1、传传感感器器技技术术与与应应用用任务任务1 炉温的检测炉温的检测n学习目标：学习目标： 使学生了解炉温检测器件、测温范围、和测温电路。使学生了解炉温检测器件、测温范围、和测温电路。 n学习重点：学习重点： （1）热电偶的四个基本定律；）热电偶的四个基本定律； （2）热电偶的冷端补偿；）热电偶的冷端补偿； （3）热电偶分度表的应用。）热电偶分度表的应用。 n学习难点：学习难点：热电偶的冷端补偿和基本定律的应用。热电偶的冷端补偿和基本定律的应用。传传感感器器技技术术与与应应用用任务任务1 炉温的检测炉温的检测任务提出：任务提出： 盐浴加热炉是在规定时间内使炉温达到要求的温度。盐浴加热炉是在规定时间
2、内使炉温达到要求的温度。加热炉的炉温在加热炉的炉温在1501300之间，它要跟随轧机轧制之间，它要跟随轧机轧制节奏的变化来随时调节，所以能否有效地控制加热炉节奏的变化来随时调节，所以能否有效地控制加热炉的温度，直接影响钢坯的质量和成本，而对温度进行的温度，直接影响钢坯的质量和成本，而对温度进行精确地测量是控制的前提。精确地测量是控制的前提。 传传感感器器技技术术与与应应用用任务任务1 炉温的检测炉温的检测资讯资讯 热电偶传感器是一种自发电式传感器，测量时热电偶传感器是一种自发电式传感器，测量时不需要外加电源，直接将被测量转换成电势输出。不需要外加电源，直接将被测量转换成电势输出。使用十分方便，
3、常被用作测量炉子、管道内的气体使用十分方便，常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。它的测温范围很或液体的温度及固体的表面温度。它的测温范围很广，常用的热电偶测温范围为广，常用的热电偶测温范围为501600，某些特殊热电偶最低可测某些特殊热电偶最低可测270，最高可达，最高可达2800。传传感感器器技技术术与与应应用用任务任务1 炉温的检测炉温的检测 接线盒引出线套管不锈钢保护套管热电偶工作端固定螺纹普通装配型热电偶的外形 传传感感器器技技术术与与应应用用任务任务1 炉温的检测炉温的检测各种铠装型热电偶传传感感器器技技术术与与应应用用任务任务1 炉温的检测炉温的检测各种防爆
4、型热电偶传传感感器器技技术术与与应应用用任务任务1 炉温的检测炉温的检测接 线 盒固 定 装 置B-B金 属 导 管绝 缘 材 料热 电 极A放 大ABB热电偶的结构热电偶的结构 （a） （b）（a）普通热电偶；（b）铠装热电偶传传感感器器技技术术与与应应用用任务任务1 炉温的检测炉温的检测标准型热电偶及基本特性 热电偶名称分度号测温范围特点铂铑30-铂铑6B2001700测温上限高，性能稳定，精度高，热电势小，价格贵。铂铑13-铂R01600性能稳定，精度高，复现性好；热电势较小，价格贵，不能在金属蒸气和还原性气体中使用。铂铑10-铂S01600同上。在所有热电偶中，准确度最高，用作标准标准
5、温度计使用。镍铬-镍硅K-2001200测温范围宽，热电势大且近似为线性，价格便宜，性能稳定，应用最广。镍铬-康铜E-200800线性好，热电势最大，价格便宜。铁-康铜J-200750价格便宜，热电势较大，极易氧化。铜-康铜T-200400精度高，性能稳定，线性好，适用于低温测量。镍铬硅-镍硅N-2001200新型热电偶，性能优于K型。传传感感器器技技术术与与应应用用任务任务1 炉温的检测炉温的检测（二）热电偶工作原理（二）热电偶工作原理一、热电效应：一、热电效应： 由两种不同成分的导体组成一个闭合回路，由两种不同成分的导体组成一个闭合回路，当闭合回路的两个接点分别置于不同的温度场当闭合回路的
6、两个接点分别置于不同的温度场中，回路中产生一个方向和大小与导体的材料中，回路中产生一个方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关的电动势，这种效应称为及两接点的温度有关的电动势，这种效应称为“热电效应热电效应”，或称温差电效应。，或称温差电效应。 传传感感器器技技术术与与应应用用任务任务1 炉温的检测炉温的检测1热电偶：导体A、B组成的回路。2热电极：两种导体A、B。3热电势：闭合回路中的电势。4测量端（工作端、热端）：置于被测温度（T）中。5参考端（自由端、冷端）：置于恒定温度（T0）中。传传感感器器技技术术与与应应用用任务任务1 炉温的检测炉温的检测（三）热电偶的基本定律（三）热电偶的基本定
7、律一、均质导体定律：一、均质导体定律： 如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电偶回路内的总热电动势均为两接点的温度如何，热电偶回路内的总热电动势均为零。零。 实际应用可以用来测什么？传传感感器器技技术术与与应应用用任务任务1 炉温的检测炉温的检测机机电电设设备备中中传传感感器器的的连连接接与与信信号号获获取取二、中间导体定律：二、中间导体定律： 在热电偶在热电偶A、B回路中接入第三种导体回路中接入第三种导体C，只，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的电动势不变。电动势不变。在回
8、路中接入各种仪表，会不会影响回路的电动势？传传感感器器技技术术与与应应用用任务任务1 炉温的检测炉温的检测三、标准电极定律：三、标准电极定律： 如果两种导体如果两种导体A、B分别与第三种导体分别与第三种导体C组成组成的热电偶的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶的热电动势也就已知。的热电偶的热电动势也就已知。应用：测得各种 金属与纯铂组成的热电动势，则各种金属相互组成的热电偶的热电动势也可知。传传感感器器技技术术与与应应用用任务任务1 炉温的检测炉温的检测四、中间温度定律：四、中间温度定律： 热电偶在两接点温度热电偶在两接点温度T、T0时的热电动势
9、等时的热电动势等于该热电偶在接点温度为于该热电偶在接点温度为T、Tn和和Tn、T0时的时的相应热电动势的代数和。相应热电动势的代数和。 传传感感器器技技术术与与应应用用任务任务1 炉温的检测炉温的检测决策与计划决策与计划 根据盐浴炉的测温范围及使用要求，结合热电偶的相关知识，根据盐浴炉的测温范围及使用要求，结合热电偶的相关知识，选用性价比最优的镍铬镍硅（选用性价比最优的镍铬镍硅（K）热电偶作为测温传感器。）热电偶作为测温传感器。 传传感感器器技技术术与与应应用用任务任务1 炉温的检测炉温的检测 如下图所示，将热电偶的热端插入炉内检测炉温如下图所示，将热电偶的热端插入炉内检测炉温T，冷端通过，冷
10、端通过补偿导线与测量仪表的输入铜导线相连，并插入冰瓶，保证补偿导线与测量仪表的输入铜导线相连，并插入冰瓶，保证T00，此时通过测量仪表测得的热电势即可确定炉内的实际温度。，此时通过测量仪表测得的热电势即可确定炉内的实际温度。假如冷端温度假如冷端温度T0不能保证为不能保证为0，则须进行计算修正。，则须进行计算修正。 测量炉温示意图传传感感器器技技术术与与应应用用任务任务1 炉温的检测炉温的检测实施实施热电偶的选择、安装使用和校验：热电偶的选择、安装使用和校验： 热电偶的选用应该根据被测介质的温度、压力、热电偶的选用应该根据被测介质的温度、压力、介质性质、测温时间长短来选择热电偶和保护套管。介质性
11、质、测温时间长短来选择热电偶和保护套管。安装点要代表性，安装方法要正确。一般将热电偶安装点要代表性，安装方法要正确。一般将热电偶安装在管道的中心线位置上，并使热电偶测量端面向流安装在管道的中心线位置上，并使热电偶测量端面向流体，使测量端充分与被测介质接触，提高测量准确性，体，使测量端充分与被测介质接触，提高测量准确性，尽可能测得介质的真实温度。尽可能测得介质的真实温度。为保证测温精度，热电偶要定期校验。校验的方法为保证测温精度，热电偶要定期校验。校验的方法是用标准热电偶与被校验热电偶在同一校验炉或恒温水是用标准热电偶与被校验热电偶在同一校验炉或恒温水槽中进行比对。槽中进行比对。传传感感器器技技术术与与应应用用任务任务1 炉温的检测炉温的检测检查与评价检查与评价热电偶测温误差原因：热电偶测温误差原因：1.热电偶的非均匀性分度误差：由于热电偶材料粗热电偶的非均匀性分度误差：由于热电偶材料粗细不均匀或不纯等原因，使热电偶温差电特性与统细不均匀或不纯等原因，使热电偶温差电特性与统一的分度表有一定的误差。一的分度表有一定的误差。2.冷端不为零。冷端不为零。3.热电偶长期处于高温环境下已氧化变质。热电偶长期处于高温环境下已氧化变质。4.各连接点接触不良。各连接点接触不良。
