第2章 检测仪表与传感器

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1、化工仪表陕西科技大学 化学与化工学院第第2章章 检测仪表与传感器检测仪表与传感器温度检测及仪表温度检测及仪表压力检测及仪表压力检测及仪表流量检测及仪表流量检测及仪表物位检测及仪表物位检测及仪表工业分析及仪表工业分析及仪表化工仪表陕西科技大学 化学与化工学院第第2章章 检测仪表与传感器检测仪表与传感器第第1节节 温度检测及仪表温度检测及仪表温度有关是表征物体冷热程度的物理量，是温度有关是表征物体冷热程度的物理量，是工业生产和科学实验中最普遍、最重要的热工工业生产和科学实验中最普遍、最重要的热工参数之一，物体的许多物理现象和化学性质都参数之一，物体的许多物理现象和化学性质都与与温度有关，大多数的生

2、产过程均是在一定与与温度有关，大多数的生产过程均是在一定温度范围内进行的。决定一些反应的进程程度、温度范围内进行的。决定一些反应的进程程度、显示反应的能量变化。因此，温度的测量是保显示反应的能量变化。因此，温度的测量是保证生产正常进行、确保产品质量和安全生产的证生产正常进行、确保产品质量和安全生产的关键环节。关键环节。化工仪表陕西科技大学 化学与化工学院第第2章章 检测仪表与传感器检测仪表与传感器第第1节节 温度检测及仪表温度检测及仪表1、温度检测方法及仪表、温度检测方法及仪表温度不能直接测量。温度不能直接测量。 温度的测量都是通过温度传递到敏感元件后，以及温度的测量都是通过温度传递到敏感元件

3、后，以及某些物理性质随温度变化的特性而进行间接检测的。某些物理性质随温度变化的特性而进行间接检测的。 热交换热交换 热辐射热辐射600C以上以上-高温计高温计 600C以下以下-温度计温度计接触式、非接触式接触式、非接触式 化工仪表陕西科技大学 化学与化工学院第第2章章 检测仪表与传感器检测仪表与传感器第第1节节 温度检测及仪表温度检测及仪表温度测量的基本原理及方法温度测量的基本原理及方法1、物体受热，体积膨胀、物体受热，体积膨胀 V-T2、压力随温度变化、压力随温度变化 P-T3、金属导体电阻随温度变化、金属导体电阻随温度变化 R-T4、热电效应原理、热电效应原理 E-T5、热辐射原理、热辐

4、射原理6、比色、比色7、光电、光电化工仪表陕西科技大学 化学与化工学院19第第2章章 检测仪表与传感器检测仪表与传感器第第1节节 温度检测及仪表温度检测及仪表方式方式温度计种类温度计种类 优点优点 缺点缺点 接接触触式式测测温温仪仪表表膨胀膨胀结构简单，使用方便，测量准确，结构简单，使用方便，测量准确，价格低廉价格低廉 测量上限和精度受玻璃质量的测量上限和精度受玻璃质量的限制，易碎，不能记录远传限制，易碎，不能记录远传 结构紧凑，牢固可靠结构紧凑，牢固可靠 精度低，量程和使用范围有限精度低，量程和使用范围有限 压力压力结构简单，耐震，防爆能记录、结构简单，耐震，防爆能记录、报警，价格低报警，价

5、格低精度低，测温距离短，滞后大精度低，测温距离短，滞后大 热电偶热电偶测温范围广，精度高，便于远距测温范围广，精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制离、多点、集中测量和自动控制 需冷端温度补偿，在低温段测需冷端温度补偿，在低温段测量精度较低量精度较低 热电阻热电阻测量精度高，便于远距离、多点、测量精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制集中测量和自动控制 不能测高温，需注意环境温度不能测高温，需注意环境温度的影响的影响 非接非接触式触式测温测温仪表仪表辐射式辐射式测温时，不破坏被测温度场测温时，不破坏被测温度场 低温段测量不准，环境条件会低温段测量不准，环境条件会影响测温准确度影响测

6、温准确度 红外线红外线测温范围大，适于测温度分布，测温范围大，适于测温度分布，不破坏被测温度场，响应快不破坏被测温度场，响应快 易受外界干扰，标定困难易受外界干扰，标定困难 化工仪表陕西科技大学 化学与化工学院第第2章章 检测仪表与传感器检测仪表与传感器第第1节节 温度检测及仪表温度检测及仪表双金属片双金属片双金属温度信号器双金属温度信号器1双金属片；双金属片；2调节螺钉；调节螺钉；3绝缘子；绝缘子；4信号灯信号灯膨胀式温度计是膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀基于物体受热时体积膨胀的性质而制成的。的性质而制成的。化工仪表陕西科技大学 化学与化工学院 根据在封闭系统中的液根据在封闭系统中的液

7、体、气体或低沸点液体的体、气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化这一原理而制或压力变化这一原理而制成的，并用压力表来测量成的，并用压力表来测量这种变化，从而测得温度。这种变化，从而测得温度。压力式温度计结构原理图压力式温度计结构原理图 1传动机构；传动机构；2刻度盘；刻度盘； 3指针；指针；4弹簧管；弹簧管；5连杆；连杆；6接头；接头；7毛细管；毛细管；8温包；温包；9工作物质工作物质 应用压力随温度的变化来测温的仪表叫应用压力随温度的变化来测温的仪表叫。 第第2章章 检测仪表与传感器检测仪表与传感器第第1节节 温度检测及仪表温度检测及仪表化工仪表陕西科技大学

8、 化学与化工学院是以热电效应为基础的测温仪表。是以热电效应为基础的测温仪表。热电偶温度计测温系统示意图热电偶温度计测温系统示意图1热电偶；热电偶；2导线；导线；3测量仪表测量仪表由三部分组成：热电偶；测量仪表；连接热电偶和测量仪由三部分组成：热电偶；测量仪表；连接热电偶和测量仪表的导线。表的导线。 热电偶示意图热电偶示意图化工仪表陕西科技大学 化学与化工学院热电现象接触电势形成的过程热电偶原理及电路图 0000,tetettEtetettEBAABABAB左图闭合回路中总的热电势左图闭合回路中总的热电势或或化工仪表陕西科技大学 化学与化工学院化工仪表陕西科技大学 化学与化工学院 011tete

9、teteEBACBBCABt 0011teteteteABBACBBC利用热电偶测量温度时，必须要用某些仪表来测量热电势利用热电偶测量温度时，必须要用某些仪表来测量热电势的数值，见下图。的数值，见下图。 热电偶测温系统连接图热电偶测温系统连接图 0teteEABABt图（图（a a）总的热电势）总的热电势（3-723-72）由于由于（3-753-75）（3-743-74）将式（将式（3-733-73）、式（）、式（3-743-74）代入式（）代入式（3-723-72）（3-733-73）化工仪表陕西科技大学 化学与化工学院（3 3）常用热电偶的种类）常用热电偶的种类温度每增加温度每增加时所能产

10、生的热电势要大，而时所能产生的热电势要大，而且热电势与温度应尽可能成线性关系；且热电势与温度应尽可能成线性关系；物理稳定性要高；物理稳定性要高；化学稳定性要高；化学稳定性要高；材料组织要均匀，要有韧性，便于加工成丝；材料组织要均匀，要有韧性，便于加工成丝；复现性好，便于成批生产，而且在应用上也可保复现性好，便于成批生产，而且在应用上也可保证良好的互换性。证良好的互换性。 化工仪表陕西科技大学 化学与化工学院热电偶名称热电偶名称代号代号分分度度号号热电极材料热电极材料测温范围测温范围/正热电极正热电极负热电极负热电极长期使用长期使用短期使用短期使用铂铑铂铑30-铂铑铂铑6铂铑铂铑10-铂铂镍铬镍

11、铬-镍硅镍硅镍铬镍铬-铜镍铜镍铁铁-铜镍铜镍铜铜-铜镍铜镍WRRWRPWRNWREWRFWRCBSKEJT铂铑铂铑30合金合金铂铑铂铑10合金合金镍铬合金镍铬合金镍铬合金镍铬合金铁铁铜铜铂铑铂铑6合金合金纯铂纯铂镍硅合金镍硅合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金3001600-201300-501000-40800-40700-400300180016001200900750350化工仪表陕西科技大学 化学与化工学院（4 4）热电偶的结构）热电偶的结构普通型热电偶普通型热电偶热电偶的结构热电极热电极绝缘管绝缘管保护套管保护套管接线盒接线盒化工仪表陕西科技大学 化学与化工学院材材