Process Control & Instrumentation Technology
主要内容
温度、温标及换算关系
接触式、非接触式测温
热电偶及其冷端补偿
热电阻 RTD
半导体温度检测 AD590
接触测温元件的安装原则
测温元件的选型原则
Process Control & Instrumentation Technology
温标及换算关系
温度：表征物体冷热程度的一个物理量。
温标：将温度数值化的一套规则和方法，
温标有起点、单位和方向。
温标有华氏、摄氏及开氏温标（热力学温标）。
华氏与摄氏温标换算公式
3259 00 CF
Process Control & Instrumentation Technology
接触式测温
接触测量，简单、可靠、精度高；
测温元件有时可能破坏被测介质的温度场或与被测介质发生化学反应；
因受到耐高温材料的限制，测温上限有界。
Process Control & Instrumentation Technology
非接触式测温
通过热辐射来测温，不会破坏被测介质的温度场，误差小，反应速度快；
测温上限原则上不受限制；
易受被测物体热辐射率及环境因素（物体与仪表间的距离、烟尘和水汽等）的影响。
Process Control & Instrumentation Technology
热电偶特点
热电动势与温度在小范围内基本上呈单值、
线性关系；
稳定性和复现性较好；
响应时间较快；
测温范围宽，高温热电偶测温上限可达
2800℃,低温热电偶可达 4K；
测温精度高；使用范围广。
Process Control & Instrumentation Technology
工业常用热电偶
标准型热电偶：按国家规定定型生产、有标准化分度表的热电偶。 主要有：
铂铑 30-铂铑 6热电偶（也称双铂铑热电偶，
分度号 B）；
铂铑 10-铂电偶（分度号 S）；
镍铬 -镍硅（镍铬 -镍铝，分度号 K）热电偶；
镍铬 -康铜（镍铬 -铜镍，分度号 E）热电偶。
Process Control & Instrumentation Technology
铠装热电偶
将热电极、绝缘材料和金属保护套管加工成一个坚实的整体，经复合拉伸后形成的热电偶；
细：一般直径为 1～ 8mm；
长：长度一般为 1～ 20m；
具有体积小、精度高、动态响应快、可靠性高、可挠性好、通常不用补偿导线等特点，特别适合于温度控制系统。
Process Control & Instrumentation Technology
热电偶冷端补偿
只有当热电偶冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单值函数：
E（ T,0） =E（ T,Tn） +E（ Tn,0）
热电偶的冷端温度补偿：只有将冷端温度保持为 0℃,或者进行一定的修正才能得到准确的测量结果。
Process Control & Instrumentation Technology
热电偶冷端补偿方法
冷端温度保持为 0℃ ；
冷端温度修正法，包括温度修正法
T=T‘+kT和热电势修正法（查表法）；
冷端温度自动补偿法，包括补偿电桥法和
pn结补偿法；
补偿热电偶法，即补偿导线法。
Process Control & Instrumentation Technology
热电阻
在中、低温区，热电偶输出的热电动势很小；
而在中、低温区，用热电阻比用热电偶做为测温元件时的测量精确度更高；
热电阻特点：性能稳定、测量精度高，一般可在 -270～ 900℃ 范围内使用（推荐在
150℃ 以下时选用）。
Process Control & Instrumentation Technology
热电阻的材料要求
一般要求工业热电阻的材料应具有：
电阻温度系数大；
电阻率大；
热容量小；
在测温范围内具有稳定的物理和化学性能；
良好的复制性；
电阻随温度的变化呈线性关系等 。
Process Control & Instrumentation Technology
常用热电阻材料
目前世界上用作热电阻的材料主要有铂、
铜及镍；
我国镍储量较少，故只采用铂、铜两种金属热电阻。
Process Control & Instrumentation Technology
集成温度传感器
利用 pn结的伏安特性与温度之间的关系研制的一种固态传感器。
特点：
体积小；
热惯性小、反应快；
测温精度高；
稳定性好；
价格低等。
分电压型和电流型两种，电压型温度系数约
10mV/0C；电流型温度系数约 1μ A/0C。
Process Control & Instrumentation Technology
AD590
两端元件；
供电电压：直流（ +4~+30V）,1.5mW(+5V)；
高阻抗（ 710MΩ ）输出；
00C时输出 273.2μ A；
温度系数 1μ A/0C；
测温范围 -55~+1500C；
使用范围广泛。
Process Control & Instrumentation Technology
接触测温元件的安装原则
测量流动介质（管道内）温度时，应保证传感器与介质充分接触，与被测介质成逆流状态（至少呈正交式）安装。
感温点应处于管道中流速最大的地方。
尽可能增大传感器的插入深度，温度计应斜插或在管道弯头处插入。
当测温管道过细（直径小于 80㎜ ）时，安装测温元件需加装扩充管。
Process Control & Instrumentation Technology
接触测温元件的安装原则
热电偶及热电阻在安装时，应使其接线盒的面盖向下，以免雨水或其他污物渗漏。
安装在负压管道上的温度计，必须要保证良好的密封性，以防外界冷空气进入。
用热电偶测量炉膛温度时，应避免与火焰直接接触；避免把热电偶安装在炉门旁或与热物体距离过近之处。
接线盒不应碰到被测介质的器壁，以免热电偶冷端温度过高。
Process Control & Instrumentation Technology
测温元件的选型原则
仪表的精度等级应根据生产工艺对参数允许偏差的大小确定。
仪表选型应力求操作方便、运行可靠、经济、合理等。
在同一工程中，应尽量减小仪表的品种和规格。
一般取实测最高温度为仪表上限值的 90%，
而 30%以下的刻度原则上最好不用。
Process Control & Instrumentation Technology
测温元件的选型原则
热电偶测温反应速度快、适于远距离传送、便于与计算机联用、价廉，故只在测量范围低于
150℃ 时才选用热电阻。
热电偶、补偿导线及显示仪表的分度号要一致。
保护套管的耐压等级应不低于所在管线或设备的耐压等级。
材料应根据最高使用温度及被测介质的特性来选择。
Process Control & Instrumentation Technology
例题
用分度号为 K的镍铬 -镍硅热电偶测量温度，
在没有采取冷端温度补偿的情况下，显示仪表指示值为 500℃,而这时冷端温度为
60℃ 。
试问：实际温度应为多少？
如果热端温度不变，设法使冷端温度保持在
20℃,此时显示仪表的指示值应为多少？
Process Control & Instrumentation Technology
例题
显示仪表指示值为 500时，查表可得此时显示仪表的实际输入电势为 20.64mV，由于这个电势是由热电偶产生的，即
同样，查表可得：
=20.64+2.463=23.076mV
由 23.076mV查表可得,t=557℃ 。即实际温度为
557℃ 。
mVttE O 64.20),(?
mVEtE O 436.2)0,60()0,(
)0,(),()0,( 00 tEttEtE
Process Control & Instrumentation Technology
例题
当热端为 557℃,冷端为 20℃ 时，由于 E
（ 20,0） =0.798mV,故有：
E(t,t0)=E(t,0)-E(t0,0)
=23.076-0.798=22.278mV
由此电势，查表可得显示仪表指示值应为
538.4℃ 。
主要内容
温度、温标及换算关系
接触式、非接触式测温
热电偶及其冷端补偿
热电阻 RTD
半导体温度检测 AD590
接触测温元件的安装原则
测温元件的选型原则
Process Control & Instrumentation Technology
温标及换算关系
温度：表征物体冷热程度的一个物理量。
温标：将温度数值化的一套规则和方法，
温标有起点、单位和方向。
温标有华氏、摄氏及开氏温标（热力学温标）。
华氏与摄氏温标换算公式
3259 00 CF
Process Control & Instrumentation Technology
接触式测温
接触测量，简单、可靠、精度高；
测温元件有时可能破坏被测介质的温度场或与被测介质发生化学反应；
因受到耐高温材料的限制，测温上限有界。
Process Control & Instrumentation Technology
非接触式测温
通过热辐射来测温，不会破坏被测介质的温度场，误差小，反应速度快；
测温上限原则上不受限制；
易受被测物体热辐射率及环境因素（物体与仪表间的距离、烟尘和水汽等）的影响。
Process Control & Instrumentation Technology
热电偶特点
热电动势与温度在小范围内基本上呈单值、
线性关系；
稳定性和复现性较好；
响应时间较快；
测温范围宽，高温热电偶测温上限可达
2800℃,低温热电偶可达 4K；
测温精度高；使用范围广。
Process Control & Instrumentation Technology
工业常用热电偶
标准型热电偶：按国家规定定型生产、有标准化分度表的热电偶。 主要有：
铂铑 30-铂铑 6热电偶（也称双铂铑热电偶，
分度号 B）；
铂铑 10-铂电偶（分度号 S）；
镍铬 -镍硅（镍铬 -镍铝，分度号 K）热电偶；
镍铬 -康铜（镍铬 -铜镍，分度号 E）热电偶。
Process Control & Instrumentation Technology
铠装热电偶
将热电极、绝缘材料和金属保护套管加工成一个坚实的整体，经复合拉伸后形成的热电偶；
细：一般直径为 1～ 8mm；
长：长度一般为 1～ 20m；
具有体积小、精度高、动态响应快、可靠性高、可挠性好、通常不用补偿导线等特点，特别适合于温度控制系统。
Process Control & Instrumentation Technology
热电偶冷端补偿
只有当热电偶冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单值函数：
E（ T,0） =E（ T,Tn） +E（ Tn,0）
热电偶的冷端温度补偿：只有将冷端温度保持为 0℃,或者进行一定的修正才能得到准确的测量结果。
Process Control & Instrumentation Technology
热电偶冷端补偿方法
冷端温度保持为 0℃ ；
冷端温度修正法，包括温度修正法
T=T‘+kT和热电势修正法（查表法）；
冷端温度自动补偿法，包括补偿电桥法和
pn结补偿法；
补偿热电偶法，即补偿导线法。
Process Control & Instrumentation Technology
热电阻
在中、低温区，热电偶输出的热电动势很小；
而在中、低温区，用热电阻比用热电偶做为测温元件时的测量精确度更高；
热电阻特点：性能稳定、测量精度高，一般可在 -270～ 900℃ 范围内使用（推荐在
150℃ 以下时选用）。
Process Control & Instrumentation Technology
热电阻的材料要求
一般要求工业热电阻的材料应具有：
电阻温度系数大；
电阻率大；
热容量小；
在测温范围内具有稳定的物理和化学性能；
良好的复制性；
电阻随温度的变化呈线性关系等 。
Process Control & Instrumentation Technology
常用热电阻材料
目前世界上用作热电阻的材料主要有铂、
铜及镍；
我国镍储量较少，故只采用铂、铜两种金属热电阻。
Process Control & Instrumentation Technology
集成温度传感器
利用 pn结的伏安特性与温度之间的关系研制的一种固态传感器。
特点：
体积小；
热惯性小、反应快；
测温精度高；
稳定性好；
价格低等。
分电压型和电流型两种，电压型温度系数约
10mV/0C；电流型温度系数约 1μ A/0C。
Process Control & Instrumentation Technology
AD590
两端元件；
供电电压：直流（ +4~+30V）,1.5mW(+5V)；
高阻抗（ 710MΩ ）输出；
00C时输出 273.2μ A；
温度系数 1μ A/0C；
测温范围 -55~+1500C；
使用范围广泛。
Process Control & Instrumentation Technology
接触测温元件的安装原则
测量流动介质（管道内）温度时，应保证传感器与介质充分接触，与被测介质成逆流状态（至少呈正交式）安装。
感温点应处于管道中流速最大的地方。
尽可能增大传感器的插入深度，温度计应斜插或在管道弯头处插入。
当测温管道过细（直径小于 80㎜ ）时，安装测温元件需加装扩充管。
Process Control & Instrumentation Technology
接触测温元件的安装原则
热电偶及热电阻在安装时，应使其接线盒的面盖向下，以免雨水或其他污物渗漏。
安装在负压管道上的温度计，必须要保证良好的密封性，以防外界冷空气进入。
用热电偶测量炉膛温度时，应避免与火焰直接接触；避免把热电偶安装在炉门旁或与热物体距离过近之处。
接线盒不应碰到被测介质的器壁，以免热电偶冷端温度过高。
Process Control & Instrumentation Technology
测温元件的选型原则
仪表的精度等级应根据生产工艺对参数允许偏差的大小确定。
仪表选型应力求操作方便、运行可靠、经济、合理等。
在同一工程中，应尽量减小仪表的品种和规格。
一般取实测最高温度为仪表上限值的 90%，
而 30%以下的刻度原则上最好不用。
Process Control & Instrumentation Technology
测温元件的选型原则
热电偶测温反应速度快、适于远距离传送、便于与计算机联用、价廉，故只在测量范围低于
150℃ 时才选用热电阻。
热电偶、补偿导线及显示仪表的分度号要一致。
保护套管的耐压等级应不低于所在管线或设备的耐压等级。
材料应根据最高使用温度及被测介质的特性来选择。
Process Control & Instrumentation Technology
例题
用分度号为 K的镍铬 -镍硅热电偶测量温度，
在没有采取冷端温度补偿的情况下，显示仪表指示值为 500℃,而这时冷端温度为
60℃ 。
试问：实际温度应为多少？
如果热端温度不变，设法使冷端温度保持在
20℃,此时显示仪表的指示值应为多少？
Process Control & Instrumentation Technology
例题
显示仪表指示值为 500时，查表可得此时显示仪表的实际输入电势为 20.64mV，由于这个电势是由热电偶产生的，即
同样，查表可得：
=20.64+2.463=23.076mV
由 23.076mV查表可得,t=557℃ 。即实际温度为
557℃ 。
mVttE O 64.20),(?
mVEtE O 436.2)0,60()0,(
)0,(),()0,( 00 tEttEtE
Process Control & Instrumentation Technology
例题
当热端为 557℃,冷端为 20℃ 时，由于 E
（ 20,0） =0.798mV,故有：
E(t,t0)=E(t,0)-E(t0,0)
=23.076-0.798=22.278mV
由此电势，查表可得显示仪表指示值应为
538.4℃ 。
