1.1溫度丈量?jī)x表

 

　　溫度是表征物體冷熱水平的參數(shù)，它不能象質(zhì)量，長(zhǎng)度那樣用直接比擬的辦法來(lái)取得量值，我們只能用物質(zhì)的與溫度有關(guān)的其它物理性質(zhì)來(lái)丈量它，如物體的體積，密度，粘度，硬度，電導(dǎo)率等。

　　1.1.1熱電阻溫度儀表

　　熱電阻溫度計(jì)的原理是應(yīng)用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化這一特性。熱電阻溫度計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)有：丈量精度高，復(fù)現(xiàn)性好;有較大的丈量范圍，特別是在低溫方面;易于運(yùn)用在自動(dòng)丈量中，也便于遠(yuǎn)間隔丈量。同樣，熱電阻也有缺陷，在高溫（大于850℃）丈量中性不好;易于氧化和不耐腐蝕。

　　熱電阻與溫度的關(guān)系，能夠用一個(gè)二次方程描繪：

　　：電阻率，Ω·㎝t：溫度，℃

　　a，b，c：常量（由實(shí)驗(yàn)肯定），單位分別為Ω·㎝，Ω·㎝·℃-1，Ω·㎝·℃-2

　　目前，用于熱電阻的資料主要有鉑、銅、鎳等，采用這些資料主要是它們?cè)诔Ｓ脺囟榷蔚臏囟扰c電阻的比值是線性關(guān)系，我們這里主要引見(jiàn)鉑電阻溫度計(jì)。

　　鉑是一種貴金屬，它的物理化學(xué)性能很穩(wěn)定，特別是耐氧化才能很強(qiáng)，它易于提純，有良好的工藝性，能夠制成極細(xì)的鉑絲，與銅，鎳等金屬相比，有較高的電阻率，復(fù)現(xiàn)性高，是一種比擬理想的熱電阻資料，缺陷是電阻溫度系數(shù)較小，在復(fù)原介質(zhì)中工作易變脆，價(jià)錢也較貴。鉑的純度通常用電阻比來(lái)表示：

　　W（100）=R100/R0

　　R100：100℃時(shí)的電阻值R0：0℃時(shí)的電阻值

　　依據(jù)IEC規(guī)范，采用W（100）=1.3850初始電阻值為R0=100Ω（R0=10Ω）的鉑電阻為工業(yè)用規(guī)范鉑電阻，R0=10Ω的鉑電阻溫度計(jì)的阻絲較粗，主要應(yīng)用于丈量600℃以上的溫度。鉑電阻的電阻與溫度方程為一分段方程：

　　Rt=R0[1+At+Bt2+C（t-100℃）t3] t在-200～0℃

　　Rt=R0（1+At+Bt2） t在0～850℃

　　解此方程，則可依據(jù)電阻值曉得溫度值，但實(shí)踐工作中，我們能夠查熱電阻分度表來(lái)依據(jù)電阻值肯定溫度值。

　　依據(jù)規(guī)范規(guī)則，鉑熱電阻分為*和B級(jí)，*測(cè)溫允許誤差±（0.15℃+0.002|t|）, B級(jí)測(cè)溫允許誤差±（0.3℃+0.005|t|）

　　現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用的熱電阻普通都是鎧裝熱電阻，它是由熱電阻體、絕緣資料、維護(hù)管組成，熱電阻體和維護(hù)管焊接一同，中間填充絕緣資料，這樣可以很好的維護(hù)熱電阻體，耐沖擊，耐震，耐腐蝕。如右圖1所示。

　　鉑熱電阻有兩線制，三線制，四線制幾種，兩線制在丈量中誤差較大，已不運(yùn)用，如今工業(yè)用普通是三線制的，實(shí)驗(yàn)室用普通為四線制。這里主要引見(jiàn)下三線制鉑熱電阻的接線。如下圖2所示，三線制鉑熱電阻是在電阻的a端并聯(lián)一個(gè)c端，從而完成電阻引出a，b，c三個(gè)接線端子，這樣，由b導(dǎo)線引入的丈量導(dǎo)線自身的電阻，能夠由c導(dǎo)線來(lái)補(bǔ)償，使引線電阻不隨溫度變化而引入的引線電阻誤差的影響減小很多。在秦山二期運(yùn)用的三線制鉑熱電阻，在二次儀表中，均有可變阻值的電橋，依據(jù)所配合的鉑熱電阻的量程不同，能夠?qū)Χ蝺x表的電橋中的鉑熱電阻停止微調(diào)，能停止更準(zhǔn)確的丈量。

　　a

　　b

　　c

　　MV

　　1.2熱電偶溫度儀表

　　熱電偶溫度計(jì)是應(yīng)用熱電效應(yīng)來(lái)丈量溫度的，熱電效應(yīng)：兩種不同資料的導(dǎo)體組成一個(gè)回路時(shí)，假如兩端結(jié)點(diǎn)溫度不同，則回路中就將產(chǎn)生一定大小的電流，這個(gè)電流的大小與導(dǎo)體資料以及結(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)。兩個(gè)結(jié)點(diǎn)一個(gè)為T端，丈量端，一個(gè)為T0端，參比端，如右圖3所示。在實(shí)踐丈量中，熱電偶產(chǎn)生的毫伏信號(hào)要用較精細(xì)的毫伏表或I/O卡件丈量。

　　T

　　T0

　　B資料

　　A資料

　　T0

　　C資料

　　T

　　T0

　　B資料

　　A資料

　　依據(jù)IEC規(guī)范，目前運(yùn)用的熱電偶主要有鉑銠10-鉑，鎳鉻-鎳硅，鎳鉻-銅鎳，鉑銠30-鉑銠6，等幾種熱電偶，他們都具有熱電性能穩(wěn)定，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，不易被氧化和腐蝕，電阻溫度系數(shù)小，電導(dǎo)率高，資料的熱電動(dòng)勢(shì)隨溫度為線性變化，資料工藝性好，易加工等特性。目前秦山二期運(yùn)用的是鉑銠10-鉑，鎳鉻-鎳硅兩種熱電偶，如今熱電偶均為鎧裝熱電偶，構(gòu)造與鎧裝熱電阻相同，也是由熱電偶體，絕緣資料，維護(hù)管構(gòu)成。

　　T

　　T0

　　B資料

　　A資料

　　Ta

　　中間溫度定律

　　熱電偶在應(yīng)用中，主要有兩個(gè)根本定律：中間導(dǎo)體定律和中間溫度定律。

　　中間導(dǎo)體定律：如右圖4所示，將A,B資料構(gòu)成的熱電偶的T0端拆開(kāi)，引入第三種導(dǎo)體C，那么回路種的總電動(dòng)勢(shì)為EABC（T,T0）=EAB（T）-EAB（T0）,即第三種導(dǎo)體兩端溫度相同時(shí)，不對(duì)原先的熱電偶的電動(dòng)勢(shì)形成影響

　　熱電偶丈量

　　中間溫度定律：在熱電偶回路種，兩結(jié)點(diǎn)溫度為T,T0時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)，等于該熱電偶在結(jié)點(diǎn)溫度為T,Ta和Ta,T0時(shí)熱電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和。EAB（T,T0）=EAB（T, Ta）-EAB（Ta,T0）

　　T

　　T0

　　T0

　　C資料

　　MV

　　應(yīng)用熱電偶的中間導(dǎo)體定律和中間溫度定律，我們能夠?qū)犭娕糡0端拆開(kāi)，接入丈量用毫伏表，并可在遠(yuǎn)處丈量。如圖6。為了將熱電偶的參比端引到恒定溫度T0處或者補(bǔ)償器中，需求延長(zhǎng)熱電偶，為了節(jié)約貴重金屬或暫時(shí)延長(zhǎng)，我們常用補(bǔ)償導(dǎo)線停止延長(zhǎng)。補(bǔ)償導(dǎo)線就是用熱電性質(zhì)與工作熱電偶相近的資料制成導(dǎo)線，用它將熱電偶的參比端延長(zhǎng)到所需求的*，而且不會(huì)對(duì)工作熱電偶回路引入超出允許的誤差。

　　熱電偶的參比端處置：熱電偶輸出的電動(dòng)勢(shì)是熱電偶兩結(jié)點(diǎn)溫度的函數(shù)差，為了堅(jiān)持溫度與電動(dòng)勢(shì)的線性，必需使一個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度堅(jiān)持恒定，規(guī)范分度表就是依據(jù)參比端為0℃時(shí)電動(dòng)勢(shì)與溫度的對(duì)應(yīng)值，在實(shí)踐應(yīng)用中，參比端不會(huì)堅(jiān)持0℃，所以我們采用一些辦法來(lái)補(bǔ)償，我們會(huì)盡量將參比端堅(jiān)持在一個(gè)恒定溫度Ta，查規(guī)范分度表后再經(jīng)過(guò)計(jì)算能夠得到溫度值, E （T,T0）=E （T, Ta）+E（Ta,T0），如今二次儀表有能夠?qū)⒈榷藴囟韧Ｖ棺詣?dòng)補(bǔ)償?shù)?，有電位自?dòng)補(bǔ)償法和電橋自動(dòng)補(bǔ)償法。

　　1.1.3收縮式溫度儀表

　　收縮式溫度計(jì)是應(yīng)用物體受熱收縮這一原理停止丈量的。zui常見(jiàn)的就是酒精溫度計(jì)，水銀溫度計(jì)，這種液體收縮式的溫度計(jì)的丈量上下限受液體汽化和凝固溫度的限制，zui小分度能夠到0.1℃。還有應(yīng)用固體收縮來(lái)丈量溫度的溫度計(jì)，常見(jiàn)的是雙金屬溫度計(jì)，由兩種收縮系數(shù)不同的金屬作成螺旋型，一端固定，在受熱收縮時(shí)，由于收縮系數(shù)的不同，自在端會(huì)有一定的角位移，這個(gè)角位移經(jīng)過(guò)傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)指針把相應(yīng)溫度指示出來(lái)。還有一種時(shí)應(yīng)用密封容器中液體受熱收縮或汽化惹起的壓力變化來(lái)丈量相應(yīng)溫度。

　　1.1.4輻射式溫度儀表

　　任何物體受熱后都將有一局部熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠?，物體的溫度越高，則輻射到四周空間的能量就越多，輻射能以動(dòng)搖方式表現(xiàn)出來(lái)，其波長(zhǎng)范圍極廣，由短波開(kāi)端，有X光，紫外線，可見(jiàn)光，紅外線不斷到電磁波。普通工程測(cè)溫用主要時(shí)可見(jiàn)光和紅外線。輻射測(cè)溫屬于非接觸式測(cè)溫，能應(yīng)用到許多不好測(cè)溫的場(chǎng)所，但輻射測(cè)溫普通應(yīng)用在900℃以上的高溫，不過(guò)科技在開(kāi)展，目前應(yīng)用紅外測(cè)溫原理的溫度計(jì)已能丈量低溫如人體溫度。