过程自动检测与控制技术 CHAPT2 自动检测技术.ppt

第二章 自动检测技术
所谓检测，就是通过技术手段将某参数的变化转换为另一种物理量的变化，该物理量的变化能够方便进行处理、进行观察。对被测变量实行实时、在线测量，即不需要人为干预，自动地进行连绵不断的测量叫做自动检测。
测量通常是将参数的变铬—镍硅（镍铝）(K)
镍铬
镍硅
(镍铝)
-200~1300
线性度好，热电势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强
镍铬—铜镍(E)
镍铬
铜镍
-200~900
热电动势大，灵敏度高，宜制成热电堆，可测量微小的温度变化。
不能直接在高温下用于硫、还原性气氛中，热电势均匀性较差。
铜—铜镍(T)
铜
铜镍
-200~350
线性度好，热电势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好。铜在高温下抗氧化能力差
常用热电偶特点
常用热电偶特点
一、热电偶测温原理
4、热电偶接线与冷端温度补偿
1）热电偶接线
构成热电偶的材料常常是一些贵重金属。实际测量中检测点与仪表之间可能有很长的距离，不可能都使用贵重金属将热电偶连接到远距离处的仪表上，不可避免的在热电偶回路中出现第三种贱金属，此时回路总热电势与温度的关系将如何变化。
一、热电偶测温原理
其回路总热电势为：
如果该回路在同一温度下，根据能量守恒可知其回路总电势为零，既：
代如上式则有：
三种金属构成的热电偶回路图
B
A
T
T0
C
T0
一、热电偶测温原理
2）冷端补偿
T
T0
T0
R1
R2
R3
Rt
图2．1-7 桥路冷端温度补偿的原理图
E（T，T0）
UT0
+
—
+
—
一、热电偶测温原理
3）补偿导线
工业上常常用相对便宜的两种金属来替代热电偶金属A和B，用这些金属做导线，将热电偶连接到远处的仪表上。这样的金属导线叫做补偿导线。不同的热电偶要配接不同的补偿导线
常见热电偶补偿导线
热电偶名称
补偿导线
工作端为100℃，冷端为0℃时的标准热电势[mV]
正极
负极
材料
颜色
材料
颜色
铂铑10—铂(S)
铜
红
铜镍
绿
±
镍铬—镍硅（镍铝）(K)
铜
红
铜镍
蓝
±
镍铬—铜镍(E)
镍铬
红
铜镍
棕
±
铜—铜镍(T)
铜
红
铜镍
白
±
一、热电偶测温原理
二、热电阻测温原理
一、热电阻测温原理

导体都有电阻存在，一般来说其电阻都会随温度变化而变化。利用导体的这个特性，就可进行温度测量。
引线
支架
电阻丝
图2．1-8 工业热电阻结构图
二、热电阻测温原理
1、铂热电阻温度特性
铂热电阻与温度的关系可用公式（2—11）和（2—12）表示。
温度在-200℃≤t≤0℃时：
（2—11）
温度在0℃≤t≤850℃时：
（2—12）
公式（2—11）和（2—12）中：
Rt——温度为t时的电阻值；
R0——温度为0时的电阻值；
A、B、C——铂电阻分度系数，可由分度表查得。
二、热电阻测温原理
2、铜电阻温度特性
温度在-50℃≤t≤150℃时铜电阻温度特性：
（2—13）
公式（2—13）中：
Rt——温度为t时的电阻值；
R0——温度为0时的电阻值；
α——铜电阻温度系数，（~）×10-3/℃。
热电阻名称
分度号
材料
测温范围℃
特点
铂电阻
Pt100
铂
-200~800
热电阻是低温测量元件。铂热电阻测温相对较高。线性度较好，稳定性比较好。
Pt10
铜电阻
Cu100
铜
-40~140
热电阻是低温测量元件。铜热电阻测温相对较低。线性度较好，灵敏度高，高温下稳定性较差。
Cu50
常用热电阻特点
二、热电阻测温原理
3．测量电路
温度变化所引起的电阻变化，在信号处理时不太方便，因此需要将电阻变化转换为电压的变化，进而转变为标准信号。
工业测量中常采用桥路将电阻变化转换为电压，图2．1-9是热电阻的测量桥路原理图。
R1
R2
R3
Rt
E
图2．1-9 热电阻测量桥路原理图
U
r
r
r
二、热电阻测温原理
三、温度变送器
热电偶和热电阻将温度转换为热电势（mV）和阻值（ΔRt）的变化，如果需要将温度的变化转换为标准信号（m