文档介绍：第五节温度检测及仪表
温度是表征物体冷热程度的物理量。温度的测量与控制
在工业生产中有着重要的作用。
一、温度检测方法
(一).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。
(二).温度计的分类
按测温范围分:高温计(600℃以上)和普通温度计;
按测量方法分:接触式和非接触式温度计;
按用途分:实用温度计和标准温度计;
按工作原理分:膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶
温度计、热电阻温度计、辐射高温计。
基于物体受热体积膨胀的性质制成。玻璃管温度
计是属于液体膨胀式温度计;双金属温度计是属于
固体膨胀式温度计。双金属温度计的感温元件是
两片线膨胀系数不同的金属片叠焊在一起的。
金属片受热→两个金属片
膨胀长度不同→弯曲→
温度越高弯曲的角度越大
→这就是双金属温度计的
测温原理。
双金属温度计→双金属
片制成螺旋形→温度变
化时,螺旋的自由端绕中
心轴旋转→带动指针偏
转→在刻度盘上指示相应的温度。
原理:在封闭系统中的液体、
气体或低沸点液体的饱和蒸汽
受热后体积膨胀或压力变化这
一原理制作的。是用压力随温
度的变化来测温的仪表。如图
为压力式温度计。
组成:温包、毛细管、弹簧管。
温包:直接与被测物接触的感
温元件,它须有强度高,膨胀系
数小,热导率高,抗腐蚀等性能。
可用铜合金、钢或不锈钢制造。
毛细管:用来传递压力的变化。用铜或钢等冷拉成
的无缝圆管制成。易破损,应加保护套管。在长度
相同时,越细仪表越灵敏。
弹簧管:与弹簧管式压力表相同。
:利用不同材料的金属焊接在一起,
当温度发生变化时,会产生热电势,依靠热电势的测
量来测温度。
:利用导体或半导体材料的电阻值
随温度的变化而变化的原理测温。
:利用物体热辐射作用来测温度。
二、热电偶温度计
原理:是以热电效应为基础的测温仪表。
特点:测量范围广(-50~1600℃),结构简单,使用方便,
测量准确可靠,便于信号的远传、自动记录和集中
控制。
组成:热电偶(1) (感温元件)、测量仪表(3)(动圈仪
表或电位差计)、连接热电偶和测量仪表的导线
(2)(补偿导线及铜导线)。
是感温元件,由两种不同材料的导体A和B焊接而
成,焊接的一端插入被测介质中,感受被测温度,称
为工作端或热端,另一端与导线相连,称为冷端或
自由端,导体A和B称为
热电极。
(1).热电现象及测温原理
热电现象:取两根不同材料金属导线A和B,将其两
端焊在一起, 组成一个闭合回路, 如将其中的一
端(1)加热,即t >t0,在此闭合回路中就有热电势产
生,这种现象称为热电现象。
如将金属B断开接入毫伏计,如图(b);如
在t0接头处断开接入毫伏计,如图(c)。
毫伏计有指示。
热电势:包括接触电势和温差电势。
接触电势eAB(t)的产生:设A电子密度大于B电子密度,,电子从密度大的扩散到密度小的中,即从A扩散B, A中剩下正电荷, B中得到电子而带电,形成静电场,阻碍电子扩散运动,当达到平衡时形成电势差eAB(t),称为接触电势。方向为A →B。接触电势与两金属的材料和接触点的温度有关。当材料确
定后只与接触点
的温度有关。
eAB(t)= - eBA(t)。
t>t0
A
B
+
-
-
+
eA(t,t0)
eB(t,t0)
温差电势eA (t,t0)的产生:对于同一金属A(或B),由于其两端温度不同,自由电子具有不同的动能,就产生一个电动势, 称为温差电势eAB(t0)。它远小于接触热电势,则忽略不计,即eA(t,t0)≈0, eB(t,t0)≈0。
把金属的两端闭合时,形成闭合回路。在两个接点处形成接触热电势eAB(t)和eAB(t0)。温差电势忽略不计,金属A. ,则图(a)可等效为图(b)。此闭合回路中总的热电势E(t,t0)应为: E(t,t0)=eAB(t)-eAB(t0) 或E(t,t0)=eAB(t)+eBA(t0)