保護管外層無顯著的銹蝕和凹痕、劃痕；n4)電極無短路、斷路，極性標(biāo)志正確。電極無短路、斷路，極性標(biāo)志正確。(2)允許誤差檢驗。允許誤差檢驗。 n允許誤差檢驗一般采用比較法，即將被檢熱電偶與允許誤差檢驗一般采用比較法，即將被檢熱電偶與比它準(zhǔn)確度高一等的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶同置于檢定用的恒比它準(zhǔn)確度高一等的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶同置于檢定用的恒溫裝置中，在檢驗點溫度下進行熱電勢比較。溫裝置中，在檢驗點溫度下進行熱電勢比較。第四節(jié)第四節(jié) 電阻溫度計電阻溫度計 1

32、) 原理：通過測阻值變化反應(yīng)溫度。2）分類：電阻是測量溫度的敏感元件，包括導(dǎo)體和半導(dǎo)體兩種。3）測溫范圍：200+5000C優(yōu)點：優(yōu)點：準(zhǔn)確度高。準(zhǔn)確度高。靈敏度高。中低溫下（靈敏度高。中低溫下（5000C以下），以下），輸出信號比熱電偶大。輸出信號比熱電偶大。輸出電信號輸出電信號, 便于遠傳和切換。便于遠傳和切換。測溫原理一、對金屬測溫電阻的要求測溫?zé)犭娮璨牧媳仨殱M足：1）電阻溫度系數(shù)大：溫度變化1 0C時電阻值的相對變化量2）在測溫范圍內(nèi)物理及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。3）有較大的電阻率。（電阻體積小）。4）線性度好。5）復(fù)現(xiàn)性好，6）價格便宜。 工業(yè)用的熱電阻材料有鉑、銅、鐵、鎳。工業(yè)用的熱電阻材料

33、有鉑、銅、鐵、鎳。鐵難提純，我國目前只生產(chǎn)鐵難提純，我國目前只生產(chǎn)鉑、銅、鎳鉑、銅、鎳二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻二、標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻1、鉑電阻n特點：穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、性能可靠。n原因：鉑在氧化氣氛、甚至高溫下物理、化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定n測溫范圍：13.8033K-961.78 0Cn應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于工業(yè)和實驗室中q注意：鉑在還原性氣氛尤其在高溫還原性氣氛中，容易被污染，導(dǎo)致鉑絲變脆，并改變電阻與溫度間的關(guān)系。因此必須用保護套管把電阻體與有害氣氛隔離Pt50和和Pt100。2 銅電阻Cu50、Cu100n特點：電阻值與溫度關(guān)系幾乎線性，電阻溫度系數(shù)較大，材料易提純，價格較便宜。n測溫范圍：50-150 0Cn

34、應(yīng)用范圍：測量準(zhǔn)確度要求不是很高，溫度較低的場合。n缺點：250 0C以上容易氧化，故只能在低溫及沒有腐蝕的介質(zhì)中應(yīng)用，銅的電阻率較小，=0.017.mm2/m，銅的熱電阻體積較大。國產(chǎn)熱電阻有二線制，三線制，四線制。（1）兩線制：在熱電阻的電阻絲兩端各連接一根導(dǎo)線的引出線方式。這種熱電阻測溫時都存在引出線電阻變化產(chǎn)生的附加誤差。 (2) 三線制：在熱電阻體的電阻絲的一端連接兩根引出線，另一端連接一根引出線。測溫時它可以消除引出線電阻的影響，故測溫準(zhǔn)確度高于兩線制電阻。 (3)四線制:在熱電阻體的電阻絲兩端各連出兩根引出線。測溫時，它不僅可以消除引出線電阻的影響，還可以消除連接導(dǎo)線間接觸電阻及

35、其阻值變化的影響。四線制多用在標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻的引出線上。3 引出線引出線二 鎧裝熱電阻1)工藝：將電阻體（感溫元件)焊到由金屬保護套管，絕緣材料和金屬導(dǎo)線三者拉伸而成的細管導(dǎo)線上形成的，然后再外面再焊一段短管做保護套管，在熱電阻體與保護套管之間填滿絕緣材料，最后焊上封頭。2）優(yōu)點：）優(yōu)點：1) 尺寸小，響應(yīng)速度快。尺寸小，響應(yīng)速度快。2）機械性能好，耐震動和沖擊。）機械性能好，耐震動和沖擊。3）除感溫元件外，其它部分可彎曲，適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)。）除感溫元件外，其它部分可彎曲，適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)。4) 不易侵蝕，壽命長不易侵蝕，壽命長二、半導(dǎo)體熱敏電阻的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用1 結(jié)構(gòu)：有珠形、圓片形、棒形。2 工業(yè)測量主要

36、用珠形珠形。n將珠形熱敏電阻燒結(jié)在兩根鉑絲上，外面涂敷玻璃層，并用杜美絲與鉑絲相接引出，外面再用玻璃管作保護套管，保護套管外徑在3-5mm之間，若把熱敏電阻配上不平衡電橋和指示儀表，則成為半導(dǎo)體點溫度計。3 測溫范圍：-100+3000C4 特點：與金屬熱電阻相比1）優(yōu)點： （1) 靈敏度高。 （2）電阻率很大，體積很小，連接導(dǎo)線電阻變化的影響可忽略。 （3）結(jié)構(gòu)簡單，可測量點的溫度。 （4）熱慣性小，響應(yīng)快。二、半導(dǎo)體熱敏電阻的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用二、半導(dǎo)體熱敏電阻的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用2 2）缺點）缺點（1）互換性差）互換性差（2）電阻和溫度的關(guān)系不穩(wěn)定，隨時間變化）電阻和溫度的關(guān)系不穩(wěn)定，隨時間變化n熱電阻

37、使用注意事項n熱電阻的檢修（檢查+故障分析）n純度檢定n電站測溫專用熱電偶和熱電阻第五節(jié)第五節(jié) 溫度變送器溫度變送器溫度變送器與測溫元件配合使用將溫度信號轉(zhuǎn)換成為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號420mADC或15VDC，以實現(xiàn)對溫度的自動檢測或自動控制。溫度變送器還可以作為直流毫伏變送器或電阻變送器使用，配接能夠輸出直流毫伏信號或電阻信號的傳感器，實現(xiàn)對其他工藝參數(shù)的測量。溫度變送器可分為以DDZ溫度變送器為主流的模擬溫度變送器和智能化溫度變送器兩大類。在結(jié)構(gòu)上，溫度變送器有測溫元件和變送器連成一個整體的一體化結(jié)構(gòu)及測溫元件另配的分體式結(jié)構(gòu)。 DDZ溫度變送器主要有三種：直流毫伏變送器、熱電偶溫度變送器和熱電

38、阻溫度變送器。其原理和結(jié)構(gòu)形式大致相同。直流毫伏變送器是將直流毫伏信號轉(zhuǎn)換成420mADC電流信號，而熱電偶、熱電阻溫度變送器是將溫度信號線性地轉(zhuǎn)換成420mADC電流信號。這三種變送器均屬安全火花防爆儀表，采用四線制連接方式，都分為量程單元和放大單元兩部分，它們分別設(shè)置在兩塊印刷電路板上，用接插件相連接，其中，放大單元是通用的，而量程單元隨品種、測量范圍的不同而不同。 1）直流毫伏變送器直流毫伏變送器作用是把直流毫伏信號Ei轉(zhuǎn)換成420mA DC電流信號。直流毫伏變送器的構(gòu)成框圖如圖4-13所示。它把由檢測元件送來的直流毫伏信號Ei和橋路產(chǎn)生的調(diào)零信號VZ以及同反饋電路產(chǎn)生的反饋信號Vf進行

39、比較，其差值送人前置運放進行電壓放大，再經(jīng)功率放大器轉(zhuǎn)換成具有一定帶負(fù)載能力的電流信號，同時把該電流調(diào)制成交流信號，通過1：1的隔離變壓器實現(xiàn)隔離輸出。 圖4-13直流毫伏變送器構(gòu)成框圖 2）熱電偶溫度變送器熱電偶溫度變送器與熱電偶配合使用，要求將溫度信號線性地轉(zhuǎn)換為420mADC電流信號或15VDC電壓信號。由于熱電偶測量溫度的兩個特點，一是需冷端溫度恒定，二是熱電偶的熱電勢與熱端溫度成非線性的關(guān)系，故熱電偶溫度變送器線路需在直流毫伏線路的基礎(chǔ)上做兩點修改：(1)在量程單元的橋路中，用銅電阻代替原橋路中的恒電阻，并組成正確的冷端補償回路； (2)在原來的反饋回路中，構(gòu)造與熱電偶溫度特性相似的

40、非線性反饋電路，利用深度負(fù)反饋電路來實現(xiàn)溫度與熱電偶溫度變送器輸出電流成線性關(guān)系。熱電偶溫度變送器的構(gòu)成框圖如圖4-14所示。 圖4-14熱電偶溫度變送器的構(gòu)成框圖 需要注意的是，由于不同分度號熱電偶的熱電特性不相同，故與熱電偶配套的溫度變送器中的非線性反饋電路也是隨熱電偶的分度號和測溫范圍的不同而變化的，這也正是熱電偶溫度變送器量程單元不能通用的原因。 熱電偶溫度變送器接線端子如圖4-15所示?！癆”、“B”分別代表熱電偶正、負(fù)極連接端；“+”、“-”為24VDC電源的正、負(fù)極接線端；“4”、“5”為熱電偶溫度變送器的15VDC電壓輸出端；“7”、“8”為熱電偶溫度變送器的420mADC電流

41、輸出端；有零點和量程調(diào)節(jié)螺釘。 圖4-15熱電偶溫度變送器接線端子 3）熱電阻溫度變送器熱電阻溫度變送器與熱電阻配合使用，要求將溫度信號線性地轉(zhuǎn)換為420mADC電流信號或15VDC電壓信號。由于熱電阻傳感器的輸出量是電阻的變化，故需引入橋路，將電阻的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化。又由于熱電阻溫度特性具有非線性，故在直流毫伏線路的基礎(chǔ)上需引入線性化環(huán)節(jié)。熱電阻溫度變送器的構(gòu)成框圖如圖4-16所示。 圖4-16熱電阻溫度變送器構(gòu)成框圖 需要注意的是，熱電阻溫度變送器的線性化電路不同于熱電偶溫度變送器。它采用的是熱電阻兩端電壓信號正反饋的方法，使流過熱電阻的電流隨電壓增大而增大，即電流隨溫度的增高而增大，

42、從而補償熱電阻引線電阻由于環(huán)境溫度增加而導(dǎo)致輸出變化量減小的趨勢，最終使熱電阻兩端的電壓信號與被測溫度成線性關(guān)系。由于熱電阻溫度變送器本質(zhì)上測量的是電阻的變化，故它引線電阻的要求較高，一般采用三線制接法。 熱電阻溫度變送器接線端子如圖4-17所示?！癆”、“B”、“H”分別代表熱電阻連接端；“+”、“-”為24VDC電源的正、負(fù)極接線端；“4”、“5”為熱電阻溫度變送器的15VDC電壓輸出端；“7”、“8”為熱電阻溫度變送器的420mADC電流輸出端；有零點和量程調(diào)節(jié)螺釘。 圖4-17熱電阻溫度變送器接線端子 4）DDZ溫度變送器防爆措施DDZ溫度變送器安全火花防爆措施有三條：在輸入、輸出及電

43、源回路之間通過變壓器而相互隔離；在輸入端設(shè)有限壓和限流元件；在輸出端及電源端裝有大功率二極管及熔斷絲。以上三條措施使DDZ溫度變送器能適用于防爆等級為He的場所。 第六節(jié)第六節(jié) 接觸測溫方法的討論接觸測溫方法的討論n鍋爐過熱器后測量煙溫裝置n管內(nèi)流體溫度測量n壁面溫度測量（熱電偶導(dǎo)熱誤差、接點導(dǎo)熱誤差）n高溫氣體溫度測量測溫實例 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 v1 管內(nèi)流體溫度測量管內(nèi)流體溫度測量v2 壁面溫度測量壁面溫度測量v3 高溫氣體溫度測量高溫氣體溫度測量1 管內(nèi)流體溫度測量一、誤差產(chǎn)生的原因： t3tg,(傳導(dǎo)散熱） t2(輻射換熱忽略）L1L2tgt1t2a2a1t3)Lb(cth)Lb(th

44、bb)Lb(chttttgg22112111311如管內(nèi)流過的介如管內(nèi)流過的介質(zhì)是氣質(zhì)是氣(汽）體，汽）體，測溫管附近無低測溫管附近無低溫冷壁，管道外溫冷壁，管道外敷有絕熱層，管敷有絕熱層，管道內(nèi)壁溫度較高道內(nèi)壁溫度較高， tg不太高不太高)Lb(cth)Lb(thbb)Lb(chttttgg2211211131111111FUab22222FUab式中：式中：a1,a2管內(nèi)外介質(zhì)對測溫管之間的放熱管內(nèi)外介質(zhì)對測溫管之間的放熱系數(shù)，系數(shù)，1, 2管內(nèi)外兩段測溫管的熱導(dǎo)率，管內(nèi)外兩段測溫管的熱導(dǎo)率， 1= 2 ,U1,U2兩段測溫管的截面周長兩段測溫管的截面周長U1=U2=d1 ，F(xiàn)1,F2管內(nèi)

45、外兩段測溫管的截面管內(nèi)外兩段測溫管的截面積積F1=F2 ，L1,L2管內(nèi)外測溫的長度管內(nèi)外測溫的長度一、誤差產(chǎn)生的原因：一、誤差產(chǎn)生的原因：二、減少誤差的方法增加流體與傳感件的換熱，減少散熱1)在測溫管向外散熱的情況下，誤差不可能等于零2）感受件放在管道流體速度最高的地方，即管道中心的軸線上。a1放熱系數(shù)增加，b1增加。3）使測溫管做成外形細長而壁厚很薄的形狀。壁厚小，外徑d1小，U1/F1增加使b1增加。4)測溫管常用導(dǎo)熱性質(zhì)不良的材料如陶瓷，不銹鋼等來制造。測溫材料的熱導(dǎo)率1小，則b1增加。（但這類材料增加導(dǎo)熱阻力，使動態(tài)測量誤差增加）5）把露出管道外面的部分用保溫材料包起來。使管道中流體

46、與管外介質(zhì)的溫差tg-t3減小。6）L1增加，誤差減小，L2減少，誤差減小。測溫實例：壁面溫度測量n較多采用熱電偶測壁面溫度。因為熱電偶有較寬的測溫范圍，較小的測量端，能測點的溫度，準(zhǔn)確度較高。n但熱電偶也是接觸式測溫法，破壞了被測表面的溫度場，因此產(chǎn)生誤差。一、熱電偶導(dǎo)熱誤差二、熱電偶的接點的導(dǎo)熱誤差一、熱電偶導(dǎo)熱誤差1 熱電偶與被測表面的接觸方式：a) 點接觸，熱電偶的熱端直接與被測表面接觸。b) 面接觸，熱電偶的熱端與導(dǎo)熱性能良好的銅片焊接在一起，金屬片與被測面接觸。c) 等溫線接觸，熱電偶的熱端與被測表面直接接觸，熱電極從熱端引出時沿表面等溫敷設(shè)一段距離（約50倍熱電極直徑）后引出，熱

47、電極與表面用絕緣材料隔開。d) 分立接觸，兩熱電極分別與被測表面接觸，通過被測表面構(gòu)成回路。2 四種接觸方式的導(dǎo)熱誤差(1)將熱量集中在一點散失，d）將熱量分散在兩點上，b)散失的熱量由金屬片和接觸表面一起分?jǐn)偂?2) 故在相同外界條件下， a）的導(dǎo)熱誤差最大，d）次之，b）較小，c）的兩熱電極的散熱量雖然也集中在較小的區(qū)域，但由于熱電極已與被測表面等溫敷設(shè)一段距離后才引出，散熱量主要由等溫敷設(shè)段供給的，熱端的溫度梯度比另外三種小的多，所以測量誤差最小。3 誤差還與被測表面的導(dǎo)熱能力有關(guān)。 如被測固體壁面材料為玻璃、陶瓷等導(dǎo)熱性差的物質(zhì)，采用1）誤差大，采用2）誤差小，因為金屬片的導(dǎo)熱性能好。

48、當(dāng)金屬片有較大的面積時，導(dǎo)走相同的熱量所需的溫差會大大減小，熱電偶的溫度不會降太多。4 熱電偶直徑粗，散熱損失大，熱端溫度改變大，直徑細，熱端溫度改變小。5 壁面上方氣流速度增大熱端溫度改變大。6 測量管壁厚度增大，測量誤差小。熱電極導(dǎo)出的熱量，很快由管壁的其它部分補充了。二、熱電偶的接點的導(dǎo)熱誤差 熱電偶固定在被測表面的三種方法 球型焊，交叉焊（重疊焊），平行焊(1)球形焊：將熱電偶球形熱端的兩熱電極與被測表面焊在一起。q 缺點：一個點上有兩個熱電極同時導(dǎo)熱，有較大的導(dǎo)熱誤差q減小此誤差的方法：熱電極要細，焊點盡量小，必要時可把焊點壓平。 （2）交叉焊（重疊焊）：導(dǎo)熱性好的熱電極與被測表面焊

49、在一起，然后將導(dǎo)熱性差的熱電極交叉疊焊在焊點表面上，再次焊接。q兩熱電極交叉處的溫度為指示溫度t2，t2和表面溫度t1有差值。q如將導(dǎo)熱性能較好的熱電極緊靠在被測表面，可使t2比較接近t1 。交叉焊的導(dǎo)熱誤差比球形焊小。（3）平行焊：將兩熱電極分別平行焊在被測表面上，在兩焊點之間保持一段距離（對等溫導(dǎo)體表面一般約為15）。q適用于等溫表面溫度測量。q平行焊兩電極分兩點焊在固定體表面，沒有交叉點離開壁面的問題，故沒有接點導(dǎo)熱誤差。n測溫相對誤差：球形焊最大，交叉焊次之，平行焊最小3 高溫氣體溫度測量 測量鍋爐的煙氣溫度，測溫管會向附近的低溫受熱面輻射散熱，造成的測量誤差。一、降低沿測溫管傳導(dǎo)散熱

50、采取的措施：q選擇合適的安裝位置，確保煙氣掃過測溫管裝在煙道內(nèi)的整個部分。q提高測溫管裝設(shè)地點的煙氣內(nèi)壁的壁溫,如也讓煙氣流過。q測溫管裝設(shè)部位外壁要敷較厚的絕緣層，使沿測溫管的散熱量減小。采取上述措施后，可認(rèn)為沿測溫管采取上述措施后，可認(rèn)為沿測溫管傳導(dǎo)傳導(dǎo)散散熱而造成的誤差接近零。熱而造成的誤差接近零。 測量誤差主要有測溫管輻射給管壁造成的，稱為熱輻射誤差。（例子中過熱器后煙氣的溫度的誤差可達-243 0C）1. 熱輻射誤差的數(shù)學(xué)描述式中：C1=T為輻射散熱系數(shù)， 為全輻射體的斯忒藩波耳茲曼常數(shù)，等于5.67032*10-8 ， T為測溫表面的總輻射發(fā)射率，a1為管內(nèi)介質(zhì)和測溫管之間的放熱系

51、數(shù)，T2為管壁的熱力學(xué)溫度。)TT(aCTTg4241111二、降低二、降低測溫管輻射誤差測溫管輻射誤差 1）熱輻射產(chǎn)生的誤差很大：如測量過熱器后煙氣的溫度，溫度計讀數(shù)為5000C，附近冷表面平均溫度為4000C，煙氣對測溫管的對流放熱系數(shù)是29.1W/(m2. 0C)，測溫表面的輻射散熱系數(shù)是4.65*10-8W (m2. K4) ，利用上式算得煙氣的溫度，誤差達-243 0C。 2）被測介質(zhì)溫度越高，此誤差越達。實際上，公式中各參數(shù)不好確定，無法用上述方法修正誤差。二、降低二、降低測溫管輻射誤差測溫管輻射誤差2 2 誤差大小的舉例誤差大小的舉例1 . 熱輻射誤差與四次方差成正比，因此減少T

52、1,T2之間的差別， (1)如加隔離罩，把測溫管和冷的管壁隔離開。 原因：a 煙氣直接流過并加熱隔離罩的內(nèi)外壁，隔離罩承擔(dān)了對冷壁面輻射的任務(wù)。 b另外隔離罩的壁面溫度比冷壁面高得多，測溫管和隔離罩的直接的溫度差減小了。二、降低二、降低熱輻射誤差熱輻射誤差3 3 采取的措施采取的措施 由于測量誤差為： 隔離罩內(nèi)壁要做得特別光亮，以減小C1)TT(aCTTg43411（2）采用隔離罩的注意事項：）采用隔離罩的注意事項：上例中，隔離罩的直徑為測溫管的上例中，隔離罩的直徑為測溫管的10倍，隔離罩內(nèi)壁是光亮倍，隔離罩內(nèi)壁是光亮的鍍鎳表面，測溫管與隔離罩內(nèi)壁的輻射換熱系數(shù)的鍍鎳表面，測溫管與隔離罩內(nèi)壁的

53、輻射換熱系數(shù)C1減小到減小到0.349 *10-8W (m2. K4) ，隔離罩與冷壁面的輻射換熱系數(shù)，隔離罩與冷壁面的輻射換熱系數(shù)C3為為4.65 *10-8W (m2. K4) ，氣體對隔熱罩和測溫管的對流放熱系，氣體對隔熱罩和測溫管的對流放熱系數(shù)為數(shù)為29.1 W (m2. K) 。估算結(jié)果，此時誤差可減小到。估算結(jié)果，此時誤差可減小到100C。為近一步減小誤差可加裝第二層隔離罩。為近一步減小誤差可加裝第二層隔離罩。應(yīng)指出，裝設(shè)隔離罩的困難：裝設(shè)隔離罩后要保證氣流順利流過測溫管隔離罩使用過程中會被污染加大表面粗糙度，使表面發(fā)射率增加，誤差逐漸加大。 （3）加隔離罩的效果：加隔離罩的效果：

54、上例誤差可減小到上例誤差可減小到100C 2. 減小減小C1 ，即減小測溫管的總輻射發(fā)射率，即減小測溫管的總輻射發(fā)射率T （C1=T, 為常量）為常量）不同測溫材料不同測溫材料T T不同。陶瓷保護套管的大，耐熱合不同。陶瓷保護套管的大，耐熱合金剛的較小，因高溫下多用陶瓷保護套管，所以誤金剛的較小，因高溫下多用陶瓷保護套管，所以誤差較大。差較大。在短時間測溫，可直接把鉑銠鉑熱電極裸露使用在短時間測溫，可直接把鉑銠鉑熱電極裸露使用3.采用雙熱電偶測溫（粗細不同的兩對熱電偶），用計算方法消除輻射誤差。4. 增加氣流和測溫管之間的對流放熱系數(shù)增加氣流和測溫管之間的對流放熱系數(shù)a1。將測量元件放在中心軸

55、線上將測量元件放在中心軸線上 如圖所示為測兩點溫度差的線路。兩支型號相同的熱電偶配用相同的補償導(dǎo)線，并反串連接，使兩熱電勢相減，從而測出T1和T2的溫度差。（課后習(xí)題22） 熱電偶測溫差的線路第七節(jié)第七節(jié) 非接觸式測溫非接觸式測溫1.1.黑體輻射定律黑體輻射定律輻射測溫的理論基礎(chǔ)是黑體輻射定律，黑體是指能對落在它上面的輻射能量全部吸收的物體。自然界中任何物體只要其溫度在絕對零點以上，就會不斷地向周圍空間輻射能量。溫度愈高，輻射能量就愈多。黑體輻射滿足下述各定律。 1）普朗克定律當(dāng)黑體的溫度為T(K)時，它的每單位面積向半球面方向發(fā)射的對應(yīng)于某個波長的單位波長間隔、單位時間內(nèi)的輻射能量與波長、溫

56、度的函數(shù)關(guān)系為 ) 1e (C)T,(ETC51b2（4-24） 式中Eb(，T)為黑體在溫度T、波長、單位時間、單位波長間隔輻射的能量，W(cm2m)；C1為普朗克第一輻射常數(shù)， C1=3.741310-12Wm/cm2；C2為普朗克第二輻射常數(shù)， C2=1. 4388 cmK；為輻射波長，m；T為黑體表面的絕對溫度，K。 2） 維恩位移定律黑體對應(yīng)最大輻射能量的波長隨溫度的升高， 而向短波方向移動， 其關(guān)系為 Km2998Tm（4-25） 式中: m為對應(yīng)黑體輻射能量最大值的波長，m；T為黑體表面的絕對溫度，K。 式(4-25)稱為維恩位移定律。可見，對于溫度較低的黑體， 其輻射能量主要在

57、長波段。當(dāng)它的溫度升高時，輻射能量增加。 對應(yīng)最大輻射能量的波長向短波方向移動。 3） 斯忒藩玻耳茲曼定律在一定的溫度下， 黑體在單位時間內(nèi)單位面積輻射的總能量為 40bbTd)T,(EE（4-26） 式中，為斯忒藩一玻耳茲曼常數(shù)，=5.6710-12 W(cm2K4)。 上述各定律只適用于黑體。實際物體都是非黑體，它們的輻射能力均低于黑體。 實際物體的輻射能量與黑體在相同溫度下的輻射能量之比稱為該物體的比輻射率或黑度，記為，則 bEE （4-27） 2. 輻射測溫方法輻射測溫方法1） 亮度測溫法亮度溫度的定義是：某一被測體在溫度為T、 波長為時的光譜輻射能量，等于黑體在同一波長下的光譜輻射能

58、量。此時，黑體的溫度稱為該物體在該波長下的亮度溫度(簡稱亮溫)。 由普朗克定律可以得到 L2e1ln1TCT（4-28） 式中: e為有效波長；為有效波長e的比輻射率； T為被測體的真溫； TL為被測體的亮溫。 2） 比色測溫法比色溫度的定義是：黑體在波長1和2下的光譜輻射能量之比等于被測體在這兩個波長下的光譜輻射能量之比， 此時黑體的溫度稱為被測體的比色溫度(簡稱色溫)。 由普朗克定律可求得被測體的溫度與其色溫的關(guān)系為 21221C11C)/ln(T1T1（4-29） 式中: Tc為被測體的色溫；T為被測體溫度；1、2分別為被測體對應(yīng)于波長1和2的比輻射率。 當(dāng)比輻射率1、 2為已知時，根據(jù)式(429)可由測得的色溫求出被測體的真溫。