檢測(cè)儀表-溫度檢測(cè)（化工儀表及自動(dòng)化課件）

溫度檢測(cè)——測(cè)溫儀表的分類三、測(cè)溫儀表的分類溫度不能直接測(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。按測(cè)量方式接觸式與非接觸式按用途

基準(zhǔn)溫度計(jì)和工業(yè)溫度計(jì)

按工作原理

膨脹式、電阻式、熱電式、輻射式等

按輸出方式

自發(fā)電型、非電測(cè)型等

分類三、測(cè)溫儀表的分類接觸式測(cè)溫儀表：比較簡(jiǎn)單、可靠、測(cè)量精度較高。但需要進(jìn)行充分的熱交換，存在測(cè)溫的延遲現(xiàn)象，受耐高溫材料的限制，不適于高溫測(cè)量。非接觸式儀表：測(cè)溫是通過(guò)熱輻射原理來(lái)測(cè)量溫度的，測(cè)溫元件不需與被測(cè)介質(zhì)接觸，測(cè)溫范圍廣，不受測(cè)溫上限的限制，也不會(huì)破壞被測(cè)物體的溫度場(chǎng)，反應(yīng)速度一般也比較快。但受到物體的發(fā)射率、測(cè)量距離、煙塵和水氣等外界因素的影響，其測(cè)量誤差較大。接觸式與非接觸式三、測(cè)溫儀表的分類（1)應(yīng)用熱膨脹原理測(cè)溫。利用液體或固體受熱時(shí)產(chǎn)生熱膨脹的原理，如玻璃液體溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)等。（2)應(yīng)用壓力隨溫度變化的原理測(cè)溫。利用封閉在固定體積中的氣體、液體或某種液體的飽和蒸汽受熱時(shí)，其壓力會(huì)隨著溫度而變化的性質(zhì)，制成壓力式溫度計(jì)。常用的工業(yè)用測(cè)溫方法

不需要電源，耐用；但感溫部件體積較大。氣體的體積與熱力學(xué)溫度成正比三、測(cè)溫儀表的分類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(cè)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(cè)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(chǎn)生彎曲變形，彎曲的程度與溫度的高低成正比。雙金屬溫度計(jì)雙金屬片圖5-2雙金屬溫度信號(hào)器1—雙金屬片；2—調(diào)節(jié)螺釘；3—絕緣子；4—信號(hào)燈x——雙金屬片自由端的位移；l——雙金屬片的長(zhǎng)度；d——雙金屬片的厚度；G——彎曲率，取決于雙金屬片的材料。三、測(cè)溫儀表的分類雙金屬片常被用作溫度繼電控制器、溫度開關(guān)或儀表的溫度補(bǔ)償器。雙金屬溫度計(jì)：螺旋形雙金屬片的一端固定在測(cè)量管的下部，另一端為自由端，與指針軸焊接在一起。當(dāng)被測(cè)溫度發(fā)生變化時(shí)，雙金屬片自由端發(fā)生位移，使指針軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由指針指示出被測(cè)溫度值。特點(diǎn)：雙金屬溫度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐振動(dòng)、耐沖擊、使用方便、維護(hù)容易、價(jià)格低廉，適于振動(dòng)較大場(chǎng)合的溫度測(cè)量。目前國(guó)產(chǎn)雙金屬溫度計(jì)的使用溫度范圍為-80～600℃，精度等級(jí)為1～2.5級(jí)。雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)1-表玻璃；2-指針；3-刻度盤；4-表殼；5-安裝壓帽；6-金屬保護(hù)管；7-指針軸；8-雙金屬螺旋；9-固定端三、測(cè)溫儀表的分類（3)應(yīng)用熱阻效應(yīng)測(cè)溫。利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的性質(zhì)，如鉑熱電阻、銅熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻溫度計(jì)等。（4)應(yīng)用熱電效應(yīng)測(cè)溫。兩種不同的導(dǎo)體形成的熱電偶，其回路輸出電勢(shì)與兩接點(diǎn)處溫度有關(guān)。利用熱電效應(yīng)制成的熱電偶溫度計(jì)。（5)應(yīng)用熱輻射原理測(cè)溫。利用物體輻射能隨溫度變化的性質(zhì)可以制成輻射溫度計(jì)。常用的工業(yè)用測(cè)溫方法三、測(cè)溫儀表的分類紅外溫度計(jì)三、測(cè)溫儀表的分類三、測(cè)溫儀表的分類溫度測(cè)量方法示溫涂料（變色涂料）裝滿熱水后圖案變得清晰可辨三、測(cè)溫儀表的分類變色涂料在電腦內(nèi)部溫度中的示溫作用CPU散熱風(fēng)扇低溫時(shí)顯示藍(lán)色溫度升高后變?yōu)榧t色溫度檢測(cè)——常用熱電偶的種類和結(jié)構(gòu)在測(cè)溫范圍內(nèi)其熱電性質(zhì)要穩(wěn)定,不隨時(shí)間變化;在測(cè)溫范圍內(nèi)要有足夠物理、化學(xué)穩(wěn)定性,不易被氧化或腐蝕;電阻溫度系數(shù)要小,電導(dǎo)率要高,組成熱電偶后產(chǎn)生的熱電勢(shì)要大,其值與溫度成線性關(guān)系或有簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系;復(fù)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。熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)1.常用熱電偶的種類分度號(hào)

名稱

測(cè)量溫度范圍

1000

C熱電勢(shì)/mVB鉑銠30－鉑銠650～18204.834R鉑銠13—鉑-50～176810.506S鉑銠10—鉑-50～17689.587K鎳鉻－鎳鉻

(鋁)-270～137041.276E鎳鉻－銅鎳(康銅)-270～1300——J鐵—銅鎳-270～800——T銅—銅鎳-210～760——工業(yè)上對(duì)熱電極材料的要求熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)名稱代號(hào)分度號(hào)測(cè)溫范圍/℃100℃時(shí)的熱電勢(shì)/mV1000℃時(shí)的熱電勢(shì)/mV特點(diǎn)鉑銠30-鉑銠6WRRB50～18200.0334.834熔點(diǎn)高，測(cè)溫上限高，性能穩(wěn)定，準(zhǔn)確度高，100℃以下熱電勢(shì)極小，所以可不必考慮冷端溫度補(bǔ)償；價(jià)昂，熱電勢(shì)小，線性差；只適用于高溫域的測(cè)量鉑銠13-鉑

R-50～17680.64710.506使用上限較高，準(zhǔn)確度高，性能穩(wěn)定，復(fù)現(xiàn)性好；但熱電勢(shì)較小，不能在金屬蒸氣和還原性氣氛中使用，在高溫下連續(xù)使用時(shí)特性會(huì)逐漸變壞，價(jià)昂；多用于精密測(cè)量鉑銠10-鉑WRPS-50～17680.6469.587優(yōu)點(diǎn)同上；但性能不如R型熱電偶；長(zhǎng)期以來(lái)曾經(jīng)作為國(guó)際溫標(biāo)的法定標(biāo)準(zhǔn)熱電偶鎳鉻-鎳硅WRNK-270～13704.09641.276熱電勢(shì)大，線性好，穩(wěn)定性好，價(jià)廉；但材質(zhì)較硬，在1000℃以上長(zhǎng)期使用會(huì)引起熱電勢(shì)漂移；多用于工業(yè)測(cè)量鎳鉻硅-鎳硅

N-270～13002.74436.256是一種新型熱電偶，各項(xiàng)性能均比K型熱電偶好，適宜于工業(yè)測(cè)量鎳鉻-銅鎳（錳白銅）WREE-270～8006.319－熱電勢(shì)比K型熱電偶大50%左右，線性好，耐高濕度，價(jià)廉；但不能用于還原性氣氛；多用于工業(yè)測(cè)量鐵-銅鎳（錳白銅）WRFJ-210～7605.269－價(jià)格低廉，在還原性氣體中較穩(wěn)定；但純鐵易被腐蝕和氧化；多用于工業(yè)測(cè)量銅-銅鎳（錳白銅）WRCT-270～4004.279－價(jià)廉，加工性能好，離散性小，性能穩(wěn)定，線性好，準(zhǔn)確度高；銅在高溫時(shí)易被氧化，測(cè)溫上限低；多用于低溫域測(cè)量?？勺?200～0℃溫域的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)八種國(guó)際通用熱電偶特性表熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)K熱電偶的分度表比較查出的3個(gè)熱電勢(shì)，可以看出熱電勢(shì)是否線性？結(jié)論：哪幾種熱電偶的測(cè)溫上限較高？哪一種熱電偶的靈敏度較高？哪一種熱電偶的靈敏度較低？哪幾種熱電偶的線性較差？幾種常用熱電偶的熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系曲線分析熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)為什么所有的曲線均過(guò)原點(diǎn)（零度點(diǎn)）？熱電偶的結(jié)構(gòu)形式：普通型熱電偶、鎧裝型熱電偶、薄膜熱電偶等。①熱電極感溫元件，熱端焊接，冷端連接在接線盒內(nèi)接線柱上，與外部接線連接。②絕緣管套在熱電極上防止熱電極短路。③保護(hù)套管使熱電極與被測(cè)介質(zhì)隔離，免受化學(xué)侵蝕和機(jī)械損傷。④接線盒普通防濺型、防水型、防爆型等。二、熱電偶的結(jié)構(gòu)形式1.普通型熱電偶結(jié)構(gòu)

熱電偶的結(jié)構(gòu)圖直形無(wú)固定裝置熱電偶，用于無(wú)壓力、無(wú)須固定的測(cè)溫場(chǎng)合。直形螺紋連接頭固定熱電偶錐形螺紋連接頭固定熱電偶。它們一般適用于無(wú)腐蝕介質(zhì)的管道安裝，錐形螺紋連接頭固定熱電偶適用于高壓、高流速?zèng)_擊的場(chǎng)合。直形法蘭固定熱電偶，適合于在設(shè)備上以及高溫、腐蝕性介質(zhì)中、低壓管道上安裝。二、熱電偶的結(jié)構(gòu)形式1.普通型熱電偶結(jié)構(gòu)普通熱電偶結(jié)構(gòu)圖1—出線孔密封圈；2-出線孔壓緊螺母；3-防掉鏈；4-接線盒蓋；5—接線柱；6-密封圈；7-接線盒座；8-接線絕緣座；9-保護(hù)套管；10—絕緣管；11-熱電極二、熱電偶的結(jié)構(gòu)形式二、熱電偶的結(jié)構(gòu)形式安裝螺紋普通裝配型熱電偶的外形鎧裝式熱電偶:將保護(hù)套管、絕緣材料粉末與熱電極三者組合成一體，經(jīng)多次拉伸制成的細(xì)長(zhǎng)形像鐵絲樣的熱電偶。二、熱電偶的結(jié)構(gòu)形式2.鎧裝式熱電偶二、熱電偶的結(jié)構(gòu)形式鎧裝型熱電偶外形法蘭鎧裝型熱電偶可長(zhǎng)達(dá)上百米薄壁金屬保護(hù)套管（鎧體）BA絕緣材料鎧裝型熱電偶橫截面二、熱電偶的結(jié)構(gòu)形式鎧裝式熱電偶在設(shè)備中的安裝薄膜型熱電偶:用真空蒸鍍的方法，把熱電極材料蒸鍍?cè)诮^緣基板上而制成。特點(diǎn)：測(cè)量端厚度約為幾個(gè)微米左右，熱容量小，響應(yīng)速度快，便于敷貼。適用于測(cè)量微小面積上的瞬變溫度。二、熱電偶的結(jié)構(gòu)形式3.薄膜型熱電偶薄膜熱電偶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）溫度檢測(cè)——熱電偶的基本定律熱電偶的基本定律1.均質(zhì)導(dǎo)體定律2.中間導(dǎo)體定律3.中間溫度定律4.標(biāo)準(zhǔn)電極定律熱電偶的基本定律熱電偶的基本定律1.均質(zhì)導(dǎo)體定律

兩種均質(zhì)金屬組成的熱電偶，其電勢(shì)大小與熱電極直徑、長(zhǎng)度及沿?zé)犭姌O長(zhǎng)度上的溫度分布無(wú)關(guān)，只與熱電極材料和兩端溫度有關(guān)。中間導(dǎo)體定律若在熱電偶回路中插入中間導(dǎo)體（第三種導(dǎo)體），只要中間導(dǎo)體兩端溫度相同，則對(duì)熱電偶回路的總熱電勢(shì)無(wú)影響。如圖，在回路中插入第三種導(dǎo)體C，C兩端溫度均為T0，則不影響回路總電勢(shì)。在此基礎(chǔ)上插入第四種導(dǎo)體D，只要保障D兩端溫度相同，則不會(huì)影響回路總電勢(shì)。2.中間導(dǎo)體定律熱電偶的基本定律熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)連接圖熱電偶的基本定律利用熱電偶測(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)上圖。總的熱電勢(shì)（1）根據(jù)能量守恒原理（2）將式（2）代入式（1），得：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。中間導(dǎo)體定律應(yīng)用熱電偶的基本定律中間導(dǎo)體定律應(yīng)用——開路熱電偶的應(yīng)用3.中間溫度定律熱電偶的基本定律在溫度T，T0之間選取一個(gè)溫度點(diǎn)Tn，則存在了兩段溫度區(qū)間，T、Tn及Tn、T0。根據(jù)這一定律，只要給出自由端為0℃的“熱電勢(shì)-溫度”的關(guān)系，就可以求出冷端為任意溫度T0時(shí)熱電偶的熱電勢(shì)。熱電偶的基本定律例：用分度號(hào)為K的鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量溫度,在沒(méi)有采取冷端溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下,顯示儀表指示值為500℃,而這時(shí)冷端溫度為60℃,試問(wèn)實(shí)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(shí)顯示儀表的指示值應(yīng)為多少?由于顯示儀表沒(méi)有采取冷端溫度補(bǔ)償，22.278(mV)信號(hào)送入儀表后，儀表認(rèn)為該熱電勢(shì)為冷端為0℃時(shí)獲取的熱電勢(shì)，即，E(t,0)=22.278(mV)，根據(jù)儀表設(shè)置，顯示儀表指示值約為538.4℃。熱電偶的基本定律解：（1）顯示儀表指示值為500℃時(shí),由K型熱電偶分度表可以查得，這時(shí)顯示儀表的實(shí)際輸入電勢(shì)為20.64mV,由于這個(gè)電勢(shì)是由熱電偶產(chǎn)生的,即E(t,t0)=20.64(mV)同樣，可以查得E(t0,0)=E(60,0)=2.436(mV)；由中間溫度定律可以得到；E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)=20.64+2.436=23.076(mV)；由23.076mV,查附錄,可得t≈557℃；即被測(cè)實(shí)際溫度為557℃。（2）當(dāng)熱端為557℃,冷端為20℃時(shí),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)4.標(biāo)準(zhǔn)電極定律熱電偶的基本定律由3種材料成分不同的熱電極A、B、C分別組成3對(duì)熱電偶（AB、AC、BC），,如圖所示。在相同結(jié)點(diǎn)溫度（T,T0）下，如果熱電極A和B分別與熱電極C(稱為標(biāo)準(zhǔn)電極）組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)已知，則由熱電極A和B組成的熱電偶的熱電勢(shì)可按下式求出解：設(shè)鉻合金為A，鋁合金為B，鉑為CEAC(100,，0)=3.13mVEBC(100，0)=-1.02mV則，熱電偶的基本定律例:當(dāng)T為100℃,T0為0℃時(shí)，鉻合金－鉑熱電偶E(100,0)=3.13mV,鋁合金－鉑熱電偶的E(100,0)=-1.02mV,求:鉻合金－鋁合金組成熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)E（100,0)?溫度檢測(cè)——熱電偶冷端溫度補(bǔ)償什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？如何進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？冷端溫度的變化對(duì)測(cè)量的影響及消除方法有哪些？熱電偶溫度計(jì)——熱電偶冷端溫度補(bǔ)償由于熱電偶長(zhǎng)度有限，自由端溫度將直接受到被測(cè)物溫度和周圍環(huán)境溫度的影響。例如，熱電偶安裝在電爐壁上，而自由端放在接線盒內(nèi)，電爐壁周圍溫度不穩(wěn)定，波及接線盒內(nèi)的自由端，造成測(cè)量誤差。這樣T0不為0℃，而且也會(huì)不斷變化，因此將產(chǎn)生誤差。E(Tx，T0)=E(Tx，0)-E(T0，0)一、什么要進(jìn)行熱電偶冷端溫度補(bǔ)償？采用一種專用導(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)右圖。二、如何進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？1.補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，要注意型號(hào)相配。熱電偶溫度計(jì)——熱電偶冷端溫度補(bǔ)償熱電偶名稱補(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)極鉑銠10-鉑（S）鎳鉻-鎳硅（K）鎳鉻-銅鎳（E）銅銅鎳鉻銅鎳銅鎳銅鎳0.64±0.034.10±0.156.95±0.30常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線使用補(bǔ)償導(dǎo)線必須注意五個(gè)問(wèn)題。兩根補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶兩個(gè)熱電極的接點(diǎn)必須對(duì)應(yīng)相接且具有相同溫度；各種補(bǔ)償導(dǎo)線只能與相應(yīng)型號(hào)的熱電偶配用；必須在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)使用；極性切勿接反；對(duì)于鎳鉻-銅鎳等用廉價(jià)金屬制成的熱電偶,可用其本身材料作補(bǔ)償導(dǎo)線。第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)（1）冷端恒溫法（冰浴法）三、冷端溫度的變化對(duì)測(cè)量的影響及消除方法將冷端放在冰水混合物的恒溫容器中，使冷端保持在0℃不變。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，就稱為熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償。一般采用下述四種方法。熱電偶冷端溫度保持０℃的方法1—被測(cè)流體管道2—熱電偶3—接線盒4—補(bǔ)償導(dǎo)線5—銅質(zhì)導(dǎo)線6—毫伏表7—冰瓶8—冰水混合物9—試管10—新的冷端實(shí)際生產(chǎn)中，其冷端溫度為t0，即有三、冷端溫度的變化對(duì)測(cè)量的影響及消除方法（2）計(jì)算修正方法由此可知，熱電勢(shì)的修正方法是把測(cè)得的熱電勢(shì)EAB（t，t0），加上熱端為室溫t0，冷端為0℃時(shí)的熱電偶的熱電勢(shì)EAB（t0，0），才能得到實(shí)際溫度下的熱電勢(shì)EAB（t，0）。或三、冷端溫度的變化對(duì)測(cè)量的影響及消除方法例:用鉑銠10-鉑熱電偶進(jìn)行溫度檢測(cè),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(dòng)補(bǔ)償且是以溫度刻度的)為985℃，試求被測(cè)溫度的實(shí)際值。解：由分度號(hào)為S的鉑銠10-鉑S型熱電偶分度表，查出985℃時(shí)的熱電勢(shì)值為9.412mV。也就是E(t,t0)=9.412mV,又從分度表中查得E(t0,0)=E(30,0)=0.173mV。將此兩個(gè)數(shù)值代入公式EAB（t，0℃）=EAB（t，t0）+EAB（t0，0C）,得E(t,0)=9.412mV+0.173mV=9.585(mV)再查分度表可知,對(duì)應(yīng)于9.585mV的溫度t=1000℃,這就是該支鉑銠10-鉑熱電偶所測(cè)得的溫度實(shí)際值。（3）校正儀表零點(diǎn)法三、冷端溫度的變化對(duì)測(cè)量的影響及消除方法若采用測(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。指針被預(yù)調(diào)到室溫（40

C）可補(bǔ)償冷端損失（4）補(bǔ)償電橋法三、冷端溫度的變化對(duì)測(cè)量的影響及消除方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。若電橋是在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。具有補(bǔ)償電橋的熱電偶測(cè)溫線路溫度檢測(cè)——熱電偶測(cè)溫幾種常用的熱電偶在不同溫度下所產(chǎn)生的熱電勢(shì)可以從熱電偶分度表中查到。分度表是在參考端溫度為0℃時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立的熱電勢(shì)與工作端溫度之間的數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系。熱電偶一般都是在自由端溫度為0℃時(shí)進(jìn)行分度的,因此,若自由端溫度不為0℃而為t0時(shí),則熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系可用下式進(jìn)行計(jì)算。熱電偶測(cè)溫EAB(t,t0)=EAB(t,0)-EAB(t0,0)

熱電偶溫度計(jì)例：今用一只鎳鉻-鎳硅熱電偶,測(cè)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(shì)E(800,30)。解：由附錄三可以查得E(800,0)=33.275(mV)E(30,0)=1.203(mV)將上述數(shù)據(jù)代入式(5-3),即得E(800,30)=E(800,0)-E(30,0)=32.072(mV)熱電偶溫度計(jì)解:由附錄一可以查得E(30,0)=0.173(mV)代入式(5-3)變換得E(t,0)=E(t,30)+E(30,0)=0.173+14.195=14.368(mV)再由附錄可以查得14.368mV對(duì)應(yīng)的溫度t為1400℃。熱電偶溫度計(jì)例:某支鉑銠10-鉑熱電偶在工作時(shí)，自由端溫度t0=30℃,測(cè)得熱電勢(shì)E(t,t0)=14.195mV，求被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際溫度。溫度檢測(cè)——熱電效應(yīng)熱電偶測(cè)溫原理熱電偶溫度計(jì)是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的測(cè)溫儀表。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。熱電偶的組成1—熱電偶；2—導(dǎo)線；3—測(cè)量?jī)x表

熱電偶示意圖熱電偶溫度計(jì)1.熱電效應(yīng)當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。這種物理現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。

熱電極A右端稱為：自由端（參考端、冷端）左端稱為：測(cè)量端（工作端、熱端）1821年，德國(guó)物理學(xué)家賽貝克用兩種不同金屬組成閉合回路，并用酒精燈加熱其中一個(gè)接觸點(diǎn)（稱為結(jié)點(diǎn)），發(fā)現(xiàn)放在回路中的指南針發(fā)生偏轉(zhuǎn)（說(shuō)明什么？），如果用兩盞酒精燈對(duì)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)同時(shí)加熱，指南針的偏轉(zhuǎn)角反而減?。ㄓ终f(shuō)明什么？）。顯然，指南針的偏轉(zhuǎn)說(shuō)明回路中有電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生并有電流在回路中流動(dòng)，電流的強(qiáng)弱與兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫差有關(guān)。熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì)熱電偶兩結(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的總的熱電勢(shì)等于熱端熱電勢(shì)與冷端熱電勢(shì)之差，是兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫差Δt的函數(shù)：EAB（T，T0）=eAB（T）-eAB（T0）通過(guò)以上演示得出結(jié)論熱電勢(shì)大致與兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫差Δt成正比e——單位電荷，e=1.6×10-19C；K——波爾茲曼常數(shù)，K=1.38×10-23J/K；NAt——為導(dǎo)體A在溫度t時(shí)的電子密度。δ為湯姆遜系數(shù)，表示溫度為1攝氏度所產(chǎn)生的的電動(dòng)勢(shì)。熱電偶溫度計(jì)熱電偶產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)由接觸電動(dòng)勢(shì)和溫差電動(dòng)勢(shì)兩部分組成。(1)溫差電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體兩端溫度不同、電子能量不同，造成導(dǎo)體內(nèi)自由電子從高溫端向低溫端擴(kuò)散，電子擴(kuò)散造成高、低溫端電荷的積累，形成靜電場(chǎng)Es。當(dāng)電場(chǎng)對(duì)電子的作用力與擴(kuò)散力平衡時(shí)，電場(chǎng)Es產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的溫差電動(dòng)勢(shì)。由上式可見(jiàn)，溫差電勢(shì)與材料性質(zhì)和導(dǎo)體兩端溫度有關(guān)，如果兩接點(diǎn)溫度相同，溫差電勢(shì)為零。熱電偶溫度計(jì)兩種不同導(dǎo)體接觸時(shí)，由于電子密度不同，在兩金屬A和B的接觸點(diǎn)處會(huì)發(fā)生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象，自由電子將從密度大的金屬A擴(kuò)散到密度小的金屬B，使A失去電子帶正電，B得到電子帶負(fù)電，電子擴(kuò)散造成接觸點(diǎn)處電荷的積累，形成靜電場(chǎng)Em。當(dāng)電場(chǎng)對(duì)電子的作用力與擴(kuò)散力平衡時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的接觸電動(dòng)勢(shì)。（2）接觸電勢(shì)接觸電勢(shì)形成的過(guò)程（2）接觸電勢(shì)熱電偶溫度計(jì)T——A、B導(dǎo)體接觸處的溫度；NAT、NBT——分別為導(dǎo)體A、B在溫度T時(shí)的電子密度。由上式可知，接觸電勢(shì)的大小與溫度、材料的電子密度有關(guān)。溫度越高，接觸電勢(shì)越大，兩金屬電子密度比值越大，接觸電勢(shì)越大。(3)熱電偶回路總電勢(shì)對(duì)于導(dǎo)體A和B組成的熱電偶回路，當(dāng)接點(diǎn)溫度T＞T0，NA>NB時(shí)，回路中總熱電勢(shì)為：化簡(jiǎn)得：熱電偶溫度計(jì)在總電動(dòng)勢(shì)中，由于溫差電動(dòng)勢(shì)比接觸電動(dòng)勢(shì)小很多，可以忽略不計(jì)，又由于T>T0，NA>NB，熱端處接觸電勢(shì)EAB(T)占主導(dǎo)地位，A為正極，B為負(fù)極。對(duì)于已選定的熱電偶，材料AB的電子密度為已知函數(shù)，所以得到當(dāng)參考端的溫度T0恒定時(shí)，為常數(shù)，則

當(dāng)冷端保持溫度不變，則熱電偶回路總電勢(shì)只隨熱端的溫度變化而變化。在實(shí)際應(yīng)用中，熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系是在參考端溫度為0℃時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立的熱電勢(shì)與工作端溫度之間的數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系。溫度檢測(cè)——熱電阻溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)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，顯示儀表以及連接導(dǎo)線所組成。WZ系列裝配式熱電阻PLC采用三線制接入熱電阻利用熱電阻的電阻值隨溫度變化而變化的特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。一、測(cè)溫原理

對(duì)于線性變化的熱電阻來(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。Rt為溫度時(shí)的阻值；R0為溫度為0度時(shí)的阻值；α電阻溫度系數(shù)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；熱容量要小；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；價(jià)格便宜。二、工業(yè)常用熱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(xué)穩(wěn)定性,有良好的復(fù)制性。但價(jià)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(hào)來(lái)表示。熱電阻溫度計(jì)1.鉑電阻工業(yè)上常用的鉑電阻主要有分度號(hào)為Pt100,它在0℃時(shí)R0=100Ω。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。熱電阻溫度計(jì)2.銅電阻工業(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Cu50。另一種是R0＝100Ω，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為Cu100。溫度變送器是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)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(diǎn)的溫度或某兩點(diǎn)的溫差轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的4-20mA標(biāo)準(zhǔn)直流電流信號(hào)輸出。三、溫度變送器使用PT100熱電阻測(cè)溫時(shí)，采用三線制方式，接入溫度變送器abc，變送器采用24V供電，變送器（傳感器）輸出電流4-20mA送入PLC、DCS或其他儀表中。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)測(cè)溫區(qū)間不同，可靈活選用熱電阻和熱電偶傳感器。一般，PT100熱電阻采用三線制（a、b、c），常溫下ab、ac間電阻約為110Ω，bc間短路。熱電偶一般采用兩線制。實(shí)際應(yīng)用中，傳感器必須和溫度變送器或儀表匹配。三、溫度變送器在實(shí)際應(yīng)用中，出現(xiàn)了一體化一體化