項目二 溫度測量課件

項目二溫度測量項目二溫度測量任務(wù)八熱電偶溫度計任務(wù)九熱電阻溫度計任務(wù)十溫度顯示儀表測溫原理定理證明補償方法任務(wù)七概述測溫原理動圈表顯示原理任務(wù)七概述一、溫度的概念溫度是衡量物體冷熱程度的物理量，溫度的冷熱有物體內(nèi)部分子運動快慢來決定。從微觀上講，物體溫度的高低標(biāo)志著組成物體的大量分子無規(guī)則運動的劇烈程度，即對其分子平均動能大小的一種量度。二、溫標(biāo)的概念 所謂“溫標(biāo)”即衡量物體溫度高低的標(biāo)尺。只有建立精確的溫標(biāo)，才能準(zhǔn)確地測取溫度。不同的溫標(biāo)表示同一點的溫度只是數(shù)值不同。下面介紹四種溫標(biāo)：1、攝氏溫標(biāo)也叫百分溫標(biāo)，利用水銀等物體體積的熱脹冷縮的性質(zhì)建立起來的。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的融點為0℃，水的沸點為100℃，0℃到100℃之間分成一百等分，每份為1℃。2、華氏溫標(biāo) 在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的融點為32℉，水的沸點為212℉，中間分成180等分，每一等分為一華氏度，即1℉。攝氏溫標(biāo)與華氏溫標(biāo)之間的關(guān)系為華氏溫度=(1.8×t+32)℉式中：t代表攝氏溫標(biāo)的溫度示值。華氏溫度單位在我國法定計量單位中已被淘汰

3、熱力學(xué)溫標(biāo) 熱力學(xué)溫標(biāo)是以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)的溫標(biāo)，它已由國際權(quán)度大會采納作為國際統(tǒng)一的基本溫標(biāo)。熱力學(xué)溫標(biāo)又稱開氏溫標(biāo)(以符號K表示)，它規(guī)定分子運動停止時的溫度為絕對零度(或稱最低理論溫度)。熱力學(xué)溫標(biāo)是純理論的，不能付諸實用，4、國際實用溫標(biāo) t=T-273.15t為攝氏溫度，T為K氏溫度。按測量方式分類按測量原理分類按測量方式分類按測量原理分類接觸式溫度計膨脹式溫度計固體膨脹式溫度計接觸式溫度計熱電偶式溫度計標(biāo)準(zhǔn)材料熱電偶溫度計液體膨脹式溫度計特殊材料熱電偶溫度計壓力表式溫度計氣體壓力式溫度計液體壓力式溫度計非接觸式溫度計光學(xué)高溫計蒸汽壓力式溫度計光電高溫計熱電阻式溫度計金屬熱電阻溫度計紅外測溫儀半導(dǎo)體熱電阻溫度計任務(wù)八熱電偶溫度計

熱電偶是由兩根不同材料的導(dǎo)體A和B焊接或絞接而成。焊接的一端稱作熱電偶的熱端或工作端，連接導(dǎo)線的一端稱為熱電偶的冷端或自由端。一、熱電偶測溫原理1、溫差電動勢(湯姆遜電動勢)當(dāng)一種均質(zhì)導(dǎo)體(N處處相等)其兩端溫度分別處于T〉T0時，由于導(dǎo)體兩端電子擴散數(shù)量不等而最終造成兩端平衡了的電位差，這種電位差稱為溫差電動勢，也稱湯姆遜電動勢，用eA(T，T0)表示之。——湯姆遜系數(shù)，表示單一導(dǎo)體兩端單位溫度差為1℃時所產(chǎn)生的溫差電勢，與材料性質(zhì)和兩端溫度有關(guān)。2、接觸電動勢（玻爾帖電勢）當(dāng)兩種不同材料的導(dǎo)體接觸時，由于它們的自由電子密度不同，形成電子在兩個方向上擴散速率不同從A擴散到B的自由電子比B到A的多，結(jié)果A帶正電B帶負電，在A和B的接觸面形成一靜電場，方向由A到B，這個靜電場阻礙電子繼續(xù)擴散，當(dāng)擴散作用與阻礙作用平衡時形成一電勢稱為接觸電勢。計作eAB（t）。其中：k——波爾茲曼常數(shù):

T——節(jié)點所處溫度；

e——電子電荷:

NA、NB

——導(dǎo)體A、B的電子濃度；3.回路總電勢：用小寫e表示接觸或溫差電勢，用大寫E表示回路總電勢，且，，則如下圖所示，有：其中：——導(dǎo)體A、B的湯姆遜系數(shù)；——導(dǎo)體A在結(jié)點溫度為T、T0時的電子密度；——導(dǎo)體B在結(jié)點溫度為T、T0時的電子密度；ABTT0它與熱電偶的長短、粗細形狀無關(guān)。因此，只要測出熱電勢的大小，就能得到熱端溫度(被測溫度)的數(shù)值。這就是熱電偶的測溫原理。不同材料制成的熱電偶在相同溫度下產(chǎn)生的熱電勢是不同的，可在分度表中查得，分度表中數(shù)據(jù)都是以t0=0℃的條件下進行分度的，配套使用的儀表也是以冷端為零度進行刻度的，如實際測溫時，t0不是0℃，則熱電勢與溫度間的關(guān)系可按下式進行計算：EAB(t，t0)=EAB(t，0)-EAB(t0，0)二、熱電偶的基本定律及其應(yīng)用1．均質(zhì)導(dǎo)體定律由一種均質(zhì)導(dǎo)體A組成的熱電偶回路，無論兩接點溫度如何，也不論其幾何尺寸如何，總熱電勢EAB(T，T0)=0。因為它們的電子密度都是NA。如果有熱電勢產(chǎn)生，即說明熱電極是不均勻的或不相同的，應(yīng)用:檢查熱電極的不均勻性。推論：(1)不同材質(zhì)導(dǎo)體A和B組成的熱電偶回路，兩端溫度相同，總熱電勢仍為零，因兩端接觸電勢相同，方向相反而互相抵消。(2)熱電偶產(chǎn)生的熱電勢與材質(zhì)及兩端接點溫度有關(guān)，而與熱電極的長短、粗細、形狀以及中間溫度分布無關(guān)，所以材質(zhì)相同的熱電偶可以互換。2中間導(dǎo)體定律

證明在熱電偶回路中插入第三中導(dǎo)體不會改變原回路的電勢大小.3．中間溫度定律熱電偶絲A和B在接點溫度t、t0時的熱電勢等于熱電偶絲A和B在接點溫度為t、tn和tn、t0時的熱電勢總和。用公式表示EAB(t，t0)=EAB(t,tn)+EAB(tn,t0) (2—5)中間溫度定律為補償導(dǎo)線和分度表的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。證明：E=E1+E2即得：當(dāng)T0=0時，有：其中，Tn稱為中間溫度。四、熱電偶的構(gòu)造及結(jié)構(gòu)形式1．熱電偶的構(gòu)造1-熱電極2-絕緣子3-保護管4-接線盒。2．熱電偶的結(jié)構(gòu)形式熱電偶的結(jié)構(gòu)形式是根據(jù)它的用途和安裝位置的具體情況來決定的。除上述帶有保護套管的形式外，還有薄膜式、熱套式和鎧裝型熱電偶。五、熱電偶的冷端溫度補償1．冰點法如果把冷端置入于溫度為O℃的環(huán)境中，就不需要加以冷端溫度的補償，直接利用分度表獲知熱端溫度，因為分度表是基于冷端溫度為O℃時計算出來的。冰點槽很容易提供溫度為0℃的環(huán)境。冰點法具有實現(xiàn)方便、測量準(zhǔn)確的優(yōu)點，但這種方法只能局限于實驗室中，在線測量一般不會采用。2．計算法如果冷端溫度為t0時測得的熱電勢為EAB(t，t0)，那么就可以采用下式求出EAB(t，0)，再查表得出熱端溫度t。E(t，0)=E(t，t0)+E(t0，0)4.補償導(dǎo)線法無論那種測量方法都希望冷端溫度不要變化，最好等于0℃，但實際使用中，冷端離管道比較近時，受管道溫度波動影響比較大，容易變化，如果延長熱電偶長度，由于熱電偶材料非常昂貴，經(jīng)濟不劃算。能否為熱電偶尋找”替身”，要求在低溫下能代替即可.補償導(dǎo)線(目標(biāo):延長熱電偶)。補償導(dǎo)線也有型號區(qū)分。5.補償電橋法補償電橋(又稱冷端溫度補償器)法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的不平衡電壓來補償熱電偶因冷端溫度變化引起的熱電勢變化值，從而達到等效地使冷端溫度恒定的一種自動補償法。二、常用熱電阻常用的標(biāo)準(zhǔn)熱電阻有鉑電阻和銅電阻。鉑電阻測量范圍寬且精度高，一般可以作為真值使用。銅電阻由于外層為漆包線，所以測量溫度范圍小。1．鉑熱電阻鉑電阻的特點是精確度高、穩(wěn)定性好、性能可靠，但是在還原性介質(zhì)中，特別是高溫下很容易被從氧化物中還原出來的蒸氣所玷污而變脆，并改變電阻與溫度間關(guān)系。為了克服上述缺點使用時熱電阻芯應(yīng)裝在保護套管中。在0—630.74℃范圍內(nèi)，鉑電阻與溫度的關(guān)系可用下式表示Rt=R0(1+At+Bt2) 中Rt——溫度為t時熱電阻的電阻值；R0——溫度為t0時熱電阻的電阻值。IPTS-68規(guī)定，A—常數(shù)，A=3.96847×10-3℃-1，B—常數(shù)，B=-5.847×10-7℃-1。

我國常用的工業(yè)鉑電阻Ptl00分度號取R0=100Ω，Pt50分度號取R0=50Ω，標(biāo)準(zhǔn)或?qū)嶒炇矣勉K電阻的R0為10Ω或30Ω。測溫范圍：-259.34～630.74℃。2．銅熱電阻工業(yè)上常用銅熱電阻來測量-50℃～+150℃范圍的溫度，銅容易提純，價格比鉑便宜很多，電阻溫度關(guān)系是線性的，用公式Rt=R0(1+αt)表示，。α=(4.25～4.28)×10-3／℃。但是銅的電阻率比鉑的電阻率約小5／6，所以制成一定電阻值的熱電阻時，與鉑相比，若電阻絲的長度相同時，則銅電阻絲就很細，機械強度降低，若線徑相同，長度則增高許多倍，體積增大。此外，銅在100℃以上容易氧化，抗腐蝕性能又差，所以工作溫度不超過150℃。分度號Cu100，Cu50。三、熱電阻的技術(shù)特性鉑熱電阻的精度等級：Ⅰ（0℃時電阻的允許誤差為±0.05%）Ⅱ（0℃時電阻的允許誤差為±0.1%）。銅熱電阻的精度等級：Ⅱ（0℃時電阻的允許誤差為±0.05%）Ⅲ（0℃時電阻的允許誤差為±0.1%）兩級。四、熱電阻的故障熱電阻的故障常見的是斷路，可先找出斷線處重新焊好，即可繼續(xù)使用。修理后的熱電阻必要時應(yīng)重新校驗。任務(wù)十溫度顯示儀表1、XCZ-101配接熱電偶的動圈表2）XCZ-102（和熱電阻配套使用的動圈表）能測量電壓的儀表英語小知識Combustionchambersootblower燃燒室吹灰器

Convectionheatingsurfacesootblower

對流受熱面吹灰器

GAHsootblowe