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溫度變送器的工作原理和分類

閱讀:2780發(fā)布時間:2017-1-5

因為感溫元件品種繁多,其信號輸出類型也多。為了便于自動化檢測,所以對各種溫度傳感器的信號輸出做了統(tǒng)一的規(guī)定,也就是為統(tǒng)一的4~20mA信號。為了使各種溫度傳感器的輸出能統(tǒng)一為4~20MA的信號,所以用了溫度變送器。利用溫度變送器來使輸入的各種電阻和電勢信號,變成了統(tǒng)一的4~20MA的電流信號,這就是溫度變送器的由來。 溫度變送器完成測量信號的采集后轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一的4~20MA電流信號輸出。 同時還起隔離作用。 按工作原理分類,主要是熱敏元件的不同, 有:熱電偶,熱電阻(金屬),和半導(dǎo)體熱敏電阻 一體化溫度變送器將溫度傳感元件(熱電阻或熱電偶)與信號轉(zhuǎn)換放大單元有機集成在一起,用來測量各種工藝過程中-200-1600℃范圍內(nèi)的液體、蒸汽及其它氣體介質(zhì)或固體表面的溫度。它通常和顯示儀表、記錄儀表以及各種控制系統(tǒng)配套使用。
特 點 :
        溫度傳感器溫度影響產(chǎn)生電阻或電勢效應(yīng),經(jīng)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一個差動電壓信號。此信號經(jīng)放大器放大,再經(jīng)電壓、電流變換,輸出與量程相對應(yīng)的 4-20mA的電流信號。 熱電偶一般用于中高溫的測量,而熱電阻主要是低溫的測量。采用何種,具體看看下面的介紹:??熱電偶??熱電偶是工業(yè)上zui常用的溫度檢測元件之一,熱電偶工作原理是基于賽貝克(seeback)效應(yīng),即兩種不同成分的導(dǎo)體兩端連接成回路,如兩連接端溫度不同,則在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流的物理現(xiàn)象。
其優(yōu)點是:????①測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸,不受中間介質(zhì)的影響。????②測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續(xù)測量,某些特殊熱電偶zui低可測到-269℃(如金鐵鎳鉻),zui高可達+2800℃(如鎢-錸)。????③構(gòu)造簡單,使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成,而且不受大小和開頭的限制,外有保護套管,用起來非常方便。????1.熱電偶測溫基本原理????將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來,構(gòu)成一個閉合回路。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時,兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。????2.熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)形成????(1)熱電偶的種類????常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶,它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶,一般也沒有統(tǒng)一的分度表,主要用于某些特殊場合的測量。????標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶我國從1988年1月1日起,熱電偶和熱電阻全部按IEC標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),并S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶。????(2)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作,對它的結(jié)構(gòu)要求如下:????①組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固;????②兩個熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣,以防短路;????③補償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠;????④保護套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。????3.熱電偶冷端的溫度補償????由于熱電偶的材料一般都比較貴重(特別是采用貴金屬時),而測溫點到儀表的距離都很遠,為了節(jié)省熱電偶材料,降低成本,通常采用補償導(dǎo)線把熱電偶的冷端(自由端)延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi),連接到儀表端子上。必須指出,熱電偶補償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極,使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上,它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響,不起補償作用。因此,還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。????在使用熱電偶補償導(dǎo)線時必須注意型號相配,極性不能接錯,補償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。 ?????? 熱電阻??熱電阻是中低溫區(qū)zui常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高,性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測量度是zui高的,它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫,而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。????1、熱電阻測溫原理及材料????熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應(yīng)用zui多的是鉑和銅,此外,現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。????2、熱電阻的類型????1)普通型熱電阻????從熱電阻的測溫原理可知,被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測量的,因此,熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會給溫度測量帶來影響。????2)鎧裝熱電阻????鎧裝熱電阻是由感溫元件(電阻體)、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體,它的外徑一般為φ2--φ8mm,zui小可達φmm。與普通型熱電阻相比,它有下列優(yōu)點:①體積小,內(nèi)部無空氣隙,熱慣性上,測量滯后?。虎跈C械性能好、耐振,抗沖擊;③能彎曲,便于安裝④使用壽命長。????3)端面熱電阻????端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制,緊貼在溫度計端面。它與一般軸向熱電阻相比,能更正確和快速地反映被測端面的實際溫度,適用于測量軸瓦和其他機件的端面溫度。????4)隔爆型熱電阻????隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒,把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi),生產(chǎn)現(xiàn)場不會引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla--B3c級區(qū)內(nèi)具有爆炸危險場所的溫度測量。 ????關(guān)于溫度變送器,您可以看看下面的介紹:??1、溫度變送器的用途????溫度變送器用于溫度測量,本文將溫度變送器定義為應(yīng)用溫度傳感器進行溫度檢測,通過轉(zhuǎn)換電路將溫度傳感器的信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號、標(biāo)準(zhǔn)電壓信號的溫度測量裝置。????2、溫度變送器的分類???? 從信號輸出接口上分為4~20mA,0~10mA,0~20mA,0~5V,0~10V等,或數(shù)字/頻率接口和其他接口;???? 從結(jié)構(gòu)和安裝形式上分為壁掛式,風(fēng)道式,探棒式;???? 從溫度傳感器和轉(zhuǎn)換電路的距離上分為一體式或分體式;???? 還有防爆等類型產(chǎn)品。????3、溫度變送器的基本原理???? 應(yīng)用溫度傳感器進行溫度檢測,其溫度傳感器通常為熱電阻、熱敏電阻、集成溫度傳感器、半導(dǎo)體溫度傳感器等,然后通過轉(zhuǎn)換電路將溫度傳感器的信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號或標(biāo)準(zhǔn)電壓信號。????4、溫度變送器的主要技術(shù)參數(shù)???? 溫度測量范圍???? 溫度測量準(zhǔn)確度???? 溫度測量信號輸出形式???? 溫度變送器的結(jié)構(gòu)形式和安裝形式????5、溫度變送器的選用????根據(jù)測量范圍選擇????可以參考其使用的溫度傳感器類型,參見溫度傳感器選型;????根據(jù)精度要求選擇????可以參考其使用的溫度傳感器類型,參見溫度傳感器選型;????根據(jù)信號接口選擇????可以選擇4~20mA,0~10mA,0~20mA,0~5V,0~10V等,或數(shù)字/頻率接口和其他接口;????根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和安裝要求選擇,如室內(nèi)安裝,選用壁掛型。????工作原理:????熱電阻Pt100: 通過感應(yīng)溫度變化達到阻值的變化 ??溫度變送器: ??1.通過確認(rèn)阻值的不同計算出當(dāng)前的溫度 ??2.再根據(jù)熱電阻的量程變送輸出對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn) 信號(4-20mA)值 ??即: 溫度變化--熱電阻--電阻變化--溫度變送器--4~20mA信號 ??舉個例子: Pt100的量程為:-199.9度-600.0度 ??溫度變送器就把這個轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)信號后對應(yīng)的 4mA就是-199.9度 20mA就是600.0度 ??通過確認(rèn)變送器輸出的電流大小就可以知道當(dāng)前的溫度值。??

對它的結(jié)構(gòu)要求如下:

????

組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固;

????

兩個熱電極彼

此之間應(yīng)很好地絕緣,以防短路;

????

補償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠;

????

保護套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。

????3

.熱電偶冷端的溫度補償

????

由于熱電

偶的材料一般都比較貴重(特別是采用貴金屬時)

,而測溫點到儀表的距離都很遠,為了節(jié)

省熱電偶材料,

降低成本,通常采用補償導(dǎo)線把熱電偶的冷端

(自由端)延伸到溫度比較穩(wěn)


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