礦大(北京)儀表及自動(dòng)化_3_2(4學(xué)時(shí))

1、 第四節(jié)第四節(jié) 物位檢測(cè)及儀表物位檢測(cè)及儀表一、概述一、概述物位含義：物位含義：液體的高低為液位液體的高低為液位(liquid level)，固體物的，固體物的堆積高度為料位堆積高度為料位(materials level/bin level)，不同密度液體，不同密度液體的分界為界面的分界為界面 (interface)，這些通稱(chēng)物位。，這些通稱(chēng)物位。物位檢測(cè)：物位檢測(cè)：液位計(jì)液位計(jì) (liquid level meter)；料位計(jì)；料位計(jì)(bin level meter)；界面計(jì)；界面計(jì)(interface meter)；測(cè)量物位目的：測(cè)量物位目的：計(jì)量、監(jiān)視與控制、報(bào)警。計(jì)量、監(jiān)視與控制、報(bào)警

2、。 一是為確定物料的絕對(duì)數(shù)量；一是為確定物料的絕對(duì)數(shù)量； 二是為確定物位的相對(duì)變化。二是為確定物位的相對(duì)變化。 物位儀表分類(lèi)物位儀表分類(lèi)(按工作原理按工作原理)：直讀式物位儀表直讀式物位儀表 (direct reading level meter)：玻璃管液位計(jì)玻璃管液位計(jì)(glass tube level meter)、玻璃板、玻璃板液位計(jì)液位計(jì)恒浮力液位計(jì)恒浮力液位計(jì) (constant buoyancy liquid level meter)。差壓式物位儀表差壓式物位儀表 (differential pressure level meter)：液柱或：液柱或物料堆積對(duì)某定點(diǎn)產(chǎn)生壓力。物料

3、堆積對(duì)某定點(diǎn)產(chǎn)生壓力。浮力式物位儀表浮力式物位儀表 (buoyancy level meter)：浮子高度或：浮子高度或浮力隨浮力隨液位高度液位高度而變化。而變化。電磁式物位儀表電磁式物位儀表 (electromagnetic level meter)：物位的變化：物位的變化轉(zhuǎn)換為電量的變化（如電容）轉(zhuǎn)換為電量的變化（如電容） 物位儀表分類(lèi)物位儀表分類(lèi)(按工作原理按工作原理)：核輻射物位儀表核輻射物位儀表 (nuclear radiation level meter)：射線透過(guò)：射線透過(guò)物料時(shí)其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度而變化。物料時(shí)其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度而變化。聲波式物位儀表聲波式物位儀表 (soni

4、c level meter)：由于物位的變化引起：由于物位的變化引起聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲波反射距離的不同，測(cè)出聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲波反射距離的不同，測(cè)出這些變化就可測(cè)知物位。根據(jù)工作原理分為聲波遮斷式、這些變化就可測(cè)知物位。根據(jù)工作原理分為聲波遮斷式、反射式反射式和阻尼式。和阻尼式。光學(xué)式物位儀表光學(xué)式物位儀表 (optical level meter)：利用物位對(duì)光波的：利用物位對(duì)光波的遮斷和反射原理工作。遮斷和反射原理工作。 重點(diǎn)是差壓式液位計(jì)重點(diǎn)是差壓式液位計(jì) 二、二、差壓式液位變送器差壓式液位變送器 Differential pressure level meter1、

5、工作原理、工作原理 work principle原理：原理：容器內(nèi)液位改變時(shí)、液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化。容器內(nèi)液位改變時(shí)、液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化。差差壓壓液液位位變變送送器器原原理理圖圖 P=P 1- P2=H g差壓變送器的差壓與液位高度差壓變送器的差壓與液位高度成正比，從而將液位高度轉(zhuǎn)換為成正比，從而將液位高度轉(zhuǎn)換為測(cè)量差壓。測(cè)量差壓。如不需遠(yuǎn)傳，可在容如不需遠(yuǎn)傳，可在容器底部安裝壓力表。并器底部安裝壓力表。并在壓力表指示表盤(pán)上安在壓力表指示表盤(pán)上安裝液位刻度。裝液位刻度。壓壓力力表表液液位位計(jì)計(jì) 2、零點(diǎn)遷移問(wèn)題、零點(diǎn)遷移問(wèn)題 zero shift原因：原因：實(shí)際操作中，差壓變送器的兩

6、端常有固定壓差存實(shí)際操作中，差壓變送器的兩端常有固定壓差存在，使得在，使得H=0時(shí)，輸出時(shí)，輸出不等于不等于標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)最小值標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)最小值(4mA)，即即液位零點(diǎn)與差壓信號(hào)零點(diǎn)不相對(duì)應(yīng)，這時(shí)就需要液位零點(diǎn)與差壓信號(hào)零點(diǎn)不相對(duì)應(yīng)，這時(shí)就需要零點(diǎn)遷移零點(diǎn)遷移。方法：方法：為使液位的零值與儀表滿量程的起始值相對(duì)應(yīng)，為使液位的零值與儀表滿量程的起始值相對(duì)應(yīng)，必須必須設(shè)法抵消固定壓差設(shè)法抵消固定壓差，可通過(guò)調(diào)節(jié)儀表上的，可通過(guò)調(diào)節(jié)儀表上的遷移彈簧遷移彈簧實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。注意：注意：調(diào)零與遷移區(qū)別。遷移改變測(cè)量范圍的調(diào)零與遷移區(qū)別。遷移改變測(cè)量范圍的上下限，相當(dāng)于測(cè)量范圍的平移，不改變量程的上下限，相當(dāng)于測(cè)量范

7、圍的平移，不改變量程的大小。大小。零點(diǎn)調(diào)整量較小零點(diǎn)調(diào)整量較小,而遷移較大而遷移較大. 圖圖3-42無(wú)遷移無(wú)遷移 No shift負(fù)遷移負(fù)遷移 Negative shift遷移量：遷移量： -2g（h2-h1） 正遷移正遷移 positive shift遷移量：遷移量： gh遷移目的：遷移目的： 差壓式液位變送器的差壓式液位變送器的輸入輸入輸出關(guān)系輸出關(guān)系。P1 P2P2 P13、用法蘭式差壓變送器測(cè)量液位、用法蘭式差壓變送器測(cè)量液位適用：適用：對(duì)腐蝕性、粘度大、或含有結(jié)晶顆粒等液體的對(duì)腐蝕性、粘度大、或含有結(jié)晶顆粒等液體的液位測(cè)量，常在導(dǎo)壓管入口處增設(shè)隔離膜盒，形成法蘭液位測(cè)量，常在導(dǎo)壓管入

8、口處增設(shè)隔離膜盒，形成法蘭式差壓變送器。（式差壓變送器。（分單法蘭與雙法蘭分單法蘭與雙法蘭）雙法蘭差壓變送器的示意圖雙法蘭差壓變送器的示意圖 敞口容敞口容器采用器采用單法蘭單法蘭三、三、電容式物位傳感器電容式物位傳感器 Capacitor level sensor1、測(cè)量原理、測(cè)量原理原理：原理：電容器的兩極板之間，充以不電容器的兩極板之間，充以不同介質(zhì)時(shí)，電容量的大小不同，故可通同介質(zhì)時(shí)，電容量的大小不同，故可通過(guò)測(cè)電容量的變化來(lái)檢測(cè)液位、料位與過(guò)測(cè)電容量的變化來(lái)檢測(cè)液位、料位與分界面。分界面。電容量表達(dá)式：電容量表達(dá)式： C=2L ln(D/d) 應(yīng)用于應(yīng)用于物位測(cè)量物位測(cè)量：電容的大小與

9、極板的長(zhǎng)度與介電常電容的大小與極板的長(zhǎng)度與介電常數(shù)的積成正比。將電容傳感器（探頭）插入被測(cè)物料中，數(shù)的積成正比。將電容傳感器（探頭）插入被測(cè)物料中，電極浸入物料的深度隨物位高低變化而變化，從而可檢電極浸入物料的深度隨物位高低變化而變化，從而可檢測(cè)物位。測(cè)物位。 電容器的組成電容器的組成介電系數(shù)介電系數(shù)2、液位的檢測(cè)、液位的檢測(cè) 非非導(dǎo)電介質(zhì)導(dǎo)電介質(zhì)液位的電容式測(cè)量。液位的電容式測(cè)量。 C0 = 20L ln(D/d) C=2 H ln(D/d) +20（L-H） ln(D/d) Cx=C-C0 = 2 （ - 0 ） H ln(D/d) = Ki H 3、料位的檢測(cè)、料位的檢測(cè) 適用：適用：電

10、容法可測(cè)量固體塊狀、顆粒狀與粉狀物料的電容法可測(cè)量固體塊狀、顆粒狀與粉狀物料的料位。（一般采用單電極法，以防磨損和滯留）料位。（一般采用單電極法，以防磨損和滯留）表達(dá)式表達(dá)式: 特點(diǎn)特點(diǎn)：電容料位計(jì)傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但因電容變：電容料位計(jì)傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但因電容變化不大，要精確測(cè)量，需借助復(fù)雜的電子電路?；淮?，要精確測(cè)量，需借助復(fù)雜的電子電路。 Cx = 2 ( - 0 ) H ln(D/d )可用電極棒可用電極棒1與容器壁與容器壁2作作為兩個(gè)極組成電容器。為兩個(gè)極組成電容器。四、核輻射物位計(jì)四、核輻射物位計(jì)工作原理工作原理：同位素射線穿透一定厚度的介質(zhì)時(shí)，由于同位素射線穿透一定厚度的介質(zhì)時(shí)，

11、由于克服阻力與碰撞作用，一部分粒子透過(guò)介質(zhì)。克服阻力與碰撞作用，一部分粒子透過(guò)介質(zhì)。透射強(qiáng)度透射強(qiáng)度隨介質(zhì)厚度的增加而減弱隨介質(zhì)厚度的增加而減弱。射線強(qiáng)度的衰減服從指數(shù)規(guī)律：射線強(qiáng)度的衰減服從指數(shù)規(guī)律： I = I0e- H 當(dāng)放射源選定，被測(cè)介質(zhì)不變時(shí)，只要當(dāng)放射源選定，被測(cè)介質(zhì)不變時(shí)，只要測(cè)定通過(guò)介質(zhì)的射線強(qiáng)度測(cè)定通過(guò)介質(zhì)的射線強(qiáng)度 I，即可求得即可求得介質(zhì)的厚度介質(zhì)的厚度 H（ 射線吸收系數(shù)射線吸收系數(shù)）。）。 核輻射物位計(jì)特點(diǎn)：核輻射物位計(jì)特點(diǎn)：P70輻射源輻射源接收器接收器一、溫度檢測(cè)方法一、溫度檢測(cè)方法 temperature detection method二、熱電偶溫度計(jì)二、熱

12、電偶溫度計(jì) thermal couple thermometer三、熱電阻溫度計(jì)三、熱電阻溫度計(jì) thermal resistance thermometer四、電動(dòng)溫度變送器四、電動(dòng)溫度變送器 power-driven T transmitter五、一體化溫度變送器五、一體化溫度變送器 integration T transmitter六、智能式溫度變送器六、智能式溫度變送器 intelligent T transmitter第五節(jié)第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表一、溫度檢測(cè)方法一、溫度檢測(cè)方法溫度測(cè)量方式有兩類(lèi)：溫度測(cè)量方式有兩類(lèi)：接觸測(cè)量接觸測(cè)量 contact measuremen

13、t：利用熱交換的原理，利用熱交換的原理，選擇某一物體與被測(cè)物體相接觸，待熱平衡時(shí)，通過(guò)檢測(cè)選擇某一物體與被測(cè)物體相接觸，待熱平衡時(shí)，通過(guò)檢測(cè)接觸物體的某一個(gè)物理量（電量），而給出被測(cè)物體的溫接觸物體的某一個(gè)物理量（電量），而給出被測(cè)物體的溫度。度。非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 no contact measurement：利用熱輻射或利用熱輻射或?qū)α鲗?shí)現(xiàn)熱交換，進(jìn)行非接觸測(cè)量。對(duì)流實(shí)現(xiàn)熱交換，進(jìn)行非接觸測(cè)量。溫度測(cè)量?jī)x表：溫度測(cè)量?jī)x表：溫度測(cè)量范圍溫度測(cè)量范圍很廣很廣，故有許多不同的，故有許多不同的測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x表。測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x表。600度以上測(cè)溫儀表為度以上測(cè)溫儀表為高溫計(jì)高溫計(jì) high t

14、hermometer；600度以下測(cè)溫儀表為度以下測(cè)溫儀表為溫度計(jì)溫度計(jì) thermometer。按工作原理分類(lèi)：共有六類(lèi)按工作原理分類(lèi)：共有六類(lèi) 膨脹式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)(expansion): 基于物體受熱膨脹而制成基于物體受熱膨脹而制成 壓力式溫度計(jì)壓力式溫度計(jì)(pressure): 基于壓力隨溫度的變化而制成基于壓力隨溫度的變化而制成 熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì)(thermal couple): 基于熱電現(xiàn)象而制成基于熱電現(xiàn)象而制成 熱電阻溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)(thermal resistance): 基于材料的電阻隨溫基于材料的電阻隨溫度變化而制成度變化而制成 輻射式高溫計(jì)輻射式高溫計(jì)(

15、radiation): 基于熱輻射產(chǎn)生的光電現(xiàn)象，基于熱輻射產(chǎn)生的光電現(xiàn)象，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榕c溫度成比例的電流或電壓信號(hào)將其轉(zhuǎn)變?yōu)榕c溫度成比例的電流或電壓信號(hào) 紅外線高溫計(jì)紅外線高溫計(jì)(infrared ray): 基于紅外線的光電和熱電基于紅外線的光電和熱電現(xiàn)象，與輻射式類(lèi)似現(xiàn)象，與輻射式類(lèi)似雙金屬片雙金屬片雙金屬溫度信號(hào)器雙金屬溫度信號(hào)器(兩位兩位)膨脹式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)：利用物體受熱膨脹而測(cè)溫。如利用物體受熱膨脹而測(cè)溫。如體溫計(jì)體溫計(jì)。 有液體膨脹和固體膨脹兩種。有液體膨脹和固體膨脹兩種。 雙金屬溫度計(jì)是由雙金屬片制成的螺旋形感溫元件，外加雙金屬溫度計(jì)是由雙金屬片制成的螺旋形感溫元件，外加金

16、屬保護(hù)套管，當(dāng)溫度變化時(shí)，螺旋的自由端便圍繞著中金屬保護(hù)套管，當(dāng)溫度變化時(shí)，螺旋的自由端便圍繞著中心軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)指針在刻度盤(pán)上批示出相應(yīng)的溫度值。心軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)指針在刻度盤(pán)上批示出相應(yīng)的溫度值。壓壓力力式式溫溫度度計(jì)計(jì)輻射式溫度計(jì)輻射式溫度計(jì)：熱輻射的測(cè)溫儀表（熱輻射的測(cè)溫儀表（800度度）化工生產(chǎn)中使用最多的熱電偶與熱電阻?；どa(chǎn)中使用最多的熱電偶與熱電阻。壓力式溫度計(jì)壓力式溫度計(jì)： 利用壓力隨溫度的變化而測(cè)溫。利用壓力隨溫度的變化而測(cè)溫。 由溫包、毛細(xì)管和彈簧管組成。由溫包、毛細(xì)管和彈簧管組成。 封閉系統(tǒng)中的物質(zhì)受熱體積膨封閉系統(tǒng)中的物質(zhì)受熱體積膨脹或產(chǎn)生較高的壓力。脹或產(chǎn)生較高

17、的壓力。（1）熱電現(xiàn)象及測(cè)溫原理）熱電現(xiàn)象及測(cè)溫原理（2）插入第三種導(dǎo)線）插入第三種導(dǎo)線（3）常用熱電偶種類(lèi)）常用熱電偶種類(lèi)（4）熱電偶的結(jié)構(gòu)）熱電偶的結(jié)構(gòu)二、二、熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì)1、熱電偶、熱電偶Thermal couple2、補(bǔ)償導(dǎo)線的選用、補(bǔ)償導(dǎo)線的選用Compensate wire3、冷端溫度補(bǔ)償、冷端溫度補(bǔ)償Temperature compensate at cold end（1）冷端保持為）冷端保持為0CC法法（2）冷端溫度修正法）冷端溫度修正法（3）校正儀表零點(diǎn)法）校正儀表零點(diǎn)法（4）補(bǔ)償電橋法）補(bǔ)償電橋法（5）補(bǔ)償熱電偶法）補(bǔ)償熱電偶法二、熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶溫度計(jì)（

18、重點(diǎn)重點(diǎn)）Thermal couple thermometer原理原理：基于熱電效應(yīng)基于熱電效應(yīng) (thermoelectric effect)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：測(cè)量范圍廣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、準(zhǔn)確可測(cè)量范圍廣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、準(zhǔn)確可靠，便于遠(yuǎn)傳、記錄和控制。應(yīng)用極為普遍?？?，便于遠(yuǎn)傳、記錄和控制。應(yīng)用極為普遍。組成：組成： 熱電偶熱電偶，測(cè)量?jī)x表測(cè)量?jī)x表，導(dǎo)線導(dǎo)線（熱電偶與儀表的連線（熱電偶與儀表的連線)熱電偶溫度計(jì)測(cè)溫系統(tǒng)示意圖熱電偶溫度計(jì)測(cè)溫系統(tǒng)示意圖1熱電偶，熱電偶，2導(dǎo)線，導(dǎo)線，3測(cè)量?jī)x表測(cè)量?jī)x表1、熱電偶、熱電偶 thermal couple組成：組成：熱電偶是由兩種不同材料的導(dǎo)體

19、熱電偶是由兩種不同材料的導(dǎo)體 A 和和 B 焊接而焊接而成，焊接端插入測(cè)量介質(zhì)中，稱(chēng)為成，焊接端插入測(cè)量介質(zhì)中，稱(chēng)為工作端工作端或或熱端熱端(work end)；另一端與導(dǎo)線相連，稱(chēng)為；另一端與導(dǎo)線相連，稱(chēng)為冷端冷端或或自由端自由端(cold end)。導(dǎo)體導(dǎo)體A、B 稱(chēng)為稱(chēng)為熱電極熱電極 thermal electrode。熱端熱端冷端冷端ABBA熱電偶示意圖熱電偶示意圖測(cè)溫原理：測(cè)溫原理：熱電現(xiàn)象產(chǎn)生的電勢(shì)為熱電現(xiàn)象產(chǎn)生的電勢(shì)為熱電勢(shì)熱電勢(shì)(thermoelectrical potential)，其大小與接點(diǎn)兩端的溫度差，其大小與接點(diǎn)兩端的溫度差有關(guān)，如若固定一端溫度，則熱電勢(shì)僅與熱電偶的

20、一端溫有關(guān)，如若固定一端溫度，則熱電勢(shì)僅與熱電偶的一端溫度有關(guān)，與電偶長(zhǎng)短及直徑無(wú)關(guān)，只要測(cè)出熱電勢(shì)的高低，度有關(guān)，與電偶長(zhǎng)短及直徑無(wú)關(guān)，只要測(cè)出熱電勢(shì)的高低，就可判斷測(cè)溫點(diǎn)的高低。就可判斷測(cè)溫點(diǎn)的高低。 1）熱電現(xiàn)象及測(cè)溫原理）熱電現(xiàn)象及測(cè)溫原理熱電現(xiàn)象：熱電現(xiàn)象：兩種不同的金屬材料兩種不同的金屬材料 A和和 B 兩端焊接在一兩端焊接在一起，組成閉合回路，若一端溫度高于另一端，則回路間起，組成閉合回路，若一端溫度高于另一端，則回路間會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)，稱(chēng)為會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)，稱(chēng)為熱電現(xiàn)象熱電現(xiàn)象 (pyroelectric phenomena)。E(t,t0)=eAB(t)-eAB(t0)E(t,t0)=e

21、AB(t)+eBA (t0) 1. 如果組成熱電偶的兩種電極材料相同，則無(wú)論熱電如果組成熱電偶的兩種電極材料相同，則無(wú)論熱電偶冷、熱兩端的溫度如何，閉合回路中的總熱電勢(shì)偶冷、熱兩端的溫度如何，閉合回路中的總熱電勢(shì)為零；為零； 2. 如果熱電偶冷、熱兩端的溫度相同，則無(wú)論兩電極如果熱電偶冷、熱兩端的溫度相同，則無(wú)論兩電極材料如何，閉合回路中的總熱電勢(shì)也為零材料如何，閉合回路中的總熱電勢(shì)也為零 3. 熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)除了冷、熱兩端的溫度有關(guān)之熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)除了冷、熱兩端的溫度有關(guān)之外，還與電極材料有關(guān)，也就是說(shuō)由不同電極材料外，還與電極材料有關(guān)，也就是說(shuō)由不同電極材料制成的熱電偶在相同的溫度

22、下產(chǎn)生的熱電勢(shì)是不同制成的熱電偶在相同的溫度下產(chǎn)生的熱電勢(shì)是不同的。的。 2）插入第三種導(dǎo)線測(cè)溫導(dǎo)線）插入第三種導(dǎo)線測(cè)溫導(dǎo)線 temperature line熱電偶與測(cè)溫儀表間通過(guò)測(cè)溫導(dǎo)線相連，回路中增加了熱電偶與測(cè)溫儀表間通過(guò)測(cè)溫導(dǎo)線相連，回路中增加了新的接點(diǎn)，但不影響熱電勢(shì)。新的接點(diǎn)，但不影響熱電勢(shì)。F分析見(jiàn)教材分析見(jiàn)教材P81F同理還可證明，在熱電同理還可證明，在熱電偶中接入第四種、第五偶中接入第四種、第五種種導(dǎo)體以后，只要接導(dǎo)體以后，只要接入導(dǎo)體的兩端溫度相同，入導(dǎo)體的兩端溫度相同，接入的導(dǎo)體對(duì)原熱電偶回接入的導(dǎo)體對(duì)原熱電偶回路中的熱電勢(shì)均沒(méi)有影響。路中的熱電勢(shì)均沒(méi)有影響。據(jù)此性質(zhì)，據(jù)

23、此性質(zhì)，可以在熱電偶回路中接入各種儀表和連接導(dǎo)線，可以在熱電偶回路中接入各種儀表和連接導(dǎo)線，只要保證兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同就可以對(duì)熱電勢(shì)進(jìn)行測(cè)量而只要保證兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同就可以對(duì)熱電勢(shì)進(jìn)行測(cè)量而不影響熱電偶的輸出。不影響熱電偶的輸出。 熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)連接圖熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)連接圖3） 常用熱電偶種類(lèi)常用熱電偶種類(lèi) Classification對(duì)熱電偶材料的要求：對(duì)熱電偶材料的要求：requirement 溫度每增加溫度每增加 1 度時(shí)產(chǎn)生的熱電勢(shì)較大，且盡可能成線度時(shí)產(chǎn)生的熱電勢(shì)較大，且盡可能成線性關(guān)系；性關(guān)系；(linear relationship) 物理和化學(xué)穩(wěn)定性要高；物理和化學(xué)穩(wěn)定性要高；

24、(high physical and chemical stability) 組織均勻，有韌性，便于加工；組織均勻，有韌性，便于加工；(uniform, toughness, handing ease) 重現(xiàn)性能好重現(xiàn)性能好(repeatable)，便于成批生產(chǎn)，便于成批生產(chǎn)(quantity production)。 3） 常用熱電偶種類(lèi)常用熱電偶種類(lèi) classification常用熱電極材料：常用熱電極材料： materials of electrodeu 鉑銠鉑銠30-鉑銠鉑銠6 3001600度，中性和氧化性介質(zhì)，度，中性和氧化性介質(zhì)，B偶。偶。u 鉑銠鉑銠10-鉑鉑 -201300

25、度，中性和氧化性介質(zhì)（基準(zhǔn)），度，中性和氧化性介質(zhì)（基準(zhǔn)），S偶。偶。u 鎳鉻鎳鉻-鎳硅鎳硅/鎳鋁鎳鋁 -501000度度 中性和氧化性，中性和氧化性，500度下還原度下還原性，性，K偶。偶。 鎳鉻鎳鉻-考銅（或銅鎳）考銅（或銅鎳） -50600度，適用于還原介質(zhì)或中性度，適用于還原介質(zhì)或中性介質(zhì)，介質(zhì)，XK偶。偶。分度表：分度表：熱電勢(shì)與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系表。熱電勢(shì)與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系表。t00為基準(zhǔn)為基準(zhǔn)。熱電偶的熱電勢(shì)與溫度呈一定的熱電偶的熱電勢(shì)與溫度呈一定的。Platinum, Rhodium, Nickel, Chromium, Silicon, Copper, Manganese 4）熱電

26、偶結(jié)構(gòu)熱電偶結(jié)構(gòu) Structure of thermal couple按結(jié)構(gòu)分類(lèi)按結(jié)構(gòu)分類(lèi)普通型普通型 (normal)： 熱電極，絕緣管，保護(hù)套管，接線熱電極，絕緣管，保護(hù)套管，接線盒。盒。鎧裝型鎧裝型(armour )： 金屬套管，絕緣材料，熱電偶絲金屬套管，絕緣材料，熱電偶絲復(fù)合拉伸成型，然后將端部焊成球狀結(jié)構(gòu)。工作端有露復(fù)合拉伸成型，然后將端部焊成球狀結(jié)構(gòu)。工作端有露頭型，接殼型，絕緣型。頭型，接殼型，絕緣型。表面型表面型 (surface)： 利用真空鍍膜法將兩極材料蒸鍍?cè)诶谜婵斟兡し▽蓸O材料蒸鍍?cè)诮^緣基底上的薄膜熱電偶。專(zhuān)測(cè)表面溫度。絕緣基底上的薄膜熱電偶。專(zhuān)測(cè)表面溫度?？焖?/p>

27、熱電偶快速熱電偶 (one-off)： 專(zhuān)測(cè)高溫熔融體，尺寸很小。專(zhuān)測(cè)高溫熔融體，尺寸很小。 消耗式。消耗式。 熱電偶選型注意熱電偶選型注意：熱電極材料，保護(hù)套管的結(jié)構(gòu)，材熱電極材料，保護(hù)套管的結(jié)構(gòu)，材料及耐壓強(qiáng)度，保護(hù)套管的插入深度。料及耐壓強(qiáng)度，保護(hù)套管的插入深度。2、補(bǔ)償導(dǎo)線的選用、補(bǔ)償導(dǎo)線的選用 Selection of compensate wire目的：目的：利用專(zhuān)用導(dǎo)線，把熱電偶的冷端從溫度較高和利用專(zhuān)用導(dǎo)線，把熱電偶的冷端從溫度較高和不穩(wěn)定的現(xiàn)場(chǎng)延伸到溫度較低和比較穩(wěn)定的操作室內(nèi)，不穩(wěn)定的現(xiàn)場(chǎng)延伸到溫度較低和比較穩(wěn)定的操作室內(nèi)，以保持冷端溫度的恒定。以保持冷端溫度的恒定。 選用

28、：選用：熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線，要注意型號(hào)相配，極性相，要注意型號(hào)相配，極性相配；廉價(jià)金屬的熱電偶的補(bǔ)償，可用本身材料。配；廉價(jià)金屬的熱電偶的補(bǔ)償，可用本身材料。補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖提示：利用補(bǔ)償導(dǎo)線，提示：利用補(bǔ)償導(dǎo)線，其冷端的工作溫度范其冷端的工作溫度范圍為圍為0-100度。否則度。否則會(huì)有誤差。注意正負(fù)會(huì)有誤差。注意正負(fù)極及導(dǎo)線的顏色極及導(dǎo)線的顏色2、補(bǔ)償導(dǎo)線的選用、補(bǔ)償導(dǎo)線的選用 康銅：康銅：含含40鎳鎳，1.5錳錳的銅合金。具有低的電阻的銅合金。具有低的電阻率溫度系數(shù)和中等電阻率率溫度系數(shù)和中等電阻率(電阻率為電阻率為48cm)。可在?？稍谳^寬的溫度范圍內(nèi)使用。有良好的

29、加工性能和焊接性較寬的溫度范圍內(nèi)使用。有良好的加工性能和焊接性能。適宜在交流電路中使用，作精密電阻、滑動(dòng)電阻、能。適宜在交流電路中使用，作精密電阻、滑動(dòng)電阻、電阻應(yīng)變計(jì)等，也可用于熱電偶和熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線材電阻應(yīng)變計(jì)等，也可用于熱電偶和熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線材料。料。 考銅考銅：含：含4345鎳鎳，0.5錳錳的銅合金。常用的銅合金。常用作熱電偶組元，如鐵作熱電偶組元，如鐵-考銅熱電偶等作負(fù)極材料?？笺~熱電偶等作負(fù)極材料。 3、冷端溫度的補(bǔ)償、冷端溫度的補(bǔ)償 Compensation of cold end原因：原因：熱電偶的熱電偶的溫度溫度-熱電勢(shì)曲線熱電勢(shì)曲線是在冷端溫度保持為是在冷端溫度保持為 0C

30、下得到的，而實(shí)際工業(yè)環(huán)境中，冷端溫度往往超過(guò)下得到的，而實(shí)際工業(yè)環(huán)境中，冷端溫度往往超過(guò)0C 且不穩(wěn)定，從而引起誤差且不穩(wěn)定，從而引起誤差(偏小且波動(dòng)偏小且波動(dòng))，因此，要把冷端溫，因此，要把冷端溫度保持為度保持為 0 C ，或者進(jìn)行修正，才能得到準(zhǔn)確的結(jié)果，或者進(jìn)行修正，才能得到準(zhǔn)確的結(jié)果，稱(chēng)為稱(chēng)為冷端溫度補(bǔ)償冷端溫度補(bǔ)償。1) 實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室：盡量：盡量設(shè)法將冷端溫度保持在設(shè)法將冷端溫度保持在 0 C 。2) 工業(yè)上工業(yè)上：計(jì)算法（計(jì)算法（不適合連續(xù)測(cè)量不適合連續(xù)測(cè)量）。）。 E(t,0)=E(t,t1) + E(t1,0) 例例6：P84，附錄三，附錄三ttc3) 校正儀表零點(diǎn)法：校正儀表

31、零點(diǎn)法： 利用熱電偶測(cè)溫度時(shí)，利用熱電偶測(cè)溫度時(shí)，(室溫穩(wěn)定的前提下室溫穩(wěn)定的前提下)可可預(yù)先將儀表預(yù)先將儀表指針調(diào)整到相當(dāng)于室溫的數(shù)值上指針調(diào)整到相當(dāng)于室溫的數(shù)值上。工業(yè)上經(jīng)常使用。工業(yè)上經(jīng)常使用(測(cè)量測(cè)量精度要求不高的場(chǎng)合精度要求不高的場(chǎng)合)。4) 補(bǔ)償電橋法：補(bǔ)償電橋法：儀表中常用。儀表中常用。5) 補(bǔ)償熱電偶法：補(bǔ)償熱電偶法： 適用于一臺(tái)測(cè)溫儀接多個(gè)熱電偶，可節(jié)省投資。適用于一臺(tái)測(cè)溫儀接多個(gè)熱電偶，可節(jié)省投資。 毫伏計(jì)毫伏計(jì)ab電橋在某一溫度平衡（如電橋在某一溫度平衡（如20C ）Rt與熱電偶的冷端感受相同的溫度。電路在與熱電偶的冷端感受相同的溫度。電路在20oC時(shí)電橋平時(shí)電橋平衡。溫

32、度高于衡。溫度高于20oC時(shí)，熱電勢(shì)因冷端溫度升高而減少，但時(shí)，熱電勢(shì)因冷端溫度升高而減少，但Rt也隨溫度的升高而增大（也隨溫度的升高而增大（R1，R2，R3電阻不變），引起電阻不變），引起電橋不平衡，電橋不平衡，A點(diǎn)電位高于點(diǎn)電位高于B點(diǎn)電位，產(chǎn)生的電勢(shì)差與熱電點(diǎn)電位，產(chǎn)生的電勢(shì)差與熱電勢(shì)壘加后一起送入測(cè)量?jī)x表，從而補(bǔ)償冷端溫升而引起的勢(shì)壘加后一起送入測(cè)量?jī)x表，從而補(bǔ)償冷端溫升而引起的熱電勢(shì)的降低。熱電勢(shì)的降低。4) 補(bǔ)償電橋法補(bǔ)償電橋法 compensated bridge多點(diǎn)間歇測(cè)量：多點(diǎn)間歇測(cè)量：CD1、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)間、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)間隙測(cè)量；隙測(cè)量；2、 CD為補(bǔ)償熱電偶；為補(bǔ)

33、償熱電偶；3、 測(cè)溫儀通過(guò)補(bǔ)償電偶測(cè)溫儀通過(guò)補(bǔ)償電偶到接線盒，再通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)到接線盒，再通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線到熱電偶的冷端；線到熱電偶的冷端；4 、補(bǔ)償熱電偶置于恒溫、補(bǔ)償熱電偶置于恒溫處，處，t0;5、測(cè)量值不受冷端溫度、測(cè)量值不受冷端溫度t1的影響。的影響。5) 補(bǔ)償熱電偶法補(bǔ)償熱電偶法 compensated thermal couple三、熱電阻溫度計(jì)三、熱電阻溫度計(jì) thermal resistance thermal meter 適應(yīng)：適應(yīng)：在中、低溫下（在中、低溫下（500 C ），熱電偶的熱電勢(shì)小，），熱電偶的熱電勢(shì)小，冷端溫度變化引起的相對(duì)誤差較大，不易補(bǔ)償，常采用冷端溫度變化引起的相

34、對(duì)誤差較大，不易補(bǔ)償，常采用熱電阻溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)。組成：組成：由熱電阻，顯示儀表，由熱電阻，顯示儀表，連接導(dǎo)線連接導(dǎo)線(三線制三線制)所組成。所組成。 1、測(cè)溫原理、測(cè)溫原理 熱電阻為金屬導(dǎo)體，其阻值隨溫度而變化，有：熱電阻為金屬導(dǎo)體，其阻值隨溫度而變化，有：Rt=Rt01+ (t-t0) 則則 Rt= Rt0 t，只要測(cè)出電阻只要測(cè)出電阻的變化，就可知道溫度的變化。的變化，就可知道溫度的變化。式中，式中， 溫度溫度t 、t0(通常通常t00)時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值 為溫度系數(shù)。為溫度系數(shù)。 tR0tR2、工業(yè)常用熱電阻、工業(yè)常用熱電阻對(duì)熱電阻材料的要求對(duì)熱電阻材料的要求：溫度系數(shù)和

35、電阻率大，熱容溫度系數(shù)和電阻率大，熱容量要小，穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)，良好的復(fù)制性，電量要小，穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)，良好的復(fù)制性，電阻隨溫度的變化關(guān)系最好呈線性。阻隨溫度的變化關(guān)系最好呈線性。常用的熱電阻常用的熱電阻：鉑電阻（鉑電阻（WZP） 銅電阻銅電阻（WZC）鉑電阻的關(guān)系鉑電阻的關(guān)系（0650） Rt=R0(1+At+Bt2+Ct3) Rt-t的關(guān)系稱(chēng)為的關(guān)系稱(chēng)為分度表分度表 R0：溫度為：溫度為0度時(shí)的電阻值；度時(shí)的電阻值； R100：溫度為：溫度為100oC時(shí)的電阻值；時(shí)的電阻值； R100/R0的值代表鉑電阻的純度，一般要大于的值代表鉑電阻的純度，一般要大于1.385R0=10 時(shí)，

36、對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為時(shí)，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為 Pt10; =100 時(shí)，則對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為時(shí)，則對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為 Pt100.銅電阻的關(guān)系銅電阻的關(guān)系（-50150） Rt=R01+ (t-t0) 銅電阻的溫度系數(shù)大，電阻與溫度呈線性關(guān)系，銅電阻的溫度系數(shù)大，電阻與溫度呈線性關(guān)系，在小于在小于150度的范圍內(nèi)有很好的穩(wěn)定性。度的范圍內(nèi)有很好的穩(wěn)定性。 R100/R0=1.428 R0=50時(shí)，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為：時(shí)，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為：Cu50 =100 時(shí)，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為：時(shí)，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為：Cu100其中其中Pt100 和和Cu50 的應(yīng)用更為廣泛的應(yīng)用更為廣泛 3、熱電阻的結(jié)構(gòu)熱電阻的結(jié)構(gòu) 普通型熱電阻普通型熱

37、電阻：由電阻體，保護(hù)套管與接線盒等主要由電阻體，保護(hù)套管與接線盒等主要部件組成。部件組成。 鎧裝型熱電阻鎧裝型熱電阻：將電阻體預(yù)先拉制成型，并與絕緣材將電阻體預(yù)先拉制成型，并與絕緣材料和保護(hù)套管連成一體。料和保護(hù)套管連成一體。 薄膜型熱電阻薄膜型熱電阻：將熱電阻材料通過(guò)真空鍍膜法，直接將熱電阻材料通過(guò)真空鍍膜法，直接蒸鍍到絕緣基底上。蒸鍍到絕緣基底上。 與 熱 電 偶 相與 熱 電 偶 相同同繞制電阻絲的支架形式繞制電阻絲的支架形式四、電動(dòng)溫度變送器四、電動(dòng)溫度變送器DBW型溫度型溫度(溫差溫差)變速器：變速器：與各種類(lèi)型的熱電偶、與各種類(lèi)型的熱電偶、熱電阻配合，將溫度或溫差轉(zhuǎn)換成熱電阻配合，

38、將溫度或溫差轉(zhuǎn)換成 420mA或或15V的的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)?；蚺c具有毫伏輸出的各種變送器配合，使標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)?；蚺c具有毫伏輸出的各種變送器配合，使其轉(zhuǎn)換成其轉(zhuǎn)換成420mA或或 15V的統(tǒng)一輸出信號(hào)，與顯示或的統(tǒng)一輸出信號(hào)，與顯示或控制單元配合，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的異地顯示與控制?？刂茊卧浜希瑢?shí)現(xiàn)參數(shù)的異地顯示與控制。 安裝：安裝：溫度變送器安裝在控制室，袈裝。溫度變送器安裝在控制室，袈裝。分類(lèi)：分類(lèi)：有三種：有三種： 熱電偶變送器熱電偶變送器 熱電阻變送器熱電阻變送器 直流毫伏變送器直流毫伏變送器 1、熱電偶溫度變送器、熱電偶溫度變送器 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：熱電偶溫度變送器結(jié)構(gòu)方框圖熱電偶溫度變送器結(jié)構(gòu)方框圖 輸入電橋輸入電橋 冷端溫度補(bǔ)償、調(diào)整零點(diǎn)。冷端溫度補(bǔ)償、調(diào)整零點(diǎn)。 反饋電路反饋電路 以反饋電路的非線性補(bǔ)償熱電偶的非線性以反饋電路的非線性補(bǔ)償熱電偶的非線性