4.1

溫度檢測(cè)與儀表接觸式測(cè)溫：熱膨脹式、熱電偶、熱電阻非接觸式測(cè)溫：紅外、光電示溫涂料（變色涂料）：裝滿熱水后圖案清晰可辨1熱膨脹式溫度傳感器一.

熱電偶測(cè)溫原理1、熱電效應(yīng)：兩種不同材料的金屬導(dǎo)體A、B組成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩接點(diǎn)溫度T和T0不同時(shí)，則在該回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。ABT熱端T0冷端

熱電偶回路熱電極EAB(T,T0)（熱電勢(shì)）2熱電偶傳感器熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)示意圖T0T0ABTEAB(T,T0)（熱電勢(shì)）2、熱電勢(shì)產(chǎn)生的原因原因有兩個(gè)接觸電勢(shì)：溫差電勢(shì)：由于自由電子密度不同而形成（不同導(dǎo)體之間）兩端溫度不同而形成（同一導(dǎo)體內(nèi)）取決于溫度和兩個(gè)導(dǎo)體之間的差異取決于兩端溫差和導(dǎo)體的特性ABTT0EA(T,T0)EB(T,T0)EAB(T)EAB(T0)回路總電勢(shì)：兩熱電極相同時(shí)，總電動(dòng)勢(shì)為0結(jié)論：?jiǎn)栴}：需要滿足什么條件，才能產(chǎn)生熱電勢(shì)？影響因素取決于材料和接點(diǎn)溫度，與形狀、尺寸等無(wú)關(guān)兩接點(diǎn)溫度相同時(shí)，總電動(dòng)勢(shì)為0對(duì)于已選定的熱電偶，當(dāng)參考端溫度T0恒定時(shí)，EAB(T0，0)=c為常數(shù)，則總的熱電動(dòng)勢(shì)就只與溫度T成單值函數(shù)關(guān)系，即EAB(T,T0)=EAB(T，0)－c=f(T)可見(jiàn)：只要測(cè)出EAB（T,T0）的大小，就能得到被測(cè)溫度T，這就是利用熱電偶測(cè)溫的原理。不同金屬組成的熱電偶，溫度與熱電動(dòng)勢(shì)之間有不同的函數(shù)關(guān)系，一般通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)確定，并將不同溫度下測(cè)得的結(jié)果列成表格，編制出熱電勢(shì)與溫度的對(duì)照表，即分度表。3、熱電偶的分度表S型(鉑銠10-鉑)熱電偶分度表4、熱電偶的基本定律例1：用分度號(hào)為S的熱電偶測(cè)量加熱爐溫度。已知冷端溫度t0=0℃，測(cè)得熱電勢(shì)EAB（t，0℃

）為2.506mV,求加熱爐溫度。例2：用分度號(hào)為S的熱電偶測(cè)量加熱爐溫度。已知冷端溫度t0=20℃，測(cè)得熱電勢(shì)EAB（t，20℃

）為2.579mv,求加熱爐溫度。

中間溫度定律證明：意義：利用分度表可解決冷端不為0°C的問(wèn)題。

中間導(dǎo)體定律TABT0T0CCBT1T1AACCTT0(a)(b)

在熱電偶測(cè)溫回路內(nèi)，接入第三種導(dǎo)體時(shí)，只要第三種導(dǎo)體的兩端溫度相同，則對(duì)回路的總熱電勢(shì)沒(méi)有影響。應(yīng)用：利用熱電偶進(jìn)行測(cè)溫，必須在回路中引入連接導(dǎo)線和儀表，接入導(dǎo)線和儀表后不會(huì)影響回路中的熱電勢(shì)，允許采用任意方法焊接熱電偶。二.熱電偶的種類與結(jié)構(gòu)(1)鉑銠10-鉑熱電偶

這種熱電偶分度號(hào)為“S”。其特點(diǎn)是熱電性能穩(wěn)定，精度高。常用作標(biāo)準(zhǔn)熱電偶或用于高溫測(cè)量。（2）鎳鉻-鎳硅熱電偶

這種熱電偶分度號(hào)為“K”。其特點(diǎn)是測(cè)溫范圍很寬、熱電動(dòng)勢(shì)與溫度關(guān)系近似線性、熱電動(dòng)勢(shì)大及價(jià)格低。（3）鎳鉻-康銅熱電偶

這種熱電偶分度號(hào)為“E”。其特點(diǎn)是熱電動(dòng)勢(shì)較其他常用熱電偶大。1、常用熱電偶2、結(jié)構(gòu)型式普通型熱電偶

優(yōu)點(diǎn)：測(cè)溫端熱容量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快；機(jī)械強(qiáng)度高，撓性好，可安裝在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的裝置上。鎧裝型熱電偶薄膜熱電偶

特點(diǎn)：熱接點(diǎn)可以做得很小（μm），具有熱容量小、反應(yīng)速度快（μs）等特點(diǎn)，適用于微小面積上的表面溫度以及快速變化的動(dòng)態(tài)溫度測(cè)量。三.熱電偶冷端溫度補(bǔ)償冷端溫度補(bǔ)償?shù)哪康南涠藴囟茸兓挠绊懴粸?°C的影響補(bǔ)償方法補(bǔ)償導(dǎo)線：冷端溫度校正法：冰浴法：補(bǔ)償電橋法：延伸熱電極，將冷端移動(dòng)到新的位置（恒溫儀表室）。利用中間溫度定律進(jìn)行修正。冷端0°C恒溫法工業(yè)上常用的一種冷端自動(dòng)補(bǔ)償法mVABT銅導(dǎo)線銅導(dǎo)線試管補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶冰點(diǎn)槽冰水溶液T0儀表補(bǔ)償導(dǎo)線冰浴法補(bǔ)償電橋法初始溫度：電橋平衡如果溫度升高，減小；增大，即增大，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。反之亦然TECD（T,T0）CD

XT-WBC熱電偶冷端補(bǔ)償器工作原理：利用導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化。熱電阻的溫度特性：電阻隨溫度升高而增大。4.2熱電阻一、熱電阻電阻溫度系數(shù)要大，以提高熱電阻的靈敏度；作為熱電阻的材料要求：電阻率盡可能大，以便減小電阻體尺寸；應(yīng)有良好的可加工性，且價(jià)格便宜。使用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅熱容量要小，以便提高熱電阻的響應(yīng)速度；在測(cè)量范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能；電阻與溫度的關(guān)系最好接近于線性；常用熱電阻

鉑熱電阻

其物理、化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，且易提純。線性度好，復(fù)現(xiàn)性好，主要作為標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)，廣泛應(yīng)用于溫度基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)的傳遞。

鉑電阻的精度與鉑的提純程度有關(guān)。

國(guó)內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻，R0分為10Ω和100Ω兩種，分度號(hào)分別為Pt10和Pt100。銅熱電阻應(yīng)用：測(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合 測(cè)量范圍：―50～150℃優(yōu)點(diǎn)：溫度范圍內(nèi)線性關(guān)系好，靈敏度比鉑電阻高，容易提純、加工，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：易于氧化，一般只用于150℃以下的低溫測(cè)量和沒(méi)有水分及無(wú)侵蝕性介質(zhì)的溫度測(cè)量。與鉑相比，銅的電阻率低，所以銅電阻的體積較大。工業(yè)上使用的標(biāo)準(zhǔn)化銅熱電阻的R0按國(guó)內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計(jì)取50Ω和100Ω兩種，分度號(hào)分別為Cu50和Cu100。普通工業(yè)用熱電阻式溫度傳感器銅熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖鉑熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖

熱電阻的測(cè)量電路實(shí)際的問(wèn)題：導(dǎo)線的電阻會(huì)串入熱電阻中，造成測(cè)量誤差。解決的方法：三線制接法。R1R3R2RtEACDrrrμA作業(yè)：請(qǐng)任意選擇一種家用產(chǎn)品說(shuō)明其中的溫度控制原理。非接觸式測(cè)溫任何物體，其溫度超過(guò)絕對(duì)零度，都會(huì)以電磁波的形式向周圍輻射能量。這種電磁波是由物體內(nèi)部帶電粒子在分子和原子內(nèi)振動(dòng)產(chǎn)生的，其中與物體本身溫度有關(guān)傳播熱能的那部分輻射，稱為熱輻射。能對(duì)被測(cè)物體熱輻射能量進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而確定被測(cè)物體溫度的儀表，通稱為輻射式溫度計(jì)。1、從超低溫到極高溫，但1000℃以下，測(cè)量誤差大非接觸式測(cè)溫的特點(diǎn)：2、不需要與被測(cè)物體等溫，因此響應(yīng)速度快，通常2～3s3、需考慮現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件的影響，如水蒸氣、煙霧、一氧化碳、二氧化碳等。4.2

壓力檢測(cè)與儀表1、絕對(duì)壓力：作用于物體表面上的全部壓力。2、大氣壓力3、相對(duì)壓力：絕對(duì)壓力與大氣壓力之差，又稱表壓。4、差壓：任意兩個(gè)壓力之差液柱式壓力表壓力儀表的分類彈性元件式壓力表負(fù)荷式壓力表電測(cè)式壓力表按精度等級(jí)分一般壓力表：1級(jí)、1.5級(jí)、2.5級(jí)和4級(jí)精密壓力表：0.4級(jí)、0.25級(jí)、0.16級(jí)、0.1級(jí)和0.05級(jí)U形管壓力計(jì)△P=P1－P2=ρg(h1+h2)提高工作液密度將增加壓力的測(cè)量范圍，但靈敏度要降低。 液柱式壓力計(jì)單管壓力計(jì)

由于U形管壓力計(jì)需兩次讀取液面高度，為使用方便，設(shè)計(jì)出一次讀取液面高度的單管壓力計(jì)。

彈性式壓力計(jì)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、精確度較高，測(cè)量范圍廣、使用方便。缺點(diǎn)：使用期間必須經(jīng)常檢驗(yàn)，不宜測(cè)定頻率較高的脈動(dòng)壓力。F彈性元件△X傳感器電量（？）F傳感器電量（？）

電測(cè)式壓力計(jì)1.應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變片是基于應(yīng)變效應(yīng)工作的一種壓力敏感元件，當(dāng)應(yīng)變片受外力作用產(chǎn)生形變時(shí)，應(yīng)變片的電阻值也將發(fā)生相應(yīng)變化。應(yīng)變式壓力傳感器是由彈性元件、應(yīng)變片以及相應(yīng)的橋路組成的。2.壓電式壓力傳感器壓電效應(yīng)原理：壓電材料受壓時(shí)會(huì)在其表面產(chǎn)生電荷，其電荷量與所受的壓力成正比。壓電材料：?jiǎn)尉w、多晶體特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，小巧輕便，工作可靠，線性度好，頻率響應(yīng)高，量程范圍廣q=d11F=d11ma3.電容式壓力傳感器4.電感式壓力傳感器5.霍爾式壓力傳感器壓力儀表的選用1.儀表量程的選擇被測(cè)壓力較穩(wěn)定：最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)儀表滿量程的3/4被測(cè)壓力波動(dòng)較大或測(cè)脈動(dòng)壓力：最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)儀表滿量程的2/3為保證測(cè)量準(zhǔn)確度：最小工作壓力不應(yīng)低于滿量程的1/3優(yōu)先滿足最大工作壓力條件特殊用途壓力表被測(cè)介質(zhì)油漆顏色被測(cè)介質(zhì)油漆顏色H2深綠色cl2褐色乙炔C2H2白色氨黃色燃料氣紅色氧氣天藍(lán)色2.儀表種類和型號(hào)的選擇第四節(jié)物位檢測(cè)與儀表一、浮力式液位儀表利用液體浮力原理來(lái)測(cè)量液位的方法通常分為兩種類型：恒浮力式液位儀表，通過(guò)浮子隨液位升降的位移反映液位變化；變浮力式液位儀表，通過(guò)液面升降對(duì)浮筒所受浮力的改變反映液位。（一）恒浮力式液位計(jì)利用漂浮于液面上的浮標(biāo)或浸沒(méi)于液體中的浮筒對(duì)液位進(jìn)行測(cè)量的。當(dāng)液位變化時(shí)，前者產(chǎn)生相應(yīng)的位移，而所受到的浮力維持不變，后者則發(fā)生浮力的變化。因此，只要檢測(cè)出浮標(biāo)的位移或浮筒所受到的浮力的變化，就可以知道液位的高低。

恒浮力法液位測(cè)量示意圖

測(cè)量原理一般只能就地顯示（二）變浮力式液位計(jì)（三）磁性浮子式液位計(jì)二、壓力式液位儀表

通過(guò)液柱靜壓的方法對(duì)液位進(jìn)行測(cè)量的。壓力表