化工儀表第3章5溫度檢測課件

化工儀表及自動化第五節(jié)溫度檢測及儀表內(nèi)容提要概述測溫儀表的分類溫度檢測的基本原理熱電偶溫度計熱電偶補償導線與冷端溫度補償熱電阻溫度計測溫原理常用熱電阻 一、概述一、測溫儀表的分類反映了物體冷熱的程度，與自然界中的各種物理和化學過程相聯(lián)系。溫度概念的建立及測量：以熱平衡為基礎(chǔ)的；溫度最本質(zhì)的性質(zhì)：當兩個冷熱程度不同的物體接觸后就會產(chǎn)生導熱換熱，換熱結(jié)束后兩物體處于熱平衡狀態(tài)，則它們具有相同的溫度。分類按測量方式

接觸式與非接觸式

一、概述測溫方式溫度計種類優(yōu)點缺點使用范圍／℃接觸式測溫儀表玻璃液體溫度計結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量準確、價格低廉容易破損、讀數(shù)麻煩、一般只能現(xiàn)場指示,不能記錄與遠傳-100～100（150）有機液體0～350（-30～650）水銀雙金屬溫度計結(jié)構(gòu)簡單、機械強度大、價格低、能記錄、報警與自控

精度低、不能離開測量點測量,量程與使用范圍均有限

-80～600壓力式溫度計結(jié)構(gòu)簡單、不怕震動、具有防爆性、價格低廉、能記錄、報警與自控精度低、測量距離較遠時,儀表的滯后性較大、一般離開測量點不超過10米-30～600液體型0～250蒸汽型電阻溫度計測量精度高,便于遠距離、多點、集中測量和自動控制

結(jié)構(gòu)復雜、不能測量高溫,由于體積大,測點溫度較困難

-200～600鉑電阻-50～150銅電阻-50～150（180）鎳電阻-100～200（300）熱敏電阻熱電偶溫度計測溫范圍廣,精度高,便于遠距離、多點、集中測量和自動控制需冷端溫度補償,在低溫段測量精度較低

0～1300（1600）鉑銠10-鉑-50～1000（1200）鎳鉻-鎳硅非接觸式測溫儀表光學高溫計攜帶用、可測量高溫、測溫時不破壞被測物體溫度場

測量時,必須經(jīng)過人工調(diào)整,有人為誤差,不能作遠距離測量,記錄和自控700～3200輻射高溫計測溫元件不破壞被測物體溫度場,能作遠距離測量、報警和自控、測溫范圍廣只能測高溫,低溫段測量不準,環(huán)境條件會影響測量精度,連續(xù)測高溫時須作水冷卻或氣冷卻0～2000）表3-3各種溫度計的優(yōu)缺點及使用范圍4接觸式測溫溫度敏感元件與被測對象接觸，經(jīng)過換熱后兩者溫度相等。常用的接觸式測溫儀表： (1)膨脹式溫度計。 (2)熱電阻溫度計。 (3)熱電偶溫度計。 (4)其他原理的溫度計。非接觸測溫

溫度敏感元件不與被測對象接觸，而是通過輻射能量進行熱交換，由輻射能的大小來推算被測物體的溫度。

常用的非接觸式測溫儀表： (1)輻射式溫度計：基于普朗克定理 光電高溫計，輻射傳感器，比色溫度計。 (2)光纖式溫度計：光纖的溫度特性、傳光介質(zhì)。 光纖溫度傳感器，光纖輻射溫度計。優(yōu)點：不與被測物體接觸，不破壞原有的溫度場，在被測物體為運動物體時尤為適用。缺點：精度一般不高。紅外熱像儀一、概述1.應(yīng)用熱膨脹原理測溫圖3-52雙金屬片

圖3-53

雙金屬溫度信號器1—雙金屬片；2—調(diào)節(jié)螺釘；3—絕緣子；4—信號燈利用液體或固體受熱時產(chǎn)生熱膨脹的原理,可以制成膨脹式溫度計。一、概述2.應(yīng)用壓力隨溫度變化的原理測溫3.應(yīng)用熱阻效應(yīng)測溫

4.應(yīng)用熱電效應(yīng)測溫

5.應(yīng)用熱輻射原理測溫

二、熱電偶溫度計熱電偶熱電偶溫度計是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的測溫儀表。圖3-55熱電偶溫度計測溫系統(tǒng)示意圖1—熱電偶；2—導線；3—測量儀表熱電偶溫度計由三部分組成：熱電偶；測量儀表；連接熱電偶和測量儀表的導線。圖3-56熱電偶示意圖圖3-57熱電現(xiàn)象熱電偶：兩種不同的金屬A和B構(gòu)成閉合回路， 當兩個接觸端T﹥T0時，回路中會產(chǎn)生熱電勢。熱電勢由兩種材料的接觸電勢和單一材料的溫差電勢決定（1）接觸電勢不同金屬材料內(nèi)部的自由電子密度不同，當A和B材料接觸是，自由電子要從密度大的地方擴散到密度小的地方，從而產(chǎn)生自由電子擴散現(xiàn)象。自由電子從A擴散到B，擴散平衡時，A失去電子帶正電荷，B得到電子帶負電荷，因此在A、B接觸處形成一定電位差，即接觸電勢（帕爾帖電勢）。接觸電勢帕爾帖電勢大小為：k——玻耳茲曼常數(shù)；K＝1.38×10-23

T——接觸面的絕對溫度；e——單位電荷量；e=1.6×10-19CNA——金屬電極A的自由電子密度NB——金屬電極B的自由電子密度湯姆遜電勢大小為：δ——湯姆遜系數(shù)，它表示溫度為1℃時所產(chǎn)生的電動勢值，它與材料的性質(zhì)有關(guān)。

（3）熱電偶回路的總熱電勢結(jié)論：

熱電勢存在必須具備兩個條件：兩種不同的金屬材料組成熱電偶它的兩端存在溫差。二、熱電偶溫度計注意

由于熱電極的材料不同,所產(chǎn)生的接觸熱電勢亦不同,因此不同熱電極材料制成的熱電偶在相同溫度下產(chǎn)生的熱電勢是不同的。同時溫差電勢遠小于接觸電勢，常常忽略不計。熱電偶一般都是在自由端溫度為0℃時進行分度的,因此,若自由端溫度不為0℃而為t0時,則熱電勢與溫度之間的關(guān)系可用下式進行計算。

EAB(t,t0)=EAB(t,0)-EAB(t0,0)

二、熱電偶溫度計舉例例1今用一只鎳鉻-鎳硅熱電偶,測量小氮肥廠中轉(zhuǎn)化爐的溫度,已知熱電偶工作端溫度為800℃,自由端(冷端)溫度為30℃,求熱電偶產(chǎn)生的熱電勢E(800,30)。解：由附錄四可以查得

E(800,0)=33.277(mV)

E(30,0)=1.203(mV)將上述數(shù)據(jù)代入,即得E(800,30)=E(800,0)-E(30,0)=32.074(mV)二、熱電偶溫度計2.插入第三種導線的問題利用熱電偶測量溫度時，必須要用某些儀表來測量熱電勢的數(shù)值，見下圖。

總的熱電勢能量守恒原理（3-70）（3-71）將式（3-70）代入式（3-69）可得圖3-60熱電偶測溫系統(tǒng)連接圖（3-69）二、熱電偶溫度計說明：在熱電偶回路中接入第三種金屬導線對原熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢數(shù)值并無影響。不過必須保證引入線兩端的溫度相同。中間導體定律-此定律具有特別重要的實用意義，因為用熱電偶測溫時必須接入儀表(第三種材料)，根據(jù)此定律，只要儀表兩接入點的溫度保持一致(T0)，根據(jù)中間導體定律，儀表的接入就不會影響熱電勢。二、熱電偶溫度計3.常用熱電偶的種類工業(yè)上對熱電極材料的要求在測溫范圍內(nèi)其熱電性質(zhì)要穩(wěn)定,不隨時間變化;

在測溫范圍內(nèi)要有足夠物理、化學穩(wěn)定性,不易被氧化或腐蝕;

電阻溫度系數(shù)要小,電導率要高,組成熱電偶后產(chǎn)生的熱電勢要大,其值與溫度成線性關(guān)系或有簡單的函數(shù)關(guān)系;復現(xiàn)性要好,這樣便于成批生產(chǎn),而且在應(yīng)用上也可保證良好的互換性;材料組織均勻、要有韌性,便于加工成絲。二、熱電偶溫度計熱電偶名稱代號分度號熱電極材料測溫范圍/℃新舊正熱電極負熱電極長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表常用熱電偶（1）鉑銠30-鉑銠6（B型）為貴金屬熱電偶。熱偶絲線徑規(guī)定為0.5mm， 正極（BP）和負極（BN）的名義化學成分均為鉑銠合金，只是含量不同，故俗稱為雙鉑銠熱電偶。 長期最高使用溫度為1600℃，短期最高使用溫度為1800℃。優(yōu)點：準確度高，穩(wěn)定性好，測溫溫區(qū)寬，使用壽命長等，適用于氧化性和惰性氣氛中，也可短期用于真空中，但不適用于還原性氣氛或含有金屬或非金屬蒸汽中；參比端不需進行冷端補償，因為在0～40℃范圍內(nèi)熱電勢小于3μV。缺點：熱電率較小，靈敏度低，高溫下機械強度下降，抗污染能力差，貴金屬材料昂貴。（2）鉑銠10-鉑熱電偶（S型）貴金屬熱電偶。電極線徑規(guī)定為0.5mm， 正極（SP）的名義化學成分為鉑銠合金 負極（SN）為純鉑，故俗稱為單鉑銠熱電偶。 長期最高使用溫度為1300℃，短期最高使用溫度為1600℃。優(yōu)點：準確度高，穩(wěn)定性好，測溫溫區(qū)和使用壽命長，物理化學性能良好，在高溫下抗氧化性能好，適用于氧化和惰性氣氛中。缺點：熱電率較小，靈敏度低，高溫下機械強度下降，對污染敏感，貴金屬材料昂貴，因此一次性投資較大。（3）鎳鉻-鎳硅熱電偶（K型）使用量最大的廉金屬熱電偶，用量為其他熱電偶的總和 正極（KP）的名義化學成分為：Ni:Cr=90:10， 負極（KN）的名義化學化學成分為Ni:Si=97:3。 其使用溫度為-50～1000℃。優(yōu)點：線性度好，熱電勢較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性和復現(xiàn)性均好，抗氧化性強，價格便宜。能用于氧化性和惰性氣氛中。K型熱電偶不能在高溫下直接用于硫、還原性或還原、氧化交替的氣氛中，也不能用于真空中。（4）鎳鉻-銅鎳熱電偶（E型）稱為鎳鉻-康銅熱電偶，也是一種廉價金屬熱電偶。 其正極（EP）為鎳鉻10合金，化學成分與KP相同，負極（EN）為銅鎳合金，名義化學成分為55%的銅、45%的鎳以及少量的鈷、錳、鐵等元素。該熱電偶電動勢之大，靈敏度之高屬所有標準熱電偶之最，宜制成熱電偶堆來測量微小溫度變化。E型熱電偶可用于濕度較大的環(huán)境里，具有穩(wěn)定性好，抗氧化性能高，價格便宜等優(yōu)點。但不能在高溫下用于硫、還原性氣氛中。二、熱電偶溫度計4.熱電偶的構(gòu)造及結(jié)構(gòu)形式

圖3-61熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電極絕緣管保護套管接線盒普通裝配型熱電偶的外形安裝螺紋安裝法蘭普通裝配型熱電偶的結(jié)構(gòu)放大圖

接線盒引出線套管

固定螺紋

（出廠時用塑料包裹）熱電偶工作端（熱端）

不銹鋼保護管

柔性安裝型鎧裝結(jié)構(gòu)它可以做得很細很長,使用中隨需要能任意彎曲。測量端的熱容量小，響應(yīng)速度快，繞性好，可彎曲；可以安裝在狹窄或結(jié)構(gòu)復雜的測量場合，耐壓、耐振、耐沖擊鎧裝型熱電偶外形法蘭鎧裝型熱電偶可長達上百米薄壁金屬保護套管（鎧體）

BA絕緣材料鎧裝型熱電偶橫截面表面熱電偶：適用于表面溫度瞬間測量微細鎧裝熱電偶小形K型熱電偶隔爆型熱電偶外形厚壁保護管壓鑄的接線盒電纜線隔爆型熱電偶結(jié)構(gòu)特點：隔爆熱電偶的接線盒在設(shè)計時采用防爆的特殊結(jié)構(gòu)，它的接線盒是經(jīng)過壓鑄而成的，有一定的厚度、隔爆空間，機構(gòu)強度較高；采用螺紋隔爆接合面，并采用密封圈進行密封;當接線盒內(nèi)一旦放弧時，不會與外界環(huán)境的危險氣體傳爆，能達到預期的防爆、隔爆效果。使用場合：工業(yè)用的隔爆型熱電偶多用于化學工業(yè)自控系統(tǒng)中（由于在化工生產(chǎn)廠、生產(chǎn)現(xiàn)場常伴有各種易燃、易爆等化學氣體或蒸汽，如果用普通熱電偶則非常不安全、很容易引起環(huán)境氣體爆炸）。二、熱電偶溫度計補償導線與冷端溫度補償

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

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，其材料又是廉價金屬。見左圖。1.補償導線圖3-62補償導線接線圖二、熱電偶溫度計假設(shè)將鎳鉻記為A、鎳硅記為B、銅記為C、銅鎳記為D,并考慮到引入銅導線對回路的總熱電勢沒有影響(因其兩端溫度均為t0)，則圖3-60所示回路的總熱電勢為如果假定各接點溫度全為t1，代入上式，則有

或由于t1一般是在100℃以下,在此溫度范圍內(nèi),根據(jù)補償導線的性質(zhì),有二、熱電偶溫度計將此式代入式便有因為故二、熱電偶溫度計在使用熱電偶補償導線時，要注意型號相配。熱電偶名稱補償導線工作端為100℃，冷端為0℃時的標準熱電勢mV正極負極鉑銠10-鉑鎳鉻-鎳硅鎳鉻-銅鎳銅銅鎳鉻銅鎳銅鎳銅鎳0.64±0.034.10±0.156.95±0.30表3-7常用熱電偶的補償導線二、熱電偶溫度計注意使用補償導線時,應(yīng)當注意補償導線的正、負極必須與熱電偶的正、負極各端對應(yīng)相接。此外,正、負兩極的接點溫度t1應(yīng)保持相同,延伸后的冷端溫度t0應(yīng)比較恒定且比較低。對于鎳鉻-銅鎳等一類用廉價金屬制成的熱電偶,則可用其本身材料作補償導線,將冷端延伸到環(huán)境溫度較恒定的地方。二、熱電偶溫度計2.冷端溫度的變化對測量的影響及消除方法

在應(yīng)用熱電偶測溫時，只有將冷端溫度保持為０℃，或者是進行一定的修正才能得出準確的測量結(jié)果。這樣做，就稱為熱電偶的冷端溫度補償。一般采用下述幾種方法。圖3-63

熱電偶冷端溫度保持０℃的方法（1）冷端溫度保持為0℃的方法

在實際生產(chǎn)中，冷端溫度往往不是0℃，而是某一溫度t0，這就引起測量誤差。因此，必須對冷端溫度進行修正。二、熱電偶溫度計實際生產(chǎn)中，其冷端溫度為t0，即有或

由此可知，冷端溫度修正方法是把測得的熱電勢EAB（t，t0），加上熱端為室溫t0，冷端為0℃時的熱電偶的熱電勢EAB（t0，0），才能得到實際溫度下的熱電勢EAB（t，0）。（2）冷端溫度修正法二、熱電偶溫度計舉例例用鉑銠10-鉑熱電偶進行溫度檢測,熱電偶的冷端溫度t0=30℃，顯示儀表的溫度讀數(shù)(假定此儀表是不帶冷端溫度自動補償且是以溫度刻度的)為979℃，試求被測溫度的實際值。解：由分度號為S的鉑銠10-鉑熱電偶分度表(附錄二)查出979℃時的熱電勢值為9.343mV。也就是E(t,t0)=9.343mV,又從分度表中查得E(t0,0)=E(30,0)=0.173mV。將此兩個數(shù)值代入式EAB(t,t0)=EAB(t,0)-EAB(t0,0)，得

E(t,0)=9.343mV+0.173mV=9.516(mV)再查分度表可知,對應(yīng)于9.516mV的溫度t=994℃,這就是該支鉑銠10-鉑熱電偶所測得的溫度實際值。二、熱電偶溫度計（3）校正儀表零點法

若采用測溫元件為熱電偶時，要使測溫時指示值不偏低，可預先將儀表指針調(diào)整到相當于室溫的數(shù)值上。注意：只能在測溫要求不太高的場合下應(yīng)用。（4）補償電橋法利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢，來補償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值。

利用直流不平衡電橋產(chǎn)生的電勢來補償熱電偶冷端溫度變化而引起的熱電勢的變化值二、熱電偶溫度計由于電橋是在20℃時平衡的，所以采用這種補償電橋時須把儀表的機械零位預先調(diào)到20℃處。如果補償電橋是在0℃時平衡設(shè)計的（DDZ-Ⅱ型溫度變送器中的補償電橋），則儀表零位應(yīng)調(diào)在0℃處。注意！圖3-64具有補償電橋的熱電偶測溫線路二、熱電偶溫度計（5）補償熱電偶法

在實際生產(chǎn)中，為了節(jié)省補償導線和投資費用，常用多支熱電偶而配用一臺測溫儀表。圖3-65補償熱電偶連接線路三、熱電阻溫度計在中、低溫區(qū)，一般是使用熱電阻溫度計來進行溫度的測量較為適宜。

熱電阻溫度計是由熱電阻，顯示儀表以及連接導線所組成。三、熱電阻溫度計利用導體或半導體材料的電阻率隨溫度變化的特性制成的傳感器叫做熱電阻式傳感器。應(yīng)用：對溫度和與溫度有關(guān)的參量進行檢測。測溫范圍：中、低溫區(qū)域（-200℃-650℃）低溫方面也應(yīng)用于1K-3K的溫度測量，高溫也有用于1000℃-1300℃測溫元件可分為金屬熱電阻和半導體熱敏電阻兩大類。三、熱電阻溫度計對于線性變化的熱電阻來說，其電阻值與溫度關(guān)系如下式

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

利用熱電阻的電阻值隨溫度變化而變化的特性來進行溫度測量的。

三、熱電阻溫度計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)，以提高熱電阻的靈敏度；電阻率要大，以便減小電阻體尺寸；熱容量要小，以便提高熱電阻的響應(yīng)速度；在整個測溫范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理、化學性質(zhì)和良好的復制性；電阻值隨溫度的變化關(guān)系，最好呈線性；應(yīng)有良好的可加工性，價格便宜。

實踐證明，純金屬、鉑、銅、鐵和鎳是比較適合的材料，其中主要應(yīng)用的是鉑和銅。

鉑是一種貴重金屬，其物理和化學性能非常穩(wěn)定，是制造熱電阻的最好材料，主要作標準電阻溫度計。

銅可用來制造-50～150℃范圍內(nèi)工業(yè)用電阻溫度外，特點是價格低廉，缺點是電阻率低，且容易氧化，一般用在較低溫度和沒有水分和浸蝕性的介質(zhì)之中。三、熱電阻溫度計1.鉑電阻

金屬鉑容易提純,在氧化性介質(zhì)中具有很高的物理化學穩(wěn)定性,有良好的復制性。但價格較貴。要確定Rt～t的關(guān)系,首先要確定R0的大小。R0不同,Rt～t的關(guān)系也不同。這種Rt～t的關(guān)系稱為分度表,用分度號來表示。工業(yè)上使用的鉑電阻主要有分度號為Pt100,它的R0=100Ω,其分度表見附錄五。當溫度t在0℃≤t≤650℃時：鉑容易提純，其物理、化學性能在高溫和氧化性介質(zhì)中很穩(wěn)定。鉑電阻的輸出-輸入特性接近線性，且測量精度高，所以它能用作工業(yè)測溫元件和作為溫度標準。按國際溫標IPTS-68規(guī)定，在-259.34℃-630.73℃溫域內(nèi)，以鉑電阻溫度計作基準器。三、熱電阻溫度計2.銅電阻

應(yīng)用：測量精度要求不高且溫度較低的場合

測量范圍：-50～150℃優(yōu)點： 溫度范圍內(nèi)線性關(guān)系好，靈敏度比鉑電阻高，容易提純、加工，價格便宜，復制性能好。缺點： 易于氧化，一般只用于150℃以下的低溫測量和沒有水分及無侵蝕性介質(zhì)的溫度測量。 與鉑相比，銅的電阻率低，所以銅電阻的體積較大。熱慣性較大，穩(wěn)定性較差，在100℃以上時容易氧化，因此只能用于低溫及沒有浸蝕性的介質(zhì)中。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，對應(yīng)的分度號為Cu50。另一種是R0＝100Ω，對應(yīng)的分度號為Cu100。TSP系列鉑電阻溫度傳感器鉑金電阻溫度傳感器鉑金電阻溫度傳感器Pt100核級電阻溫度傳感器

半導體熱敏電阻：半導體熱敏電阻的阻值和溫度的關(guān)系為：

式中，為溫度t時對應(yīng)的電阻值A(chǔ)、B是取決于半導體材料和結(jié)構(gòu)的常數(shù)金屬熱電阻和半導體熱敏電阻的比較：熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴重，測溫范圍只有－50～300℃左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測和控制。金屬熱電阻一般適用于測量－200～500℃范圍內(nèi)的溫度測量，其特點測量準確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在過程控制領(lǐng)域中的應(yīng)用極其廣泛?！趟?、溫度變送器

DDZ-III型溫度(溫差)變送器是電動單元組合儀表中的一個變送單元。

根據(jù)輸入信號的不同，DDZ-III型溫度變送器主要有熱電偶溫度變送器、熱電阻溫度變送器和直流毫伏變送器三種類型。電動溫度變送器是工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用最廣泛的一種模擬式溫度變送器,它能與常用的各種熱電偶和熱電阻配合使用,將某點的溫度或某兩點的溫差轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的標準直流電流信號輸出?！狣DZ－III型溫度變送器

主要有熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器兩種:熱電偶溫度變送器：把mV信號轉(zhuǎn)換為標準電流輸出熱電阻溫度變送器：把Ω信號轉(zhuǎn)換為標準電流輸出最終要求：變送器輸出電流Io應(yīng)與被測溫度t成線性對應(yīng)關(guān)系熱電偶溫度變送器應(yīng)主要要解決：冷端溫度補償和線性化處理兩個內(nèi)容熱電阻溫度變送器應(yīng)主要要解決：克服引線電阻的影響和線性化處理兩個內(nèi)容四、溫度變送器

DDZ-III型熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器的結(jié)構(gòu)大體上可以分為溫度檢測元件、輸入電路、放大電路和反饋電路,其原理框圖如圖所示。溫度檢測元件輸入電路放大電路反饋電路被測溫度輸出電流I0圖溫度變送器原理框圖四、溫度變送器2、一體化溫度變送器

它是指將變送器模塊安裝在測溫元件接線盒或?qū)Ｓ媒泳€盒內(nèi)的一種溫度變送器。變送器模塊和測溫元件形成一個整體，可直接安裝在被測設(shè)備上，輸出為統(tǒng)一標準信號4～20mA。圖3-73一體化溫度變送器結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)測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℃一體化熱電偶溫度變送器簡圖AD693的輸入信號Ui為熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢Et與電橋的輸出信號UBD之代數(shù)和

如果設(shè)AD693的轉(zhuǎn)換系數(shù)為K，可得變送器輸出與輸入之間的關(guān)系為

一體化熱電偶溫度變送器結(jié)論：①變送器的輸出電流I0與熱電偶的熱電勢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Et

的變化值，兩者互相抵消。③W1的作用是調(diào)零，W2的作用是調(diào)滿（量程）四、溫度變送器3、智能式溫度變送器以SMART公司的TT302溫度變送器為例。優(yōu)點

可以與各種熱電偶或熱電阻配合使用測量溫度；具有量程范圍寬、精度高；環(huán)境溫度和振動影響小、抗干擾能力強；質(zhì)量輕；安裝維護方便。四、溫度變送器輸入板主電路板液晶顯示器信號輸入信號輸出圖TT302溫度變送器基本構(gòu)成框圖結(jié)構(gòu)由硬件部分和軟件部分兩部分構(gòu)成。輸入板包括多路轉(zhuǎn)換器、信號調(diào)理電路、A／D轉(zhuǎn)換器和隔離部分，作用是將輸入信號轉(zhuǎn)換為二進制的數(shù)字信號，傳送給CPU，實現(xiàn)輸入板與主電路板的隔離。

用于熱電偶的冷端溫度補償

核心采樣、計算(控制)、輸出

產(chǎn)生并輸出滿足FF標準的數(shù)字信號

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溫度檢測儀表的選用

工業(yè)上常見的溫度檢測儀表主要有:雙金屬溫度計熱電偶熱電阻輻射式溫度計等就地指示精度不高在線檢測適用于測量500～1800℃范圍的中高溫度適用于測量500℃以下的中低溫度一般用于2000℃以上的高溫測量選擇使用熱電阻、熱電偶時還應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)的要求確定合適的分度號。例題分析舉例1.用分度號為K的鎳鉻-鎳硅熱電偶測量溫度,在沒有采取冷端溫度補償?shù)那闆r下,顯示儀表指示值為500℃,而這時冷端溫度為60℃,試問實際溫度應(yīng)為多少?如果熱端溫度不變,設(shè)法使冷端溫度保持在20℃,此時顯示儀表的指示值應(yīng)為多少?

解：顯示儀表指示值為500℃時,由附錄四可以查得這時顯示儀表的實際輸入電勢為20.64mV,由于這個電勢是由熱電偶產(chǎn)生的,即

E(t,t0)=20.64(mV)由附錄四同樣可以查得

E(t0,0)=E(60,0)=2.436(mV)

例題分析由式可以得到

E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)=20.64+2.436=23.076(mV)由23.076mV,查附錄四,可得t≈557℃即被測實際溫度為557℃。當熱端為557℃,冷端為20℃時,由于E(20,0)=0.798mV,故有E(t,t0)=E(t,0)-E(t0,0)=23.076-0.798=22.278(mV)由此電勢,查附錄四,可得顯示儀表指示值約為538.4℃。由此可見,當冷端溫度降低時,顯示儀表的指示值更接近于被測溫度實際值。例題分析2.如果用兩支鉑銠10-鉑熱電偶串聯(lián)來測量爐溫,連接方式分別如圖（a)、(b)、(c)所示。已知爐內(nèi)溫度均勻,最高溫度為1000℃,試分別計算測量儀表的測量范圍(以最大毫伏數(shù)表示)。

圖爐子溫度測量例題分析解:(a)由于這時熱電偶的冷端均為0℃,每支熱電偶對應(yīng)于1000℃時的熱電勢可以由附錄二查得E(1000,0℃)=9.585(mV)兩支熱電偶串聯(lián),測量儀表所測信號的最大值為Emax=2×9.585=19.17(mV)根據(jù)這個數(shù)值可以確定儀表的測量范圍。(b)由于這時不僅要考慮