上海交通大学：《低温系统》课程教学资源（课件讲义）第6章 低温测量系统

第6章低温测量系统 ◆6.1概述 ◆6,2温度测量 Y6.3流量测量 ◆64液位测量

第6章 低温测量系统 Š 6.1 概述 Š 6.2 温度测量 Š 6.3 流量测量 Š 6.4 液位测量

61、概述 ◆需测量的参数 温度:在低温下,常用的室温下温度测量方法不 能用 压力:测压力可用压力表,当要高精度地测量高 压压力时,可用压力传感器+二次仪表。 流量 液位 空温式水浴式 L酝槽车 储罐「气化器气化器缓冲去管网 器 罐

6.1、概述 Š 需测量的参数 – 温度：在低温下，常用的室温下温度测量方法不 能用 – 压力：测压力可用压力表，当要高精度地测量高 压压力时，可用压力传感器+二次仪表。 – 流量 – 液位

6.1、概述 ◆测量方法:非电量电测法 在低温测量中很常用 传感器:采用耐低温材料制成 测量原理:利用传感器的某些特性(如电阻、电 容、电压)随被测对象的变化而变化 关键设备:传感器+二次仪表 在非电量电测实际应用中,会涉及到以下几方面 的问题: 传感器的选择 ·传感器的标定 接线 二次仪表的使用 本章是讲到非电量电测时参数时,主要讲传感器的原 理,即传感器性能变化的量(即电阻R、电容C、电 压V等电量)与被测量之间存在的一般关系式返回

6.1、概述 Š 测量方法：非电量电测法 – 在低温测量中很常用 – 传感器：采用耐低温材料制成 – 测量原理：利用传感器的某些特性（如电阻、电 容、电压）随被测对象的变化而变化 – 关键设备：传感器+二次仪表 – 在非电量电测实际应用中，会涉及到以下几方面 的问题： • 传感器的选择 • 传感器的标定 • 接线 • 二次仪表的使用 本章是讲到非电量电测时参数时，主要讲传感器的原 理，即传感器性能变化的量（即电阻R、电容C、电 压V等电量）与被测量之间存在的一般关系式 返回

62、温度测量 ◆6,21测温度的方法 ◆622对测温元件的要求 ◆几种测温元件 623金属电阻温度让 624半导体电阻温度让 625热电偶 626定容气体温度让 返回

6.2、温度测量 Š 6.2.1 测温度的方法 Š 6.2.2 对测温元件的要求 Š 几种测温元件 – 6.2.3 金属电阻温度计 – 6.2.4 半导体电阻温度计 – 6.2.5 热电偶 – 6.2.6 定容气体温度计 返回

621、测温度的方法 测温度的方法 毛细管中水银柱的长度 测传感器的电阻(电阻传感器) ◆理想或近似理想气体的压力 八·测两块不同金属的热电势(热电偶) 返回

测温度的方法 Š 毛细管中水银柱的长度 Š 测传感器的电阻（电阻传感器） Š 理想或近似理想气体的压力 Š 测两块不同金属的热电势（热电偶） 6.2.1、测温度的方法 返回

622、对测温元件的要求 对测温元件的要求 精度高 灵敏度高 ◆重复性好 寒八·稳定性好 返回

对测温元件的要求 Š 精度高 Š 灵敏度高 Š 重复性好 Š 稳定性好 6.2.2、对测温元件的要求 返回

62.3、金属电阻温度计 ◆原理:导体或半导体的电阻率随温度变化而 变化; ◆种类(据传感器种类分类) 铂电阻温度计,在低温系统用得较多; 铜电阻温度计 铅电阻温度计,缺点:常温下易变形; 铟电阻温度计,优点:在低温下与铂电阻相比具 有较高的灵敏度。 ◆标定

6.2.3、金属电阻温度计 Š 原理：导体或半导体的电阻率随温度变化而 变化； Š 种类（据传感器种类分类） – 铂电阻温度计，在低温系统用得较多； – 铜电阻温度计 – 铅电阻温度计，缺点：常温下易变形； – 铟电阻温度计，优点：在低温下与铂电阻相比具 有较高的灵敏度。 Š 标定

623、金属电阻温度计 引线 铂丝 铂壳 带凹槽的云母支撑物 图6,2铂电阻温度计的结构返回

6.2.3、金属电阻温度计 返回

62.4、半导体电阻温度计 ◆原理 半导体的电导率(电阻率的倒数)与温度有关。 高温条件下,电阻率与1/的指数函数成正比; 低温条件下:导电是由于杂质的存在(释放或接 受电子)而进行的。 ◆传感器种类 人-储电阻温度计:掺入砷、镓或锑来获得所需的电 阻特性; 碳电阻温度计:低温测量用温度计 返回

Š 原理 – 半导体的电导率（电阻率的倒数）与温度有关。 – 高温条件下，电阻率与1/T的指数函数成正比； – 低温条件下：导电是由于杂质的存在（释放或接 受电子）而进行的。 Š 传感器种类 – 锗电阻温度计：掺入砷、镓或锑来获得所需的电 阻特性； – 碳电阻温度计：低温测量用温度计 6.2.4、半导体电阻温度计 返回

625、热电偶 原理 塞贝克效应:两种不同的导体两端连接成回路, 设两端为a和b,当a、b两点温度不同时,则两点 间会产生电动势e。e值的大小与两种导体材料和两 端所处的温度有关,使用时,热电偶的材料是确 定的,热电偶的一端放入参考温度中(如放入冰水 混合物中),另一端放入被测环境中,则热电偶的 电动势与被测温度之间存在一一对应的关系,测 得电动势即可测得被测环境的温度值。 人會·种类 铜-康铜:适用温度范围-200℃~环境温度; 铬铝-铝铬:适用温度范围-200℃~环境温度; 铬铝-金铁:适用10~180K 标定 隐式: e=a t +at +at +.t 显式:t=b,e+b,e2+b,e3+b,e4

6.2.5、热电偶 Š 原理 – 塞贝克效应：两种不同的导体两端连接成回路， 设两端为 a 和 b，当 a 、 b两点温度不同时，则两点 间会产生电动势 e 。 e值的大小与两种导体材料和两 端所处的温度有关，使用时，热电偶的材料是确 定的，热电偶的一端放入参考温度中 (如放入冰水 混合物中 )，另一端放入被测环境中，则热电偶的 电动势与被测温度之间存在一一对应的关系，测 得电动势即可测得被测环境的温度值。 Š 种类 – 铜 -康铜：适用温度范围-200 ℃ ~环境温度； – 铬铝 -铝铬：适用温度范围-200 ℃ ~环境温度； – 铬铝 -金铁：适用10~180K Š 标定 – 隐式： – 显式： 4 4 3 3 2 21 +++= tatatatae 4 4 3 3 2 21 +++= ebebebebt