1、第三章第三章 接触式温度检测及仪表接触式温度检测及仪表第一节第一节 概概 述述 一、测温仪表的分类一、测温仪表的分类 接触式测温仪表接触式测温仪表 膨胀式温度计膨胀式温度计 压力式温度计压力式温度计 热电偶温度计热电偶温度计 热电阻温度计热电阻温度计 非接触式测温仪表非接触式测温仪表 辐射式高温计辐射式高温计按测按测量方量方式分式分类类按测量原理分类按测量原理分类按测量按测量方式分方式分类类按测量原理分类按测量原理分类接触接触式式温度温度计计膨胀膨胀式温式温度计度计液体膨胀式温度计液体膨胀式温度计接触式接触式温度计温度计热电热电阻阻温度温度计计金属热电阻温度计金属热电阻温度计固体膨胀式温度计固
2、体膨胀式温度计半导体热敏电阻温度半导体热敏电阻温度计计压力压力式温式温度计度计充气体压力式温度充气体压力式温度计计非接触非接触式式温度计温度计辐射辐射式高式高温计温计单色辐射高温计单色辐射高温计充液体压力式温度充液体压力式温度计计全辐射高温计全辐射高温计充有机蒸汽压力式充有机蒸汽压力式温度计温度计比色高温计比色高温计热电热电偶温偶温度计度计标准材料热电偶温标准材料热电偶温度计度计特殊材料热电偶温特殊材料热电偶温度计度计水银玻璃温度计水银玻璃温度计 双金属温度计双金属温度计1-1-玻璃温包；玻璃温包；2-2-毛细管；毛细管； （a)a)条形双金属；（条形双金属；（b b）螺旋形双金属）螺旋形双金
3、属3-3-刻度标尺刻度标尺双金属温度计结构双金属温度计结构 （a)a)轴向型轴向型 (b)(b)径向型径向型1 1一表壳；一表壳；2 2一刻度盘；一刻度盘；3 3一活动螺母；一活动螺母；4 4一保护套管；一保护套管；5 5一一指针轴；指针轴；6 6一感温元件，一感温元件，7 7一固定端一固定端 液体压力式温度计原理图液体压力式温度计原理图1 1一温包；一温包；2 2一毛细管；一毛细管；3 3一基座；一基座；4 4一弹簧管；一弹簧管；5 5一连杆；一连杆；6 6一扇形齿一扇形齿轮；轮；7 7一小齿轮；一小齿轮； 8 8一指针；一指针；9 9一刻度盘一刻度盘二、温标二、温标 定量地表示物体温度数值
4、大小的尺度称为温度定量地表示物体温度数值大小的尺度称为温度标尺，简称温标。标尺，简称温标。 温标是用数值表示温度的一整套规则，它确定了温标是用数值表示温度的一整套规则，它确定了温度的单位。各种测温仪表直读温度的刻度均是通过温度的单位。各种测温仪表直读温度的刻度均是通过温标来确定的。温标来确定的。 建立温标建立温标（1） 选定测温物质的性质；（选定测温物质的性质；（2）定义固定）定义固定点温度（点温度（3）确定内插仪器和公式，得到温度的单位。）确定内插仪器和公式，得到温度的单位。历史上有过多种温标：历史上有过多种温标： 摄氏温标；摄氏温标； 华氏温标；华氏温标； 热力学温标；热力学温标； 国际实
5、用温标国际实用温标 目前的国际实用温标为目前的国际实用温标为ITS-90ITS-90温标。温标。 ITS-90ITS-90适用的温度范围：下限适用的温度范围：下限0.65K0.65K， 上限：根据普朗克定律使用单色辐射高温计，实际可上限：根据普朗克定律使用单色辐射高温计，实际可测得的最高温度。测得的最高温度。 热力学温度（符号为热力学温度（符号为T T）是基本物理量，它的单位是）是基本物理量，它的单位是开尔文，符号为开尔文，符号为K K。定义：水三相点热力学温度的。定义：水三相点热力学温度的1/273.161/273.16为为1K1K。 温标允许使用与水冰点温度的差值来表示温度。用这温标允许使
6、用与水冰点温度的差值来表示温度。用这种方法表示的热力学温度称为摄氏温度，温度符号为种方法表示的热力学温度称为摄氏温度，温度符号为t t，则有：则有： t t = = T T - 273.15 - 273.15 规定了十七个固定点温度，其中十四个为物质的平衡规定了十七个固定点温度，其中十四个为物质的平衡点（三相点、熔点、凝固点），另外三个为由规定的点（三相点、熔点、凝固点），另外三个为由规定的温度计在指定的某温度附近测量确定。温度计在指定的某温度附近测量确定。 规定了不同温区内复现温标的基准器：规定了不同温区内复现温标的基准器：1 1）0.650.655.0K5.0K之间基准器：氦蒸气压温度计。
7、之间基准器：氦蒸气压温度计。2 2）3.03.024.5561K24.5561K之间基准器：氦气体温度计（定容之间基准器：氦气体温度计（定容式）。式）。3 3）13.8033K13.8033K961.781 961.781 之间基准器：铂电阻温度计。之间基准器：铂电阻温度计。4 4）961.78961.78以上温度基准器：光学高温计。以上温度基准器：光学高温计。 规定了不同温区定义规定了不同温区定义T T9090的计算公式的计算公式 热电偶由热电偶由两种不同材料的导体（或半导体）两种不同材料的导体（或半导体）A A和和B B组成。组成。A A、B B是热偶丝，也叫是热偶丝，也叫热电极热电极。放
8、在被测对象中，感受温度变化的那端放在被测对象中，感受温度变化的那端称为称为工作端或热端工作端或热端，另一端称为，另一端称为自由端自由端或冷端或冷端。当热端和冷端温度不同时回路。当热端和冷端温度不同时回路中有电流流过，此电流称为热电流，产中有电流流过，此电流称为热电流，产生热电流的电动势称为热电势，这种物生热电流的电动势称为热电势，这种物理现象称为热电现象。理现象称为热电现象。（1 1）接触电势）接触电势 接触电势的大小可用下式表示：接触电势的大小可用下式表示：式中式中 e e单位电荷，等于单位电荷，等于4.8024.8021010-10-10绝对静电单位；绝对静电单位； K K 波尔兹曼常数，
9、等于波尔兹曼常数，等于1.381.381010-28-28 J / KJ / K； N NA A(t), N(t), NB B（t t）金属金属A A、B B在温度在温度t t时的自由电子密度；时的自由电子密度； T TA A、B B金属接触处的绝对温度，金属接触处的绝对温度，K K。)()(ln)(tNtNeKTtBAAB 理论和实践都证实，热电现象中产生的热电势理论和实践都证实，热电现象中产生的热电势是由是由接触电势接触电势和和温差电势温差电势两种电势的综合效果。两种电势的综合效果。（2 2）温差电势）温差电势 温差电势是同一金属体两端温度不同温差电势是同一金属体两端温度不同而产生的。而产
10、生的。 温差电势的产生温差电势的产生式中式中 N NA A（t t）金属金属A A的电子密度，它是温度函数。的电子密度，它是温度函数。 为了分析方便，温差电势可由下面函数差来表示：为了分析方便，温差电势可由下面函数差来表示：)()(),(00tttteAAAttAAAtdNNeKtte0)(1),(0 (3) (3) 热电偶回路热电势热电偶回路热电势 如果如果t tt t0 0，N NA A（t t）N NB B（t t），），则在回路内便产生两个则在回路内便产生两个接触电势接触电势e eABAB(t)(t)和和e eABAB(t(t0 0) )，两个温差电势两个温差电势e eA A（t t，
11、t t0 0）和和e eB B（t t，t t0 0），），各电势的方向如图所示。回路的总电势各电势的方向如图所示。回路的总电势E EABAB(t,t(t,t0 0) )等于回等于回路中各电势的代数和。即路中各电势的代数和。即 ),()(),()(),(0000ttetettetettEAABBABAB )()()()()()()()(0000tftfttttttABABABABABAB结论结论：（1 1）热电偶的热电势是热电偶两端温度的函数之差，其大小热电偶的热电势是热电偶两端温度的函数之差，其大小取决于热电偶两个热电极材料的性质和两端接点温度，而与热取决于热电偶两个热电极材料的性质和两端接
12、点温度，而与热电极几何尺寸无关。电极几何尺寸无关。 （2 2）如果保持热电偶冷端温度如果保持热电偶冷端温度toto恒定不变，对一定材料的热恒定不变，对一定材料的热电偶，其电偶，其f fABAB（t t0 0）亦为常数，设为亦为常数，设为C C，则热电偶的热电势只与则热电偶的热电势只与热电偶热端温度热电偶热端温度t t有关，若测得有关，若测得E EABAB(t,t(t,t0 0) ) 值，便可知温度值，便可知温度t t值，值，这就是热电偶测温原理。即这就是热电偶测温原理。即 E EABAB ( t, t ( t, t0 0 )=f )=fABAB ( t ) C ( t ) C需要说明的几个问题
13、：需要说明的几个问题： 1. 1. 分度表的建立分度表的建立 热电偶分度表是在冷端温度热电偶分度表是在冷端温度t t0 0 =0 =0时热电势与热端温时热电势与热端温度的关系，可用表格形式给出，不同材料制成的热电度的关系，可用表格形式给出，不同材料制成的热电偶有不同的分度表。偶有不同的分度表。 注意：注意：热电偶的热电势与热端温度的关系一般热电偶的热电势与热端温度的关系一般为非线性关系。为非线性关系。2.2.热电极与热电势的极性热电极与热电势的极性热电偶的两个热电极有正负之分。热电偶的两个热电极有正负之分。热电势也有正负极性之分。热电势也有正负极性之分。3.3.多种导体组成的闭合回路的热电势的
14、计算方法多种导体组成的闭合回路的热电势的计算方法三种导体组成的闭合回路的热电势可以推出：三种导体组成的闭合回路的热电势可以推出：),(),(),(),(0000ttEttEttEttEBABABAAB)()()(321tftftfECABCABABC思考：四思考：四种导体组成的闭合回路的热电势的表达种导体组成的闭合回路的热电势的表达式？式？2 2、中间导体定律、中间导体定律 该定律该定律内容内容是：由不同材料组成的闭合回路中，若各种是：由不同材料组成的闭合回路中，若各种材料接触点的温度都相同，则回路中热电势的总和等于零。材料接触点的温度都相同，则回路中热电势的总和等于零。 结论：结论： （1
15、1）在热电偶回路中接入第三种均质材料，只要保证所）在热电偶回路中接入第三种均质材料，只要保证所接入材料两端温度相同，就不会影响热电偶的热电势。下图接入材料两端温度相同，就不会影响热电偶的热电势。下图为两种接入中间导体的热电偶回路。为两种接入中间导体的热电偶回路。 显示仪表接入热电偶回路时，只要保证连接导线和显示仪显示仪表接入热电偶回路时，只要保证连接导线和显示仪表接入热电偶回路时两连接端的温度相同，就不会改变回路表接入热电偶回路时两连接端的温度相同，就不会改变回路热电势。热电势。 （2 2）如果两种导体）如果两种导体A A和和B B对另一种参考导体对另一种参考导体C C热电势已知，热电势已知，
16、则这两种导体组成的热电偶的热电势是它们对参考导则这两种导体组成的热电偶的热电势是它们对参考导体热电势的代数和，即体热电势的代数和，即 E EABAB（t t，t to o）=E=EACAC（t t，t to o）E ECBCB（t, tt, to o） 参考导体亦称标准电极，一般选用铂制成。利用此参考导体亦称标准电极，一般选用铂制成。利用此推论大大简化了热电偶的选配工作。推论大大简化了热电偶的选配工作。 3 3、中间温度定律、中间温度定律 热电偶热电偶A A、B B在接点温度为在接点温度为t t1 1、t t3 3时的热电势等于热电时的热电势等于热电偶偶A A、B B在接点温度分别为在接点温度
17、分别为t t1 1，t t2 2和和t t2 2，t t3 3时热电势的代数时热电势的代数和，即和，即 E EABAB（t t1 1，t t3 3）E EABAB（t t1 1，t t2 2）E EABAB（t t2 2，t t3 3） 结论：结论： （1 1）已知热电偶在某一给定冷端温度下进行的分度，已知热电偶在某一给定冷端温度下进行的分度，只要引入适当的修正，就可在另外的冷端温度下使用。只要引入适当的修正，就可在另外的冷端温度下使用。 该定律为制定和使用热电偶的热电势一温度关系即分该定律为制定和使用热电偶的热电势一温度关系即分度表奠定了理论基础。度表奠定了理论基础。 因为热电偶分度表是在冷
18、端温度因为热电偶分度表是在冷端温度t t0 0 =0=0时热电势与热时热电势与热端温度的关系，根据中间温度定律便可以算出任何冷端温端温度的关系，根据中间温度定律便可以算出任何冷端温度时的热电势值。度时的热电势值。 E EABAB（t t，0 0）E EABAB（t t，t tn n）E EABAB（t tn n，0 0）非标准化热电偶非标准化热电偶 用于特殊的场合用于特殊的场合, , 如高温如高温 、 低温、超低温、高低温、超低温、高真空和有核辐射等被测对象中。非标准化热电偶一般真空和有核辐射等被测对象中。非标准化热电偶一般没有统一的分度表。没有统一的分度表。1. 1. 钨铼系热电偶钨铼系热电
19、偶2. 2. 铱铑系热电偶铱铑系热电偶3. 3. 铂钼铂钼5-5-铂钼铂钼0.10.1热电偶热电偶4. 4. 非金属热电偶非金属热电偶 四、热电偶的构造四、热电偶的构造 1 1、普通型热电偶、普通型热电偶 常用的普通型热电偶是由常用的普通型热电偶是由热电极（一端焊接的两根金属丝）热电极（一端焊接的两根金属丝）绝缘套管、保护套管以及接线盒组成绝缘套管、保护套管以及接线盒组成。在个别情况下，如果被测。在个别情况下，如果被测介质对热电偶不会发生侵蚀作用，也可不用保护套管，以减小接介质对热电偶不会发生侵蚀作用，也可不用保护套管，以减小接触测温误差与滞后。触测温误差与滞后。 热电偶的结构热电偶的结构1-
20、接线柱；接线柱；2-接线座；接线座；3-绝缘套管；绝缘套管；4-热电极热电极 1-1-热电偶热端；热电偶热端；2-2-热电极；热电极；3-3-绝缘管；绝缘管； 4- 4-保护套管；保护套管；5-5-接线盒接线盒 普通工业热电偶结构示意普通工业热电偶结构示意 (a)(a)热电偶结构（外观），热电偶结构（外观），(b)(b)热电偶参比端接线盒；热电偶参比端接线盒；(c)(c)热电偶测温元件热电偶测温元件1 1一保护套管；一保护套管； 2 2一金属加固管；一金属加固管； 3 3一非金属保护套管；一非金属保护套管； 4 4一活动法兰；一活动法兰；5 5一金属保护一金属保护套管；套管； 6 6一固定螺栓
21、；一固定螺栓； 7-7-接线座；接线座； 8 8一接线柱；一接线柱； 9 9一接线盒；一接线盒； 1010一盒盖；一盒盖； 1111一一瓷绝缘管；瓷绝缘管； 1212一热电偶电极一热电偶电极普通型热电偶的结构普通型热电偶的结构 普通型热电偶的结构普通型热电偶的结构2 2、铠装热电偶、铠装热电偶 铠装热电偶是由金属套管、绝缘材料和热电极经拉铠装热电偶是由金属套管、绝缘材料和热电极经拉伸加工而成的坚实组合体，其结构如图所示。套管材料伸加工而成的坚实组合体，其结构如图所示。套管材料有铜、不锈钢及镍基高温合金等。热电偶与套管之间填有铜、不锈钢及镍基高温合金等。热电偶与套管之间填满了绝缘材料的粉末，目前
22、采用的绝缘材料绝大部分为满了绝缘材料的粉末，目前采用的绝缘材料绝大部分为氧化镁。套管中的热电极有单丝的、双丝的和四丝的，氧化镁。套管中的热电极有单丝的、双丝的和四丝的，彼此之间互相绝缘。彼此之间互相绝缘。 3 3、薄膜热电偶、薄膜热电偶 薄膜热电偶是由两种金属薄膜连接而成的一种特殊薄膜热电偶是由两种金属薄膜连接而成的一种特殊结构的热电偶。这种薄膜热电偶的热端既小又薄，热容量结构的热电偶。这种薄膜热电偶的热端既小又薄，热容量很小，可以用于微小面积上的温度测量；动态响应快，可很小，可以用于微小面积上的温度测量；动态响应快，可测量瞬变的表面温度。我国研制成的铁一镍薄膜热电偶如测量瞬变的表面温度。我国
23、研制成的铁一镍薄膜热电偶如图所示，图所示， 五、热电偶冷端温度处理方法五、热电偶冷端温度处理方法 1. 1. 对热电偶冷端温度进行处理的原因对热电偶冷端温度进行处理的原因 热电偶的测温原理表明：热电偶的热电势是两个接点热电偶的测温原理表明：热电偶的热电势是两个接点温度的函数差，只有当冷端温度不变时，热电势才是热端温温度的函数差，只有当冷端温度不变时，热电势才是热端温度的单值函数。但在实际应用中，热电偶冷端所处环境温度度的单值函数。但在实际应用中，热电偶冷端所处环境温度总有波动，从而使测量得不到正确结果，因此必须对热电偶总有波动，从而使测量得不到正确结果，因此必须对热电偶冷端温度变化的影响采取补
24、偿措施，使热电偶的热电势只反冷端温度变化的影响采取补偿措施，使热电偶的热电势只反映热端温度（被测温度）的变化，而不受冷端温度变化的影映热端温度（被测温度）的变化，而不受冷端温度变化的影响。响。 现场中利用计算机软件可以方便的实现计现场中利用计算机软件可以方便的实现计算修正。算修正。 具体方法是：具体方法是： 热电偶的输出通过毫伏热电偶的输出通过毫伏电压变换器及模数转换器电压变换器及模数转换器进入微处理器中。进入微处理器中。 使用一热电阻测量及模数转换器也进入微处理器中。使用一热电阻测量及模数转换器也进入微处理器中。 由采样数字量由采样数字量D1D1和和D2 D2 分别获得热电偶产生的热电势分别
25、获得热电偶产生的热电势E EABAB（t t，t0t0）及冷端温度）及冷端温度t t0 0 ， 然后计算可得然后计算可得E EABAB（t t，0 0）= E= EABAB（t t，t t0 0）E EABAB（t t0 0，0 0），再查取存放在计算机存储器中的分度表，便得到），再查取存放在计算机存储器中的分度表，便得到数字量数字量t t，这就是热电偶的热端温度值。，这就是热电偶的热端温度值。计算机软件实现热电偶冷端补偿计算机软件实现热电偶冷端补偿（a a）结构框图）结构框图 (b)(b)冷端补偿子程序冷端补偿子程序AB-AB-热电偶；热电偶；R RCuCu- -铜电阻；铜电阻；mV-U1-
26、 mV/mV-U1- mV/电压变换器；电压变换器；-U2-/-U2-/电压变换器；电压变换器；A/D-A/D-模数转换器；模数转换器；CPU-CPU-中央处理单元；中央处理单元；AC-AC-采样脉冲；采样脉冲；OUT-OUT-输出输出2 2、仪表机械零点调整法、仪表机械零点调整法 仪表的机械零点为仪表输入电势为零时，指针停留的仪表的机械零点为仪表输入电势为零时，指针停留的刻度点，也就是仪表的刻度起始点。若预知热电偶冷端温度刻度点，也就是仪表的刻度起始点。若预知热电偶冷端温度为为t t0 0，在测温回路开路情况下，将仪表的刻度起始点调定在在测温回路开路情况下，将仪表的刻度起始点调定在t t0
27、0位置，此时相当于人为给仪表输入热电势位置，此时相当于人为给仪表输入热电势E EABAB（t t0 0，0 0），），在接通测温回路后，输入仪表的热电势为在接通测温回路后，输入仪表的热电势为 E EABAB（t t，t t0 0）E EABAB（t t0 0，0 0）= E= EABAB（t t，0 0）使仪表指针指示热端温度使仪表指针指示热端温度t t值。值。注意：这种补偿方法用于热电偶冷端温度比较恒定而注意：这种补偿方法用于热电偶冷端温度比较恒定而仪表的机械零点调整又很方便的场合。仪表的机械零点调整又很方便的场合。 可以和其它补偿方法配合使用。可以和其它补偿方法配合使用。3 3、恒温法、恒
28、温法恒温法分为恒温法分为冰点槽法冰点槽法和和恒温箱法。恒温箱法。 冰点槽法：冰点槽法：在精密测量中，一般要求热电偶冷端温度保在精密测量中，一般要求热电偶冷端温度保持为持为00，通常采用冰点槽。冰点槽的容器中充满蒸馏水，通常采用冰点槽。冰点槽的容器中充满蒸馏水与碎冰块的混合物，其温度保持为与碎冰块的混合物，其温度保持为00。 冰点槽法冰点槽法是准确度很高的冷端处理方法，然而使用是准确度很高的冷端处理方法，然而使用比较麻烦，需要保持冰、水两相共存，一般限于实验室比较麻烦，需要保持冰、水两相共存，一般限于实验室精确测温或热电偶检定时使用。精确测温或热电偶检定时使用。 六、测量信号的线性化处理六、测量
29、信号的线性化处理 原因：原因：热电偶的热电势与被测温度之间是非线性关系。热电偶的热电势与被测温度之间是非线性关系。不进行线性化处理，可能使仪表显示部分的标尺分不进行线性化处理，可能使仪表显示部分的标尺分度不均匀，不便于读数及信号的进一步处理。度不均匀，不便于读数及信号的进一步处理。 有模拟线性化和数字线性化有模拟线性化和数字线性化模拟线性化模拟线性化方法：方法：在仪表的各环节中加一个线性化环在仪表的各环节中加一个线性化环节。节。 根据线性化环节在仪表中的位置不同，线性化环根据线性化环节在仪表中的位置不同，线性化环节可分为节可分为串联线性化环节串联线性化环节和和反馈线性化环节反馈线性化环节。(1
30、)串联线性化环节串联线性化环节 设：设：1221)(xkxxfxkxy )(),()()(212222122kxfykkkyfkxkyfkxfkxkx结论结论:串联线性化环节的特性应与原非线性环节的输出特串联线性化环节的特性应与原非线性环节的输出特 性的反函数成正比性的反函数成正比 。串联线性化环节的特性也可用图解法求得串联线性化环节的特性也可用图解法求得 (2) 反馈线性化环节反馈线性化环节设设结论结论:反馈线性化环节的特性应与原非线性环节的输出特反馈线性化环节的特性应与原非线性环节的输出特 性相同性相同 。 fxxeeeekyxfe,)(222)()(kykyfkyxfeeekxyxf)(
31、12kyfekf工程上常用的方法：用多段直线形成的折线拟合曲线。工程上常用的方法：用多段直线形成的折线拟合曲线。 七、与热电偶配接的显示仪表七、与热电偶配接的显示仪表 1. 1.动圈表动圈表XCZ-101XCZ-101 (1) (1)工作原理工作原理 (2) (2)环境温度的影响及表内电路环境温度的影响及表内电路（3 3）测温系统的构成）测温系统的构成 2. 2. 电位差计电位差计 工作原理：电压平衡工作原理：电压平衡 分类：手动电位差计分类：手动电位差计 电子电位差计电子电位差计补偿热电偶法软件补偿热电偶多路温度测量补偿热电偶法软件补偿热电偶多路温度测量 （1）热电偶的分度误差）热电偶的分度
32、误差（2）热电偶冷端温度补偿误差）热电偶冷端温度补偿误差 （3）显示仪表误差）显示仪表误差 （4）总误差）总误差2222dcft 热电偶选型热电偶选型 选择热电偶要根据使用温度范围、所需精选择热电偶要根据使用温度范围、所需精度、使用气氛、测定对象的性能、响应时间和度、使用气氛、测定对象的性能、响应时间和经济效益等综合考虑。经济效益等综合考虑。 1 1、测量精度和温度测量范围的选择、测量精度和温度测量范围的选择 使用温度在使用温度在1300130018001800，要求精度又比，要求精度又比较高时，一般选用较高时，一般选用B B型热电偶；要求精度不高，型热电偶；要求精度不高，气氛又允许可用钨铼热
33、电偶，高于气氛又允许可用钨铼热电偶，高于18001800一般一般选用钨铼热电偶；使用温度在选用钨铼热电偶；使用温度在1000 1000 1300 1300要求精度又比较高可用要求精度又比较高可用S S型热电偶和型热电偶和N N型热电偶；型热电偶；在在10001000以下一般用以下一般用K K型热电偶和型热电偶和N N型热电偶，型热电偶，低于低于400400一般用一般用E E型热电偶；型热电偶；250250下以及负下以及负温测量一般用温测量一般用T T型电偶，在低温时型电偶，在低温时T T型热电偶稳型热电偶稳定而且精度高。定而且精度高。 2 2、使用气氛的选择、使用气氛的选择 S S型、型、B
34、B型、型、K K型热电偶适合于强的氧化和型热电偶适合于强的氧化和弱的还原气氛中使用，弱的还原气氛中使用，J J型和型和T T型热电偶适合于型热电偶适合于弱氧化和还原气氛，若使用气密性比较好的保弱氧化和还原气氛，若使用气密性比较好的保护管，对气氛的要求就不太严格。护管，对气氛的要求就不太严格。 3 3、耐久性及热响应性的选择、耐久性及热响应性的选择 线径大的热电偶耐久性好，但响应较慢一线径大的热电偶耐久性好，但响应较慢一些，对于热容量大的热电偶，响应就慢，测量些，对于热容量大的热电偶，响应就慢，测量梯度大的温度时，在温度控制的情况下，控温梯度大的温度时，在温度控制的情况下，控温就差。要求响应时间
35、快又要求有一定的耐久性，就差。要求响应时间快又要求有一定的耐久性，选择铠装偶比较合适。选择铠装偶比较合适。 4 4、测量对象的性质和状态对热电偶的选择、测量对象的性质和状态对热电偶的选择 运动物体、振动物体、高压容器的测温要求机械运动物体、振动物体、高压容器的测温要求机械强度高，有化学污染的气氛要求有保护管，有电气干强度高，有化学污染的气氛要求有保护管，有电气干扰的情况下要求绝缘比较高。扰的情况下要求绝缘比较高。 5 5、注意事项、注意事项 热电偶公称压力：一般是指在工作温度下保护管所热电偶公称压力：一般是指在工作温度下保护管所能承受的静态外压而不破裂。能承受的静态外压而不破裂。 热电偶最小插
36、入深度：应不小于其保护套管外径的热电偶最小插入深度：应不小于其保护套管外径的8 81010倍（特列产品例外）倍（特列产品例外） 绝缘电阻：当周围空气温度为绝缘电阻：当周围空气温度为15153535，相对湿度，相对湿度80%80%时绝缘电阻时绝缘电阻5 5兆欧（电压兆欧（电压100V100V）。具有防溅式接）。具有防溅式接线盒的热电偶，当相对温度为线盒的热电偶，当相对温度为9393 3 3 时，绝缘电阻时，绝缘电阻0.50.5兆欧（电压兆欧（电压100V100V） 高温下的绝缘电阻：热电偶在高温下，其热电极高温下的绝缘电阻：热电偶在高温下，其热电极（包括双支式）与保护管以及双支热电极之间的绝缘（
37、包括双支式）与保护管以及双支热电极之间的绝缘电阻（按每米计）应大于下表规定的值。电阻（按每米计）应大于下表规定的值。 选型流程：型号选型流程：型号-分度号分度号防爆等级防爆等级精度等级精度等级安安装固定形式装固定形式保护管材质保护管材质长度或插入深度长度或插入深度 一般热电偶型号为：一般热电偶型号为：WRWR- -下面是每个字下面是每个字母代表的意思：母代表的意思：W-W-温度仪表温度仪表 R- R-热电偶热电偶 -热电偶材料（热电偶材料（R-R-铂铑铂铑30-30-铂铑铂铑6 6、P-P-铂铑铂铑10-10-铂、铂、N-N-镍铬镍铬- -镍硅、镍硅、E-E-镍铬镍铬- -铜镍（镍铬铜镍（镍铬
38、- -康铜）、康铜）、C-C-铜铜- -铜镍、铜镍、F-F-铁铁- -铜镍、铜镍、M-M-镍铬硅镍铬硅- -镍硅镍硅 -支数（空位为单支，支数（空位为单支，2 2为双支式）为双支式） -安装固定形式（安装固定形式（1 1、无固定装置式。、无固定装置式。2 2、固定螺、固定螺纹式。纹式。3 3、活动法兰式。、活动法兰式。4 4、固定法兰式。、固定法兰式。、5 5、活动法、活动法兰角尺式。兰角尺式。6 6、固定螺纹锥形保护管式、固定螺纹锥形保护管式 l-接线装置（接线装置（0 0、铠装保护帽带引线。、铠装保护帽带引线。1 1、接线板。、接线板。2 2、防溅接线盒。、防溅接线盒。3 3、防水接线盒。
39、、防水接线盒。4 4、防爆接线盒。、防爆接线盒。5 5、防喷接线盒。防喷接线盒。6 6、圆接插件。、圆接插件。7 7、扁接插、扁接插件件 8 8、显示防爆接线盒。、显示防爆接线盒。9 9、铠装手柄带、铠装手柄带线及插头。线及插头。R R、保护帽带金属软管。、保护帽带金属软管。Z Z、简易接线柱。、简易接线柱。F F、防腐接线盒防腐接线盒l-直径序号（直径序号（0 0、16mm16mm保护管。保护管。1 1、25mm25mm保护保护管（双层套管）或为管（双层套管）或为12mm12mm不锈钢管。不锈钢管。2 2、16mm16mm高铝高铝质管（单层套管）。质管（单层套管）。3 3、20mm20mm高
40、铝质保护管。高铝质保护管。4 4、16mm16mm刚玉管。刚玉管。5 5、25mm25mm刚玉管（双层套管）刚玉管（双层套管） 十、热电偶的校验十、热电偶的校验1.1.对热电偶的校验的原因对热电偶的校验的原因2.2.校验方法有两种。校验方法有两种。 一种是一种是定点法定点法，就是在国际温标规定的定点温度（如锌、，就是在国际温标规定的定点温度（如锌、银、金、锑等金属的相平衡点温度）下进行校验。这种方银、金、锑等金属的相平衡点温度）下进行校验。这种方法的特点是精确度高，但设备复杂、校验点数少，而且校法的特点是精确度高，但设备复杂、校验点数少，而且校验操作复杂。该方法只用于对高精确度的铂铑一铂热电偶
41、验操作复杂。该方法只用于对高精确度的铂铑一铂热电偶的校验。的校验。 另一种是另一种是比较法比较法，它是广泛采用的方法，可用于实验室用，它是广泛采用的方法，可用于实验室用和工业用热电偶的校验。和工业用热电偶的校验。 比较法校验比较法校验 用标准热电偶与被校热电偶测同一稳定对象的温度用标准热电偶与被校热电偶测同一稳定对象的温度来进行的。一般用管式电炉作为被测对象，通过手动来进行的。一般用管式电炉作为被测对象，通过手动操作或温度控制器控制调整电炉的温度，并稳定在预操作或温度控制器控制调整电炉的温度，并稳定在预定的温度值上。标准热电偶一般采用比被校热电偶精定的温度值上。标准热电偶一般采用比被校热电偶精
42、确度更高的铂铑确度更高的铂铑10-10-铂热电偶。铂热电偶。 本章总结本章总结: :1.1.了解测温仪表的分类了解测温仪表的分类; ;2.2.掌握热电偶的测温原理掌握热电偶的测温原理, ,能灵活运用热电能灵活运用热电偶的三条基本定律偶的三条基本定律; ;3.3.记住几种典型的标准化热电偶的分度号、记住几种典型的标准化热电偶的分度号、测温范围和特点；测温范围和特点；4.4.了解测量信号线性化的原因及方法；了解测量信号线性化的原因及方法；5.5.掌握热电偶的冷端补偿方法的原理；掌握热电偶的冷端补偿方法的原理；6.6.了解显示仪表的组成、使用方法。了解显示仪表的组成、使用方法。1. 用分度号为用分度
43、号为K的镍铬的镍铬-镍硅热电偶测量温镍硅热电偶测量温度，在没有采取冷端温度补偿的情况下，度，在没有采取冷端温度补偿的情况下，显示仪表指示值为显示仪表指示值为500，而这时冷端温，而这时冷端温度为度为60 。试问实际温度应为多少？如。试问实际温度应为多少？如果热端温度不变，设法使冷端温度保持果热端温度不变，设法使冷端温度保持在在20 ，此时显示仪表的指示值应为多，此时显示仪表的指示值应为多少？少？ CC2. 现用一支镍铬现用一支镍铬-镍硅热电偶测某换热器内温度，镍硅热电偶测某换热器内温度，其冷端温度为其冷端温度为30 ，而显示仪表机械零位为，而显示仪表机械零位为 0 ，这时指示值为，这时指示值为
44、400 ，若认为换热器内的，若认为换热器内的温度为温度为430 ，对不对？为什么？正确值为多，对不对？为什么？正确值为多少？少？ 3.镍铬镍铬-镍硅热电偶与电子电位差计配套测温，热镍硅热电偶与电子电位差计配套测温，热电偶自由端温度。如果不采用补偿导线而采用电偶自由端温度。如果不采用补偿导线而采用普通铜线进行热电偶与显示仪表之间的连接，普通铜线进行热电偶与显示仪表之间的连接，设仪表接线端子处的温度为设仪表接线端子处的温度为28 ，求电子电，求电子电位差计指示在位差计指示在385 时，由于不用补偿导线所时，由于不用补偿导线所带来的误差是多少？带来的误差是多少？ 4. 检定配热电偶的温度显示仪表时，常用检定配热电偶的温度显示仪表时，常用标准电势输入代替实际热电偶的热电势。标准电势输入代替实际热电偶的热电势。现要检定现要检定K型温度显示仪表在型温度显示仪表在700 时的时的准确度，问输入多大的标准电势（检定准确度，问输入多大的标准电势（检定时环境温度为时环境温度为25 ）？）？
