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温度测量仪表的分类、特点与应用范围

点击次数:1268 发布时间:2015-02-07
 

  温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表比较简单、可靠,测量精度较高;但受耐高温材料的限制,不能应用于很高的温度测量。非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的,测温元件不需与被测介质接触,测温范围广,不受测温上限的限制,也不会破坏被测物体的温度场,反应速度一般也比较快;但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响,其测量误差较大。 

按工作原理分为膨胀式、电阻式、热电式,辐射式。 
玻璃管温度计是根据液体热膨胀原理测温,双金属温度计是根据固体热膨胀原理测温,热电阻根据热阻效应原理测温,热电偶根据热电效应原理测温,辐射高温计根据热辐射原理测温。 
一、热电偶 
热电偶是工业上zui常用的温度检测元件之一。其优点是: 
  ①测量精度高、热惯性小。因热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。 
  ②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量,某些特殊热电偶zui低可测到-269℃(如金铁镍铬),zui高可达+2800℃(如钨-铼)。   ③构造简单,使用方便。 
④输出信号为电信号,便于远传。  

1.热电偶测温基本原理

将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路,当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在 
回路中形成一个电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工 
S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。

2、热电偶的结构 
 
一般由热电极、绝缘套管、保护管、接线盒组成。普通型热电偶按其安装时的固定形式可分为固定螺纹连接、固定法兰连接、活动法兰连接无固定装置等多种形式。 
热电极:一般金属Φ0.5~3.2mm,昂贵金属Φ0.3~0.6mm,长度与被测物质有关,一般为300~2000mm,通常在350mm左右; 
绝缘管:隔离热电偶与被测物,一般在室温下要5MΩ左右; 保护套管:避免受被测介质的化学腐蚀和机械损伤; 接线盒:固定接线座,连接补偿导线。

3、非标准型热电偶 ①铠装热电偶 
铠装热电偶将热电偶丝用无机物绝缘及金属套管封装,压实成可挠的坚实组合体,惯性小,挠性、机械强度及耐压性能好,结构坚实可耐强烈的振动和冲击,可用于快速测温或热熔量很小的物体的测温部位,还可用于高压设备测温。 
②钨铼系热电偶 
钨铼系热电偶是zui成功的难熔金属热电偶,可以测到2400~2800℃的高温,它的特点是在高温下易氧化,只能用于真空或惰性气氛中,热电势率为S偶的2倍,在2000℃时的热电势接近30mV,价格仅为S偶的1/10. 
二、热电阻 
热电阻是中低温区zui常用的一种温度检测器。测量范围为
-200~500℃,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zui高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。     1.热电阻测温原理及材料 
  热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。 
热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用zui多的是铂和铜,铂电阻WZP,分度号:Pt100,测量范围:-200~500℃。 
2.热电阻的结构

(1)从热电阻的测温原理可知,被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的,为消除引线电阻的影响一般采用三线制或四线制。 (2)铠装热电阻 铠装热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体,它的外径一般为φ2~φ8mm。 
与普通型热电阻相比,它有下列优点:①体积小,内部无空气隙,测量滞后小,不易氧化;②机械性能好、耐振,抗冲击;③能弯曲,便于安装④使用寿命长。 
(3)隔爆型热电阻 隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒,把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内,生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla~B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。 3.热电阻测温系统的组成 
 热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点: 
①热电阻和显示仪表的分度号必须一致 
②为了消除连接导线电阻变化的影响,必须采用三线制接法。  
三、双金属温度计  

双金属温度计是一种测量中低温度的现场检测仪表。可以直接测量各种生产过程中的-80℃~500℃范围内液体蒸汽和气体介质温度。工业用双金属温度计主要的元件是一个用两种或多种金属片叠压在一起组成的多层金属片,利用两种不同金属在温度改变时膨胀程度不同的原理工作的。分为轴向型、径向型、135o型、万向型等品种齐全。 

四、压力式温度计   

  利用液体或气体的压力或体积随温度变化的特性制成的接触式温度传感器。它是常用的直读式测温仪表,从原理上说,玻璃液体温度计(包括zui常用的水银温度计)也属于这类测量仪表。一种灵敏度更高的压力式温度计由温包、毛细管、弹簧管(波登管)、连动机构和指针构成(见图)。温包接触被测对象,进行热交换达到平衡。充灌于密闭的温包、毛细管和弹簧管内的工作物质的压力(或体积)随温度而变化。压力的变化使弹簧管的曲率发生变化,并使自由端产生位移,通过连杆和传动机构带动指针直接在刻度盘上指示温度的变化值。 

 测温范围:0~300℃,环境温度:-20~45℃。为了改善热传导性,当介质温度大于150℃时,外保护管内填充铜屑;介质温度小于等于150℃时,填充变压器油。

 
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