过程装备控制技术及应用教案 三章过程检测技术 5页共21页 简单、直观、使用方便、灵敏度髙、价格便宜而且测量范围广等优点,但它易碎、不便于自 动纪录和信号远传。 工作液体的选择主要取决于测温范围。如果在玻璃管中充入抵低凝固点液体,最低可将 量程扩展道-200℃ 使用时应注意玻璃管插入深度,工业温度计的插入深度一般是固定的,而实验室或标准 温度计则是全浸式 (2)固体膨胀式温度计 常用的金属温度计是由两种线膨胀系数不同的金属片叠焊在一起制成。条形金属片一端 固定,一端可以自由移动。若下面金属线膨胀系数大,则当温度升高时,双金属片向上弯曲。 为了使双金属片长而紧凑,常制成螺旋形,一端固定,一端与指针连接。温度变化后, 双金属片自由端产生位移,利用指针偏转角度可以测出温度 双金属温度计测量范围一般在80~600℃之间,精度最高可达0.5级。它结构、抗振兴能 好,工业上已逐渐代替水银温度计 343热电偶测温仪表 它是基于热电效应原理制成的测温仪器。它由热电偶、电测仪表和连接导线组成,其核 心元件是热电偶 它具有以下特点: 测量精度高,性能稳定 结构简单、易于制造、产品互换性好 将温度信号转换成电信号,便于信号远传和实现多点切换测量: 测温范围广,可达-200~2000℃ 形式多样,适用于各种测温条件 (1)热电偶温度仪表工作原理 两种不同材料的导体A、B组成一个闭合回路,当回路两端接点t0、t的温度不同时 回路中就会产生一定大小的电势,形成电流,这个电流的大小与导体材料性质和接点温度有 关,这种原理称为热电效应。把两种不同材料的组合体称为热电偶。它感受被测温度信号, 输出与温度相对应的直流电势信号。 构成热电偶的两种导体称为热电极,把插入被测介质中感受被测温度的一端称为测量端 (工作端、热端),如图中接点t:把处于周围环境中的一端称为参考端(自由端、冷端), 如图中接点t0。 热电势是接触电势和温差电势共同作用的结果。接触电势是由于两种不同导体的电子密 度不同,从而在接点出发生电子扩散而形成的电动势。假设A导体的电子密度Na大于B 导体的电子密度Na,则从A扩散到B的电子数目要多于从B扩散到A的电子数目,因此 A失去电子带正电,B得到电子带负电,于是在两者的接触面上形成了一个由A到B的静 电场,这个静电场阻碍了电子的静迁移,最终达到动平衡。此时,在A、B间形成一个电位 差,这就是接触电势,它只与A、B导体的性质和接点处温度有关。当A、B材料特性确定 后,接触电势只是接点温度的函数,可记作eA()。接点温度越高,接点电势ea()越大。 温差电势是由于同一根导体中电子从高温端向低温端迁移而引起的电动势。对于同一根 导体,高温端电子的能量要大于低温端电子的能量,因此,高温端向低温端有电子的静迁移。 高温端失去电子带正电,低温端得到电子带负电,从而形成了高温端指向低温端的静电场, 这个静电场阻碍了电子从高温端向低温端迁移,加速了电子从低温端向髙温端的转移,从而 达到动态平衡,此时存在的电势差称为温差电势,它由低温端指向高温端。温差电势只与导 体材料性质和两端温差有关。当导体材料一定时只与两端的温度有关,记作 eA(,),e(,)。一般记成 e(,o=e(-eo en(t,n)=e2()-e2(n) 通过以上分析可得到以下关系过程装备控制技术及应用教案 第三章 过程检测技术 第 5 页 共 21 页 简单、直观、使用方便、灵敏度高、价格便宜而且测量范围广等优点，但它易碎、不便于自 动纪录和信号远传。 工作液体的选择主要取决于测温范围。如果在玻璃管中充入抵低凝固点液体，最低可将 量程扩展道-200℃。 使用时应注意玻璃管插入深度，工业温度计的插入深度一般是固定的，而实验室或标准 温度计则是全浸式。 （2） 固体膨胀式温度计 常用的金属温度计是由两种线膨胀系数不同的金属片叠焊在一起制成。条形金属片一端 固定，一端可以自由移动。若下面金属线膨胀系数大，则当温度升高时，双金属片向上弯曲。 为了使双金属片长而紧凑，常制成螺旋形，一端固定，一端与指针连接。温度变化后， 双金属片自由端产生位移，利用指针偏转角度可以测出温度。 双金属温度计测量范围一般在 80~600℃之间，精度最高可达 0.5 级。它结构、抗振兴能 好，工业上已逐渐代替水银温度计。 3.4.3 热电偶测温仪表 它是基于热电效应原理制成的测温仪器。它由热电偶、电测仪表和连接导线组成，其核 心元件是热电偶。 它具有以下特点： 测量精度高，性能稳定； 结构简单、易于制造、产品互换性好； 将温度信号转换成电信号，便于信号远传和实现多点切换测量； 测温范围广，可达-200~2000℃； 形式多样，适用于各种测温条件。 （1） 热电偶温度仪表工作原理 两种不同材料的导体 A、B 组成一个闭合回路，当回路两端接点 t0、t 的温度不同时， 回路中就会产生一定大小的电势，形成电流，这个电流的大小与导体材料性质和接点温度有 关，这种原理称为热电效应。把两种不同材料的组合体称为热电偶。它感受被测温度信号， 输出与温度相对应的直流电势信号。 构成热电偶的两种导体称为热电极，把插入被测介质中感受被测温度的一端称为测量端 （工作端、热端），如图中接点 t；把处于周围环境中的一端称为参考端（自由端、冷端）， 如图中接点 t0。 热电势是接触电势和温差电势共同作用的结果。接触电势是由于两种不同导体的电子密 度不同，从而在接点出发生电子扩散而形成的电动势。假设 A 导体的电子密度 Na 大于 B 导体的电子密度 Na，则从 A 扩散到 B 的电子数目要多于从 B 扩散到 A 的电子数目，因此， A 失去电子带正电，B 得到电子带负电，于是在两者的接触面上形成了一个由 A 到 B 的静 电场，这个静电场阻碍了电子的静迁移，最终达到动平衡。此时，在 A、B 间形成一个电位 差，这就是接触电势，它只与 A、B 导体的性质和接点处温度有关。当 A、B 材料特性确定 后，接触电势只是接点温度的函数，可记作 e (t) AB 。接点温度越高，接点电势 e (t) AB 越大。 温差电势是由于同一根导体中电子从高温端向低温端迁移而引起的电动势。对于同一根 导体，高温端电子的能量要大于低温端电子的能量，因此，高温端向低温端有电子的静迁移。 高温端失去电子带正电，低温端得到电子带负电，从而形成了高温端指向低温端的静电场， 这个静电场阻碍了电子从高温端向低温端迁移，加速了电子从低温端向高温端的转移，从而 达到动态平衡，此时存在的电势差称为温差电势，它由低温端指向高温端。温差电势只与导 体材料性质和两端温差有关。当导体材料一定时只与两端的温度有关，记作 ( ) 0 e t,t A , ( ) 0 e t,t B 。一般记成 ( ) ( ) ( ) 0 0 e t,t e t e t A = A − A ( ) ( ) ( ) 0 0 e t,t e t e t B = B − B 通过以上分析可得到以下关系