温度测量热电偶1

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1、第三章接触式温度检测及仪表第一节概述一、测温仪表的分类接触式测温仪表膨胀式温度计压力式温度计热电偶温度计热电阻温度计非接触式测温仪表辐射式高温计按测量方式分类按测量原理分类按测量方式分类按测量原理分类接触式温度计膨胀式温度计液体膨胀式温度计接触式温度计热电阻温度计金属热电阻温度计固体膨胀式温度计半导体热敏电阻温度计压力式温度计充气体压力式温度计非接触式温度计辐射式高温计单色辐射高温计充液体压力式温度计全辐射高温计充有机蒸汽压力式温度计比色高温计热电偶温度计标准材料热电偶温度计特殊材料热电偶温度计水银玻璃温度计双金属温度计1-

2、玻璃温包；2-毛细管；（a)条形双金属；（b）螺旋形双金属3-刻度标尺双金属温度计结构（a)轴向型(b)径向型1一表壳；2一刻度盘；3一活动螺母；4一保护套管；5一指针轴；6一感温元件，7一固定端双金属温度计双金属温度开关液体压力式温度计原理图1一温包；2一毛细管；3一基座；4一弹簧管；5一连杆；6一扇形齿轮；7一小齿轮；8一指针；9一刻度盘二、温标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。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标来确定的。建立温标（1）选定测温物

3、质的性质；（2）定义固定点温度（3）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：●摄氏温标；●华氏温标；●热力学温标；●国际实用温标目前的国际实用温标为ITS-90温标。●ITS-90适用的温度范围：下限0.65K，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。●热力学温度（符号为T）是基本物理量，它的单位是开尔文，符号为K。定义：水三相点热力学温度的1/273.16为1K。温标允许使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t，则有：t=T-273.15●规定

4、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：1）0.65～5.0K之间基准器：氦蒸气压温度计。2）3.0～24.5561K之间基准器：氦气体温度计（定容式）。3）13.8033K～961.781℃之间基准器：铂电阻温度计。4）961.78℃以上温度基准器：光学高温计。●规定了不同温区定义T90的计算公式第二节热电偶测温一、热电偶的测温原理热电偶温度计以热电偶作为感温元件，一般用于测量500℃以上的高温，长期使用时其测

5、温上限可达1300℃，短期使用时可达1600℃，特殊材料制成的热电偶可测量的温度范围为2000～3000℃。特点：热电偶具有性能稳定、测温高、结构简单、使用方便、经济耐用、容易维护和体积小等优点，还便于信号远传和实现多点切换测量。应用：电厂生产过程中的主蒸汽温度、过热器管壁温度、高温烟气等都是采用热电偶来测量的。热电偶测温示意图1-热电偶；2-连接导线；3-显示仪表热电偶测温主要利用热电现象1、热电现象(塞贝克效应）热电偶由两种不同材料的导体（或半导体）A和B组成。A、B是热偶丝，也叫热电极。放在被测对象中，感受温度变化的那端称

6、为工作端或热端，另一端称为自由端或冷端。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。热电偶（1）接触电势接触电势的大小可用下式表示：式中e——单位电荷，等于4.802×10-10绝对静电单位；K——波尔兹曼常数，等于1.38×10-28J/K；NA(t),NB（t）——金属A、B在温度t时的自由电子密度；T——A、B金属接触处的绝对温度，K。理论和实践都证实，热电现象中产生的热电势是由接触电势和温差电势两种电势的综合效果。接触电势产生（2）温差电势温差电势是同

7、一金属体两端温度不同而产生的。温差电势的产生式中NA（t）——金属A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：(3)热电偶回路热电势如果t＞t0，NA（t）＞NB（t），则在回路内便产生两个接触电势eAB(t)和eAB(t0)，两个温差电势eA（t，t0）和eB（t，t0），各电势的方向如图所示。回路的总电势EAB(t,t0)等于回路中各电势的代数和。即结论：（1）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，而与热电极几何尺寸无关。（2）如果保持热电

8、偶冷端温度to恒定不变，对一定材料的热电偶，其fAB（t0）亦为常数，设为C，则热电偶的热电势只与热电偶热端温度t有关，若测得EAB(t,t0)值，便可知温度t值，这就是热电偶测温原理。即EAB(t,t0)=fAB(t)–C需要说明的几个问题：1.分度表的建立热