化工仪表第3章5温度检测.ppt

报警与自控
量点不超过 10米
测量精度高 ,便于远距离、 结构复杂、不能测量高温 ,由
多点、集中测量和自动控制 于体积大 ,测点温度较困难
测温范围广 ,精度高 ,便于 需冷端温度补偿 ,在低温段测
远距离、多点、集中测量和 自动控制
量精度较低
-30 ～ 600 液体型 0 ～ 250 蒸汽型
-200 ～ 600 铂电阻 -50 ～ 150 铜电阻 -50 ～150（180）镍电阻 -100 ～200（300）热敏电阻 0 ～1300（1600）铂铑10-铂 -50 ～1000（1200）镍铬-镍硅
热电偶：两种不同的金属A和B构成闭合回路， 当两个接触端T﹥T0时，回路中会产生热电势。
热电势由两种材料的接触电势 和单一材料的温差电势决定
图3-57 热电现象
（1）接触电势
接触电势 不同金属材料内部的自由电子密度不同，当A和B材料接触
是，自由电子要从密度大的地方扩散到密度小的地方，从 而产生自由电子扩散现象。 自由电子从A扩散到B，扩散平衡时，A失去电子带正电荷， B得到电子带负电荷，因此在A、B接触处形成一定电位差， 即接触电势（帕尔帖电势）。
赛贝克（Seebeck）效应(热电效应)
1821年赛贝克发现了铜、铁这两种金属的温差电现象。 即在这两种金属构成的闭合回路中，对两个接头的中一个 加热即可产生电流。在冷接头处，电流从铁流向铜。由于 冷、热两个端（接头）存在温差而产生的电势差e，就是温 差热电势。 这种由两种不同的金属构成的能产生温差热电势的装置称 为热电偶。a
非接触测温
温度敏感元件不与被测对象接触，而是通过辐射能量进行热 交换，由辐射能的大小来推算被测物体的温度。 常用的非接触式测温仪表：
(1) 辐射式温度计：基于普朗克定理 光电高温计，辐射传感器，比色温度计。
(2) 光纤式温度计：光纤的温度特性、传光介质。 光纤温度传感器，光纤辐射温度计。
优点：不与被测物体接触，不破坏原有的温度场，在被测物 体为运动物体时尤为适用。
缺点：精度一般不高。
红外热像仪
一、概述
1.应用热膨胀原理测温
利用液体或固体受热时产生热膨胀的原理,可以制成膨胀式 温度计。
图3-52 双金属片
图3-53 双金Biblioteka 温度信号器1—双金属片；2—调节螺钉； 3—绝缘子；4—信号灯
一、概述
2.应用压力随温度变化的原理测温 3.应用热阻效应测温 4.应用热电效应测温 5.应用热辐射原理测温
二、热电偶温度计
热电偶
热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表。
热电偶温度计由三部分组成：热电偶；测量仪表；连接热 电偶和测量仪表的导线。
图3-55 热电偶温度计测温系统示意图 1—热电偶；2—导线；3—测量仪表
图3-56 热电偶示意图
二、热电偶温度计
1.热电现象及测温原理
热电偶也叫温差电偶 是最早出现的一种热电探测器件
非接 触式 测温 仪表
光学高温 计
辐射高温 计
携带用、可测量高温、测温
时不破坏被测物体温度场
测温元件不破坏被测物体温 度场 ,能作远距离测量、报 警和自控、测温范围广
测量时 ,必须经过人工调整 ,有 人为误差 ,不能作远距离测量 , 记录和自控
只能测高温,低温段测量不准, 环境条件会影响测量精度,连续 测高温时须作水冷却或气冷却
化工仪表及自动化
第五节 温度检测及仪表
内容提要
概述
测温仪表的分类 温度检测的基本原理
热电偶温度计
热电偶 补偿导线与冷端温度补偿
热电阻温度计
测温原理 常用热电阻
内容提要
温度变送器 电动温度变送器 一体化温度变送器 智能式温度变送器
一、 概述
一、测温仪表的分类
反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物 理和化学过程相联系。 温度概念的建立及测量：以热平衡为基础的； 温度最本质的性质：当两个冷热程度不同的物体 接触后就会产生导热换热，换热结束后两物体处 于热平衡状态，则它们具有相同的温度。
容易破损、读数麻烦、一般只 能现场指示 ,不能记录与远传 精度低、不能离开测量点测量 , 量程与使用范围均有限
-100～100（150）有机液体 0 ～350（-30 ～ 650）水银
-80 ～ 600
结构简单、不怕震动、具有 精度低、测量距离较远时 ,仪
防爆性、价格低廉、能记录、 表的滞后性较大、一般离开测
分类 按测量方式 接触式与非接触式
一、概述
测温 方式
接 触 式 测 温 仪 表
温度计 种类
玻璃液体 温度计
双金属温 度计
压力式温 度计
电阻温度 计
热电偶温 度计
表3-3 各种温度计的优缺点及使用范围
优点
缺点
使用范围／℃
结构简单、使用方便、测量 准确、价格低廉 结构简单、机械强度大、价
格低、能记录、报警与自控
即在A两端形成一定电 位差，即温差电势（汤 姆逊电势）。
汤姆逊电势大小为：
T
eA (T ,T0 )
dT
T0
δ —— 汤姆逊系数，它表示温度为1℃时所产生 的电动势值，它与材料的性质有关。
帕尔帖电势大小为：
e AB
(T )
kT e
ln
NA NB
k —— 玻耳兹曼常数； K＝1.38×10-23
T —— 接触面的绝对温度；
e —— 单位电荷量； e = 1.6×10-19C
NA——金属电极A的自由电子密度 NB——金属电极B的自由电子密度
（2）温差电势
温差电势 （汤姆逊电势）
在同一金属材料A中， 当金属材料两端的温度 不同时，两端电子能量 不同。温度高的一端电 子能量大，则电子从高 温端向低温扩散的数量 多，直至平衡。
700 ～ 3200 0 ～ 2000）
4
接触式测温
温度敏感元件与被测对象接触，经过换热后两 者温度相等。
常用的接触式测温仪表： (1) 膨胀式温度计。 (2) 热电阻温度计。 (3) 热电偶温度计。 (4) 其他原理的温度计。
特点：
优点：直观、可靠，测量仪表也比较简单。 缺点： 由于敏感元件必须与被测对象接触，在接触过程中就可 能破坏被测对象的温度场分布，从而造成测量误差。 有的测温元件不能和被测对象充分接触，不能达到充分 的热平衡，使测温元件和被测对象温度不一致，也会带来 误差。 在接触过程中，介质腐蚀性，高温时对测温元件的影响， 影响测温元件的可靠性和工作寿命。