温度压力测量仪表简介.pptx
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1、温度、压力测量仪表温度、压力测量仪表 温度、压力测量仪表温度测量仪表温标分类双金属温度计热电偶温度计热电阻温度计选型安装 压力测量仪表基本概念原理与分类弹性式压力计电气式压力计选型安装 温度、压力测量仪表温度测量仪表温标-衡量温度的标准尺度 国际普遍使用的温标有四种:华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。华氏温标()规定:在标准大气压下,氯化铵与冰的混合物为0度,水的沸点为212度,中间划分212等分,每等份为报氏1度,符号为。摄氏温度()规定:在标准大气压下,冰的融点为0度,水的沸点为100度,中间划分100等分,每等份为报氏1度,符号为。热力学温标又称开尔文温标,或称绝对温标,它规
2、定分子运动停止时的温度为绝对零度,水的三相点温度为273.16,定义水的三相点温度的1/273.16为1度,符号为K。国际实用温标是一个国际协议性温标,它与热力学温标相接近。规定水的三相点温度为273.16,单位为k,1k的大小为水的三相点热力学温度的1/273.16,由于摄氏温标将冰点定义为0,而冰点比水的三相点低0.01k,那么冰点温度为273.15k。我国自1994年1月1日起全面实施ITS-90国际温标。换算关系为:=5(F-32)/9;=K-273.15温度、压力测量仪表温度测量仪表分类 按温度仪表的测量方式通常分为接触式和非接触式两大类。玻璃管液体温度计固体膨胀式压力式温度计膨胀式
3、温度计测温热电偶测温热电阻测温接触法非接触法测温方法温度、压力测量仪表温度测量仪表分类 接触法测温:敏感元件直接与被测对象接触,通过热量传递达到热平衡,反映被测对象的温度。优点:结构简单,直观,可靠;测量精确度较高,一般能测得真实温度。缺点:热量传递需要一定时间造成测温滞后现象;因传热而破坏被测物体原有温度场;测温上限受感温材料耐温性能的限制;不适宜于直接对腐蚀性介质测温;难以测量运动体的温度。温度、压力测量仪表温度测量仪表分类 非接触法测温:检测部分与被测对象不直接接触,通过被测物体与感温元件之间的热辐射作用实现测温。优点:原理上测温范围可以从超低温到极高温;不破坏被测温场;可测量热容量小的
4、运动温度,可测量区域的温度分布;响应速度较快。缺点:测量误差较大,仪表示值一般仅代表表观温度;容易受外界因素影响,造成测量误差较大;结构较复杂,价格昂贵。温度、压力测量仪表温度测量仪表 各种测温方式特点对比表温度、压力测量仪表温度测量仪表双金属温度计-原理 利用线膨胀系数差别较大的两种金属材料制成双层片状元件,将一端固定而另一端和一可以自由转动的指针相连,在温度变化时双金属片弯曲变形,借此带动指针在圆形分度标尺上指示出温度就构成双金属温度计。它是一种适合中、低温现场检测的仪表。可直接测量气体或液体的温度。温度、压力测量仪表温度测量仪表双金属温度计-结构 为了提高仪表的灵敏度,工业上应用的双金属
5、温度计是将双金属片制成螺旋形。温度、压力测量仪表温度测量仪表双金属温度计-分类 按双金属温度指针盘与保护管的连接方向分为:轴向型-指针盘与保护管成垂直方向连接。径向型-指针盘与保护管成平行方向连接。万象型-指针盘与保护管成垂直方向连接 温度、压力测量仪表温度测量仪表热电偶温度计-原理 热电偶温度计是基于热电效应这一原理测量温度的;它的测温范围很广,可测量 -200160O范围内在在特殊情况下,可测至2800 的高温。两种不同的导体或半导体材料A和B组成闭合回路,如果A和B所组成回路的两个接合点处的温度不相同,则回路中就有电流产生,说明回路中有电动势存在,这种现象叫做热电效应。由此效应所产生的电
6、动势,通常称为热电势 。温度、压力测量仪表温度测量仪表热电偶温度计-原理 热电势是由两部分电势组成的,即接触电势和温差电势。接触电势:当两种不同的导体接触时,由于两者有不同的电子密度而产生的电势。温差电势:由于同一种导体或半导体材料因其两端温度不同而产生电动势。温度、压力测量仪表温度测量仪表热电偶温度计-结构分类 1.普通型装配式构1.普通型装配式结构2.柔性安装型铠装结构3.薄膜热电偶温度、压力测量仪表温度测量仪表热电偶温度计-普通型热电偶 普通型热电偶通常由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒等主要部分组成。其绝缘套管大多为氧化铝管或工业陶瓷管。保护套管则根据测温条件来确定,测量1000以下的
7、温度一般用金属套管,测量1000以上的温度则多用工业陶瓷甚至氧化铝保护套管。科学研究中所使用的热电偶多用细热电极丝制成,有时不加保护套管以减少热惯性,改善动态响应指标,提高测量精度。1-接线盒 2-保护套管 3-绝缘套管 4-热电偶丝温度、压力测量仪表温度测量仪表热电偶温度计-普通型热电偶 温度、压力测量仪表温度测量仪表热电偶温度计-铠装式热电偶 铠装式热电偶由热电极、绝缘材料和金属套管三者一起经拉细加工而组成一体,也称套管热电偶。特点:铠装热电偶具有性能稳定、结构紧凑、牢固、抗震等特点;由于测量端热容量小,所以热惯性小,具有很好的动态特性。外径、长度和测量端的结构型式可以根据需要而选定。外直
8、径从0.2512mm不等1-金属套管;2-绝缘材料;3-热电极 铠装式热电偶断面结构图 温度、压力测量仪表温度测量仪表热电偶温度计-铠装热电偶温度、压力测量仪表温度测量仪表热电偶温度计-薄膜式热电偶 由两种金属薄膜制成的一种特殊结构的热电偶。采用真空蒸镀或化学涂层等制造工艺将两种热电偶材料蒸镀到绝缘基板上,形成薄膜状热电偶,其热端接点既小且薄,约为0.010.1m。适于壁面温度的快速测量,且响应快,其时间常数可达到微秒级,因而可测瞬变的表面温度。测温范围一般在300以下。基板尺寸为60mm6mm0.2mm。薄膜式热电偶示意图 1-热电极 2-热接点 3-绝缘基板 4-引出线温度、压力测量仪表温
9、度测量仪表热电偶温度计-标准化热电偶 工程上用于热电偶的材料应满足以下条件:温度、压力测量仪表温度测量仪表热电偶温度计-标准化热电偶 工程上用于热电偶的材料应满足以下条件:热电偶名偶名称称分分度度号号测温温范范围/特点及特点及应用用场合合长期使用期使用短短期期使使用用铂铑10-铂S013001700热电特性稳定,抗氧化性强,测量精确度搞,热电势小,线性差,价格高。可作为基准热电偶,用于精密测量铂铑13-铂R013001700 与S型性能几乎相同,只是热电势同比大15铂铑30-铂铑6B016001800测量上限高,稳定性好,在冷端温度低于100不用考虑温度补偿问题,热电势小,线性较差,价格高,使
10、用寿命远高于S型和R型镍铬-镍硅K2701000 1300热电势大,线性好,性能稳定,广泛用于中高温测量镍铬硅-镍硅N2701200 1300高温稳定性及使用寿命较K型有成倍提高,价格远低于S型,而性能相近,在200到1300范围内,有全面代替廉价金属热电偶和部分S型热电偶的趋势温度、压力测量仪表温度测量仪表热电偶温度计-标准化热电偶 工程上用于热电偶的材料应满足以下条件:热电偶名偶名称称分分度度号号测温温范范围/特点及特点及应用用场合合长期使用期使用短短期期使使用用铂铑10-铂S013001700热电特性稳定,抗氧化性强,测量精确度搞,热电势小,线性差,价格高。可作为基准热电偶,用于精密测量
11、铂铑13-铂R013001700 与S型性能几乎相同,只是热电势同比大15铂铑30-铂铑6B016001800测量上限高,稳定性好,在冷端温度低于100不用考虑温度补偿问题,热电势小,线性较差,价格高,使用寿命远高于S型和R型镍铬-镍硅K2701000 1300热电势大,线性好,性能稳定,广泛用于中高温测量镍铬硅-镍硅N2701200 1300高温稳定性及使用寿命较K型有成倍提高,价格远低于S型,而性能相近,在200到1300范围内,有全面代替廉价金属热电偶和部分S型热电偶的趋势铜-铜镍(康铜)T270350400准确度高,价格低,广泛用于低温测量镍铬-铜镍E2708701000热电势较大,中
12、低温稳定性好,耐磨蚀,价格便宜,广泛用于中低温测量铁-铜镍J2107501200价格便宜,耐H2和CO2气体腐蚀,在含碳或铁的条件下使用也很稳定,适用于化工生产过程的温度测量温度、压力测量仪表温度测量仪表热电偶温度计-非标准化热电偶 名称热电极材料使用温度范围()过热使用温度范围()特征正极负极钨铼系WRe5、WRe3WRe26、WRe25023003000适用于还原性、H2及惰性气体,质脆铂铑系PtRh20、PtRh40PtRh5、PtRh2030015001100160018001800在高温下使用,热电动势小,其它性能与R型相同铱铑系Ir、Ir、IrIrRh40、IrRh50、IrRh6
13、011002000 2100适用于真空、惰性气体及微氧化性气氛。质脆镍钼系NiNiMo1801280/可用于还原性气氛,热电动势大钯铂系Pd、Pt及Au合金Au、Pd合金011001300耐磨性能强,热电动势的大小基本上与K型相同镍铬、金铁以Ni-Cr为主的合金含0.07mo1%Fe的合金0300K/20K以下热电动势比较大,热电动势的线性好银金、金铁含Au为0.37mo1%的合金含0.03mo1%Fe的Au-Fe合金140K/热电动势小,受磁场影响温度、压力测量仪表温度测量仪表热电阻温度计 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热电阻的测量精度是最
14、高的,它广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。热电阻测温原理:对于一个给定电阻,其电阻值是温度的单值函数,因而可以通过测量电阻值来推算温度。TRt铂电阻热敏电阻温度、压力测量仪表温度测量仪表热电阻温度计-结构包括:铠装热电阻 装配热电阻 防爆热电阻 与电偶式类似图为普通工业用热电阻式温度传感器温度、压力测量仪表温度测量仪表热电阻温度计-类型金属热电阻铂热电阻铜热电阻镍热电阻半导体热敏电阻使用最广泛的热电阻材料是铂和铜温度、压力测量仪表温度测量仪表热电阻温度计-铂热电阻 特点:准确度高,稳定性好、性能可靠、有较高电阻率,广泛应用 于基准、标准化仪器中,是目前测温复现性最好的一种。使用范围:
15、-200850,在90年国际温标中规定平衡氢三相点13.8k到银凝固点961.78标准仪器应用铂电阻。铂电阻的精度与铂的提纯程度有关,W(100)越高,表示铂丝纯度越高。国际实用温标规定,作为基准器的铂电阻W(100)1.3925 目前技术水平已达到W(100)1.3930,工业用铂电阻的纯度W(100)为1.3871.390。规格型号:Pt100、Pt10、Pt1000。温度、压力测量仪表温度测量仪表热电阻温度计-铂热电阻温度、压力测量仪表温度测量仪表热电阻温度计-铂热电阻传感器 温度、压力测量仪表温度测量仪表热电阻温度计-铜热电阻特 点:线性度高、电阻温度系数高、价格便宜、电阻率低、易氧化
16、。使用范围:-50180。测量范围:50150应 用:测量精度要求不高且温度较低的场合优 点:温度范围内线性关系好,灵敏度比铂电阻高,容易提纯、加工,价格便宜,复制性能好。缺 点:易于氧化,一般只用于150以下的低温测量和没有水分及无侵蚀性介质的温度测量。与铂相比,铜的电阻率低,所以铜电阻的体积较大。温度、压力测量仪表温度测量仪表热电阻温度计-铜热电阻温度、压力测量仪表温度测量仪表热电阻温度计-半导体热敏电阻 利用半导体的电阻值随温度显著变化的特性制成;由金属氧化物和化合物按不同的配方比例烧结而成。优 点:(1)热敏电阻的温度系数比金属大(49倍)(2)电阻率大,体积小,热惯性小,适于测量点温
17、、表面温度及快速变化的温度。(3)结构简单、机械性能好。缺点:线性度较差,复现性和互换性较差。温度、压力测量仪表温度测量仪表热电阻温度计-半导体热敏电阻与金属热电阻比较:电阻温度系数大,热敏电阻的电阻温度系数约为-(36)%,金属热电阻约为0.40.6%。电阻率大,可将电阻作的很大而体积很小,电阻阻值大,连接导线所用的电阻可忽略不计。结构简单,体积小,可用于测量点温度热惯性小工艺和互换性差。温度、压力测量仪表温度测量仪表热电阻温度计-半导体热敏电阻分类:正温度系数(PTC)负温度系数(NTC)临界温度系数(CTR)温度、压力测量仪表温度测量仪表热电阻温度计-半导体热敏电阻PTC热敏电阻正温度系
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