化工儀表與自動化第五章

化工儀表與自動化第五章第一頁，共二十二頁，2022年，8月28日液體膨脹式水銀(玻璃溫度計)

膨脹式有機溶濟(jì)（酒精溫度計）固體膨脹式雙金屬桿式液體壓力式氣體蒸汽熱電式熱電偶熱電阻輻射式光學(xué)式3、測溫儀表分類：接觸式非接觸式第二頁，共二十二頁，2022年，8月28日4、溫標(biāo)溫度的數(shù)值表示稱為溫標(biāo)。攝氏溫標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的融點為零度(0℃)，水的沸點為100℃，在0℃至100℃之間劃分成一百等分，每一等分為攝氏一度。華氏溫標(biāo)：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的融點為32°F，水的沸點為212°F，中間劃分為180等分，每一等分稱為華氏一度。熱力學(xué)溫標(biāo)：分子停運動時的溫度為絕對零度國際實用溫標(biāo)：T=t+273.16第三頁，共二十二頁，2022年，8月28日第二節(jié)常用溫度計一、膨脹式溫度計1.液體膨脹式溫度計(玻璃溫度計)結(jié)構(gòu)：玻璃溫包、毛細(xì)管和刻度標(biāo)尺三部分組成，原理：溫包內(nèi)液體受熱后體積膨脹在毛細(xì)管內(nèi)上升

[線性關(guān)系]

Vt0——0℃時體體積；α——液體體積膨脹系數(shù)

Vt1、Vt2——液體在t1、t2時的體積；α’——玻璃的積膨脹系數(shù)特點：易碎，不能遠(yuǎn)傳水銀溫度計：-30°～600℃

灑精溫度計：-80°～70℃第四頁，共二十二頁，2022年，8月28日2.固體膨脹式溫度計桿式溫度計：外殼與傳遞桿固定連接，遇熱，外殼膨脹系數(shù)大，伸長；桿膨脹系數(shù)小，相對縮短，帶動指針偏轉(zhuǎn)。雙金屬溫度計：迭焊在一起的兩個金屬片，受熱后，由于兩金屬片的膨脹系數(shù)不相同而發(fā)生彎曲，溫度越高，產(chǎn)生的線膨脹長度差越大，因而引起彎曲的角度也越大。雙金屬片刻做成螺旋形狀或螺旋錐體形狀特點：強度好、防震，可做成雙金屬信號器第五頁，共二十二頁，2022年，8月28日第四節(jié)熱電阻溫度計一、熱電阻的測溫原理利用導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)的電阻值隨溫度變化而變化的性質(zhì)來進(jìn)行溫度測量的。導(dǎo)體的溫度—電阻特性：溫度越高，電阻越大，Rt＝Ro［1＋α(t－to)］3.半導(dǎo)體的溫度—電阻特性：溫度越高，電阻越小，常為指數(shù)關(guān)系，又稱熱敏電阻，可測點溫、面溫第六頁，共二十二頁，2022年，8月28日二、常用熱電阻的種類及結(jié)構(gòu)1.常用的熱電阻銅電阻：Cu50和Cu100，測溫范圍（-50~+150oC）

Cu50——指溫度為0℃時，電阻為50Ω；

Cu100——指溫度為0℃時，電阻為100Ω；特點：價格便宜，易提純，易加工，易氧化，電阻—溫度特性為線性，不能測高溫鉑電阻：Pt10和Pt100，特點：價格高，不易加工（易碎），精度高，復(fù)現(xiàn)性好（在同一溫度下，不論什么情況下，電阻值為同一數(shù)值），可作Ⅰ級溫度標(biāo)準(zhǔn)器，不易氧化，測溫（－200℃～630℃）范圍大第七頁，共二十二頁，2022年，8月28日2、熱電阻的結(jié)構(gòu)組成電阻體絕緣子保護(hù)套管接線盒第八頁，共二十二頁，2022年，8月28日三、熱電阻溫度計的特點測溫范圍廣（-200~650oC）可測氣、液、蒸汽及固體表面溫度精度高信號可遠(yuǎn)傳，與計算機接口方便第九頁，共二十二頁，2022年，8月28日第五節(jié)電動溫度變送器(DDZ-Ⅲ型)一、DBW溫度變送器的作用與熱電偶、熱電阻配套使用，將溫度或兩點間的溫差轉(zhuǎn)換成4～20mA和1～5V的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號；與顯示單元、控制單元配合，實現(xiàn)對溫度或溫差及其他各種參數(shù)進(jìn)行顯示、控制第十頁，共二十二頁，2022年，8月28日二、熱電阻溫度變送器原理：與熱電阻配套使用，將溫度轉(zhuǎn)換成4～20mA和1～5V的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號。然后與顯示儀表或控制儀表配合，實現(xiàn)對溫度的顯示或控制。2．組成熱電阻輸入電橋放大電路反饋電路第十一頁，共二十二頁，2022年，8月28日3.各部分功能（1）熱電阻——將被測溫度轉(zhuǎn)換為電阻值。t→Rt（2）不平衡電橋（輸入電橋）——將電阻值Rt轉(zhuǎn)換為電勢值。Rt→UAD（3）正反饋回路——使輸出電流Io與t關(guān)系線性化。UAf=UAD+UDf，t→UAf。（4）放大單元——將不平衡電橋輸出電勢UAf轉(zhuǎn)換為4～20mADC電流信號輸出。

UAf→Io第十二頁，共二十二頁，2022年，8月28日4.溫度變送器的使用

（1）用于被測溫度信號需遠(yuǎn)傳時并進(jìn)入計算機處理；（2）確定量程，選好熱電阻Rt分度號，并與變送器配套；（3）熱電阻“三線制”連接，且3×R1=3×1Ω；（4）零點（下限值）調(diào)整由熱電阻分度表查出該熱電阻在溫度下限值的電阻Rt下，用精密電阻箱調(diào)到該阻值代替Rt下，調(diào)節(jié)零位電位器W，Io=4mADC；（5）量程（上限值）調(diào)整由分度表查該熱電阻在溫度上限值的電阻值Rt上，用精密電阻箱調(diào)到該阻值代替Rt上，調(diào)量程電位器Wf，使Io=20mADC。零點和量程反復(fù)調(diào)整多次。

第十三頁，共二十二頁，2022年，8月28日第六節(jié)動圈式溫度顯示儀表溫度顯示儀表分類動圈式XCZ-101型（配熱電偶）

XCZ-102型（配熱電阻）自動平衡式自動電位差計（配熱電偶）自動平衡電橋（配熱電阻）數(shù)字式——指示動圈式溫度儀表是與熱電偶、熱電阻配合使用于溫度測量和控制的一種磁電式顯示儀表。第十四頁，共二十二頁，2022年，8月28日一、動圈式溫度顯示儀表結(jié)構(gòu)溫度t熱電阻不平衡電橋毫伏表被測溫度不平衡電橋：將熱電阻電阻值的變化轉(zhuǎn)換為電勢的變化。毫伏表：將電勢的變化轉(zhuǎn)換為指針的偏轉(zhuǎn)，從而顯示被測溫度值連接導(dǎo)線：將熱電阻引入電橋，便于遠(yuǎn)傳XCZ-102RE連接導(dǎo)線第十五頁，共二十二頁，2022年，8月28日二、XCZ-102型表配熱電阻的測溫線路RBR動R2R3R4RtRoRTR串a(chǎn)R1R1R1bcdI1I2穩(wěn)壓電源第十六頁，共二十二頁，2022年，8月28日三、不平衡電橋的工作原理電橋的四個橋臂為：

R3，R4，R2+2R1，R0+

2R1+

Rt1、當(dāng)t=xF(起始值為t0)，電橋平衡，E=0，則

R3?（

R0+

2R1+

Rt0）=R4

?（R2+2R1）其中，R3=R4恒定，Rt隨t變化，R2恒定，R1為導(dǎo)線，

可通過調(diào)節(jié)R0，使

R0+

Rt0=R2

此時電橋平衡，Uab=0，毫伏表指針不動，指在起始溫度上。第十七頁，共二十二頁，2022年，8月28日2、當(dāng)t>t0，Rt>Rt0

故R3?（

R0+

2R1+

Rt）>R4

?（R2+2R1）電橋不平衡，Uab>0，t增大,則U增大.I1=E/(R3+R2+

2R1）>I2=E/(R4+R0+Rt+2R1)Uab=R4I1-R3I2=(I1-I2)?R3tRtUab

第十八頁，共二十二頁，2022年，8月28日四、連接導(dǎo)線1、熱電阻與不平衡電橋的連接采用“三線制”2、三線制的作用由于采用三線制連接，相鄰橋臂中都有R1，I1和I2都會受R1的影響，R1隨環(huán)境溫度變化，同時影響I1和I2，可以抵消大部分的由于環(huán)境溫度變化引起的測量誤差。3、三線制的實現(xiàn)連接導(dǎo)線由于長短、粗細(xì)不同，其電阻不恒定，給測量帶來誤差，因此在三根連接導(dǎo)線中都串一R調(diào)，即R1=r1+R調(diào)，對于不同長短、粗細(xì)（即不同電阻的r1），都可調(diào)R調(diào)使R1恒為某一數(shù)值。

R1=r線+r調(diào)5第十九頁，共二十二頁，2022年，8月28日4．使用及注意事項（1）可測氣體、液體、蒸汽及固體表面溫度（熱敏電阻），測溫范圍廣（－200℃～650℃），信號可遠(yuǎn)傳，精度高；（2）熱電阻、XCZ（T）—102型表分度號必須一致；∵t→Rt→Uba，不同的熱電阻有不同的對應(yīng)關(guān)系，XCZ（T）—102型表的表盤是按哪一種熱電阻對應(yīng)關(guān)系刻度的，就只能配該熱電阻。第二十頁，共二十二頁，2022年，8月28日五、毫伏表的工作原理1、結(jié)構(gòu)組成動圈、永久磁鐵、電阻、指針、表盤、張絲等2、工作原理當(dāng)測量信號(即直流毫伏信號)加在動圈上時，便有電流流過線圈。電流與磁場相互作用形成力矩，使動圈在磁場中旋轉(zhuǎn)，懸掛動圈的張絲產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，帶動指針轉(zhuǎn)動。

tRtEI動圈旋轉(zhuǎn)張絲扭轉(zhuǎn)指針