化工儀表及自動(dòng)化第3章2

化工儀表及自動(dòng)化第三章檢測(cè)儀表與傳感器

內(nèi)容提要物位檢測(cè)及儀表概述差壓式液位變速器電容式物位傳感器核輻射物位計(jì)稱(chēng)重式液罐計(jì)量?jī)x溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)方法熱電偶溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)電動(dòng)溫度變送器1內(nèi)容提要一體化溫度變送器智能式溫度變送器測(cè)溫元件的安裝現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)與傳感器的發(fā)展軟測(cè)量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展顯示儀表數(shù)字式顯示儀表無(wú)筆、無(wú)紙記錄儀虛擬顯示儀表2第四節(jié)物位檢測(cè)及儀表一、概論3幾個(gè)概念液位料位液位計(jì)界位計(jì)測(cè)量物位的兩個(gè)目的按其工作原理分為直讀式物位儀表差壓式物位儀表浮力式物位儀表電磁式物位儀表核輻射式物位儀表聲波式物位儀表光學(xué)式物位儀表第四節(jié)物位檢測(cè)及儀表二、差壓式液位變送器41.工作原理圖3-39差壓液位變送器原理圖圖3-40壓力表式液位計(jì)第四節(jié)物位檢測(cè)及儀表將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相因此

當(dāng)被測(cè)容器是敞口的，氣相壓力為大氣壓時(shí)，只需將差壓變送器的負(fù)壓室通大氣即可。若不需要遠(yuǎn)傳信號(hào)，也可以在容器底部安裝壓力表，如圖3-40所示。5第四節(jié)物位檢測(cè)及儀表62.零點(diǎn)遷移問(wèn)題圖3-41負(fù)遷移示意圖在使用差壓變送器測(cè)量液位時(shí)，一般來(lái)說(shuō)實(shí)際應(yīng)用中，正、負(fù)室壓力p1、p2分別為則第四節(jié)物位檢測(cè)及儀表遷移彈簧的作用

改變變送器的零點(diǎn)。遷移和調(diào)零

都是使變送器輸出的起始值與被測(cè)量起始點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，只不過(guò)零點(diǎn)調(diào)整量通常較小，而零點(diǎn)遷移量則比較大。遷移

同時(shí)改變了測(cè)量范圍的上、下限，相當(dāng)于測(cè)量范圍的平移，它不改變量程的大小。7第四節(jié)物位檢測(cè)及儀表圖3-42正負(fù)遷移示意圖圖3-43正遷移示意圖舉例

某差壓變送器的測(cè)量范圍為0～5000Pa，當(dāng)壓差由0變化到5000Pa時(shí)，變送器的輸出將由4mA變化到20mA，這是無(wú)遷移的情況，如左圖中曲線a所示。負(fù)遷移如曲線b所示，正遷移如曲線c所示。

8第四節(jié)物位檢測(cè)及儀表3.用法蘭式差壓變送器測(cè)量液位圖3-44法蘭式差壓變送器測(cè)量液位示意圖1—法蘭式測(cè)量頭；2—毛細(xì)管；3—變送器

單法蘭式

雙法蘭式

法蘭式差壓變送器按其結(jié)構(gòu)形式9

為了解決測(cè)量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及黏度大、易凝固等液體液位時(shí)引壓管線被腐蝕、被堵塞的問(wèn)題，應(yīng)使用在導(dǎo)壓管入口處加隔離膜盒的法蘭式差壓變送器，如下圖所示。第四節(jié)物位檢測(cè)及儀表三、電容式物位傳感器1.測(cè)量原理圖3-45電容器的組成1—內(nèi)電極；2—外電極兩圓筒間的電容量C當(dāng)D和d一定時(shí)，電容量C的大小與極板的長(zhǎng)度L和介質(zhì)的介電常數(shù)ε的乘積成比例。10通過(guò)測(cè)量電容量的變化可以用來(lái)檢測(cè)液位、料位和兩種不同液體的分界面。

第四節(jié)物位檢測(cè)及儀表2.液位的檢測(cè)3-46非導(dǎo)電介質(zhì)的液位測(cè)量1—內(nèi)電極；2—外電極；3—絕緣套；4—流通小孔當(dāng)液位為零時(shí)，儀表調(diào)整零點(diǎn)，其零點(diǎn)的電容為

對(duì)非導(dǎo)電介質(zhì)液位測(cè)量的電容式液位傳感器原理如下圖所示。當(dāng)液位上升為H時(shí)，電容量變?yōu)殡娙萘康淖兓癁?1第四節(jié)物位檢測(cè)及儀表

電容量的變化與液位高度H成正比。該法是利用被測(cè)介質(zhì)的介電系數(shù)ε與空氣介電系數(shù)ε0不等的原理進(jìn)行工作，（ε-ε0）值越大，儀表越靈敏。電容器兩極間的距離越小，儀表越靈敏。結(jié)論12第四節(jié)物位檢測(cè)及儀表3.料位的檢測(cè)

用電容法可以測(cè)量固體塊狀顆粒體及粉料的料位。由于固體間磨損較大，容易“滯留”，可用電極棒及容器壁組成電容器的兩極來(lái)測(cè)量非導(dǎo)電固體料位。1—金屬電極棒；2—容器壁左圖所示為用金屬電極棒插入容器來(lái)測(cè)量料位的示意圖。

電容量變化與料位升降的關(guān)系為13圖3-47料位檢測(cè)第四節(jié)物位檢測(cè)及儀表優(yōu)點(diǎn)

電容物位計(jì)的傳感部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。

缺點(diǎn)

需借助較復(fù)雜的電子線路。

應(yīng)注意介質(zhì)濃度、溫度變化時(shí)，其介電系數(shù)也要發(fā)生變化這種情況。14第四節(jié)物位檢測(cè)及儀表四、核輻射物位計(jì)射線的透射強(qiáng)度隨著通過(guò)介質(zhì)層厚度的增加而減弱，具體關(guān)系見(jiàn)式（3-63）。（3-63）圖3-48核輻射物位計(jì)示意圖1—輻射源；2—接受器特點(diǎn)

適用于高溫、高壓容器、強(qiáng)腐蝕、劇毒、有爆炸性、黏滯性、易結(jié)晶或沸騰狀態(tài)的介質(zhì)的物位測(cè)量，還可以測(cè)量高溫融熔金屬的液位?？稍诟邷亍熿F等環(huán)境下工作。但由于放射線對(duì)人體有害，使用范圍受到一些限制。15第四節(jié)物位檢測(cè)及儀表五、稱(chēng)重式液罐計(jì)量?jī)x該計(jì)量?jī)x既能將液位測(cè)得很準(zhǔn)，又能反映出罐中真實(shí)的質(zhì)量?jī)?chǔ)量。稱(chēng)重儀根據(jù)天平原理設(shè)計(jì)。杠桿平衡時(shí)由于（3-64）代入（3-64）（3-65）如果液罐是均勻截面（3-66）（3-67）16第四節(jié)物位檢測(cè)及儀表圖3-49稱(chēng)重式液罐計(jì)量?jī)x1—下波紋管；2—上波紋管；3—液相引壓管；4—?dú)庀嘁龎汗埽?—砝碼；6—絲杠；7—可逆電機(jī)；8—編碼盤(pán)；9—發(fā)訊器式中如果液罐的橫截面積A為常數(shù)，得將式（3-67）代入式（3-65），得（3-68）17第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表一、溫度檢測(cè)方法

溫度不能直接測(cè)量，只能借助于冷熱不同物體之間的熱交換，以及物體的某些物理性質(zhì)隨冷熱程度不同而變化的特性來(lái)加以間接測(cè)量。分類(lèi)按測(cè)量范圍

按用途

高溫計(jì)、溫度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)儀表、實(shí)用儀表

按工作原理

膨脹式溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)和輻射高溫計(jì)

按測(cè)量方式

接觸式與非接觸式

18第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表測(cè)溫方式溫度計(jì)種類(lèi)測(cè)溫范圍／℃優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)接觸式測(cè)溫儀表膨脹式玻璃液體-50～600結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)量準(zhǔn)確，價(jià)格低廉測(cè)量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能記錄遠(yuǎn)傳雙金屬-80～600結(jié)構(gòu)緊湊，牢固可靠精度低，量程和使用范圍有限壓力式液體氣體蒸汽-30～600-20～3500～250結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐震，防爆能記錄、報(bào)警，價(jià)格低廉精度低，測(cè)溫距離短，滯后大熱電偶鉑銠-鉑鎳鉻-鎳硅鎳鉻-考銅0～1600-50～1000-50～600測(cè)溫范圍廣，精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制需冷端溫度補(bǔ)償，在低溫段測(cè)量精度較低熱電阻鉑銅-200～600-50～150測(cè)量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制不能測(cè)高溫，需注意環(huán)境溫度的影響非接觸式測(cè)溫儀表輻射式輻射式光學(xué)式比色式400～2000700～3200900～1700測(cè)溫時(shí)，不破壞被測(cè)溫度場(chǎng)低溫段測(cè)量不準(zhǔn)，環(huán)境條件會(huì)影響測(cè)溫準(zhǔn)確度紅外線光電探測(cè)熱電探測(cè)0～3500200～2000測(cè)溫范圍大，適于測(cè)溫度分布，不破壞被測(cè)溫度場(chǎng)，響應(yīng)快易受外界干擾，標(biāo)定困難表3-7常用溫度計(jì)的種類(lèi)及優(yōu)缺點(diǎn)19第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表1.膨脹式溫度計(jì)圖3-52雙金屬片

圖3-53

雙金屬溫度信號(hào)器201—雙金屬片；2—調(diào)節(jié)螺釘；3—絕緣子；4—信號(hào)燈膨脹式溫度計(jì)是基于物體受熱時(shí)體積膨脹的性質(zhì)而制成的。第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表212.壓力式溫度計(jì)

它是根據(jù)在封閉系統(tǒng)中的液體、氣體或低沸點(diǎn)液體的飽和蒸汽受熱后體積膨脹或壓力變化這一原理而制成的，并用壓力表來(lái)測(cè)量這種變化，從而測(cè)得溫度。圖3-54壓力式溫度計(jì)結(jié)構(gòu)原理圖

1—傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；2—刻度盤(pán)；3—指針；4—彈簧管；5—連桿；6—接頭；7—毛細(xì)管；8—溫包；9—工作物質(zhì)

應(yīng)用壓力隨溫度的變化來(lái)測(cè)溫的儀表叫壓力式溫度計(jì)。

第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表3.輻射式溫度計(jì)輻射式高溫計(jì)是基于物體熱輻射作用來(lái)測(cè)量溫度的儀表。壓力式溫度計(jì)的構(gòu)造由以下三部分組成

溫包毛細(xì)管彈簧管（或盤(pán)簧管）

22第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表二、熱電偶溫度計(jì)23熱電偶溫度計(jì)是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的測(cè)溫儀表。圖3-55熱電偶溫度計(jì)測(cè)溫系統(tǒng)示意圖1—熱電偶；2—導(dǎo)線；3—測(cè)量?jī)x表熱電偶溫度計(jì)由三部分組成：熱電偶；測(cè)量?jī)x表；連接熱電偶和測(cè)量?jī)x表的導(dǎo)線。1.熱電偶圖3-56熱電偶示意圖第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表24（1）熱電現(xiàn)象及測(cè)溫原理

圖3-57熱電現(xiàn)象圖3-58接觸電勢(shì)形成的過(guò)程圖3-59熱電偶原理及電路圖左圖閉合回路中總的熱電勢(shì)或第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表注意

如果組成熱電偶回路的兩種導(dǎo)體材料相同，則無(wú)論兩接點(diǎn)溫度如何，閉合回路的總熱電勢(shì)為零；如果熱電偶兩接點(diǎn)溫度相同，盡管兩導(dǎo)體材料不同，閉合回路的總熱電勢(shì)也為零；熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)除了與兩接點(diǎn)處的溫度有關(guān)外，還與熱電極的材料有關(guān)。也就是說(shuō)不同熱電極材料制成的熱電偶在相同溫度下產(chǎn)生的熱電勢(shì)是不同的。25第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表26（2）插入第三種導(dǎo)線的問(wèn)題利用熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，必須要用某些儀表來(lái)測(cè)量熱電勢(shì)的數(shù)值，見(jiàn)下圖。

圖3-60熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)連接圖圖（a）總的熱電勢(shì)（3-72）由于（3-75）（3-74）將式（3-73）、式（3-74）代入式（3-72）（3-73）第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表說(shuō)明：在熱電偶回路中接入第三種金屬導(dǎo)線對(duì)原熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)數(shù)值并無(wú)影響。不過(guò)必須保證引入線兩端的溫度相同。

故得（3-76）圖（b）總的熱電勢(shì)27第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表28（3）常用熱電偶的種類(lèi)工業(yè)上對(duì)熱電極材料的要求溫度每增加１℃時(shí)所能產(chǎn)生的熱電勢(shì)要大，而且熱電勢(shì)與溫度應(yīng)盡可能成線性關(guān)系；物理穩(wěn)定性要高；化學(xué)穩(wěn)定性要高；材料組織要均勻，要有韌性，便于加工成絲；復(fù)現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)，而且在應(yīng)用上也可保證良好的互換性。第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表29熱電偶名稱(chēng)代號(hào)分度號(hào)熱電極材料測(cè)溫范圍/℃新舊正熱電極負(fù)熱電極長(zhǎng)期使用短期使用鉑銠30-鉑銠6鉑銠10-鉑鎳鉻-鎳硅鎳鉻-銅鎳鐵-銅鎳銅-銅鎳WRRWRPWRNWREWRFWRCBSKEJTLL-2LB-3EU-2--CK鉑銠30合金鉑銠10合金鎳鉻合金鎳鉻合金鐵銅鉑銠6合金純鉑鎳硅合金銅鎳合金銅鎳合金銅鎳合金300～1600-20～1300-50～1000-40～800-40～700-400～300180016001200900750350表3-4工業(yè)用熱電偶第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表30（4）熱電偶的結(jié)構(gòu)①普通型熱電偶圖3-61熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電極絕緣管保護(hù)套管接線盒第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表材料工作溫度/℃橡皮、絕緣漆琺瑯玻璃管石英管瓷管純氧化鋁管80150500120014001700表3-8常用絕緣子材料表3-9常用保護(hù)套管材料工作溫度/℃無(wú)縫鋼管不銹鋼管石英管瓷管Al2O3陶瓷管6001000120014001900以上31第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表32②鎧裝熱電偶

由金屬套管、絕緣材料（氧化鎂粉）、熱電偶絲一起經(jīng)過(guò)復(fù)合拉伸成型，然后將端部偶絲焊接成光滑球狀結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)反應(yīng)速度快、使用方便、可彎曲、氣密性好、不怕振、耐高壓等。③表面型熱電偶

專(zhuān)門(mén)用來(lái)測(cè)量物體表面溫度的一種特殊熱電偶。優(yōu)點(diǎn)反應(yīng)速度極快、熱慣性極小。

第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表④快速熱電偶

測(cè)量高溫熔融物體一種專(zhuān)用熱電偶。

熱電偶的結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)它的用途和安裝位置來(lái)確定。在熱電偶選型時(shí)，要注意三個(gè)方面：熱電極的材料；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。33第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表34２補(bǔ)償導(dǎo)線的選用圖3-62補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖

采用一種專(zhuān)用導(dǎo)線，將熱電偶的冷端延伸出來(lái)，這既能保證熱電偶冷端溫度保持不變，又經(jīng)濟(jì)。

它也是由兩種不同性質(zhì)的金屬材料制成，在一定溫度范圍內(nèi)（0～100℃）與所連接的熱電偶具有相同的熱電特性，其材料又是廉價(jià)金屬。見(jiàn)左圖。第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，要注意型號(hào)相配。熱電偶名稱(chēng)補(bǔ)償導(dǎo)線工作端為100℃，冷端為0℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)熱電勢(shì)/mV正極負(fù)極材料顏色材料顏色鉑銠10-鉑鎳鉻-鎳硅（鎳鋁）鎳鉻-銅鎳銅-銅鎳銅銅鎳鉻銅紅紅紅紅銅鎳銅鎳銅鎳銅鎳綠藍(lán)棕白0.645±0.0374.095±0.1056.317±0.1704.277±0.047表3-10常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線35第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表３.冷端溫度的補(bǔ)償

在應(yīng)用熱電偶測(cè)溫時(shí)，只有將冷端溫度保持為０℃，或者是進(jìn)行一定的修正才能得出準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。這樣做，就稱(chēng)為熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償。一般采用下述幾種方法。（1）冷端溫度保持為０℃的方法圖3-63

熱電偶冷端溫度保持０℃的方法（2）冷端溫度修正方法

在實(shí)際生產(chǎn)中，冷端溫度往往不是0℃，而是某一溫度t1，這就引起測(cè)量誤差。因此，必須對(duì)冷端溫度進(jìn)行修正。36第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表舉例某一設(shè)備的實(shí)際溫度為t，其冷端溫度為t1，這時(shí)測(cè)得的熱電勢(shì)為E（t，t1）。為求得實(shí)際t

的溫度，可利用下式進(jìn)行修正，即因?yàn)橛纱丝芍涠藴囟鹊男拚椒ㄊ前褱y(cè)得的熱電勢(shì)E（t，t1），加上熱端為室溫t１，冷端為0℃時(shí)的熱電偶的熱電勢(shì)E（t1，0），才能得到實(shí)際溫度下的熱電勢(shì)E（t，0）。37第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表

用計(jì)算的方法來(lái)修正冷端溫度，是指冷端溫度內(nèi)恒定值時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。該方法只適用于實(shí)驗(yàn)室或臨時(shí)測(cè)溫，在連續(xù)測(cè)量中顯然是不實(shí)用的。注意38第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表舉例例6用鎳鉻-銅鎳熱電偶測(cè)量某加熱爐的溫度。測(cè)得的熱電勢(shì)E（t，t1）＝66982μV，而自由端的溫度t1＝30℃，求被測(cè)的實(shí)際溫度。解

由附錄三可以查得

則再查附錄三可以查得68783μV對(duì)應(yīng)的溫度為900℃。39第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表

由于熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系都是非線性的（當(dāng)然各種熱電偶的非線性程度不同），因此在自由端的溫度不為零時(shí)，將所測(cè)得熱電勢(shì)對(duì)應(yīng)的溫度值加上自由端的溫度，并不等于實(shí)際的被測(cè)溫度。譬如在上例中，測(cè)得的熱電勢(shì)為66982μV，由附錄三可查得對(duì)應(yīng)溫度為876.6℃，如果再加上自由端溫度30℃，則為906.6℃，這與實(shí)際被測(cè)溫度有一定誤差。其實(shí)際熱電勢(shì)與溫度之間的非線性程度越嚴(yán)重，則誤差就越大。40第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表（3）校正儀表零點(diǎn)法

若采用測(cè)溫元件為熱電偶時(shí)，要使測(cè)溫時(shí)指示值不偏低，可預(yù)先將儀表指針調(diào)整到相當(dāng)于室溫的數(shù)值上。注意：只能在測(cè)溫要求不太高的場(chǎng)合下應(yīng)用。（4）補(bǔ)償電橋法

利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)，來(lái)補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢(shì)變化值。

41第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表

由于電橋是在20℃時(shí)平衡的，所以采用這種補(bǔ)償電橋時(shí)須把儀表的機(jī)械零位預(yù)先調(diào)到20℃處。如果補(bǔ)償電橋是在0℃時(shí)平衡設(shè)計(jì)的（DDZ-Ⅱ型溫度變送器中的補(bǔ)償電橋），則儀表零位應(yīng)調(diào)在0℃處。注意！圖3-64具有補(bǔ)償電橋的熱電偶測(cè)溫線路42第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表43（5）補(bǔ)償熱電偶法

圖3-65補(bǔ)償熱電偶連接線路

在實(shí)際生產(chǎn)中，為了節(jié)省補(bǔ)償導(dǎo)線和投資費(fèi)用，常用多支熱電偶而配用一臺(tái)測(cè)溫儀表。第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表三、熱電阻溫度計(jì)44

在中、低溫區(qū)，一般是使用熱電阻溫度計(jì)來(lái)進(jìn)行溫度的測(cè)量較為適宜。

熱電阻溫度計(jì)是由熱電阻（感溫元件），顯示儀表（不平衡電橋或平衡電橋）以及連接導(dǎo)線所組成。圖3-66熱電阻溫度計(jì)第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表

對(duì)于呈線性特性的電阻來(lái)說(shuō)，其電阻值與溫度關(guān)系如下式

熱電阻溫度計(jì)適用于測(cè)量-200～+500℃范圍內(nèi)液體、氣體、蒸汽及固體表面的溫度。1.測(cè)溫原理

利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性（電阻溫度效應(yīng)）來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。

45第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表2.工業(yè)常用熱電阻作為熱電阻的材料一般要求是：

電阻溫度系數(shù)、電阻率要大；熱容量要??；在整個(gè)測(cè)溫范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性質(zhì)和良好的復(fù)制性；電阻值隨溫度的變化關(guān)系，最好呈線性。46第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表47（1）鉑電阻

在0～650℃的溫度范圍內(nèi)，鉑電阻與溫度的關(guān)系為由實(shí)驗(yàn)求得

工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是R0＝10Ω，對(duì)應(yīng)分度號(hào)為Pt10。另一種是R0＝100Ω，對(duì)應(yīng)分度號(hào)為Pt100。第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表48（2）銅電阻

金屬銅易加工提純，價(jià)格便宜；它的電阻溫度系數(shù)很大，且電阻與溫度呈線性關(guān)系；在測(cè)溫范圍為-50～+150℃內(nèi)，具有很好的穩(wěn)定性。

在-50～+150℃的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度的關(guān)系是線性的。即

工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是R0＝50Ω，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為Cu10。另一種是R0＝100Ω，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為Cu100。第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表49３.熱電阻的結(jié)構(gòu)（1）普通型熱電阻

主要由電阻體、保護(hù)套管和接線盒等主要部件所組成。圖3-65熱電阻的支架形狀(已繞電阻絲)（2）鎧裝熱電阻

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。

（3）薄膜熱電阻

將熱電阻材料通過(guò)真空鍍膜法，直接蒸鍍到絕緣基底上。第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表四、光纖溫度傳感器1.液晶光纖測(cè)溫2.熒光光纖測(cè)溫3.半導(dǎo)體光纖測(cè)溫4.光纖輻射測(cè)溫第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表五、電動(dòng)溫度變送器

DBW型溫度（溫差）變送器是DDZ-Ⅲ系列電動(dòng)單元組合式檢測(cè)調(diào)節(jié)儀表中的一個(gè)主要單元。它既可與各種類(lèi)型的熱電偶、熱電阻配套使用，又可與具有毫伏輸出的各種變送器配合，然后，它和顯示單元、控制單元配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度或溫差及其他各種參數(shù)進(jìn)行顯示、控制。50第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表DDZ-Ⅲ型的溫度變送器與DDZ-Ⅱ型的溫度變送器進(jìn)行比較，它有以下主要特點(diǎn)。

線路上采用了安全火花型防爆措施。在熱電偶和熱電阻的溫度變送器中采用了線性化機(jī)構(gòu)。在線路中，由于使用了集成電路，這樣使該變送器具有良好的可靠性、穩(wěn)定性等各種技術(shù)性能。51第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表52溫度變送器有三種類(lèi)型：

熱電偶溫度變送器；熱電阻溫度變送器；直流毫伏變送器。1.熱電偶溫度變送器結(jié)構(gòu)分為輸入橋路、放大電路及反饋電路。

圖3-69

熱電偶溫度變送器的結(jié)構(gòu)方框圖第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表53（1）輸入電橋

作用：冷端溫度補(bǔ)償、調(diào)整零點(diǎn)。圖3-70

輸入電橋第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表（2）反饋電路

在DDZ-Ⅲ型的溫度變送器中，在溫度變送器中的反饋回路加入線性化電路。圖3-71熱電偶溫度變送器的線性化方法方框圖（3）放大電路54第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表552.熱電阻溫度變送器結(jié)構(gòu)分為輸入電橋、放大電路及反饋電路。

圖3-72熱電阻溫度變送器的結(jié)構(gòu)方框圖第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表六、一體化溫度變送器56

它是指將變送器模塊安裝在測(cè)溫元件接線盒或?qū)Ｓ媒泳€盒內(nèi)的一種溫度變送器。

圖3-73一體化溫度變送器結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)測(cè)溫元件和變送器模塊常用的變送器芯片：AD693、XTR101、XTR103、IXR100等變送器模塊的正常工作溫度-20～+80℃第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表圖3-74一體化熱電偶溫度變送器電路原理AD693構(gòu)成的熱電偶溫度變送器的電路原理圖

可得變送器輸出與輸入之間的關(guān)系為57第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表①變送器的輸出電流I0與熱電偶的熱電勢(shì)Et成正比關(guān)系；②RCu阻值隨溫度而變，合理選擇RCu的數(shù)值可使RCu隨溫度變化而引起的I1RCu變化量近似等于熱電偶因冷端溫度變化所引起的熱電勢(shì)Et的變化值，兩者互相抵消。結(jié)論58第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表七、智能式溫度變送器59以SMART公司的TT302溫度變送器為例加以介紹。優(yōu)點(diǎn)

可以與各種熱電偶或熱電阻配合使用測(cè)量溫度；具有量程范圍寬、精度高；環(huán)境溫度和振動(dòng)影響小、抗干擾能力強(qiáng)；質(zhì)量輕；安裝維護(hù)方便。結(jié)構(gòu)由硬件部分和軟件部分兩部分構(gòu)成。第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表601.TT302溫度變送器的硬件構(gòu)成輸入板主電路板液晶顯示器圖3-72TT302溫度變送器硬件構(gòu)成原理框圖2.TT302溫度變送器的軟件構(gòu)成系統(tǒng)程序功能模塊第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表八、測(cè)溫儀表的選用與安裝1.溫度測(cè)量?jī)x表的選用（1）就地溫度儀表的選擇①精確度等級(jí)一般工業(yè)用溫度計(jì)：選用1.5級(jí)或1級(jí)。精密測(cè)量用溫度計(jì)：選用0.5級(jí)或0.25級(jí)。②測(cè)量范圍最高測(cè)量值不大于儀表測(cè)量范圍上限值90%，正常測(cè)量值在儀表測(cè)量范圍上限值的1/2左右。壓力式溫度計(jì)測(cè)量值應(yīng)在儀表測(cè)量范圍上限值的1/2～1/3之間。61第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表③雙金屬溫度計(jì)在滿足測(cè)量范圍、工作壓力和精確度的要求時(shí)，應(yīng)被優(yōu)先選用于就地顯示。④壓力式溫度計(jì)適用于-80℃以下低溫、無(wú)法近距離觀察、有振動(dòng)及精確度要求不高的就地或就地盤(pán)顯示。⑤玻璃溫度計(jì)僅用于測(cè)量精確度較高、振動(dòng)較小、無(wú)機(jī)械損傷、觀察方便的特殊場(chǎng)合。不得使用玻璃水銀溫度計(jì)。62第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表（2）溫度檢測(cè)元件的選用①根據(jù)溫度測(cè)量范圍，參照表3-12選用相應(yīng)分度號(hào)的熱電偶、熱電阻或熱敏熱電阻。②鎧裝式熱電偶適用于一般場(chǎng)合；鎧裝式熱電阻適用于無(wú)振動(dòng)場(chǎng)合；熱敏熱電阻適用于測(cè)量反應(yīng)速度快的場(chǎng)合。63第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表（3）在特殊場(chǎng)合適用的熱電偶、熱電阻：①溫度高于870℃、氫含量大于5%的還原性氣體、惰性氣體及真空?qǐng)龊?，選用鎢錸熱電偶或吹氣熱電偶；②設(shè)備、管道外壁和轉(zhuǎn)體表面溫度，選用端（表面）式、壓簧固定式或鎧裝熱電偶、熱電阻；③含堅(jiān)硬固體顆粒介質(zhì)，選用耐磨熱電偶；④在同一檢出（測(cè)）元件保護(hù)管中，要求多點(diǎn)測(cè)量時(shí)，選用多點(diǎn)（支）熱電偶；⑤為了節(jié)省特殊保護(hù)管材料（如鉭），提高響應(yīng)速度或要求檢出（測(cè)）元件彎曲安裝應(yīng)選用或鎧裝熱電偶、熱電阻；⑥高爐、熱風(fēng)爐溫度測(cè)量，可選用高爐、熱風(fēng)爐專(zhuān)用熱電偶。

64第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表652.測(cè)溫元件的安裝①在測(cè)量管道溫度時(shí)，應(yīng)保證測(cè)溫元件與流體充分接觸，以減少測(cè)量誤差。見(jiàn)圖3-76。②測(cè)溫元件的感溫點(diǎn)應(yīng)處于管道中流速最大處。③測(cè)溫元件應(yīng)有足夠的插入深度，以減小測(cè)量誤差。見(jiàn)圖3-77。（1）測(cè)溫元件的安裝要求第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表圖3-76測(cè)溫元件安裝示意圖之一圖3-77測(cè)溫元件安裝示意圖之二66第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表67④若工藝管道過(guò)?。ㄖ睆叫∮?0mm），安裝測(cè)溫元件處應(yīng)接裝擴(kuò)大管，如圖3-78所示。⑤熱電偶、熱電阻的接線盒面蓋應(yīng)向上，以避免雨水或其他液體、臟物進(jìn)入接線盒中影響測(cè)量，如圖3-79所示。⑥為了防止熱量散失，測(cè)溫元件應(yīng)插在有保溫層的管道或設(shè)備處。⑦測(cè)溫元件安裝在負(fù)壓管道中時(shí)，必須保證其密封性，以防外界冷空氣進(jìn)入，使讀數(shù)降低。第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表圖3-78小工藝管道上測(cè)溫元件安裝示意圖圖3-79熱電偶或熱電阻安裝示意圖68第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表69（2）布線要求①按照規(guī)定的型號(hào)配用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線，注意熱電偶的正、負(fù)極與補(bǔ)償導(dǎo)線的正、負(fù)極相連接，不要接錯(cuò)。②熱電阻的線路電阻一定要符合所配二次儀表的要求