过程检测与控制技术应用.ppt

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浙江机电职业技术学院电气电子工程分院浙江机电职业技术学院电气电子工程分院教授教授级高级工程师教授教授级高级工程师浙江机电职业技术学院电气电子工程分院浙江机电职业技术学院电气电子工程分院过程检测与控制技术应用过程检测与控制技术应用o书名：

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过程检测与控制技术应用制技术应用o书号：

书号：

978-7-111-50882-3o作者：

金文兵作者：

金文兵o出版社：

机械工业出出版社：

机械工业出版社版社浙江机电职业技术学院电气电子工程分院浙江机电职业技术学院电气电子工程分院热电偶是将温度量转换为电势的热电式传感器。

自19世纪发现热电效应以来，热电偶便被广泛用来测量1001300范围内的温度，根据需要还可以用来测量更高或更低的温度。

它具有结构简单、使用方便、精度高、热惯性小，可测局部温度和便于远距离传送、集中检测、自动记录等优点。

2-4、热电偶温度计、热电偶温度计浙江机电职业技术学院电气电子工程分院浙江机电职业技术学院电气电子工程分院2-4.1热电偶的工作原理热电偶的工作原理热电效应热电效应1823年塞贝克年塞贝克（Seebeck）发现，将两种不同的导体发现，将两种不同的导体（金属或合金金属或合金）A和和B组成一个闭合回路组成一个闭合回路（称为热电偶称为热电偶），若两接触点温度，若两接触点温度（T，To）不同，则回不同，则回路中有一定大小电流，表明回路中有电势产生，该现象称为热电动势路中有一定大小电流，表明回路中有电势产生，该现象称为热电动势效应或塞贝克效应，通常称为效应或塞贝克效应，通常称为热电效应热电效应。

T与与To的温差愈大，热电偶的温差愈大，热电偶的热电势愈大，因此，可以用热电势的大小衡量温度的高低。

的热电势愈大，因此，可以用热电势的大小衡量温度的高低。

浙江机电职业技术学院电气电子工程分院浙江机电职业技术学院电气电子工程分院热电偶的工作原理热电偶的工作原理回路中的电势称为热电势或塞贝克电势，用回路中的电势称为热电势或塞贝克电势，用EAB（T，T0）或或EAB（t，to）表示。

两种不同的导体表示。

两种不同的导体A和和B称为热电极，测量温度时，称为热电极，测量温度时，两个热电极的一个接点置于被测温度场两个热电极的一个接点置于被测温度场（T）中，称该点为中，称该点为测量测量端端，也叫，也叫工作端工作端或或热端热端；另一个接点置于某一恒定温度；另一个接点置于某一恒定温度（To）的的地方，称为地方，称为参考端或自由端、冷端参考端或自由端、冷端。

浙江机电职业技术学院电气电子工程分院浙江机电职业技术学院电气电子工程分院热电偶的工作原理热电偶的工作原理如果热电偶两电极材料相同，两接点温度不同，不会产生热电势；如如果热电偶两电极材料相同，两接点温度不同，不会产生热电势；如果两电极材料不同，但两接点温度相同果两电极材料不同，但两接点温度相同（T=T0），也不会产生热电势。

所，也不会产生热电势。

所以，热电偶工作产生热电势的基本条件：

以，热电偶工作产生热电势的基本条件：

两电极材料不同，两接点温度两电极材料不同，两接点温度不同。

不同。

热电势大小与热电极的几何热电势大小与热电极的几何形状形状和尺寸无关。

和尺寸无关。

当两热电极材料不同，且当两热电极材料不同，且A、B固定，热电势固定，热电势EAB（T，T0）便为两接点温便为两接点温度度（T，T0）的函数的函数EAB（T，T0）=E（T）一一E（T0）当当T0保持不变，即保持不变，即E（T0）为常数时，则热电势为常数时，则热电势EAB（T，T0）便仅为热电偶便仅为热电偶热端温度热端温度T的函数的函数EAB（T，T0）=E（T）一一C=f（T）这就是热电偶测温的基本原理。

这就是热电偶测温的基本原理。

浙江机电职业技术学院电气电子工程分院浙江机电职业技术学院电气电子工程分院热电势的极性热电势的极性测量端失去电子的热电极为测量端失去电子的热电极为正极正极，得到电子的热电极为，得到电子的热电极为负极负极。

对热。

对热电势符号电势符号EAB（T，T0），规定写在前面的，规定写在前面的A、T分别为正极和高温分别为正极和高温，写，写在后面的在后面的B、T0分别为负极和低温分别为负极和低温。

如果它们的前后位置倒换，则热。

如果它们的前后位置倒换，则热电势极性相反，即电势极性相反，即EAB（T，T0）=-EAB（T0，T）等。

实验判别热电势极性等。

实验判别热电势极性的方法是将热端稍加热，在冷端用直流电表辨别。

的方法是将热端稍加热，在冷端用直流电表辨别。

浙江机电职业技术学院电气电子工程分院浙江机电职业技术学院电气电子工程分院2-4.2热电偶的基本定律热电偶的基本定律1.均质导体定律均质导体定律两种均质金属组成的热电偶，其热电势两种均质金属组成的热电偶，其热电势大小与热电极直径、长度及沿热电极长度上的温度分布无关，大小与热电极直径、长度及沿热电极长度上的温度分布无关，只与只与热电极材料和两端温度差热电极材料和两端温度差有关。

有关。

如果热电极材质不均匀，则当热电极上各处温度不同时，将如果热电极材质不均匀，则当热电极上各处温度不同时，将产生附加热电势，造成无法估计的测量误差。

因此，热电极产生附加热电势，造成无法估计的测量误差。

因此，热电极材料的均匀性是衡量热电偶质量的重要指标之一。

材料的均匀性是衡量热电偶质量的重要指标之一。

浙江机电职业技术学院电气电子工程分院浙江机电职业技术学院电气电子工程分院热电偶的基本定律热电偶的基本定律2.中间导体定律中间导体定律热电偶回路断开接入第三种导体热电偶回路断开接入第三种导体C，若导体，若导体C两端温两端温度相同，则回路热电势不变，这为热电势的测量度相同，则回路热电势不变，这为热电势的测量（接入测量仪表，即第接入测量仪表，即第三导体三导体）奠定了理论基础奠定了理论基础（证明）（证明）3.标准标准（参考参考）电极定律电极定律如果两种导体如果两种导体（A、B）分别与第三种导体分别与第三种导体C组合组合成热电偶的热电势已知，则由这两种导体成热电偶的热电势已知，则由这两种导体（A、B）组成的热电偶的热电组成的热电偶的热电势也就已知，这就是标准电极定律或参考电极定律。

即势也就已知，这就是标准电极定律或参考电极定律。

即EAB（T，T0）=EAC（T，T0）-EBC（T，T0）浙江机电职业技术学院电气电子工程分院浙江机电职业技术学院电气电子工程分院例2-1E铜-铂（100,0）=0.76mVE康铜-铂（100,0）=3.5mV则E铜一康铜（100，0）=0.76-（-3.5）=4.26mV浙江机电职业技术学院电气电子工程分院浙江机电职业技术学院电气电子工程分院热电偶的基本定律热电偶的基本定律4.中间温度定律中间温度定律热电偶在接点温度为热电偶在接点温度为T、T0时的热时的热电势等于该热电偶在接点温度为电势等于该热电偶在接点温度为T、Tn和和Tn、T0时相应热电势的代数和，即时相应热电势的代数和，即EAB（T，T0）=EAB（T，Tn）+EAB（Tn，T0）若若T0=0，则有，则有EAB（T，0）=EAB（T，Tn）+EAB（Tn，0）式中，式中，Tn为中间温度，为中间温度，T0TnO），RCu增大，使电桥不平衡，出现增大，使电桥不平衡，出现Uab0，若，若Uab=Uab（T0）=EAB（T0,0），则热电偶的热电势得到自动补偿。

，则热电偶的热电势得到自动补偿。

o冷端温度补偿器一般用冷端温度补偿器一般用4V直流供电，它可以在直流供电，它可以在040或或-2020的的范围内起补偿作用。

只要范围内起补偿作用。

只要T0的波动不超出此范围，电桥的不平衡输出电压就的波动不超出此范围，电桥的不平衡输出电压就可以自动补偿冷端温度波动所引起的热电势的变化。

从而可以直接利用输出可以自动补偿冷端温度波动所引起的热电势的变化。

从而可以直接利用输出电压查热电偶分度表以确定被测温度的实际值。

电压查热电偶分度表以确定被测温度的实际值。

浙江机电职业技术学院电气电子工程分院浙江机电职业技术学院电气电子工程分院作作业业o常用的热电偶有哪几种?

所配用的补偿导线是什么?

为什么要使用补偿导线?

并说明使用补偿导线时要注意哪几点。

o现用一支镍铬一铜镍热电偶测某换热器内的温度，其冷端温度为30，显示仪表的机械零位在0时，这时指示值为400，则认为换热器内的温度为430对不对?

为什么?

正确值为多少度?

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