第九章热电偶传感器第二讲.docx

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1、教师授课方案授课班级（WD电气1、电气2授课日期课节2课堂类型讲授课题第九章热电偶专感器第五节热电偶冷端温度补偿及技术第六节热电偶的应用及配套仪表教学目的与要求【知识目标】1、掌提热电佃的冷崩温度补偿方法2、掌提谓控仪表的接线方法【能力目标】培养学生理论分析及理论联系实际的能力，在实际测球中会进行热电我传感器的选用以及冷端延长导段的选型.【职业目标】培养学生爱岗敬业的情好目标.重点难点重点：机械调卷法、电桥法、半杼体集成温度传感器及温控仪表接战雄点：温控仪表接线教具教学辅助活动教具：多媒体课件、习甥册教学辅助活动：提问、学生.讨论一节教学过程安打复习I、海标的概念举例说明测段温度的方法2.热电

2、偶传感器的工作原理、热电极、热电势、冷端、测盘端：3、热电偶的分类、选用及怎样也分度表；4、热电偶的冷端补供应怎样配型5分钟讲课1、掌握热电偶的冷战温度补偿方法2、常树温控仪表的接线方法73分钟小结小结见内页,之后利用K）分钟时间与学生互动答铤10分钟作业习题册第九章热电偶传感器习题2分钟任课教师：叶春2011年I月31日审查教师签字：年月日教案附页【复习提问】.上节课知识点：1、温标的概念举例说明测量温度的方法2.热电偶传感器的工作原理、热电极、热电势,冷端、测出湍;3、热电偶的分类、选用及怎样查分度表；4、热电偶的冷端补偿应怎样配型第五节热电偶的冷端温度补偿及技术处理【本节内容设计】通过课

3、件与教师讲授热电偶的冷湍温度补偿方法，为测量温度及热电偶传感器的学习奠定根底【授课内容】由热电偶测温原理可知，热电偶的辘出热电势是热电偶两端温度r和犯差值的函数，当冷端温度m不变时，热电势与工作端温度成单值函数关系。各种热电偶温度与热电势关系的分度表都是在冷端温度为OC时作出的，因此用热电偶测量时，假设要直接应用热电偶的分度表，就必须满足ro=0C的条件。但在实际测温中，冷端温度常随环境温度而变化，这样m不但不是0C,而且也不恒定，因此将产生误差，一般情况下，冷端温度均高于0C,热电势总是偏小。消除或补偿这个损失的方法，常用的有以卜几种：一、冷端恒温法1、冰浴法;符热电偶的冷端坦于装有冰水混合

4、物的恒温容器中，使冷端的温度保持在OC不变。此法也称冰浴法，它消除了犯不等于OC而引入的误差，由于冰淤化较快，所以般只适用于实验室中。2、恒温器法：将热电偶的冷端置电热恒温器中，恒湿器的温度略高于环境温度的上限（例如40C）,3、空调法：将热电偶的冷端置于恒温空调房间中，使冷端温度恒定。应该指出的是，除r冰浴法是使冷湍温度保持oc外，后两种方法只是使冷端维持在某一恒定（或变化较小）的温度上，因此后两种方法仍必须采用卜述几种方法予以修正。图9-9是冷端优于冰瓶中的接法布置图.图9-9冰浴法接线图1一被测流体管道2热电偶3一接城盒4补偿导线5铜质导线6一至伏火7冰腌8冰水混合物9一试管10一新的冷

5、渊二、计算修正法1、公式当热电偶的冷端温度和HTC时,由于热端与冷端的温差随冷端的变化而变化，所以测得的热电势EAB(r,/0)与冷端为OC时所测得的热电势EAB(t,(TC)不等。假设冷端温度离于(TC,那么b(to)ab(/.OC)。可以利用下式计算并修正测显：误差Eab(/.0T)=EAB(/.fo)+Eab(.OD(9-6)2、举例9-1用银珞-锲硅IK型)热电偶测炉温时，冷端湿度r=30*C.在直流亳伏表上测得的热电势EABE30,C)=38.5O5mV.试求炉温为多少？解查银格-银硅热电偶(附录D)分度表，得到Eas(30C,(C)=1.2O3mV.根据式(9-6)有EAB(/,O

6、C)=Eab(t,30C)+Eab(30C,(FC)=()反查K型热电的偶分度表，得到=960C.该方法适用于热电偶冷端温度较恒定的情况。在智能化仪表中，杳表及运算过程均可由计算机完成。三、仪表机械零点调整法当热电偶与动图式仪表配套使用时,假设热电偶的冷端温度比拟恒定，对测量准确度要求又不太高时，可聘动圈仪表的机械零点调整至热电偶冷端所处的刃处，这相当于在输入热电偶的热电势前就给仪表输入个热电势(如0C)这样，仪表在使用时所指示的值约为E(nto)+E(to,(TC).说明：此方法的补偿范围是040C,一股补偿为020t此方法有误差，但测量简单，在工业上经常使用。四、电桥补偿法利用不平衡电桥产

7、生的电动势来补偿热电偶因冷端温度变化而用起的热电势变化值,如下图.电桥由电阻R1.R2.R3.Rt组成,R1.1R2,R3一般由电阻温度系数很小的铸铜扮绕制，阻值一般不随温度变化，Rt由温度系数较大的铜线绕制，由稳压电源提供电桥电源。OC时电桥平衡，RI=R2=R3=Rt,Uab=O.对测量无影响，当环境温度变化时.RtRI值随即变化，桥路失去平衡，此时Uab与热电偶的热电动势E卷加，最后输出EAB=Ue+%,适中选择桥路电阻，使Uab正好补偿由于冷端温度变化引起的热电动势变化值，即可使输出端指示出正确温度。此方法选配繁琐，影响精度A五、半导体集成温度传感辱及媳电偶冷端温度的测量1、方法：在计

8、算修正法中，首先必须测出冷端温度，才有可能进行计兑修正。玻璃温度计无法适应计算机自动检测的要求。假设使用钢热电阻测量，那么需要较精密的桥路鼓励电源，而且温度与输出电压的标定也较比杂。现在普遍使用半导体集成温度传感器来测量室温。它具有体积小、集成度高、准确度高、线性好、输出信号大、无需冷湍补偿、不需要进行温度标定、热容量小、外国电路简单等优点,只要将它置于热电偶冷端附近，将该传感涔的输出电压作简单的换算，就能得到热电偶的冷端温度，从而用计算修正法进行冷端温度补偿。常用的集成温度传感器有：AD590系列电流输出型温度传感冷、数字输出型集成温度传感器I.M74,专用热电偶冷端温度补偿芯片MAX667

9、5等。2、举例:是一个热电偶温度采臾电路AD590和RI,R2构成冷端补偿电路,补偿电压V=I(RWR2)=K(T+273.2)(RHR2)K=InAC,调节电位器R2即可调整补偿电势。设冷端温度T在050CV1C,K=IA/CQ从而保证补偿电势V随温度变化率与热电偶相同。放大黯AD62O是由ANA1.OGDEVICES公司生产的一种双电源(23V18V)供电、低噪声、低失调、低功耗、高共模抑制比(G=I时，CMRR=90的仪器运尊放大器，差分输入阻抗高达KKiQ2pF,只要在I脚和8脚RG-接入一定阻值的电阻RG就可以得到对差动信号(2脚IN一和3脚IN+)一定倍数G的放大效果，VOUT=G

10、IaN+)一(IN-)+VREF第六节热电偶的应用及配套仪表【本节内容设计】通过演示、课件与教师讲授温控仪表的接线，为实际工程测取温度及热电偶传感器的学习莫定根底【授课内容】一、与热电偶配套的仪表与热电偶配套的仪表有动圈式仪表及数字式仪表之分。符合国家标准的动圈式显示仪表命名为XC系列。按其功能有指示型（XcZ）和指示调节型（XCT）两个系列品种,与K型热电偶配套的动圈仪表型号为XCZ系列及XCT系列等。数字式仪表按其功能也有指示型XMZ系列和指示调节型XMT系列品种。XMT系列仪表是在XCT系列仪表的根底上，加装J有调节、报警功能的数字式指示-调节型仪表，是专为热工、电力、化工等工业系统测量

11、、显示、变送阻度的一种标准仪器，适用于旧式动圈指针式仪表的更新、改造。它不仅具有显示温度的功能，还能实现被测温度超限报警或双位继电器调节。具面板上设置有温度设定按键.当被测温度淘于设定温度时，仪表内部的继电器动作，可以切断加热回路。它的特点是采用工控单片机为主控部件，智能化程度高，使用方便。这类仪表多具有以下功能：（1）双屏显示主屏显示测量值，副屏显示控制设定值。（2）输入分度号切换仪表的输入分度号可按键切换（如K、R,S、B、N、E型等）.（3）盘程设定测显量程和显示分斛力由按键设定。（4）控制设定上限、卜限或上上限二下卜.限”等各控制点值可在全量程范围内设定，上下限控制回差值也可分别设定。

12、（5）继电器功能设定内部的数个维电器可根据需耍设定成上限控制（报警）方式或下限控制（报警）方式。（6）断线保护输出可预先设定各维电罂在传感罂输入断线时的保护输出状态（ON/OFF/KEEP）。（7）全数字操作仪表的各参数设定、准确度校准均采用按键操作，无须电位器调整，掉电不丧失信息。（8）冷端补偿范闹：060。（9）接口许多型号还带有计算机串行接口和打印接口。与热电偶配套的标准仪表外形及接线图如图9-16所示。图9-16与热电低配套的标准仪表外形及接线图a）XMT仪表外形b）XCZ型接&c）XMT型接线图9-1.6b中的“短”、“短”两端在搬运仪表时须用导线短接起来,以保护仪表指针不致打理或折

13、断。图9-1.6c右上角的三个接线端子分别为上限输出“2”的三个触点，从左到右依次为：仪表内继电罂的常开（动合）触点、动触点和常闭（动断）触点.当被测温度低于设定的上限值时，“高-总”端子接通，“低-总”端子断开；当被测温度到达上限值时，“低-总”端子接通,而“高总”上限断开低、“总二“低”三个输出端子在外部通过适当连接，能起到控温或报警作用。“上限输出1”的两个触点还可用丁控制其他电路，如风机等。二、接线方法见下列图QanV俄期依，“（出税制）三、热电偶的应用1、金属外表温度的测量对于机械、冶金、能源、国防，金属外表温度的测量是比拟复杂又普遍的问题，根据对象的特点，测温范闹从几百到千多摄氏度

14、,测量的方法是接触测量法.在200300撮氏度时，用用粘接剂或焊接的方法，将热电偶的结点粘附于被测金属外表。在测量高温较高时，采用焊接，将热电偶头部焊于金属壁面.此时热电偶的接点接地，必须采用差动减法放大器.焊接方式有V形焊、平行焊和交叉焊2、然电偶测量水泵的效率如果水系的效率不为100%,动力轴输入的机械能时大局部转变成水的势能和动能，剩余局部必将转换成热量，使水的温度升高。将两根同型号的热电偶反向串联后，分别安装在进水口和出水口处,其热电势之差反映r出水口和入水口的温度之差,即可求出水泵的效率.3、谓电堆在红外探测器中的应用红外辐射可引起物体的温度上升.将热电偶置于红外辐射的聚焦点上，可根

15、据其输出的热电势来测试入红外线的强度。的根热电偶的输出I分微弱。为了提高红外辐射探测器的探测效应，可以将许多对热电偶串联。它们的冷端置于环境，黑色的热端集中在聚焦区，通过输出热电势即可得到灯外辐射的温度。热电偶的此种连接叫做热电堆。【知识小结】：通过对以下知火的学习I、掌握热电偶的冷端温度补偿方法2、掌握温控仪表的接线方法为掌握热电偶传感潺的实际应用作知识储藏。【教学后记】：通过课堂习题的检验,作业的批改,第二堂课的提问,检验出学生对本节课的知识掌握良好,可以顺利地进行下一阶段的学习.【板书设计】：如下第九章熬电偶传感器第五节韩电偶的冷墙温度补偿及技术处理一、冷端恒温法二、计算修正法三、仪表机械零点调整法四、电桥补偿法五、半导体集成温度传感冷及热电偶冷端温度的测量第六节热电偶的应用及配套仪表一、与焦电偶配套的仪表二、接线方法见下列图三、静电偶的应用1、金属外表温度的测量2、热电偶测/水泵的效率3、热电堆在红外探测器中的应用【知识小结】