第三章温度检测及仪表

A’
t
A B
t 0’
B’
小结： ① 测温原理
② 使用补偿导线的目的及用法
③ 冷端温度补偿方法及原理。
作业：
P94 58、59、60、 64题
显 t0 示
表
二、热电阻温度计
1、原理： 金属导体或半导体电阻的阻值随温度变化而变化 金属导体：t ↑ → Rt↑ 半导体：t ↑ → Rt↓
特点：低温段线性好，精度高，不用进行冷端温度补偿，但 反 应慢，不能测点温。
一、概述
§5 温度检测及仪表
安全泡
温度：表征冷热程度的物理量。
标尺
表示： 摄氏温标 t ( ℃ ) 凯氏温标 T （ K ）
1、测量方法
T = t ＋273.15
毛细管
（1） 利用物体的体积受热膨胀
中间泡
固体：Vt=Vo（1+βt）
温泡
液体 ：△V＝ △V液－ △V容＝ Vo（α－ α’ ）△ t
气体：PV=mRT
作业：能否用普通万用表测量热电阻？
分度号：S
温度 0
℃
0 0.000 10 0.055 20 0.113 30 0.173
1
0.005 0.061 0.119 0.179
2
0.011 0.067 0.125 0.185
分度表
3
4
5
6
热 电 动 势 mV 0.016 0.022 0.027 0.033 0.072 0.078 0.084 0.090 0.131 0.137 0.143 0.140 0.191 0.197 0.203 0.210
无关。
tBiblioteka Baidu
EAB（t，tc， to）＝ EAB（t， tc）＋ EAB（tc， to）
A
to
C
＋
EAB(t,t0) －
B
to
A
tc
B
to
A
B
tc
3 、常用热电偶
铂铑10— 铂：S 镍铬—镍硅：K 镍铬—铜镍：E
主要特点比较：
分度号
注意：不同分度号分度表不同。 （t0 = 0 ℃） E～t 关系不同
S
注意：①热电特性与所配热偶相同或相近。
② 使用温度范围（0～100 ℃）。
③正负不能接错。
补偿导线的方法也称是热偶冷端温度的部分（不完全）补偿法。
（2）冷端温度补偿
EAB(t,t0)
t
EAB(t,0)
A’
A B
t 0’
t0
B’
➢冰浴法： 用冰槽使t0保持零度。（制造厂用） ➢计算法： （实验室用） ➢➢➢仪补补表偿偿零电热点桥电调法偶整：法（：将t0变仪化表）的机械零点调到t0 （t0恒定）。
当t0 =0时，用实验方法测出不同温度下的电势，即得 分度表。
②t=to
EAB（t， to）＝０
③A=B EAB（t， to）＝０
2、基本定律
（1）中间导体定律
EAB（t， to）只与t，t0有
t
关，与第三种金属C无关，
只要保证两接点温度相
等。
（2） 中间温度定律
EAB（t， to）与中间温度tc
A金属与B金属接触时，设NA ＞ NB
扩散
则A金属电子 B金属
（＋）
（－）
产生接触电势eA B（t）， eA B（to）
电动势eAB（t）
t
+
－
A
B
NA ＞ NB
（3）回路总电势：
A
eA（t ，to）
eAB（t） t
EAB（t， to）
to eAB（to）
工作端（热端）t
B
eB（t,，to） 自由端（冷端）t0
特点
精度高、性能 稳定、氧化性
线性好、便宜、 易提纯
４、结构 P87
5、引线方式
（1）两线制 引线电阻产生附加误差
（2）三线制 （工业用） 引线电阻分别接入上下支路， 可消除误差
（3）四线制 可完全可消除误差， 用于精确测量。
+电
Rt
位
差
-计
小结：①常用热电阻种类、特点、原理、连接方式
②测温元件的安装
EAB（t， to）＝ eAB（t）－ eAB（to） －eA（t ，to）＋eB（t，to） ≈ eAB（t）－ eAB（to） ＝f（t）－f（to） ≈ f（t－to）
EAB（t，t0）＝－EBA （t，t0）＝EBA （t0，t）＝－EAB （t0，t）
说明：
①热电偶产生的热电势不仅与所用材料种类有关，还与两接 点温度有关； 与热电偶几何尺寸无关；当材料、t0一定时， 热电势只与t 有关（但不是线性关系），通过测电势即可测 温度。
（2）利用热电效应
将两种不同的金属两端分别焊接起来，当两端温度不同时， 回路中会产生电势，大小为：EAB（t，to）=f（t）－f（ to ）
（３） 利用导体或半导体电阻随温度变化A
导体：铜、铂
半导体：热敏电阻
t
EAB（t， to）
to
（４）利用物体的辐射能随温度变化
E=KT4 工业常用的温度检测仪表
2、组成
感测元件 热电阻
显示仪表 （不平衡电桥或平衡电桥）
铜导线
用三线制接入
３、种类
名称
分度号
铂电阻 铜电阻
Pt10 R0=10Ω
Pt100 R0=100Ω
CU50
R0=50Ω CU100
R0=100Ω
测温 范围℃ 0~650
－50～150
关系式 RPt＝ R0(1+At+Bt2+Ct3)
Rcu＝R0(1+αt) Rcu＝Rt0(1+α△t)
冷端温度为0℃
7
8
9
0.038 0.095 0.154 0.216
0.044 0.101 0.161 0.222
0.050 0.107 0..167 0.228
分度号：K
冷端温度为0℃
温度
℃
0 10 20 30
0
0.000 0.397 0.798 1.203
B
热电偶温度计 热电阻温度计
二、热电偶温度计
1、测温原理 （1）温差电势：一种金属的两端因温度不同产生的热电势。
当 t ≠ to
扩散
高温端电子
（＋）
形成温差电势
低温端
（－）
eA （t，to） eB （t，to）
数值较小，可忽略
电动势eA（t，to）
+ t
A
t ＞ to 电场
－
to
（2）接触电势：不同金属相接触产生的电势。
K
E
检测范围（℃） -20~1300（1600） -50~900（1200） -40~600（900）
精度
高
中
低
灵敏度
低
中
高
价格
高
适中
低
4、冷端处理
（1）补偿导线
A’
t
A B
t1
t0
B’
利用中间温度定律，将热电偶用与其同型号的补偿导线延长。
作用：将冷端从温度较高、波动较大移到温度较低、相对稳定 的地方。
用与测量热电偶同型号的热电偶进行补偿，用于多支热电偶。
5、结构 （1）普通型
（2）套管型（铠装热电偶） 热电极、绝缘材料、金属套管合为一体，具有细长、容易弯曲、 热响应时间快、耐振动、耐温、抗压和坚固耐用等优点。
6、热电偶温度计的组成
1. 热电偶（感温元件） 2. 显示仪表 3. 连接导线（补偿导线及铜线）