工业仪表第1章温度测量

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1、ChapterThreeMeasureofTemperature3.1概述(Summary)3.1.1温度测量的意义监测和控制化学反应及高温固相烧结反应中的温度，使过程在要求的温度下进行；合理利用热量，提高热量利用率3.1.2温标摄氏温标C、华氏温标F、热力学温标T，关系为按测量温度范围分：高温计>600℃；温度计＜600℃按用途分：标准温度计、范型温度计、实用温度计按工作原理分：膨胀式、压力式、热电阻式、热电偶式、辐射式按测量方式分：接触式、非接触式3.1.3温度仪表的分类3.2热电偶温度测量热电偶温度计（热电温度计）测温范围：－10

2、0～1600℃热电偶测温系统：感温元件毫伏测量仪表导线3.2.1热电偶测温原理3.2.1.1热电偶测温基本原理1、构成热电偶：二性质不同的金属丝A、B焊接成的闭合回路热电极：金属丝A、B热端（高温端），置于温度为t的介质中的接头参比端（冷端)：处于环境温度的一端。(使用时并不焊接，而与测量仪表相接）热电现象：将热电偶的工作端插入温度为t的介质环境中，当t≠t0时，仪表指针则偏转，说明回路中有电流产生。由此产生的电流称为热电流；产生热电流的电动势称为热电势（包括接触电势和温差电势）。2、热电现象(1)接触电势不同金属材料的电子密度不同，且

3、自由电子密度随温度的变化规律不同。不同性质的金属接触时自由电子的扩散和迁移产生电位差（接触电势）玻尔兹曼常数1.38×10－23J/K温度为t时A的自由电子密度单位电荷4.802×10－12静电单位温度为t时B的自由电子密度接触电势的计算：金属二端温度分别为t和t0时，(2)温差电势失电子带正电得电子带负电温差电势：tt0自由电子(3)热电偶回路的热电势不同材料接触电势：eAB(t)和eAB(t0)A和B二端的温差电势：eA(t，t0)和eB(t，t0)回路的总电势：分热电势B中间导体定律：在热电偶回路中插入另外的导体时，只要插入导体是

4、均质的，且二端的温度相等，则无论其温度分布如何，都不影响原热电偶的热电势。3.2.2热电偶的基本定律A均质导体定律：二种均质金属组成的热电偶的电势与热电极直径、长度及沿热电极长度上的温度分布无关，仅与热电极材料及二端温度有关；热电势值是二端温度差的函数，若二端温度相等，则热电势为零。不均质材料各处温度不同时，将产生附加热电势造成测温误差。ABCtnt0t03.2.3标准电极规则中间导体C为标准电极，因其二端温度相同，故热电势仍为EAB(T，T0)。同时可将其看成是由A、C和C、B组成的二对热电偶。EAB(T，T0)=EAC(T，T0)+

5、ECB(T，T0)=EAC(T，T0)―ECB(T，T0)常为铂电极C中间温度定律：接点温度为t、t0时的热电势等于该热电偶在接点温度为t、tn和tn、t0时的相应热电势的代数和。中间温度tn对此没有任何影响。3.2.4热电偶的类型及结构3.2.4.1热电极材料和热电偶种类(1）热电极材料的选择热电偶的性能要求：可靠性、稳定性、灵敏度材质要求(除测温物质的基本要求外)：高温下稳定的物理化学性能；不氧化、不变质；电极间互不渗透；电阻系数小；热电阻与温度之间呈线性或近似线性关系；机械性能好(2)标准化热电偶A铂铑-铂热电偶优点：纯度高；便于

6、复制，精确度高；物理化学稳定性好，宜在氧化和中性气氛中使用；熔点高，故测温上限高，长期使用：>1300℃；短期：>1600℃缺点：热电势较小，价格昂贵；在还原气氛下易污染；热电性质非线性较大；高温下升华，导致热电性不稳定B镍铬-镍硅（镍铬-镍铝）热电偶优点：抗氧化性好；抗腐蚀性好；化学稳定性好；复制性好；热电势较大；热电势与温度的线性关系好；热电极材料便宜。长期使用：＞1000℃；短期：＞1300℃缺点：在>500℃和还原气氛下易被腐蚀；测量精度较铂铑-铂低C镍铬-考铜热电偶优点：热电势大；价格便宜缺点：易氧化；不能测高温E铜-康铜热电

7、偶优点：灵敏度高；热电极易复制；价格低；低温测量精确度高。缺点：测量温度低D铂铑30-铂铑6热电偶优点：抗污能力强；高温稳定性好；精度高。长期使用：1400~1600℃；短期：1800℃缺点：灵敏度较低正极含铑30%负极含铑6%3）非标准热电偶A钨-钼热电偶易氧化，宜在还原气氛下使用，测量温度高。测温范围：1300~2200℃B钨-铼系热电偶测温上限高，高温灵敏度高，电势-温度关系近线性。测温范围：2400~2800℃。缺点：易氧化C铱铑系热电偶热电势大，热电关系近线性，是宇航技术中极其重要的测温热电偶D铁-康铜热电偶灵敏度高，热电关系

8、近线性，价格低。但易锈蚀E其它非标准热电偶3.2.4.2热电偶的结构1）普通型主要组成部分：热电偶、保护套管、绝缘子热电偶偶丝直径：贵金属0.35~0.65mm；贱金属1~2mm绝缘子作用：避免二极之间短路