6.2.1热电阻测温度（课件）-《传感器检测技术》同步教学（人民邮电版）

●项目——温度检测 ●任务——气化炉炉体温度测量（热电阻） 1 气化炉炉体温度测量-热电阻 ► 任务导入——热电阻 汽化炉 ● 炉内所衬炉砖在高温时会熔蚀，受热气体和融渣的冲刷，耐火砖不断变薄。炉内耐火砖的减薄甚至脱落，使炽热气体通过砖缝侵入到气化炉炉壁，使其表面温度升高，气化炉金属外壳强度降低，造成设备不安全。 ● 气化炉的耐压压力为6.5MPa，炉表面温度在400℃～450℃之间，正常值为425℃左右。根据传感器温度测量范围，可以选择热电阻温度传感器为测温元件，组成温度报警系统。 热电阻测温 ► 电阻式温度传感器 ● 定义：电阻式温度传感器就是将温度变化转化为温度敏感元件的电阻变化，进而通过电路变成电压或电流信号输出。 气化炉炉体温度测量-热电阻 √ 把金属导体制成的测温元件称为金属热电阻，简称热电阻 √ 把由半导体材料制成的测温元件称为半导体热电阻，简称热敏电阻 导体或半导体的热阻效应 3 ► 金属热电阻 热电阻 热电阻 一般情况下 －200℃～850℃ 特殊情况下 低温可测量至1K 高温达1000℃ ► 金属热电阻——热电阻的基本工作原理 温度升高 金属内部原子晶格的振动加剧 金属内部的自由电子通过金属导体时的阻碍增大 电阻率变大 电阻值增加 导体的热阻效应 ► 金属热电阻——热电阻的基本工作原理 温度 电阻 缺点 优点 1）输出信号大、测量精度高 2）电阻信号便于远传，性能稳定 3）无需冷端补偿 4）可以实现多点切换测量 1）感温部分体积大、热惯性大 2）不能测取某一点的温度， 只能测量某一区域的平均温度 3）需外供电源，受环境影响大 ► 金属热电阻——热电阻的基本工作原理 ► 金属热电阻——热电阻的基本工作原理 在测温范围内 物理及化学性质稳定 具有比较大的电阻率 电阻值和温度近似为线性关系 特性复现性好，容易复制 价格便宜 材料的电阻温度系数要大 ► 金属热电阻——热电阻的基本工作原理 ● 特点：准确度高，稳定性好，性能可靠，其电阻值与温度之间有很金属的线性关系。 1. 铂电阻 目前制造热电阻的最好材料 应用 √ 主要作为标准电阻温度计使用，也常被用在工业测量中。 √ 其测量范围一般为-200～+650℃ 标准 √ 按照ITS-1990标准，国内统一设计的最常用的工业用铂电阻为Pt100和Pt1000，即在0℃时铂电阻阻值R0值为100Ω和1000Ω。 气化炉炉体温度测量-热电阻 9 ► 金属热电阻——热电阻的基本工作原理 ● 定义：铂是贵金属，价格昂贵，因此在测温范围比较小（-50~+150℃）的情况下，可采用铜制成的测温电阻，称铜电阻。 2. 铜电阻 优点 缺点 √ 稳定性 √ 温度系数比较大，电阻值与温度之间接近线性关系 √ 容易提纯，价格便宜 √ 测量准确度较铂电阻稍低 √ 电阻率小 √ 体积大 √ 稳定性较差 √ 容易氧化 Cu50 Cu100 在0℃时其阻值R0值为50Ω和100Ω，铜电阻值与温度之间的关系可以查热电阻分度表Cu50或Cu100。 气化炉炉体温度测量-热电阻 10 ● 在测量环境良好、无腐蚀性的气体或固体表面温度时，可直接使用电阻式温度敏感元件。但在测量液体或测量环境比较恶劣时无法直接使用电阻式温度敏感元件，需要在其外表加防护罩进行保护。 ► 金属热电阻——热电阻的结构 保护套管 测温元件 紧固螺栓 接线盒 引出线密封套管 1. 普通型热电阻温度传感器 √ 保护热电阻干委员兼免受被测介质化学腐蚀和机械损伤 √ 导热功能 气化炉炉体温度测量-热电阻 11 2. 铠装热电阻温度传感器 ► 金属热电阻——热电阻的结构 ● 感温元件焊接到预先拉制好的与保护套管和绝缘材料组成一体的导线上，外面焊保护套管，感温元件与保护套管间填绝缘材料，最后封头。 ● 这种结构在安装、弯曲时，不会损坏热电阻元件，克服普通型热电阻的响应慢、耐振性和坚固性差的缺点。 气化炉炉体温度测量-热电阻 12 3. 端面热电阻温度传感器 ► 金属热电阻——热电阻的结构 ● 端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面。 ● 它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速的反映被测端面的实际温度。 ● 适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。 气化炉炉体温度测量-热电阻 13 4. 防爆型热电阻温度传感器 ► 金属热电阻——热电阻的结构 ● 防爆型热电阻通过具有隔爆外壳的接线盒，把其外壳内部可能产生爆炸的混合气体，因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，阻止向周围的生产现场传爆。 气化炉炉体温度测量-热电阻 14 ► 金属热电阻——热电阻测温电路 热电阻测温电路 气化炉炉体温度测量-热电阻 15 ► 金属热电阻——热电阻测温电路 ● 热电阻敏感元件安装在测量现场 感受被测介质的温度变化 ● 测量电路