8大溫度儀表工作原理及安裝注意事項!

本文主要針對化工儀表常用的8大溫度儀表進行講解，從工作原理，到安裝要求，以及產品選型和使用過程中應該注意的問題，及儀表的組成，詳細的闡述了常見的8大溫度儀表，為儀表人在后期工作中提供理論和經驗幫助!

雙金屬溫度計

工作原理:

雙金屬溫度計的工作原理是利用二種不同溫度膨脹系數的金屬，為提高測溫靈敏度，通常將金屬片制成螺旋卷形狀，當多層金屬片的溫度改變時，各層金屬膨脹或收縮量不等，使得螺旋卷卷起或松開

由于螺旋卷的一端固定而另一端和一可以自由轉動的指針相連，因此，當雙金屬片感受到溫度變化時，指針即可在一圓形分度標尺上指示出溫度來。

這種儀表的測溫范圍一般在-80℃~+500℃間，允許誤差均為標尺量程的1.5%左右。

分類:

普通雙金屬溫度計、耐震型雙金屬溫度計、電節點雙金屬溫度計。

按雙金屬溫度計指針盤與保護管的連接方向可以把雙金屬溫度計分成軸向型、徑向型、135°向型和萬向型四種。

①軸向型雙金屬溫度計:指針盤與保護管垂直連接，

②徑向型雙金屬溫度計:指針盤與保護管平行連接，

③135°向型雙金屬溫度計:指針盤與保護管成135°連接:

④萬向型雙金屬溫度計:指針盤與保護管連接角度可任意調整。

選型與使用:

在選用雙金屬溫度計時要充分考慮實際應用環境和要求，如表盤直徑、精度等級、安裝固定方式、被測介質種類及環境危險性等。除此之外，還要重視性價比和維護工作量等因素。

此外，雙金屬溫度計在使用過程中應注意以下幾點:

雙金屬溫度計保護管浸入被測介質中長度必須大于感溫

A、元件的長度，一般浸入長度大于100mm,0-50℃℃量程的浸入長度大于150mm，以保證測量的準確性。

B、各類雙金屬溫度計不宜用于測量敞開容器內介質的溫度，帶電接點溫度計不宜在工作震動較大的場合的控制回路中使用。

C、雙金屬溫度計在保管、使用安裝及運輸中，應避免碰保護管，切勿使保護管彎曲變型及將表當扳手使用。

D、溫度計在正常使用的情況下應予定期檢驗。一般以每隔六個月為宜。電接點溫度計不允許在強烈震動下工作，以免影響接點的可靠性。

E、儀表經常工作的溫度最·好能在刻度范圍的1/3~2/3處。

壓力式溫度計

工作原理:

壓力式溫度計的原理是基于密閉測溫系統內慈發液體的飽和蒸氣壓力和溫度之間的變化關系，而進行溫度測量的。當溫包感受到溫度變化時，密閉系統內飽和蒸氣產生相應的壓力，引起彈性元件曲率的變化，使其自由端產生位移，再由齒輪放大機構把位移變為指示值。

組成及分類:

壓力式溫度計由敏感元件溫包，傳壓毛細管和彈簧管壓力表組成。

若給系統充以氣體，如氮氣，稱為充氣式壓力式溫度計，測溫上限可達500℃，壓力與溫度的關系接近于線性，但是溫包體積大，熱慣性大。

若充以液體，如二甲苯、甲醇等，溫包小些，測溫范圍分別為-40℃~200℃和-40℃~170℃

若充以低沸點的液體，其飽和汽壓應隨被測溫度而變，如丙酮，用于50℃~200℃。但由于飽和汽壓和飽和汽溫呈非線性關系，故溫度計刻度是不均勻的。

特點:

必須將溫包全部浸入被測介質;毛細管最長不超過60m;儀表精度低，但使用簡便，而且抗震動。

電阻式溫度計

工作原理:

熱電阻的測溫原理是基于導體或半導體的電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度或者與溫度有關的參數。

絕大多數金屬的電阻值隨溫度而變化，溫度越高電阻越大即具有正的電阻溫度系數。而大多數半導體材料具有負的電阻溫度系數，即溫度越高電阻越小。

組成材料要求：

1、在測溫范圍內化學和物理性能穩定；

2、復現性好;

3、電阻溫度系數大，以得到高靈敏度；

4、電阻率大，可以得到小體積元件；

5、電阻溫度特性盡可能接近線性;

6、價格低廉。

常用熱電阻原件:

常用的熱電阻元件有:鉑熱電阻、銅熱電阻、半導體熱敏電阻。

鉑熱電阻采用高純度鉑絲繞制而成，具有測溫精度高、性能穩定、復現性好、抗氧化等優點，因此在基準、實驗室和工業中被廣泛應用。但其在高溫下容易被還原性氣氛所污染，使鉑絲變脆，改變其電阻溫度特性，所以需用套管保護方可使用。鉑絲純度是決定溫度計精度的關鍵。鉑絲純度越高其穩定性越高、復現性越好、測溫精度也越高。

銅熱電阻的電阻值與溫度近于呈線性關系，電阻溫度系數也且價格便宜，所以在一些測量精度要求不是很高的情較大，況下，就常采用銅熱電阻。但其在高于100℃的氣氛中易被氧化，故多用于測量-50~150℃溫度范圍。

半導體熱敏電阻優點:負電阻溫度系數大，因此靈敏度高。電阻率大，可作成體積小而電阻值大的電阻元件，這就使之具有熱慣性小和可測量點溫度或動態溫度。缺點:同種半導體熱敏電阻的電阻溫度特性分散性大，非線性嚴重，元件性能不穩定，因此互換性差、精度較低，

熱電阻連接方式:

二線制:在熱電阻的兩端各連接一根導線來引出電阻信號的方式叫二線制，這種引線方法很簡單，但由于連接導線必然存在引線電阻R，R大小與導線的材質和長度的因素有關，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合

三線制:在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業過程控制中的最·常用的。

四線制:在熱電阻的根部兩端各連接兩根導線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流1，把R轉換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表?？梢娺@種引線方式可完·全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。

安裝要求:

對熱電阻的安裝，應注意有利于測溫準確，安全可靠及維修方便，而且不影響設備運行和生產操作。在選擇對熱電阻的安裝部位和插入深度時要注意以下幾點:

1、為了使熱電阻的測量端與被測介質之間有充分的熱交換，應合理選擇測點位置，盡量避免在閥門，彎頭及管道和設備的死角附近裝設熱電阻。

2、帶有保護套管的熱電阻有傳熱和散熱損失，為了減少測量誤差，熱電偶和熱電阻應該有足夠的插入深度:

1)對于測量管道中心流體溫度的熱電阻，一般都應將其測量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝)。如被測流體的管道直徑是200毫米，那熱電阻插入深度應選擇100毫米;

2)對于高溫高壓和高速流體的溫度測量(如主蒸汽溫度)，為了減小保護套對流體的阻力和防止保護套在流體作用下發生斷裂，可采取保護管淺插方式或采用熱套式熱電阻。淺插式的熱電阻保護套管，其插入主蒸汽管道的深度應不小于75mm;熱套式熱電阻的標準插入深度為100mm。

3)假如需要測量是煙道內煙氣的溫度，盡管煙道直徑為4m，熱電阻插入深度1m即可。

4)當測量原件插入深度超過1m時，應盡可能垂直安裝,或加裝支支撐架和保護套管。

熱電偶溫度計

工作原理:

兩種不同成份的導體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路，當接合點的溫度不同時，在回路中就會產生電動勢，這種現象稱為熱電效應，而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的，其中，直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端(也稱為測量端)，另一端叫做冷端(也稱為補償端);冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電勢。

安裝要求:

首先熱電偶和熱電阻的安裝應盡可能保持垂直，以防止保護套管在高溫下產生變形，但在有流速的情況下，則必須迎著被測介質的流向插入，以保證測溫元件與流體的充分接觸以保證其測量精度

另外熱電偶和熱電阻應盡量安裝在有保護層的管道內，以防止熱量散失。其次當熱電偶和熱電阻傳感器安裝在負壓管道中時，必須保證測量處具有良好的密封性，以防止外界冷空氣進入，使讀數偏低。

當熱電偶和熱電阻傳感器安裝在戶外時，熱電偶和熱電阻傳感器的接線盒面蓋應向上，入線口應向下，以避免雨水或灰塵進入接線盒，而損壞熱電偶和熱電阻接線盒內的接線影響其測量精度。

應經常檢查熱電偶和熱電阻溫度計各處的接線情況，特別是熱電偶溫度計由于其補償導線的材料硬度較高，非常容易從接線柱脫離造成斷路故障，因此要接線良好不要過多碰動溫度計的接線并經常檢查，以獲得正確的測量溫度。

熱電偶安裝時應放置在盡可能靠近所要測的溫度控制點。為防止熱量沿熱電偶傳走或防止保護管影響被測溫度，熱電偶應浸入所測流體之中，深度至少為直徑的10倍。當測量固體溫度時，熱電偶應當頂著該材料或與該材料緊密接觸。為了使導熱誤差減至最小，應減小接點附近的溫度梯度。

當用熱電偶測量管道中的氣體溫度時，如果管壁溫度明顯地較高或較低，則熱電偶將對之輻射或吸收熱量，從而顯著改變被測溫度。這時，可以用一輻射屏蔽置來使其溫度接近氣體溫度，采用所謂的屏罩式熱電偶。

選擇測溫點時應具有代表性，例如測量管道中流體溫度時熱電偶的測量端應處于管道中流速最·大處。一般來說，熱電偶的保護套管末端應越過流速中心線。

玻璃管液體溫度計

工作原理:

玻璃液體溫度計采用熱脹冷縮效應的測溫原理:當溫度變化時，玻璃球中的液體體積會發生膨脹或收縮，使進入毛細管中的液柱高度發生變化，從刻度上可指示出溫度的變化。

溫度表的刻度分辨力高低與溫度表的靈敏度有關，靈敏度大，則溫度表的刻度分辨力高。要提高溫度表的靈敏度，可增大測溫液的體積或減小毛細管的直徑。但增大測溫液的體積，不易于與被測物質取得熱平衡，造成較大的滯后誤差，且容易使球部產生變形:而減小毛細管直徑則會使毛細管不易加工均勻，造成液柱上升不均勻，影響測量準確性。因此，應取適當的靈敏度。

另外，溫度表的靈敏度還與測溫液和玻璃的熱膨脹系數之差有關，且成正比。一般均選取熱膨脹系數較大的液體作為測溫液，而玻璃的熱膨脹系數應盡可能的小。常用的測溫液有水銀和酒精。

主要產生誤差的原因:

(1)零點永遠位移

(2)球部暫時變形

(3)壓力變化

(4)刻度不準確

(5)讀數方法不正確

(6)熱滯效應

(7)酒精溫度表產生誤差的特殊原因

(8)最·高溫度表產生誤差的特殊原因

溫度變送器

工作原理:

溫度電流變送器是把溫度傳感器的信號轉變為電流信號，連接到二次儀表上，從而顯示出對應的溫度。溫度變送器采用熱電偶、熱電阻作為測溫元件，從測溫元件輸出信號送到變送器模塊，經過穩壓濾波、運算放大、非線性校正、V/轉換、恒流及反向保護等電路處理后，轉換成與溫度成線性關系的4~20mA電流信號輸出。

安裝要求:

安裝前，檢查配件是否齊全，緊固件有無松動,將天線擰緊。

2、安裝時，注意輕拿輕放，切勿敲、摔。將天線擰緊后即可正常工作

3、安裝后，加電后，禁止非操作人員打開前蓋，如操作人員誤操作后，嚴禁保存，斷電后重新開啟即可。

主要產生誤差的原因:

被測介質溫度升高或者降低時變送器輸出沒有變化，這種情況大多是溫度變送器密封的問題，可能是由于溫度變送器沒有密封好或者是在焊接的時候不小心將傳感器焊了個小洞，這種情況一般需要更換變送器外殼才能解決。

輸出信號不穩定，這種原因是溫度源本事的原因，溫度源本事就是一個不穩定的溫度，如果是儀表顯示不穩定，那就是儀表的抗干擾能力不強的原因。

變送器輸出誤差大，這種情況原因就比較多，可能是選用的溫度變送器的電阻絲不對導致量程錯誤，也有可以能是變送器出廠的時候沒有標定好。

溫度開關

工作原理:

溫度開關是一種用雙金屬片作為感溫元件的溫度開關，電器正常工作時，雙金屬片處于自由狀態，觸點處于閉合/斷開狀態，當溫度升高至動作溫度值時，雙金屬元件受熱產生內應力而迅速動作，打開/閉合觸點，切斷/接通電路，從而起到熱保護作用。當漸度降到重定溫度時觸點自動閉合/斷開，恢復正常工作狀態。

安裝要求:

1、采用接觸感溫式安裝時，應使金屬蓋面貼緊被控器具的安裝面，為確保感溫效果，應在感溫表面涂上導熱硅脂或其他性能類似的導熱介質。

2、安裝時不可把蓋面頂部壓塌、松動或變形，以免影響性能

3、不能讓液體滲入控溫器內部，不得使外殼出現裂紋，不得隨意改變外接端子的形狀。

4、產品在不大于5A電流的電路中使用，應選擇銅芯截面為0.5-1mm2導線連接:不大于10A電流的電路中使用，應選擇銅芯截面為0.75-1.5mm2導線連接。

5、產品應在相對濕度小于90[[%1，環境溫度40℃以下通風、潔凈、干燥、無腐蝕性氣體的倉庫中存放。

光學、輻射式高溫計

工作原理:

輻射高溫計是根據物體在整個波長范圍內的輻射能量與其溫度之間的函數關系設計制造的，用輻射感溫器作為一次儀表，電子電位差計作為二次儀表，它屬于透鏡聚焦式感溫器，具有鋁合金外殼，前部是物鏡，殼體內裝有熱電堆補償光欄，在靠緊熱電堆的視場光欄上有一塊調檔板，檔板的作用是調節照射到熱電堆上的輻射能量，使產品具有統一的分度值，在可拆卸的后蓋板上裝有目鏡，借以觀察被測物體的影像。

輻射感溫器把被測物體的輻射能，經過透鏡聚焦在熱敏元件上，熱敏元件把輻射能轉變為電參數，由已知的熱電勢與物體溫度之間的關系通過二次儀表測出熱電勢，顯示出溫度值，這個溫度值須用物體的全輻射黑體系數予以校正或用鉑銠10-鉑熱電偶直接插入高溫鹽浴爐中配以直流電位差計測量溫度，然后與儀表顯示溫度對比，用以校準高溫計測量溫度的準確程度。

光纖溫度計，光導纖維簡稱光纖:它以高速、高可靠性傳送大量信息，具有不受電磁干擾、絕緣性好、安全防、損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、直徑細、重量輕、可撓曲和耐腐蝕等優點，被應用到信號檢測領域.目前采用最多的光纖為玻璃光纖，是用比頭發絲還細的石英玻璃絲制成的。

由導光的纖芯及其周圍的包層組成，包層的外面常有塑料或橡膠等保護套

安裝要求:

儀表為固定安裝式，感溫器可在10~80℃的環境下使用，在環境溫度超過80℃或空氣介質中含有水蒸汽，煙霧時可借助于水冷，通風等輔助裝置來降低環境溫度，吹凈測量通道中的煙氣，以減少測量誤差。

感溫器輔助裝置分輕型和重型兩種。重型是使用在環境較惡劣的情況下，為了防止被測爐窯中的火焰或高溫爐氣從測量通道噴出而灼傷儀器，設置了火焰防爐裝置，能在發生危險時自動動作，保護儀器并發出報警信號。

非接觸式紅外測溫儀

工作原理:

非接觸式紅外測溫儀(以下簡稱“測溫儀")可以通過測量目標表面所輻射的紅外能量來確定表面溫度、

非接觸式紅外測溫儀采用超低功耗智能設計。超低功耗設計確保產品能夠更長時間的工作，為用戶減少頻繁更換電池及工作時欠電的煩惱。智能設計幫助用戶更方便測試、更快捷捕捉到被測物體的真實值，同時儀表能夠智能選擇電池或USB連接供電。