過程檢測儀表[電子教案]第五章__溫度檢測儀11

1、第五章 溫度檢測儀表 概述5.1.1 溫度的概念溫度是表征物體冷熱的程度的物理量。從微觀上講，溫度表示物質內部分子熱運動平均動能的大小。熱平衡和熱效應是溫度測量的重要基礎。5.1.2 溫標溫度的數(shù)值表示方法稱為溫標。規(guī)定了溫度的讀數(shù)的起點（即零點）和測量溫度的基本單位。 1 1經(jīng)驗溫標經(jīng)驗溫標(1)攝氏溫標（） 規(guī)定在標準大氣壓下，冰水混合物的溫度為0，水的。沸點為100。(2)華氏溫標（） 規(guī)定在標準大氣壓下,水的冰點溫度為32，水的沸點溫度定為2122 2熱力學溫標熱力學溫標 熱力學溫標是一種理想溫標，規(guī)定分子運動停止時的溫度為絕對零度。溫度單位為開爾文（K)，大小定義為水三相點的熱力學溫

2、度的1/273.16。3 3國際實用溫標國際實用溫標ITSITS國際實用溫標是用來復現(xiàn)熱力學溫標。（1）T 90和t90之間關系保留以前溫標定義中的計算關系，攝氏溫度的分度值與熱力學溫度分度值相同 15.2739090 Tt（2）ITS-90通過劃分溫區(qū)定義：0. 65K到5. OK之間，由3He蒸汽壓與溫度的關系式來定義。3.OK到24. 5561K之間，是用氦氣體溫度計來定義。13. 8033K到1234.93K之間，是用鉑電阻溫度計來定義。（3）各溫區(qū)規(guī)定一組的定義溫度固定點，并規(guī)定內插公式來分度。所采用的定義固定點一般是一些純物質的三相點，或是溶點、凝固點。如O2、Ar、Hg、H2O的

3、三相點；In、Sn、Al、Ag、Au、Cu的凝固點等。5.1.35.1.3測溫儀表的分類測溫儀表的分類（1）按測溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類；（2）按工作原理可分為膨脹式、電阻式、熱電式、輻射式等；5.2 5.2 膨脹式溫度計膨脹式溫度計熱膨脹式溫度計是利用液體、氣體或固體熱脹冷縮的性質測量溫度。分為液體膨脹式溫度計和固體膨脹式溫度計兩大類。5.2.1 5.2.1 膨脹式溫度計膨脹式溫度計1 1玻璃管液體溫度計玻璃管液體溫度計組成：主要由玻璃溫包、毛細管、工作液體和刻度標尺等組成。工作液：一般采用水銀和酒精作為工作液，其中水銀與其它液體相比有許多優(yōu)點，如不粘附玻璃、不易氧化、測量溫度高、

4、容易提純、線性較好、準確度高。圖5.1 玻璃管液體溫度計1玻璃溫包；2毛細管；3刻度標尺分類：按用途分類，可分為工業(yè)用玻璃管液體溫度計、標準玻璃管液體溫度計兩類。標準玻璃管液體溫度計，可作為檢定其它溫度計用，準確度高，測量絕對誤差可達0.050.1。工業(yè)用玻璃管液體溫度計為了避免使用時被碰碎，在玻璃管外通常罩有金屬保護套管。2雙金屬溫度計雙金屬片是由兩種膨脹系數(shù)不同的金屬薄片疊焊在一起制成的測溫元件。利用兩種膨脹系數(shù)不同的金屬元件的膨脹差異測量溫度。雙金屬片受熱后由于兩種金屬片的膨脹系數(shù)不同而使自由端產生彎曲變形，彎曲的程度與溫度的高低成正比。20()lxGttdx雙金屬片自由端的位移；l雙金

5、屬片的長度；d雙金屬片的厚度；G彎曲率，取決于雙金屬片的材料。圖5.3 雙金屬片1雙金屬片；2一指針軸；3一指針；4一刻度盤雙金屬片常被用作溫度繼電控制器、溫度開關或儀表的溫度補償器。雙金屬溫度計：螺旋形雙金屬片的一端固定在測量管的下部，另一端為自由端，與指針軸焊接在一起。當被測溫度發(fā)生變化時，雙金屬片自由端發(fā)生位移，使指針軸轉動，由指針指示出被測溫度值。特點：雙金屬溫度計結構簡單、耐振動、耐沖擊、使用方便、維護容易、價格低廉，適于振動較大場合的溫度測量。目前國產雙金屬溫度計的使用溫度范圍為-80600，精度等級為12.5級。圖5.4 雙金屬溫度計1-表玻璃；2-指針；3-刻度盤；4-表殼；5

6、-安裝壓帽；6-金屬保護管；7-指針軸；8-雙金屬螺旋；9-固定端5.2.2 壓力式溫度計 1壓力式溫度計的結構及原理 結構：由充有感溫介質的感溫包、傳遞壓力的毛細管及壓力表組成。圖5.5 壓力溫度計結構示意圖1-溫包；2-感溫介質；3-毛細管；4-彈簧管；5-雙金屬元件 原理：溫包內的感溫介質若隨被測溫度升高時，其體積膨脹，但由于溫包、毛細管和彈簧管組成的封閉系統(tǒng)容積基本不變，介質體積膨脹受限，造成系統(tǒng)壓力升高。經(jīng)毛細管傳給彈簧管使其產生變形，進而通過傳動機構帶動指針偏轉，指示出相應的溫度。 特點：強度大、不易破損、讀數(shù)方便，準確度較低、體積大。測溫范圍-100600。 類型：液體壓力溫度計

7、、氣體壓力溫度計和蒸汽壓力溫度計。 (2)氣體壓力溫度計 工作氣體：氮氣（測溫上限可達500550）；氫氣(測溫下限可達-120)。(3)蒸汽壓力溫度計 其溫包中充入約占2/3容積的低沸點液體，其飽和蒸氣壓僅與氣液界面的溫度有關。通過毛細管傳遞彈簧管中，以指示被測溫度。工作液：氯甲烷、氯乙烷和丙酮等。優(yōu)點：溫包的尺寸比較小，靈敏度高；測量范圍小，T-P關系非線性，標尺刻度不均勻。 (1)液體壓力式溫度計 感溫液體：水銀（測溫范圍-30 650）；甲醇（測溫范圍-100 150）；二甲苯（測溫范圍-100 400）。液體壓力溫度計使用時應將溫包全部浸入被測介質之中，否則會引起較大測量誤差。環(huán)境溫

8、度變化過大，也會對示值產生影響。為此，在彈簧管的自由端與傳動機構之間插入一條雙金屬片補償附加誤差。5.35.3熱電偶溫度計熱電偶溫度計測量原理：熱電效應。熱電偶能將溫度轉換成毫伏級熱電勢信號 輸出。特點：測溫范圍廣，性能穩(wěn)定，結構簡單，測量精度高，輸出信號便于遠傳，應用極為廣泛。圖5.6 熱電偶溫度計組成示意圖組成：熱電偶、連接導線顯示儀表 5.3.1熱電偶測溫原理1熱電效應熱電偶：由兩根不同的導體材料將一端焊接或絞接而成。焊接的一端稱為熱端（測量端）；另一端稱為冷端（參考端）。熱電偶產生熱電動勢由接觸電動勢和溫差電動勢兩部分組成。(1)溫差電動勢 導體兩端溫度不同、電子能量不同，造成導體內自

9、由電子從高溫端向低溫端擴散，電子擴散造成高、低溫端電荷的積累，形成靜電場Es。當電場對電子的作用力與擴散力平衡時，電場Es產生一個穩(wěn)定的溫差電動勢 TTAtAtAtNdNeKTTE0)(1),(0 e單位電荷，e =1.610-19 C； K波爾茲曼常數(shù)，K=1.3810-23J/K； NAt為導體A在溫度t時的電子密度。 (2)接觸電勢 兩種不同導體接觸時，由于電子密度不同，造成自由電子從高密度側向低密度側擴散，電子擴散造成接觸點處電荷的積累，形成靜電場Em。當電場對電子的作用力與擴散力平衡時，產生一個穩(wěn)定的接觸電動勢BTATABNNeKTTEln)( TA、B導體接觸處的溫度； NAT、N

10、BT分別為導體A、B在溫度T時的電子密度。圖5.8 熱電偶回路電勢(3)熱電偶回路總電勢 對于導體A和B組成的熱電偶回路，當接點溫度TT0，NANB時，回路中總熱電勢為),(),()()(),(0000TTETTETETETTEBAABABAB TTBtAtABdtNNeKTTE0ln),(0)()(),(00TfTfTTEAB 當參考端的溫度T0恒定時，CTf )(0為常數(shù)，則 )()(),(0TCTfTTEAB 當冷端保持溫度不變，則熱電偶回路總電勢只隨熱端的溫度變化而變化。在實際應用中，熱電勢與溫度之間的關系是在參考端溫度為0時，通過實驗建立的熱電勢與工作端溫度之間的數(shù)值對應關系。2熱電

11、偶的基本定律(1)均質導體定律 兩種均質金屬組成的熱電偶，其電勢大小與熱電極直徑、長度及沿熱電極長度上的溫度分布無關，只與熱電極材料和兩端溫度有關。(2)中間導體定律 若在熱電偶回路中插入中間導體（第三種導體），只要中間導體兩端溫度相同，則對熱電偶回路的總熱電勢無影響。 (3)中間溫度定律 AB0ABnABn0( ,)( ,)(,)ET TET TET T (4)標準電極定律 AB0AC0BC0( ,)( ,)( ,)ET TET TET T5.3.2 常用熱電偶的類型及結構 1熱電偶的類型及特點 熱電極的材料要求。 材料的熱電性能不隨時間而變化，即熱電特性穩(wěn)定。 電極材料有足夠的物理、化學穩(wěn)

12、定性，不易被氧化和腐蝕。 產生的熱電勢要足夠大，熱電靈敏度高。 熱電勢與溫度關系要具有單調性，最好呈線性或近似線性關系。 材料復現(xiàn)性好，便于大批生產和互換。 材料組織均勻，機械性能好，易加工成絲。 材料的電阻溫度系數(shù)小，電阻率要低。（1）標準熱電偶鉑銠10-鉑熱電偶，分度號S。測量范圍：長期使用1300以下，短期測量1600。特點：熱電特性穩(wěn)定，準確度高，材料容易提純，缺點是熱電勢較低，價格昂貴，不能用于金屬蒸汽和還原性氣體中。鉑銠30-鉑銠6熱電偶，分度號B。測量范圍：長期使用1600以下，短期測量1800。特點：測量上限高，穩(wěn)定性好的、機械強度大，缺點是熱電勢小，不能用于0以下溫度測量。鎳

13、鉻-鎳硅熱電偶，分度號K。測量范圍： -270+1300。在氧化性或中性介質中長時測量溫度900，在還原性介質中，小于500。特點：熱電勢較大，熱電關系近線性，抗氧化性和抗腐蝕性強?；瘜W穩(wěn)定性、復制性好，價格便宜。缺點是測量略低，穩(wěn)定性稍差。鎳鉻-銅鎳熱電偶，分度號E。測量范圍：長期使用-200+600，短期測量-200+800。特點：熱電勢大，靈敏度高，電阻率小，適用于還原性和中性氣氛下測溫，價格便宜。缺點是測量范圍低且窄，銅鎳合金易受氧化而變質。銅-銅鎳熱電偶，分度號T。測量范圍：-248+370特點：熱電勢大,熱電特性好，價格低廉。低溫性能十分穩(wěn)定。不宜在氧化性氣氛中工作。 能滿足一些特

14、殊條件下測溫的需要，如超高溫、極低溫、高真空或核輻射環(huán)境。非標準化熱電偶有鉑銠系、銥銠系、鎢錸系及金鐵熱電偶、雙鉑鉬等熱電偶。(2)非標準熱電偶5.3.3 熱電偶的冷端補償1補償導線為節(jié)約貴重金屬熱電極材料，選擇一對價格低廉的金屬絲作為補償導線來延長熱電偶的冷端，使之遠離高溫區(qū)。補償導線在冷端溫度范圍內，產生的熱電勢與主熱電偶的熱電勢相同。圖5.17 利用補償導線延長熱電偶的冷端1-測量端；2熱電極；3一接線盒1(中間溫度)；4補償導線；5接線盒2(新的冷端)；6銅引線(中間導體)；7-毫伏表使用注意：1）補償導線與熱電偶熱電極的兩個接點溫度必須相同；2）補償導線只能與相應型號的熱電偶配用；3

15、）必須在規(guī)定的溫度范圍內使用；4）極性切勿接反。型號配用熱電偶正-負補償導線正-負導線外皮顏色100熱電勢/mV20時的電阻率/（）正負SC鉑銠10-鉑銅-銅鎳紅綠0.6460.0230.0510-6KC鎳鉻-鎳硅銅-康銅紅藍4.0960.0630.5210-6WC5/26鎢錸5-鎢錸26銅-銅鎳紅橙1.4510.0510.1010-62冷端恒溫法將熱電偶的冷端置于裝有冰水混合物的恒溫容器中，使冷端的溫度保持在0不變。圖5.18 冰浴法接線圖1-熱電偶；2-補償導線；3-銅質導線；4-保溫瓶；5-冰水混合物；6-導熱油； 7-試管；8-蓋；9-顯示儀表+-3計算修正法 補償電橋串接在熱電偶回路

16、中，與熱電偶的冷端同處于溫度T0下。電橋產生電勢與熱電偶電勢串聯(lián)疊加。 電橋電阻R1、R2、R3為錳銅電阻，其電阻值恒定。電阻RCu由銅絲繞制，隨溫度而變化。 To=0，R1=R2=R3=RCu=1，電橋平衡，無信號輸出。當To變化時，RCu的阻值改變，電橋將輸出不平衡電壓Uab= E (T0,0)。)0 ,(),()0 ,(00TETTETEABABAB先測出冷端溫度T0，查熱電偶分度表求EAB（T，0），根據(jù)上式求出EAB（T，0），反查分度表，查出相應的溫度值。4補償電橋法 圖5.19 補償電橋1R1RCuR2R0( , )E t t0( , )E t tIIab00( , )( , )

17、abE t tE t tU2()abCuUI RR00000( )( )1()CuCutRtRttt20( )CuRRt如果滿足：00000( )( )()abCutUtIRttt則：00( , )( , )E t tE t t事實上和的差值可以近似為：0000( , )( , )()E t tE t ttt+000000( )()()CutRtttItt如果使：00( )CutRtI即：可以滿足冷端溫度補償00( )CutRtI補償電阻的阻值取決于：、 、熱電偶廣泛應用于各種條件下的溫度測量，尤其適用于熱電偶廣泛應用于各種條件下的溫度測量，尤其適用于500500以上較高溫度的測量，普通型以上

18、較高溫度的測量，普通型熱電偶和鎧裝型熱電偶是實際應用最廣泛的兩種結構。熱電偶和鎧裝型熱電偶是實際應用最廣泛的兩種結構。 接線盒保護套管絕緣管熱電偶安裝法蘭引線口普通型熱電偶主要由熱電極、絕緣管、保護普通型熱電偶主要由熱電極、絕緣管、保護套管和接線盒等主要部分組成。套管和接線盒等主要部分組成。絕緣管用于防止兩根電極短路絕緣管用于防止兩根電極短路保護套管用于保護熱電極不受化學腐蝕和機械損傷保護套管用于保護熱電極不受化學腐蝕和機械損傷熱電極熱電極 感溫元件，熱端焊接，冷端連接在接線盒內接線柱上，與外部接線連接。貴感溫元件，熱端焊接，冷端連接在接線盒內接線柱上，與外部接線連接。貴金屬熱電極的直徑為金屬

19、熱電極的直徑為0.0150.0150.5mm0.5mm，普通金屬熱電極的直徑為，普通金屬熱電極的直徑為0.20.23.2 mm3.2 mm。長度一般為。長度一般為0.350.352 m2 m左右。左右。絕緣管絕緣管 套在熱電極上防止熱電極短路。絕緣管的材料一般用耐火陶瓷套在熱電極上防止熱電極短路。絕緣管的材料一般用耐火陶瓷(1200(1200以下以下) )、氧化鋁氧化鋁Al2O3(1600Al2O3(1600以下以下) )和氧化鎂和氧化鎂MgO(2000MgO(2000以下以下) )。(a) 直形無固定裝置熱電偶(b) 直形螺紋連接頭固定熱電偶(c) 錐形螺紋連接頭固定熱電偶(d) 直形法蘭固

20、定熱電偶圖5.13 普通熱電偶結構形式（2）普通熱電偶的結構類型保護管保護管 使熱電極與被測介質隔離，使熱電極與被測介質隔離，免受化學侵蝕和機械損傷。材料如不銹鋼免受化學侵蝕和機械損傷。材料如不銹鋼1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti（900900）、高溫鋼）、高溫鋼Cr25TiCr25Ti（10001000）、高溫不銹鋼）、高溫不銹鋼CH40CH40（12001200）、）、氧化鋁氧化鋁Al2O3(1600)Al2O3(1600)、氧化鎂、氧化鎂MgO(2000)MgO(2000)和氧化鋯和氧化鋯ZrO2(2400)ZrO2(2400)。接線盒接線盒 普通防濺型、防水型、防普通防濺型、防

21、水型、防爆型等。爆型等。熱電極 絕緣材料 金屬套管熱電極絕緣材料鎧裝型熱電偶斷面結構鎧裝型熱電偶是鎧裝型熱電偶是將保護套管、絕緣材料粉末將保護套管、絕緣材料粉末與熱電極三者組合成一體，經(jīng)多次拉伸制成與熱電極三者組合成一體，經(jīng)多次拉伸制成的細長形像鐵絲樣的熱電偶。的細長形像鐵絲樣的熱電偶。金屬套管一般為銅、不銹鋼、鎳基高溫合金等金屬套管一般為銅、不銹鋼、鎳基高溫合金等, ,我國已生產出我國已生產出S S型、型、R R型、型、B B型、型、K K型、型、E E型、型、J J型型鎧裝熱電偶。鎧裝熱電偶。保護套管和熱電極之間填充絕緣材料粉末，保護套管和熱電極之間填充絕緣材料粉末，常用的絕緣材料有氧化鎂

22、、氧化鋁等。常用的絕緣材料有氧化鎂、氧化鋁等。鎧裝型熱電偶可以做得很細，一般為鎧裝型熱電偶可以做得很細，一般為2 28mm8mm，最細能達最細能達0.25 mm0.25 mm，長度可達，長度可達100m100m以上以上, ,在使用中可以隨測量需要任意彎曲。在使用中可以隨測量需要任意彎曲。鎧裝熱電偶具有鎧裝熱電偶具有體積小，熱容量小，動態(tài)響應快；可撓性好，具有良好柔軟性；體積小，熱容量小，動態(tài)響應快；可撓性好，具有良好柔軟性；強度高，耐壓、耐震、耐沖擊強度高，耐壓、耐震、耐沖擊, ,可安裝在結構較復雜的裝置上，應用十分廣泛?？砂惭b在結構較復雜的裝置上，應用十分廣泛。 (2)薄膜型熱電偶 用真空蒸

23、鍍的方法，把熱電極材料蒸鍍在絕緣基板上而制成。特點：測量端厚度約為幾個微米左右，熱容量小，響應速度快，便于敷貼。適用于測量微小面積上的瞬變溫度。 圖5.15 薄膜熱電偶1工作端；2薄膜熱電極；3絕緣基板；4引腳接頭；5引出線（相同材料的熱電極）2.測量兩點溫度差的測溫電路3.測量多點溫度的測溫電路 5.3.4熱電偶常用測溫電路 1.測量某點溫度的基本電路3/)(321EEEE 4.測量平均溫度的測溫電路5.測量幾點溫度之和的測溫電路123EEEE 一體化溫度變送器的基本誤差不超過量程的0.5，環(huán)境溫度影響約為每1變動不超過0.05，可安裝在-25+80的環(huán)境中。特點：節(jié)省補償導線、抗干擾能力強

24、、體積小、不需調整維護。圖5.25 一體化熱電偶溫度變送器工作原理圖圖5.27 熱電阻測溫電橋的三線連接法5.4 5.4 熱電阻溫度計熱電阻溫度計 5.4.1 熱電阻的測量原理 測量原理：利用導體或半導體的電阻值隨溫度變化的性質測量溫度。 組成：由熱電阻、連接導線和顯示儀表構成。 測量范圍：200+850。 熱電阻測量：常用電橋電路。 三線制：可消除環(huán)境溫度造成引線電阻變化產生的測量誤差。R1、R2 、R3為橋路固定電阻， Ra為零位調節(jié)電阻，熱電阻通 過三根導線和電橋連接。 引線電阻r1=r2=r3=r。橋路輸出電壓VCD=VCA-VDA。當環(huán)境溫度變化時，引線電阻r1、r3的變化產生的橋路

25、電壓VCA=VDA，相互抵消，不會產生溫度誤差。熱電阻的溫度特性熱電阻的溫度特性 電阻溫度系數(shù)電阻溫度系數(shù)：熱電阻阻值隨溫度的變化大小：熱電阻阻值隨溫度的變化大小 =(RT-RTO)/RTO(T-TO)RT 、 RTO分別為溫度為分別為溫度為T 、TO時熱電阻的電阻值時熱電阻的電阻值一般選取一般選取TO 為為0度、度、 T 為為100度。度。 實際上是指溫度每變化實際上是指溫度每變化1度時熱電阻阻值的相對變化量度時熱電阻阻值的相對變化量對于金屬熱電阻，對于金屬熱電阻， 0，即電阻隨溫度升高而增加；，即電阻隨溫度升高而增加；對于半導體熱敏電阻：對于半導體熱敏電阻：NTC（負溫度系數(shù)）型熱敏電阻（

26、負溫度系數(shù)）型熱敏電阻0、5.4.2 常用熱電阻的種類及結構 1常用熱電阻（1）鉑熱電阻 特點：鉑金屬物理、化學性能穩(wěn)定，易于提純，工作范圍為-200850。在-200 0溫度范圍內23t01ABC(100) RRtttt在0850溫度范圍內2t01AB RRttRt為t時的鉑電阻值；R0為0時的鉑電阻值。A=3.9080310-3-1；B=-5.77510-7-2；C=-4.18310-12-4。類型：Pt10、Pt100。（2）銅熱電阻特點：線性好，靈敏度高，容易提純、加工，價格便宜，復現(xiàn)性能好，易于氧化，電阻率低，體積大。測量范圍：-50150Rt為t時的銅電阻值；R0為0時的銅電阻值。

27、0系數(shù)，0=4.2810-3-1。類型：Cu50和Cul00)1(00tRRt 圖5.28 熱電阻結構1-電阻體；2-絕緣管；3-保護套管；4-安裝固定件；5-接線盒；6-接線端子；7-蓋；8-出線口熱電阻體結構： 圖5.29 電阻體結構1-鉑絲；2-薄玻璃層；3-基體；4-釉層；5-引出線；6-云母基體；7-繞好的云母片；8-金屬夾片；9-外保護管；10-銅電阻2熱電阻的結構(1)普通熱電阻組成：主要由電阻體、絕緣管、保護管和接線盒等部分組成。（2）鎧裝熱電阻引線和保護管做成一體，具有較好的撓性，便于使用安裝，電阻體密封，不易受有害介質的侵蝕。反應速度快，有良好的機械性能、耐振性和沖擊性。圖

28、5.30 鎧裝熱電阻結構尺寸小，可粘貼測量局部溫度，具有熱容量小、反應快的特點。圖5.31 薄膜型鉑熱電阻（3）薄膜熱電阻熱電阻的誤差分析熱電阻的誤差分析熱電阻測溫系統(tǒng)一般有以下幾方面的誤差來源：熱電阻測溫系統(tǒng)一般有以下幾方面的誤差來源：1 1、傳熱誤差：熱電阻未與被測對象充分接觸、未達到熱平衡等。、傳熱誤差：熱電阻未與被測對象充分接觸、未達到熱平衡等。2 2、分度誤差、分度誤差 產生原因：標準化的熱電阻分度表是由統(tǒng)計分析產生的，因此具體產生原因：標準化的熱電阻分度表是由統(tǒng)計分析產生的，因此具體所采用的熱電阻會因為材料、制造工藝而有所不同，就會出現(xiàn)分度誤差。所采用的熱電阻會因為材料、制造工藝而

29、有所不同，就會出現(xiàn)分度誤差。3 3、自熱誤差：測量過程中電流流經(jīng)熱電阻時產生溫升所引起的附加誤差、自熱誤差：測量過程中電流流經(jīng)熱電阻時產生溫升所引起的附加誤差4 4、測量系統(tǒng)連接導線誤差、測量系統(tǒng)連接導線誤差5 5、其它誤差：熱電阻連接點接觸不良、屏蔽絕緣不良等、其它誤差：熱電阻連接點接觸不良、屏蔽絕緣不良等5.5 5.5 溫度測量元件的安裝溫度測量元件的安裝1能正確反映被測溫度感溫元件與被測介質能進行充分的熱交換。感溫元件應與被測介質形成逆流。避免熱輻射所產生的測溫誤差。避免感溫元件外露部分的熱損失所產生的測溫誤差。避免熱電偶與火焰直接接觸。負壓管道、設備中，必須保證其密封性，以免外界冷空氣

30、襲入，降低測量指示值。 壓力式溫度計的溫包中心與管道中心線重合，應自上而下垂直安裝，毛細管不應受拉力，不應有機械損傷。接線盒出線孔應向下，以防水汽、灰塵與臟物等落入接線盒中影響測量。水銀溫度計只能垂直或傾斜安裝，同時需觀察方便，不得水平、倒裝。凡安裝承受壓力的感溫元件，都必須保證其密封性。高溫熱電偶，應盡可能垂直，防止保護管高溫下變形。若必須水平安裝時，應裝有用耐火支架。在介質具有較大流速的管道中，安裝感溫元件時必須傾斜安裝。如被測介質中有塵粒、粉末物或測量腐蝕性介質時，為保護感溫元件不受磨損，應加裝保護屏或外保護管。在安裝瓷和氧化鋁類保護管時，防止損壞保護管。在插入或取出熱電偶時，應避免急冷

31、急熱，以免保護管破裂。在薄壁管道上安裝感溫元件時，需在連接頭處加裝加強板。當介質工作壓力超過10MPa時，必須加裝保護外套。2應確保安全、可靠 5.6 5.6 非接觸式溫度計非接觸式溫度計(1)溫度計和被測對象不接觸，不會破壞被測對象的溫度場，故可測量運動物體的溫度并可進行遙測。(2)由于溫度計不必達到與被測對象同樣的溫度，故儀表的測溫上限不受溫度計材料熔點的限制。(3)在檢測過程中溫度計不必和被測對象達到熱平衡，故檢測速度快，響應時間短，適于快速測溫。5.6.1 測溫原理 自然界中任何物體只要其溫度在絕對零度以上，就會不斷地向周圍空間輻射能量。溫度越高，輻射能量就越多。絕對溫度為T的物體對外

32、輻射的能量E251T1( , )(1)CTETCe 為物體在溫度T下的輻射率(也稱“黑度系數(shù)”)；為輻射波長；C1為第一輻射常數(shù)，C13.7413210-16 Wm2；C2為第二輻射常數(shù)，C2=1.43878610-2 mk。T在整個波長范圍內全部輻射能量的總和40( , )( )EET dTF T=56703210-8W(m2K4)為黑體的斯蒂芬玻爾茲曼常數(shù)。物體在特定波長c上的輻射能是溫度T的單一函數(shù))()1(),(1512TfeCTEcTCcTc 兩個特定波長上的輻射能之比(T)也是溫度的單值函數(shù)。22111()51122(, )()( )(, )cTETeTET（滿足）1/2 cTC

33、）輻射測溫主要方法。（1）全輻射法 測出物體在整個波長范圍內的輻射能量F(T)，并以其輻射率校正后確定被測物體的溫度。（2）亮度法 測出物體在某一波長 ( )上的輻射能量f(T)， 經(jīng)輻射率修正后確定被測物體的溫度。（3）比色法 測出物體在兩個特定波長段上的輻射能比值(T)，確定被測物體的溫度。 輻射溫度計組成：由光學系統(tǒng)、檢測元件、轉換電路和信號處理等組成。光學系統(tǒng):是通過光學透鏡、反射鏡以及其它光學元件獲得物體輻射能中的特性光譜，并聚焦到檢測元件上。檢測元件將輻射能轉換成電信號，經(jīng)信號放大、輻射率的修正和標度變換后輸出與被測溫度相對應的信號。部分輻射溫度計需要參考光源。(a) 透鏡系統(tǒng)的輻射溫度計 (b) 反射鏡系統(tǒng)的輻射溫度計 圖5.34 透鏡式和反射鏡系統(tǒng)的示意1光闌；2檢測元件； 3輸出端子；4外殼；5反射聚光鏡；6透鏡