




免費預(yù)覽已結(jié)束,剩余46頁可下載查看
下載本文檔
版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)
文檔簡介
第八章溫度的測量 第一節(jié)概述 第二節(jié)熱電偶溫度計 第三節(jié)熱電阻溫度計 溫度 表征物體冷熱程度的物理量 第一節(jié)概述 1 溫度及其測量 溫度可借助于冷熱不同的物體之間的熱交換 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測量 溫度的測量 目前國際上常用的表示溫度高低的溫標是攝氏溫標和國際溫標 第一節(jié)概述1 溫度及其測量 從測量體與被測介質(zhì)接觸與否劃分 2 測溫法分類 基于熱平衡原理 測溫敏感元件必須與被測介質(zhì)接觸 使兩者處于同一熱平衡狀態(tài) 非接觸式測溫 接觸式測溫 接觸式測溫特點 簡單 可靠 且測量精度高 但是由于測溫元件需與被測介質(zhì)接觸進行熱交換才能達到熱平衡 因而產(chǎn)生了滯后現(xiàn)象 另外 由于受到耐高溫材料的限制 接觸式測溫不能應(yīng)用于很高溫度的測量 第一節(jié)概述2 測溫法分類 非接觸式測溫是利用物質(zhì)的熱輻射原理 測溫敏感元件不需與被測介質(zhì)接觸 而是通過接收被測物體發(fā)出的輻射熱來判斷溫度 非接觸式測溫特點 非接觸式測溫 由于測溫元件不與被測介質(zhì)接觸 因而其測溫范圍廣 其測溫上限原則上不受限制 測溫速度也較快 而且可以對運動體進行測量 但是 它受到物體的發(fā)射率 被測對象到儀表的距離 煙塵和水汽等介質(zhì)的影響 一般測溫誤差較大 第一節(jié)概述2 測溫法分類 第二節(jié)熱電偶溫度計 1 熱電效應(yīng)及測溫原理 兩種不同材料的金屬導(dǎo)線A和B串接 當t t0時 回路中就有電壓或電流產(chǎn)生 實驗表明 電壓值隨溫度的升高將變大 回路中的電壓或電流與兩接點的溫度有關(guān) 因此稱為熱電勢或勢電流 1 1一個簡單的實驗 第二節(jié)熱電偶溫度計1 熱電效應(yīng)及測溫原理 熱電效應(yīng) 將任意兩種不同材料的導(dǎo)體首尾依次相接構(gòu)成一個閉合回路 當兩觸點溫度不同時 在回路中產(chǎn)生熱電勢的現(xiàn)象 1 2幾個概念 熱電偶 兩種不同導(dǎo)體的組合 熱電勢 由于兩觸點溫度不同而在回路中形成的電勢 熱電回路 兩種不同導(dǎo)體所形成的回路 第二節(jié)熱電偶溫度計1 熱電效應(yīng)及測溫原理 1 3熱電勢的形成及測溫原理 熱電勢的形成 兩種不同導(dǎo)體的性質(zhì) 電子擴散 形成穩(wěn)定的接觸電勢 形成電場 阻礙電子擴散 熱電勢的影響因素 接觸點的溫度 不同金屬電子密度不同 第二節(jié)熱電偶溫度計1 熱電效應(yīng)及測溫原理 兩個電極閉合 構(gòu)成一個熱電回路 在兩接點處形成兩個方向相反的熱電勢 回路中總的熱電勢為 或 將接觸電勢記作 eABA 正電極 B 負電極 第二節(jié)熱電偶溫度計1 熱電效應(yīng)及測溫原理 熱電偶回路中總的熱電勢為兩接點熱電勢的代數(shù)和 當熱電極材料確定后 總熱電勢成為溫度t0和t的函數(shù) 如果使冷端溫度固定不變 則熱電勢就只是溫度t的單值函數(shù)了 這樣只要測出熱電勢的大小 就能判斷出測點溫度的高低 熱電現(xiàn)象測溫的基本原理 第二節(jié)熱電偶溫度計1 熱電效應(yīng)及測溫原理 解 根據(jù)E t t0 39 58mV 及熱電偶的材料等已知條件 查熱電偶分度表 結(jié)果為956 5 例 選用鎳鉻 鎳硅熱電偶測量某一熱處理爐的爐溫 毫伏表的示值為39 58mV 問爐溫為多少 第二節(jié)熱電偶溫度計1 熱電效應(yīng)及測溫原理 2 熱電回路的基本法則 測量端和參比端溫度為t和t1時 熱電勢為 2 1中間溫度法則 測量端和參比端溫度為t1和t0時 熱電勢為 則 當溫度為t和t0時 熱電勢為 第二節(jié)熱電偶溫度計2 熱電回路的基本法則 證明 兩式相加 即可得證 第二節(jié)熱電偶溫度計2 熱電回路的基本法則 中間導(dǎo)體或第三導(dǎo)體C存在時 此時共有三個接點 回路中的熱電勢為 2 2中間導(dǎo)體法則 第二節(jié)熱電偶溫度計2 熱電回路的基本法則 根據(jù)能量守恒原理 多種金屬導(dǎo)體組成的閉合回路 只要各接點的溫度相同 則回路中的總熱電勢為零 對于圖中的回路 當t t0時 證明 回路中的熱電勢為 將上式代入 即可得證 第二節(jié)熱電偶溫度計2 熱電回路的基本法則 結(jié)論 熱電回路接入第三種材料導(dǎo)線 只要第三種材料兩端溫度相同 它的引入不會影響熱電勢 這一性質(zhì)稱為中間導(dǎo)體定律 從實用觀點看 這條性質(zhì)很重要 正是由于這一性質(zhì) 才可以在回路中引入各種儀表 連接導(dǎo)線等 而不用擔心會對熱電勢有影響 而且也允許采用任意辦法焊制熱電偶 第二節(jié)熱電偶溫度計2 熱電回路的基本法則 若A和B是同一種金屬 則無擴散可言 雖然t t0 熱電偶回路內(nèi)的總電勢仍恒為零 即 2 3有關(guān)熱電回路的幾點結(jié)論 若A和B不是同一種金屬 然而兩連接點處于同一溫度 熱電偶回路內(nèi)的總電勢亦恒為零 即 第二節(jié)熱電偶溫度計2 熱電回路的基本法則 回路中的熱電勢與熱電極A B及各中間導(dǎo)體C D 等的中間溫度無關(guān) 而只與接點溫度有關(guān) 當溫度為t1 t2時 用導(dǎo)體A B組成的熱電偶的熱電勢等于AC和CB熱電偶的熱電勢之代數(shù)和 即 第二節(jié)熱電偶溫度計2 熱電回路的基本法則 3 熱電偶的種類 根據(jù)熱電效應(yīng) 只要是兩種不同性質(zhì)的任何導(dǎo)體都可配制成熱電偶 但是在實際情況下 并不是所有材料都可以成為有價值的熱電極材料 因為還要考慮到靈敏度 準確度 可靠性 穩(wěn)定性等條件 我國廣泛使用的標準化熱電偶主要有 鉑銠 鉑熱電偶 分度號S 鎳鉻 鎳硅 鎳鉻 鎳鋁 熱電偶 分度號K 鎳鉻 考銅熱電偶 分度號XK 鉑銠30 鉑銠6熱電偶 分度號B 第二節(jié)熱電偶溫度計3 熱電偶的種類 鉑銠 鉑熱電偶 由直徑為0 5mm的純鉑絲和相同直徑的鉑銠絲制成 分度號S 第二節(jié)熱電偶溫度計3 熱電偶的種類 熱電偶在1300 以下范圍內(nèi)可長時間使用 在良好的使用環(huán)境下可短期測量1600 的高溫 鉑銠 鉑熱電偶靈敏度低 線性度一般 復(fù)制精度和測量的準確度較高 可用于精密溫度測量和作標準熱電偶 主要缺點是熱電勢較弱 在高溫時易受還原氣體侵害而變質(zhì) 從而引起熱電偶特性的變化 失去測量準確性 鎳鉻 鎳硅 鎳鉻 鎳鋁 熱電偶 熱電偶的分度號為K 熱電極的直徑一般為1 2 2 5mm 第二節(jié)熱電偶溫度計3 熱電偶的種類 熱電偶化學穩(wěn)定性較高 可在氧化性或中性介質(zhì)中長時間地測量900 以下溫度 短期測量可達到1300 如果用于還原性介質(zhì)中 則會很快受到腐蝕 熱電偶線性最好 并具有復(fù)制性好 熱電勢大 價格便宜等優(yōu)點 雖然測量精度偏低 但完全能滿足工業(yè)上的測量要求 是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的一種熱電偶 鎳鉻 考銅熱電偶 熱電偶的分度號為XK 熱電極的直徑一般為1 2 2mm 第二節(jié)熱電偶溫度計3 熱電偶的種類 適用于還原性或中性介質(zhì) 長期使用溫度不超過600 短期使用可達800 熱電偶的特點為靈敏度高 價格便宜 但測量范圍低且窄 考銅合金絲易受氧化 鉑銠30 鉑銠6熱電偶 熱電偶以鉑銠30絲 鉑70 銠30 為正極 鉑銠6絲 鉑94 銠6 為負極 分度號B 第二節(jié)熱電偶溫度計3 熱電偶的種類 熱電偶性能穩(wěn)定 精度高 適用于氧化性和中性介質(zhì)的溫度測量 可長期測量1600 的高溫 短期可測1800 缺點為產(chǎn)生的熱電勢小 且價格昂貴 圖示 熱電勢與溫度的關(guān)系曲線 第二節(jié)熱電偶溫度計3 熱電偶的種類 4 熱電偶的冷端溫度補償 用熱電偶測溫時 熱電勢的大小決定于冷熱端溫度之差 如果冷端溫度固定不變 則決定于熱端溫度 可是如果冷端溫度是變化的 將會引起測量誤差 為此 常采用一些措施來除冷端溫度變化所產(chǎn)生的影響 即進行熱電偶的冷端溫度補償 熱電偶冷端溫度補償必要性 第二節(jié)熱電偶溫度計4 熱電偶的冷端補償 一般熱電偶定標時 冷端溫度是以0 為標準 因此 常常將冷端置于冰水混合物中 使其溫度保持為恒定的0 在實驗室條件下 通常是將冷端放在盛有絕緣油的試管中 然后再將其放入裝滿冰水化合物的保溫容器中 使冷端保持為0 4 1冷端恒溫法 第二節(jié)熱電偶溫度計4 熱電偶的冷端補償 熱電偶的溫度熱電勢關(guān)系曲線是在冷端溫度為0 的情況下得到的 與它配套使用的測量電路或顯示儀表根據(jù)這一關(guān)系曲線進行刻度 冷端溫度不等于0時 就需要對儀表指示值加以修正 4 2冷端溫度校正法 第二節(jié)熱電偶溫度計4 熱電偶的冷端補償 例如 冷端溫度高于0 但恒定于t0 為求得真實溫度 可以利用中間溫度法則用下式進行修正 為了使熱電偶冷端溫度保持恒定 一般用一種稱為補償導(dǎo)線的連線將熱電偶冷端延伸出來 這種導(dǎo)線在一定溫度 0 150 范圍內(nèi)應(yīng)和所連接的熱電偶具有相同的熱電性能 4 3補償導(dǎo)線法 第二節(jié)熱電偶溫度計4 熱電偶的冷端補償 說明 只有當新移的冷端溫度恒定或配用儀表本身具有冷端溫度自動補償裝置時 應(yīng)用補償導(dǎo)線才有意義 熱電偶和補償導(dǎo)線連接端所處的溫度一般不應(yīng)超過150 否則也會由于熱電特性不同帶來新的誤差 第二節(jié)熱電偶溫度計4 熱電偶的冷端補償 補償電橋法是利用不平衡電橋產(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 補償電橋現(xiàn)已標準化 4 4補償電橋法 第二節(jié)熱電偶溫度計4 熱電偶的冷端補償 適當選擇Rs的數(shù)值 可使電橋產(chǎn)生的不平衡電壓 U在一定溫度范圍內(nèi)基本能夠補償由于冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值 這樣 當冷端溫度有一定變化時 儀表仍然能給出正確的溫度示值 第二節(jié)熱電偶溫度計4 熱電偶的冷端補償 5 熱電偶的實用測溫電路 實用測溫電路的組成 熱電極 補償導(dǎo)線 熱電勢檢測儀表 動圈式表頭 毫伏電壓表 電位差計 數(shù)字電壓表等 第二節(jié)熱電偶溫度計5 熱電偶的實用測溫電路 5 1測量某點溫度的基本電路 只要熱電極和補償導(dǎo)線的兩個接線端的溫度相同 例如都為t1 則對測量精度無影響 第二節(jié)熱電偶溫度計5 熱電偶的實用測溫電路 為了保證流過動圈的電流與熱電勢有嚴格的對應(yīng)關(guān)系 回路的總電阻應(yīng)為定值 然而 由于動圈本身是由銅導(dǎo)線繞制的 因此環(huán)境溫度變化引起的阻值變化 Ri將會引起回路電流的變化 進而引起相應(yīng)的示值誤差 t 因此需對動圈電阻進行補償 動圈式儀表測量線路 第二節(jié)熱電偶溫度計5 熱電偶的實用測溫電路 第二節(jié)熱電偶溫度計5 熱電偶的實用測溫電路 5 2測量兩點之間溫差的基本電路 兩支同型號熱電偶配用相同的補償導(dǎo)線對接 若t1 t2 可測得兩點的溫差 第二節(jié)熱電偶溫度計5 熱電偶的實用測溫電路 5 3測量若干點平均溫度的測量電路 并聯(lián)電路 并聯(lián)電路中 輸入到儀表兩端的毫伏值為三個熱電偶輸出熱電勢的平均值 如果三個熱電偶均工作在特性曲線的線性部分時 則代表了各點溫度的算術(shù)平均值 第二節(jié)熱電偶溫度計5 熱電偶的實用測溫電路 并聯(lián)電路的特點 儀表的分度仍然和單獨配用一個熱電偶時一樣 但當某一熱電偶燒斷時不能很快被發(fā)現(xiàn) 第二節(jié)熱電偶溫度計5 熱電偶的實用測溫電路 串聯(lián)電路 在串聯(lián)電路中 輸入到儀表兩端的電勢為兩個熱電偶產(chǎn)生的熱電勢之和 可直接從儀表讀出平均值 電路的特點 熱電偶燒壞可立即知道 另外可獲得較大的熱電勢 第二節(jié)熱電偶溫度計5 熱電偶的實用測溫電路 說明 熱電偶在使用前或使用中都需進行校驗 也稱定標或標定 熱電偶標定的目的是核對標準熱電偶的熱電勢 溫度關(guān)系是否符合標準 或是確定非標準熱電偶的熱電勢 溫度標定曲線 也可以通過標定消除測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差 標定方法有定點法和比較法 定點法 利用純物質(zhì)的沸點或凝固點作為溫度標準 比較法 將高一級的標準熱電偶與被標定熱電偶放在同一溫度的介質(zhì)中 并以標準熱電偶的溫度讀數(shù)作為溫度標準 第二節(jié)熱電偶溫度計5 熱電偶的實用測溫電路 第三節(jié)熱電阻溫度計 熱電偶溫度計局限 熱電偶溫度計適用于測量500 以上的較高溫度 對于500 以下中 低溫 熱電偶測溫有時不一定恰當 在中 低溫區(qū) 熱電偶輸出的熱電勢很小 對于測量電路的抗干擾措施要求高 否則難以測準 原因 在較低溫度區(qū)域 一般方法不易得到全補償 因此冷端溫度的變化和環(huán)境溫度的變化所引起的相對誤差就顯得特別突出 第三節(jié)熱電阻溫度計 工作原理 利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻值隨溫度變化的性質(zhì)進行測溫 金屬絲熱電阻 測溫元件 熱敏電阻 第三節(jié)熱電阻溫度計 1 1熱電阻的阻值變化 對于線性較好的銅電阻或一定溫度范圍內(nèi)的鉑電阻 一般金屬具有正的電阻溫度系數(shù) 電阻率隨溫度上升而增加 在一定溫度范圍內(nèi)有 其中 Rt 溫度為t時的電阻值 R0 溫度為0 時的電阻值 電阻溫度系數(shù) 1 金屬絲熱電阻 第三節(jié)熱電阻溫度計1 金屬絲熱電阻 1 2標準熱電阻 常用的標準化熱電阻 鉑熱電阻 Pt 銅熱電阻 Cu 第三節(jié)熱電阻溫度計1 金屬絲熱電阻 銅電阻的線性很好 但測量范圍不寬 一般為0 150 鉑熱電阻 Pt 銅熱電阻 Cu 鉑電阻線性稍差 但其物理化學性能穩(wěn)定 復(fù)現(xiàn)性好 測量精度高 測溫范圍寬 可在0 900 范圍內(nèi)測溫 因而應(yīng)用廣泛 第三節(jié)熱電阻溫度計1 金屬絲熱電阻 1 3測溫電路 熱電阻在測量電橋中的引線方式 采用熱電阻作為測溫元件時 溫度的變化轉(zhuǎn)化為電阻的變化 對溫度的測量就轉(zhuǎn)化為電阻的測量 要測量電阻的變化 一般是以熱電阻作為電橋的一臂 通過電橋把測電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)闇y電壓的變化 由動圈式儀表或毫伏計等直接測量或經(jīng)放大器輸出 二線制 三線制 第三節(jié)熱電阻溫度計1 金屬絲熱電阻 采用二線制接法時 引出導(dǎo)線被接于電橋的一個臂上 當由于環(huán)境溫度或通過電流引起溫度變化時 將產(chǎn)生附加電阻 引起測量誤差 二線制 第三節(jié)熱電阻溫度計1 金屬絲熱電阻 采用三線制接法時 具有相同溫度特性的導(dǎo)線接于相鄰兩橋臂上 此時由于附加電阻引起的電橋輸出將
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2025至2030年中國超薄頻閃警燈市場分析及競爭策略研究報告
- 2025至2030年中國緊急切斷手動泄壓閥市場分析及競爭策略研究報告
- 2025至2030年中國鹽酸左氧氟沙星注射液市場分析及競爭策略研究報告
- 2025至2030年中國環(huán)保解毒節(jié)水洗菜機市場分析及競爭策略研究報告
- 2025至2030年中國液體貯運容器市場分析及競爭策略研究報告
- 2025至2030年中國氣管夾頭市場分析及競爭策略研究報告
- 2025至2030年中國智能高頻開關(guān)壁掛電源市場分析及競爭策略研究報告
- 2025至2030年中國打印機墨盒專用海綿市場分析及競爭策略研究報告
- 2025至2030年中國布制復(fù)合材料市場分析及競爭策略研究報告
- 2025至2030年中國夾心威化餅菠蘿派市場分析及競爭策略研究報告
- 綠化監(jiān)理養(yǎng)護記錄范本
- 電纜橋架技術(shù)規(guī)范書
- 廣東藥科大學 作業(yè)紙 GDPU廣藥
- 成套設(shè)備電氣技術(shù)要求
- 《HSK標準教程3》第5課課件
- 戰(zhàn)術(shù)基礎(chǔ)動作教案
- 公益協(xié)會財務(wù)管理制度3篇-2023修改整理
- 高中英語3500單詞(表格)只有中文
- 公司理財-羅斯(完整版)
- 改變觀念提高效率課件
- 立責于心履責于行全面落實企業(yè)安全生產(chǎn)主體責任課件
評論
0/150
提交評論