1、2022-3-4前前 言言 自动化仪表作为一类专门的仪表，最早出现于本世纪自动化仪表作为一类专门的仪表，最早出现于本世纪4040年代初，当时由于石年代初，当时由于石油、化工、电力等工业对自动化的需要，出现了测量、记录、调节仪表。油、化工、电力等工业对自动化的需要，出现了测量、记录、调节仪表。自动化仪表根据能源的种类，还可以分为电动、气动等仪表。其中气动仪表自动化仪表根据能源的种类，还可以分为电动、气动等仪表。其中气动仪表的出现比电动仪表早，而且价格便宜，结构简单，特别对石油化工等易燃易爆的的出现比电动仪表早，而且价格便宜，结构简单，特别对石油化工等易燃易爆的生产现场，具有本质性的安全防爆性能，
2、因而在相当长的一段时间里，一直处于生产现场，具有本质性的安全防爆性能，因而在相当长的一段时间里，一直处于优势地位。但从优势地位。但从6060年代起，由于电动仪表的晶体管化和集成电路化，控制功能日年代起，由于电动仪表的晶体管化和集成电路化，控制功能日益完备，在使用低电压、小电流时，可在电路上及结构上采取严密措施，限制进益完备，在使用低电压、小电流时，可在电路上及结构上采取严密措施，限制进入易燃易爆场所的能量，从而保证在生产现场不会发生足以引起燃烧或爆炸的入易燃易爆场所的能量，从而保证在生产现场不会发生足以引起燃烧或爆炸的“危险火花危险火花”。这样，限制电动仪表使用的一个主要障碍被扫除，电信号比气
3、压。这样，限制电动仪表使用的一个主要障碍被扫除，电信号比气压信号在传送和处理上的优越性就能得到充分的发挥。大家知道，气压信号传递速信号在传送和处理上的优越性就能得到充分的发挥。大家知道，气压信号传递速度慢，传输距离短，管线安装不便。相比之下，电信号传输、放大、变换、测量度慢，传输距离短，管线安装不便。相比之下，电信号传输、放大、变换、测量都比气压信号方便得多，特别是电动仪表容易和电子巡回检测装置和工业控制计都比气压信号方便得多，特别是电动仪表容易和电子巡回检测装置和工业控制计算机配合使用，实现生产过程的全盘自动化。因此，近年来电动仪表取得了显著算机配合使用，实现生产过程的全盘自动化。因此，近年
4、来电动仪表取得了显著的优势。的优势。2022-3-4前前 言言 目前我国电动仪表中并存着两种标准信号制度，在目前我国电动仪表中并存着两种标准信号制度，在DDZ-DDZ-和和DDZ-DDZ-型仪表中采用型仪表中采用010010毫安直流电流作为标准信号，而在毫安直流电流作为标准信号，而在DDZ-DDZ-型仪表中，采用目前国际上统一的型仪表中，采用目前国际上统一的420420毫安直流电流作毫安直流电流作为标准信号。从安全防爆、减少损耗、节省能量考虑，信号电为标准信号。从安全防爆、减少损耗、节省能量考虑，信号电流的满度值都希望选小一些。但太小也有困难，起点电流太小流的满度值都希望选小一些。但太小也有困
5、难，起点电流太小将会给两线制仪表带来困难，因为它将要求降低整个仪表在零将会给两线制仪表带来困难，因为它将要求降低整个仪表在零信号时消耗的总电流。而在目前的元器件水平下，起点电流比信号时消耗的总电流。而在目前的元器件水平下，起点电流比4mA4mA再小有时将发生困难。因此，目前国际上采用再小有时将发生困难。因此，目前国际上采用4 420mA20mA作为作为标准信号。有利于识别仪表断电、断线等故障，且为现场变送标准信号。有利于识别仪表断电、断线等故障，且为现场变送器实现两线制提供了可能。器实现两线制提供了可能。2022-3-4自动化仪表的分类第一章温度检测仪表第二章压力检测仪表第三章流量检测仪表第四
6、章目录Contents物位检测仪表第五章在线分析仪表第六章2022-3-41 1、检测与过程控制仪表（通常称自动化仪表）分类方法很多很多：、检测与过程控制仪表（通常称自动化仪表）分类方法很多很多： 根据能源分：气动、电动、液动、核能等根据能源分：气动、电动、液动、核能等根据组合：基地式、单元式、综合控制根据组合：基地式、单元式、综合控制根据安装：现场、盘装、架装根据安装：现场、盘装、架装根据是否可引入计算机：智能、非智能根据是否可引入计算机：智能、非智能根据仪表信号形式：模拟仪表、数字仪表根据仪表信号形式：模拟仪表、数字仪表2 2、最通用的分类是按仪表在测量与控制系统中的作用进行划分：、最通用
7、的分类是按仪表在测量与控制系统中的作用进行划分： 检测仪表、显示仪表、调节仪表、执行器检测仪表、显示仪表、调节仪表、执行器 2022-3-4按功能按功能按被测变量按被测变量按工作原理或结构形式按工作原理或结构形式按能源按能源检测仪表检测仪表温度温度电偶、电阻、辐射电偶、电阻、辐射压力压力液柱式、弹性式、电气式液柱式、弹性式、电气式电、气电、气流量流量节流、转子、靶式、涡节流、转子、靶式、涡电、气电、气物位物位浮力、静压、声波、光学、辐射浮力、静压、声波、光学、辐射电、气电、气在线分析在线分析PH值、色谱、氧分析、红外值、色谱、氧分析、红外电、核电、核显示仪表显示仪表模拟和数字模拟和数字电、气电
8、、气指示和记录指示和记录调节仪表调节仪表自力式自力式电、气电、气组装式组装式可编程式可编程式电电执行器执行器执行机构执行机构薄膜工、活塞、长行程、其它薄膜工、活塞、长行程、其它电、气、液电、气、液阀阀直通、套筒、蝶阀、直通、套筒、蝶阀、 偏心旋转、三通偏心旋转、三通表表1 1：仪表分类表：仪表分类表 2022-3-42022-3-4一、膨胀式温度计一、膨胀式温度计二、压力式温度计二、压力式温度计四、热电偶温度计四、热电偶温度计三、辐射式温度计三、辐射式温度计五、热电阻温度计五、热电阻温度计2022-3-4 温度温度是表征物体冷热程度的物理量。是表征物体冷热程度的物理量。温度温度标志着物质内部大
9、量标志着物质内部大量分子无规则运动的剧烈程分子无规则运动的剧烈程度。温度越高，表示物体度。温度越高，表示物体内部分子热运动越剧烈。内部分子热运动越剧烈。 模拟图模拟图：在一个密闭的空：在一个密闭的空间里，气体分子在高温时间里，气体分子在高温时的运动速度比低温时快！的运动速度比低温时快！ 温标：温标：一个用来衡量温一个用来衡量温度的标准尺度，就是温度的度的标准尺度，就是温度的数值表示方法。数值表示方法。 温标的三要素温标的三要素：温度计、：温度计、固定点和内插方程。固定点和内插方程。2022-3-4检测仪表2022-3-4 目前国际上用得较多的温标有目前国际上用得较多的温标有摄摄氏温标、氏温标、
10、华氏温标、热力学温标和国华氏温标、热力学温标和国际温标。际温标。 摄氏温标（摄氏温标（）规定：在标准大）规定：在标准大气压下，冰的熔点为气压下，冰的熔点为0 0度，水的沸点度，水的沸点为为100100度，中间划分度，中间划分100100等份，每等份等份，每等份为摄氏为摄氏1 1度，符号为度，符号为。2022-3-4 华氏温标（华氏温标（）规定：在标）规定：在标准大气压下，冰的熔点为准大气压下，冰的熔点为3232度，度，水的沸点为水的沸点为212212度，中间划分度，中间划分180180等份，每等份为华氏等份，每等份为华氏1 1度，符号为度，符号为。 热力学温标（符号热力学温标（符号T T）又称
11、开）又称开尔文温标（符号尔文温标（符号K K），或绝对温标，），或绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为它规定分子运动停止时的温度为绝对零度。绝对零度。 2022-3-4 1990 1990国际温标国际温标(ITS-90)(ITS-90) 从从19901990年年1 1月月1 1日开始在全世界范围内日开始在全世界范围内采用采用19901990年国际温标，年国际温标，ITS-90ITS-90。它定义了它定义了一系列温度的固定点，测量和重现这些固一系列温度的固定点，测量和重现这些固定点的标准仪器以及计算公式，定点的标准仪器以及计算公式，它与热力它与热力学温标相接近，而且复现精度高，使用方学温标相接
12、近，而且复现精度高，使用方便。便。 它们的转换公式为：它们的转换公式为： =1.8 =1.8* *+32+32 K=+273.16K=+273.16例如：某点摄氏温度为例如：某点摄氏温度为100100，将该温度，将该温度转换为华式温标和国际温标。转换为华式温标和国际温标。m=1.8n+32(F)=1.8m=1.8n+32(F)=1.8* *100+32=212100+32=212T90=t90+273.15=100+273.15=373.15KT90=t90+273.15=100+273.15=373.15K2022-3-4检测仪表温度概念的建立及测量温度概念的建立及测量以热平衡为基础的以热平
13、衡为基础的温度最本质的性质温度最本质的性质 当两个冷热程度不同的物体接触后就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。热平衡状态，则它们具有相同的温度。 2022-3-4 温度是化工过程中最普遍而重要的操作参数。温度是化工过程中最普遍而重要的操作参数。所有的过程都是在一定的温度条件下进行的；所有的过程都是在一定的温度条件下进行的；温度决定一些反应能否进行和反应方向；温度决定一些反应能否进行和反应方向；温度决定一些反应的进程程度；温度决定一些反应的进程程度；温度显示反应的能量变化。温度显示反应的能量变
14、化。 温度不能直接测量温度不能直接测量 只能借助于冷热不同物体之间的热交换，以只能借助于冷热不同物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不同而变化的及物体的某些物理性质随冷热程度不同而变化的特性来加以间接测量。测量温度用的仪表称为温特性来加以间接测量。测量温度用的仪表称为温度计。度计。2022-3-4检测仪表温度计的分类温度计的分类 温度测量范围甚广，有的处于接近绝对零度的温度测量范围甚广，有的处于接近绝对零度的低温，有的要在几千度的高温下进行，这样宽的测低温，有的要在几千度的高温下进行，这样宽的测量范围，需要各种不同的测温方法和测温仪表。量范围，需要各种不同的测温方法和测温仪表。
15、按测量方式分为接触式和非接触式按测量方式分为接触式和非接触式 按工作原理分为膨胀式温度计、压力式温度计、按工作原理分为膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计和辐射高温计。热电偶温度计、热电阻温度计和辐射高温计。2022-3-41 1接触法测温：敏感元件直接与被测对象接触，通过传接触法测温：敏感元件直接与被测对象接触，通过传导或对流达到热平衡，反映被测对象的温度。导或对流达到热平衡，反映被测对象的温度。优点：直观、可靠。优点：直观、可靠。缺点：缺点：存在负载效应，存在负载效应， 受到测量条件的限制，不能充分接触，使检测受到测量条件的限制，不能充分接触，使检测 元件温度与被测对象温
16、度不一致。元件温度与被测对象温度不一致。 热量传递需要一定时间造成测温滞后现象。热量传递需要一定时间造成测温滞后现象。（动态误差）（动态误差）2 2非接触法测温：检测部分与被测对象不直接接触，所非接触法测温：检测部分与被测对象不直接接触，所以不破坏原有温度场。通常用来测量以不破坏原有温度场。通常用来测量10001000以上的移以上的移动、旋转、或反映迅速的高温物体。动、旋转、或反映迅速的高温物体。2022-3-4 膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀的性质制成的，测温敏感元件在受热膨胀的性质制成的，测温敏感元件在受热后尺寸或体积发生变化，采取一些简便方后尺寸或体
17、积发生变化，采取一些简便方法，测出它的尺寸或体积变化的大小。法，测出它的尺寸或体积变化的大小。分类：分类：液体膨胀式、固体膨胀式液体膨胀式、固体膨胀式2022-3-4一、膨胀式温度计一、膨胀式温度计1、液体膨胀式温度计、液体膨胀式温度计（1）工作原理）工作原理w利用玻璃管内液体的体积随温度利用玻璃管内液体的体积随温度的升高而膨胀的原理。的升高而膨胀的原理。w组成：组成：1、液体存储器、液体存储器 2、毛细、毛细管管 3、标尺、标尺 4、安全泡四部分。、安全泡四部分。w液体可为：水银、酒精、甲苯等。液体可为：水银、酒精、甲苯等。w当温度超过当温度超过300时，应采用硅时，应采用硅硼玻璃，硼玻璃，
18、500500以上要采用石英玻以上要采用石英玻璃。璃。1、玻璃管温度计、玻璃管温度计42022-3-4检测仪表2022-3-4刻度标尺刻度标尺玻璃温包玻璃温包外壳支架外壳支架（2）结构与类型）结构与类型棒式玻璃温度计棒式玻璃温度计内标式玻璃温度计内标式玻璃温度计电接点式温度计电接点式温度计2022-3-4检测仪表（3）误差分析误差分析（1）玻璃材料有较大的热滞后效应。）玻璃材料有较大的热滞后效应。（2）温度计插入深度不够将引起误差，）温度计插入深度不够将引起误差，（3）非线性误差）非线性误差（4）工作液的迟滞性）工作液的迟滞性（5）读数误差）读数误差2022-3-4玻璃管液体温度计使用注意事项玻
19、璃管液体温度计使用注意事项 （1）温度计与被测介质应接触足够长的时间，以使）温度计与被测介质应接触足够长的时间，以使温度计与被测介质达到热平衡。温度计与被测介质达到热平衡。 （2） 读数时，视线应与标尽垂直，并与液读数时，视线应与标尽垂直，并与液柱柱于同一于同一水平面上，手持温度计顶端的小耳环，不可触摸标水平面上，手持温度计顶端的小耳环，不可触摸标尺。尺。 （3）全浸温度计感温液部分全部浸入被测介质。）全浸温度计感温液部分全部浸入被测介质。 （4）不应有断柱、气泡等产生。）不应有断柱、气泡等产生。 （5）要定期检定。）要定期检定。2022-3-4利用水银的热胀冷缩和水银利用水银的热胀冷缩和水银
20、的导电性。的导电性。功能功能: :（1 1）指示温度，指示温度， （2 2）恒温自动控制。）恒温自动控制。 2、电接点式温度计、电接点式温度计2022-3-42022-3-4检测仪表玻璃棒温度计玻璃棒温度计2022-3-4检测仪表2022-3-42022-3-4 固体膨胀式温度计：是基于固体固体膨胀式温度计：是基于固体长度随温度变化的原理制成的。由于所长度随温度变化的原理制成的。由于所有固体材料的长度均会随温度变化，因有固体材料的长度均会随温度变化，因而实际的温度计都是利用两种不同材料而实际的温度计都是利用两种不同材料膨胀系数的差异测量温度的。膨胀系数的差异测量温度的。最常用的最常用的固体膨胀
21、式温度计是双金属温度计。固体膨胀式温度计是双金属温度计。2、固体膨胀式温度计、固体膨胀式温度计1. 1. 杆式温度计杆式温度计 利用固体（一般采用利用固体（一般采用膨胀系数较大的金属）膨胀系数较大的金属）材料构成材料构成2 2 双金属温度计双金属温度计 它的感温元件是由膨它的感温元件是由膨胀系数不同的两种金属胀系数不同的两种金属片牢固地结合在一起制片牢固地结合在一起制成。成。2022-3-42022-3-42022-3-4双金属温度计双金属温度计2022-3-42022-3-41 1、温度计各部件装配要牢固，不得松动，不得有、温度计各部件装配要牢固，不得松动，不得有锈蚀，保护应牢固、均匀和光洁
22、。锈蚀，保护应牢固、均匀和光洁。2 2、温度计表头的玻璃要保持干净，以免防碍正确、温度计表头的玻璃要保持干净，以免防碍正确读数。读数。3 3、温度计刻度盘上的刻线、数字和其他标志应完、温度计刻度盘上的刻线、数字和其他标志应完整、清晰。整、清晰。4 4、温度计指针与刻度盘面间的距离应不大于、温度计指针与刻度盘面间的距离应不大于5mm,5mm,但也不应触及刻度盘，对于可调角双金属温度计该但也不应触及刻度盘，对于可调角双金属温度计该项检查应在从轴项位置到径项位置的全过程中进行。项检查应在从轴项位置到径项位置的全过程中进行。5 5、温度计安装套管内要加变压器油，以确保测量、温度计安装套管内要加变压器油
23、，以确保测量准确。准确。（一）工作原理与结构形式一）工作原理与结构形式1 原理原理 压力式温度计是利用密封系统中测温物质的压力式温度计是利用密封系统中测温物质的 压力随温度变化来测温；压力随温度变化来测温；2 分类分类按所充物质相态分充气式、充液式、蒸发式按所充物质相态分充气式、充液式、蒸发式按功能分：指示式、记录式、报警式和温度按功能分：指示式、记录式、报警式和温度调节式等调节式等 二、压力式温度计二、压力式温度计2022-3-4利用液体的蒸发或气体利用液体的蒸发或气体的膨胀而引起的压力变的膨胀而引起的压力变化进行测量。化进行测量。温包：传热、容纳膨温包：传热、容纳膨胀介质；胀介质；毛细管：
24、传递压力；毛细管：传递压力；弹簧管：显示压力弹簧管：显示压力（温度）。（温度）。抗抗震震压压力力表表3 组成组成 温包、毛细管、感压元件温包、毛细管、感压元件（弹簧管、波纹管等）（弹簧管、波纹管等）2022-3-4（二）（二）使用方法与特点使用方法与特点对毛细管采取保护措施，防对毛细管采取保护措施，防止损坏；注意安装方式与位止损坏；注意安装方式与位置对精度的影响。置对精度的影响。特点：结构简单，价格便宜，特点：结构简单，价格便宜，刻度清晰，防爆。精度差，刻度清晰，防爆。精度差，示值滞后时间长，毛细管易示值滞后时间长，毛细管易损坏。损坏。2022-3-4河北凯瑞贺仪表厂压力式温度计河北凯瑞贺仪表
25、厂压力式温度计2022-3-4三、辐射式温度计三、辐射式温度计 通过特定波长光波的强度或热辐射强度来确通过特定波长光波的强度或热辐射强度来确定光源温度。定光源温度。 辐射式温度计：测定热辐射强度；辐射式温度计：测定热辐射强度； 光学温度计：采用光学分频法，测定不同光学温度计：采用光学分频法，测定不同频率光波的强度比值；频率光波的强度比值； 比色法温度计：直接通过可见光颜色的对比色法温度计：直接通过可见光颜色的对比，确定光源温度。比，确定光源温度。 2022-3-4携带式红外辐射温度计携带式红外辐射温度计 IR-TAIR-TA Fluke 60 Fluke 60 系列手持式红外温度计系列手持式红
26、外温度计 2022-3-4 辐射式温度计，通常用于测量高温条件，辐射式温度计，通常用于测量高温条件，特别是光学温度计和比色温度计需要利用物特别是光学温度计和比色温度计需要利用物体在高温下发射的可见光进行检测。体在高温下发射的可见光进行检测。2022-3-4四、热四、热 电电 偶偶 温温 度度 计计 热电偶温度计是基于热电效应这一原理测量热电偶温度计是基于热电效应这一原理测量温度的；它的测温范围很广，可测量温度的；它的测温范围很广，可测量-2001800-2001800范围，在特殊情况下，可测至范围，在特殊情况下，可测至2800 2800 的高温。的高温。 将两种不同的导体或半导体连接成如图所示
27、将两种不同的导体或半导体连接成如图所示的闭合回路，如果两个接点的温度不同（的闭合回路，如果两个接点的温度不同（TTTT0 0),),则则在回路内会产生热电动势，这种现象称为热电效在回路内会产生热电动势，这种现象称为热电效应。图中闭合回路称之为热电偶。导体应。图中闭合回路称之为热电偶。导体A A和和B B称之称之为热电偶的热电极或热偶丝。热电偶两个接点中，为热电偶的热电极或热偶丝。热电偶两个接点中，置于温度为置于温度为T T的被测对象中的接点称为测量端，又的被测对象中的接点称为测量端，又称工作端或热端，温度为参考温度称工作端或热端，温度为参考温度T0一端称之为一端称之为参考端，又称自由端或冷端。
28、参考端，又称自由端或冷端。1、原理、原理AB热端T测量仪表补偿导线感温元件为热电偶感温元件为热电偶 2022-3-4冷端T0热电极2022-3-4 测量精度高，测量范围测量精度高，测量范围广，构造简单，使用方便，广，构造简单，使用方便，不受大小和形状的限制，外不受大小和形状的限制，外有保护套管。有保护套管。便于信号的远便于信号的远传、自动记录和集中控制传、自动记录和集中控制。2、特点、特点热电势及热电势率要大。热电势及热电势率要大。热电势与温度间的关系最好为线性或近似线性的单值函热电势与温度间的关系最好为线性或近似线性的单值函数关系。数关系。物理化学性质要稳定。物理化学性质要稳定。要有高的电导
29、率、小的电阻温度系数及小的导热系数。要有高的电导率、小的电阻温度系数及小的导热系数。复制性要好。复制性要好。材料组织要均匀，具有良好的韧性，焊接性能好，以便材料组织要均匀，具有良好的韧性，焊接性能好，以便热电偶的制作。热电偶的制作。资源要丰富，价格要低廉。资源要丰富，价格要低廉。3、热、热 电电 偶偶 的的 材材 质质 要要 求求2022-3-4 标准化热电偶是指工艺较成熟，能成标准化热电偶是指工艺较成熟，能成批生产，性能优良，应用广泛并已列入批生产，性能优良，应用广泛并已列入工业标准文件中的几种热电偶。同一型工业标准文件中的几种热电偶。同一型号的标准化热电偶可以互换，并具有统号的标准化热电偶
30、可以互换，并具有统一的分度表，使用很方便，且有与其配一的分度表，使用很方便，且有与其配套的显示仪表可供使用。套的显示仪表可供使用。2022-3-44、热、热 电电 偶偶 的的 种种 类类 八种国际通用热电偶：八种国际通用热电偶： B:B:铂铑铂铑3030铂铑铂铑6 6 R: R:铂铑铂铑1313铂铂 、 S:S:铂铑铂铑1010铂铂 K:K:镍铬镍铬镍硅镍硅 、 N:N:镍铬硅镍铬硅镍硅镍硅 E:E:镍铬镍铬铜镍、铜镍、 J:J:铁铁铜镍铜镍 T:T:铜铜铜镍铜镍 用于制造用于制造铂铂热电偶的热电偶的各种各种铂铂热电偶丝热电偶丝2022-3-4几种常用热电偶的测温范围及适应介质几种常用热电偶的
31、测温范围及适应介质 分分度度号号 名称名称 测量温度范围测量温度范围 适应介质适应介质B铂铑铂铑3030铂铑铂铑6 63001800 C C氧化及中性介质氧化及中性介质S铂铑铂铑1010铂铂-201600 C C-K镍铬镍硅镍铬镍硅-501300 C C还原性介质还原性介质E镍铬铜镍镍铬铜镍 (康康 铜铜)401000 C C还原性或中性介质还原性或中性介质2022-3-45、分、分 度度 表表 如果能使冷端温度如果能使冷端温度t t0 0 固定，则总固定，则总的热电势就只与温度的热电势就只与温度t t成单值函数关系成单值函数关系E(t、t0)=f(t)分度表分度表-热电势与热端温度之间的关系
32、列成表格热电势与热端温度之间的关系列成表格注：热电势与热端温度之间注：热电势与热端温度之间 关系是非线性关系是非线性2022-3-4例例1：热电偶分度表的用法？例如：查表求：热电偶分度表的用法？例如：查表求E型型E（1023，0）E（1020，0）=9.816E（1023，0）=？E（1030，0）=9.93210201023103010201030816. 9932. 910201023816. 9)0 ,1023(EE（1023，0）=9.8508mV解解:2022-3-4 为保证热电偶的正常工作，热电偶的两极之间以为保证热电偶的正常工作，热电偶的两极之间以及与保护套管之间都需要良好的电绝
33、缘，而且耐高温、及与保护套管之间都需要良好的电绝缘，而且耐高温、耐腐蚀和冲击的外保护套管也是必不可少的。耐腐蚀和冲击的外保护套管也是必不可少的。1. 1. 普通型热电偶普通型热电偶 3 3、表面型热电偶、表面型热电偶2. 2. 铠装热电偶铠装热电偶 4 4、快速热电偶、快速热电偶2022-3-4热电极热电极工作部分工作部分绝缘子绝缘子防止电极与电极、防止电极与电极、 套管短路套管短路保护套管保护套管保护保护接线盒接线盒热电极绝缘子保护套管接线盒（1 1）普）普 通通 型型 热热 电电 偶偶2022-3-4接线盒接线盒引出线套管引出线套管 固定螺纹固定螺纹 （出厂时用塑料包裹）（出厂时用塑料包裹
34、）热电偶工作端（热端）热电偶工作端（热端） 不锈钢不锈钢保护管保护管 2022-3-4普通装配型热电偶的外形普通装配型热电偶的外形安装安装螺纹螺纹2022-3-4（2 2）凯）凯 装装 热热 电电 偶偶结构：热电极，绝缘材料，保结构：热电极，绝缘材料，保护套管护套管特点：测量端热容量小，动特点：测量端热容量小，动态响应快，机械强度高，耐态响应快，机械强度高，耐高压，耐振动，寿命长，适高压，耐振动，寿命长，适用各种工业测量。用各种工业测量。2022-3-4手柄式铠装热电偶手柄式铠装热电偶 圆接插式铠装热电偶圆接插式铠装热电偶 2022-3-4铠装型热电偶外形铠装型热电偶外形法兰法兰铠装型热电偶可
35、铠装型热电偶可 长达上百米长达上百米薄壁金属薄壁金属 保护套管保护套管（铠体）（铠体） BA绝缘绝缘 材料材料铠装型热电偶铠装型热电偶横截面横截面2022-3-4（3）表）表 面面 型型 热热 电电 偶偶 利用真空镀膜法将利用真空镀膜法将两电极材料蒸镀在绝缘两电极材料蒸镀在绝缘基座上制成的薄膜热电基座上制成的薄膜热电偶。偶。特点特点 响应快，时间常数小，可作温度变化的动态测量。响应快，时间常数小，可作温度变化的动态测量。2022-3-4SWK-2 表面温度计表面温度计 具有数字显示、读具有数字显示、读数直观、精度高、操作数直观、精度高、操作简单之特点。数显仪内简单之特点。数显仪内设有热电偶冷端
36、自动补设有热电偶冷端自动补偿电路，开机测量，无偿电路，开机测量，无需调整。需调整。 MXM1310 表面温度计表面温度计 13101310数字温度计是一款数字温度计是一款具有较高性能的温度计，配具有较高性能的温度计，配用分度热电偶。采用反馈用分度热电偶。采用反馈式线性补偿电路，测量精度式线性补偿电路，测量精度高，测量范围宽。高，测量范围宽。 （4 4）快速热电偶）快速热电偶 主要由测温偶头与大纸管构成。偶头主要有正负偶主要由测温偶头与大纸管构成。偶头主要有正负偶丝焊接在补偿导线上，补偿导线穿嵌在支架上，支架外丝焊接在补偿导线上，补偿导线穿嵌在支架上，支架外套有小纸管，偶丝以石英支撑和保护。最外
37、装有防渣帽，套有小纸管，偶丝以石英支撑和保护。最外装有防渣帽，全部零组件集中装入泥头中并以耐火填充剂粘合成一整全部零组件集中装入泥头中并以耐火填充剂粘合成一整体，不可拆卸，故为一次性使用。体，不可拆卸，故为一次性使用。 测量高温熔融物体的一测量高温熔融物体的一种专用热电偶。用于测量钢种专用热电偶。用于测量钢水及高温熔融金属的温度。水及高温熔融金属的温度。 2022-3-42022-3-4 在化工厂，生产在化工厂，生产现场常伴有各种易燃、现场常伴有各种易燃、易爆等易爆等 化学气体、化学气体、蒸汽，如果使用普通蒸汽，如果使用普通的热电偶非常不安全，的热电偶非常不安全，极易引起环境气体爆极易引起环境
38、气体爆炸。因此，在这些场炸。因此，在这些场合必须使用隔爆热电合必须使用隔爆热电偶作温度传感器。偶作温度传感器。2022-3-4 防腐热电偶采用防腐热电偶采用多层防腐多层防腐( (防腐热电偶防腐热电偶防腐层保护管通常为防腐层保护管通常为厚壁厚壁316L316L或或304L304L钢管钢管外整体烧结聚四氟乙外整体烧结聚四氟乙烯层和耐磨防腐层烯层和耐磨防腐层) )结结构。构。2022-3-4 高温高压热电偶适高温高压热电偶适合于石油、化工等生产合于石油、化工等生产过程中的高温高压场所过程中的高温高压场所的温度测量与控制。是的温度测量与控制。是炼油厂、高压聚乙烯等炼油厂、高压聚乙烯等不可缺少的温度装置
39、。不可缺少的温度装置。2022-3-4 专业针对电站设计，专业针对电站设计，可以满足可以满足30万，万，60万千万千瓦等发电机组及辅机测瓦等发电机组及辅机测温需要。电站热电偶直温需要。电站热电偶直接测量各种生产过程中接测量各种生产过程中的的-200-200C C800800C C范围范围内液体、蒸汽和气体介内液体、蒸汽和气体介质以及固体表面温度。质以及固体表面温度。2022-3-4 WR系列耐磨热电系列耐磨热电偶采用等离子喷漆技偶采用等离子喷漆技术、高铬铸铁和高温术、高铬铸铁和高温合金不同材料制成的合金不同材料制成的耐磨保护管，专门为耐磨保护管，专门为高、中、低温耐磨环高、中、低温耐磨环境的测
40、量场合设计制境的测量场合设计制造造耐磨热电偶耐磨热电偶2022-3-4 二线制输出、无需补二线制输出、无需补偿导线，抗干扰能力强、远偿导线，抗干扰能力强、远传性能好；传性能好； 结构简单、合理，安结构简单、合理，安装方便，小型化、安全可靠、装方便，小型化、安全可靠、使用寿命长；使用寿命长； 可以配置液晶表头进可以配置液晶表头进行显示现场温度，清晰度高，行显示现场温度，清晰度高，无视觉误差。无视觉误差。7、补偿导线、补偿导线 问题引出问题引出-热电偶冷端暴露于空间，受环境温热电偶冷端暴露于空间，受环境温度影响度影响-热电极长度有限，冷端受到被测热电极长度有限，冷端受到被测温度变化的影响温度变化的
41、影响 解决方法解决方法把热电偶的冷端延伸到远离被测对象且温度比较稳定的地方把热电偶的冷端延伸到远离被测对象且温度比较稳定的地方会造成浪费会造成浪费选用一种具有和所连接的热电偶相同的热电性能，其材料又选用一种具有和所连接的热电偶相同的热电性能，其材料又是廉价金属导线是廉价金属导线 功功 能能其一实现了冷端迁移；其一实现了冷端迁移；其二是降低了成本。其二是降低了成本。补偿导线补偿导线E(t、t0)=f(t)2022-3-4 不同型号的热电偶所配用的补偿导线不同不同型号的热电偶所配用的补偿导线不同 连接补偿导线时要注意区分正负极，使其分连接补偿导线时要注意区分正负极，使其分别与热电偶的正负极一一对应
42、别与热电偶的正负极一一对应 补偿导线连接端的工作温度不能超出补偿导线连接端的工作温度不能超出（01000100），否则会给测量带来误差。），否则会给测量带来误差。 使用补偿导线注意问题使用补偿导线注意问题补偿导线补偿导线2022-3-42022-3-4 各种热电偶的分度表均是在参考端各种热电偶的分度表均是在参考端即温度即温度t t0 0为为0 0 的条件下得到的热电势的条件下得到的热电势与温度之间的关系，因此，热电偶测温与温度之间的关系，因此，热电偶测温时，冷端温度必须为时，冷端温度必须为0 0 ，否则将产生，否则将产生测量误差。而在工业上使用时，要使冷测量误差。而在工业上使用时，要使冷端温度
43、保持在端温度保持在0 0 是比较困难的，所以，是比较困难的，所以，必须根据不同的使用条件和要求的测量必须根据不同的使用条件和要求的测量精度，对热电偶冷端温度采用一些不同精度，对热电偶冷端温度采用一些不同的处理办法，常用的方法有如下几种：的处理办法，常用的方法有如下几种：8 8、冷、冷 端端 温温 度度 补补 偿偿2022-3-4 补偿导线延伸法补偿导线延伸法 冰点法冰点法 计算修正法计算修正法 仪表零点校正法仪表零点校正法 补偿电桥法补偿电桥法2022-3-4 热电偶做得很长，使冷端延长到温度比热电偶做得很长，使冷端延长到温度比较稳定的地方。由于热电偶本身不便于敷设，较稳定的地方。由于热电偶本
44、身不便于敷设，对于贵金属热电偶也很不经济，因此，采用对于贵金属热电偶也很不经济，因此，采用一种专用导线将热电偶的冷端延伸出来，而一种专用导线将热电偶的冷端延伸出来，而这种导线也是由两种不同金属材料制成，在这种导线也是由两种不同金属材料制成，在一定温度范围内（一定温度范围内（100 100 以下）与所连接以下）与所连接的热电偶具有相同或十分相近的热电特性，的热电偶具有相同或十分相近的热电特性，其材料也是廉价金属，将这种导线称为补偿其材料也是廉价金属，将这种导线称为补偿导线。导线。补补 偿偿 导导 线线 延延 伸伸 法法2022-3-4 注意：注意：无论是补偿型还是延伸无论是补偿型还是延伸型，补偿
45、导线本身并不能补偿热电型，补偿导线本身并不能补偿热电偶冷端温度的变化，只是起到热电偶冷端温度的变化，只是起到热电偶冷端延伸作用，改变冷端位置。偶冷端延伸作用，改变冷端位置。在规定的范围内，由于补偿导线热在规定的范围内，由于补偿导线热电特性不可能与热电偶完全相同，电特性不可能与热电偶完全相同，因而仍存在一定的误差。因而仍存在一定的误差。补补 偿偿 导导 线线 延延 伸伸 法法2022-3-4 当热电偶冷端温度不是当热电偶冷端温度不是0 0 而是而是t t0时，测得的热电偶回路中的热电势为时，测得的热电偶回路中的热电势为E(tE(t, t, t0) )。可采用下式进行修正：。可采用下式进行修正：
46、E(t, 0)= E(tE(t, 0)= E(t, t, t0)+ E(t)+ E(t0, 0), 0) 计计 算算 修修 正正 法法例例 用用S S型热电偶测温，热电偶的冷端温度型热电偶测温，热电偶的冷端温度t t0 0=20=20，测得热电势为，测得热电势为7.32 7.32 mvmv，求被测对，求被测对象的实际温度象的实际温度t t 。解解由分度表查得由分度表查得 E (20,0 ) = 0.113 E (20,0 ) = 0.113 mvmv 则则 E (t, 0) = E (t, tE (t, 0) = E (t, t0 0)+E (t)+E (t0 0, 0) , 0) = 7.3
47、2 + 0.113 = 7.32 + 0.113 = 7.434 = 7.434 mvmv再查分度表得其对应的被测温度再查分度表得其对应的被测温度t = 808t = 8082022-3-4 仪仪 表表 机机 械械 零零 点点 调调 整整 法法 将显示仪表的机械零点调至将显示仪表的机械零点调至t t0 0处，处，相当于在输入热电偶热电势之前就给相当于在输入热电偶热电势之前就给显示仪表输入了电势显示仪表输入了电势E(tE(t0 0, 0), 0)。 此种方法比较简单，在工业上经此种方法比较简单，在工业上经常使用。常使用。2022-3-4补补 偿偿 电电 桥桥 法法 利用不平衡电桥产生的电势，来利
48、用不平衡电桥产生的电势，来补偿热电偶冷端温度变化而引起的补偿热电偶冷端温度变化而引起的热电势变化值。根据各类热电偶的热电势变化值。根据各类热电偶的型号选择配套的补偿电桥型号选择配套的补偿电桥 原理原理2022-3-4注意补偿温度的起点注意补偿温度的起点在在2020平衡，须把显示仪表的机械零点预先调平衡，须把显示仪表的机械零点预先调整到整到20 20 在在00平衡，须把显示仪表的机械零点预先调平衡，须把显示仪表的机械零点预先调整到整到00补偿是相对的，补偿是相对的，因因此有一定误差此有一定误差2022-3-41.1.补偿导线与热电偶的热电特性不完全相补偿导线与热电偶的热电特性不完全相同带来的误差
49、同带来的误差2.2.冷端温度变化引起的误差冷端温度变化引起的误差3.3.热电极变质产生的误差热电极变质产生的误差4.4.绝缘不良引起的误差绝缘不良引起的误差5.5.二次仪表的基本误差二次仪表的基本误差9 9、热、热 电电 偶偶 测测 量量 误误 差差2022-3-42022-3-410、常见故障原因及处理、常见故障原因及处理故障现象可能原因处理方法温度示值偏低电极短路找出短路原因，如潮湿或绝缘损坏接线柱处积灰清扫补偿导线与热偶极性接反纠正接线补偿导线与热偶极不配套更换相配套的补偿导线冷端补偿不符要求调整冷端补偿达到要求热偶安装位置不当按规定重新安装温度示值偏高补偿导线与热偶极不配套更换相配套的
50、补偿导线有直流干扰信号进入排除直流干扰显示不稳定显示不稳定接线柱处接触不良（接线松动）接线柱处接触不良（接线松动）将接线柱拧紧将接线柱拧紧测量线路绝缘破损，引起断续短路或接地测量线路绝缘破损，引起断续短路或接地找出故障点，修复绝缘找出故障点，修复绝缘热偶安装不牢或有震动热偶安装不牢或有震动紧固热电偶，消除震动紧固热电偶，消除震动热电偶电极将断未断热电偶电极将断未断更换热电偶更换热电偶外界干扰外界干扰查出干扰源，采取屏蔽措施查出干扰源，采取屏蔽措施显示误差大热电偶电极变质更换热偶热电偶安装位置不当改变安装位置保护管表面积灰清除积灰显示无穷大接线断路找到断点，重新接好热电极断开或损坏更换热电偶五、
