文档介绍：第四章温度检测技术 第一节概述 一、温度与温度检测 1、原理:某些金属与非金属导体受热后产生电动势,而另一些导体的电阻受到热或光照射而产生变化。可以通过测量这些物理量的变化来达到测量温度的目的。 2、分类(表4-1,P68):(1)接触式;(2)非接触式; (3)其它。
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二、温标 1、经验温标:某以物质的性质作介质而定的温标。如,水银作测温介质制成了摄氏和华氏温标;兰氏温标则用酒精和水混合作为介质。 (1)华氏温标:冰水融体为“32”,水的沸点为“212”,中间等分为180份,每份为1度,以OF表示。
(2)兰氏温标:以水的冰点为“1000”,水的沸点为“1080”,中间等分为80份,每份为1度,以OR表示。
(3)摄氏温标:以水的冰点为“0”,水的沸点为“100”,中间等分为100份,每份为1度,以OC表示。
三个经验温标之间的换算关系如下:
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2、热力学温标:取卡诺机热换量Q为测温参数的一种温标。以复现性最好的水的三相点(固、液、气相平衡态)为参考点,,相应的热换量为Q’,当测得热换量Q后,可根据下式求得相应的温度,
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3、国际实用温标:为了实用而建立起来的国际协议性温标。它应具备下述三个条件:
(1)要有定义温度的固定点(一般是利用水、纯金属及液态气体的状态变化);
(2)要有复现温度的标准器[通常用标准铂电阻(-~C)、标准铂铑热电偶(- ~ C)及标准光学高温计(C) ];
(3)要有定义点之间计算温度的内插方程式。
工程上,近似为:t=T-273(t为摄氏温度,符号为C; T为实用温标,单位是开尓文,符号为K)
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三、温度检测系统的组成 测温系统的组成应考虑如下几个方面:
(1)温度范围; (2)使用场合
(3)温度响应; (4)传输方式
温度检测系统的组成如图4-2所示。
温度被测对象
温度传感器
温度显示仪表
k
温度被测对象
温度传感器
温度变送器
k
a)简单系统
b)较完善的系统
mA
温度显示记录仪
k
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第二节热电偶 一、热电效应 由两种导体(或半导体)A、B组成的闭合回路(见图4-3)中,如果对节点1加热,使得节点1与2的温度不同,那么回路中就会有电流产生,接在回路中的电流表指针会发生偏转,这一现象称为温差电效应或塞贝克效应。
A
B
T1
T0
图4-3 塞贝克效应
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相应的电动势称为温差电动势或塞贝克电动势,它在回路中产生的电流,称为热电流。A、B称为热电极。接点1在测温时,将它置于被测温度场中,称为测量端(或工作端、热端)。节点2一般要求恒定在某一温度,称为参考端(或自由端、冷端)。
实践证明,当热电极材料一定后,则热电动势就仅与两接点的温度有关,即
式中,AB---塞贝克系数或热电动势率,其值随热电极材料和两接点的温度而定。
由此可见,热电偶就是利用热电动势随两接点温度变化的特性来测量温度的。
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理论证明:
1)热电偶必须由两种不同材料的热电极组成;
2)热电偶的两接点必须具有不同的温度;
3)当热电极的材料固定以后,热电动势的大小EAB(T,T0)是温度(T,T0)
如果保持T0不变,那么EAB(T,T0)就是T的单值函数,利用这个关系就可以通过测温仪表测定温度。
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二、热电偶材料和常用热电偶 1、热电偶材料 常用的热电偶材料有铜、铁、铂铹合金和镍铬合金等。
2 、常用的热电偶
(1)铂铑10-铂热电偶分度号为S, 是一种贵金属热电偶。
(2)镍铬-镍硅(镍铝)热电偶分度号为K, 是一种廉价热电偶。
(3)铂铑30-铂铑6热电偶分度号为B, 亦称作双铂铑热电偶。
(4)钨-铼热电偶属高温型热电偶。
(5)镍铬-考铜热电偶分度号为EA。
(6)铜-康铜热电偶分度号为T。
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2、热电偶的结构类型
(1)普通热电偶
(2)铠装热电偶
(3)表面热电偶
(4)快速微型热电偶
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