自动化（专业）概论小论文压力式温度传感器的原理及应用姓名：叶家兴学号：201210402101班级：测控121时间：2012年11月2日压力式温度传感器属于膨胀式测温仪器类，但它不是靠物质受热膨胀后的体积变化或尺寸变化反应温度，而是靠在密闭容器中液态或气态物质受热后压力的升高反应被测温度。这种温度计的指示仪表实际上就是普通压力表，这种传感器的输出信号输出方式和压力传感器一样。原理：压力式温度计主要由温包,毛细管和压力敏感元件（如弹簧夹，膜盒，波纹盒等）组成。如图1所示。温包，毛细管和弹簧夹三者之间的内腔共同构成一个密封容器，其中充满工作物质。当温包受热后，将内部工作物质温度升高，压力增大，此压力经毛细管传到弹簧管内，使弹簧管产生形变，并由传动系统带动指针，指出相应的温度数。图1压力式温度计材料要求：温包：温包直接与被测物质接触，把温度变化充分地传递给内部物质。故，其材料应具有防腐蚀能力，并有良好的导热率。为了提高灵敏度，温包本身的受热膨胀应远远小于其内部工作物质的膨胀，故材料的体膨胀系数要小。此外，还应有足够的机器强度，以便在较薄的容器壁上承受较大的内外压力差。通常用不锈钢或黄铜制造温包，黄铜只能用在非腐蚀性介质里。为了利于传热，温包表面面积与其体积的比值应尽量大，所以通常呈细而长的圆筒形，虽然扁平断面要比元断面更利于传热，但耐压能力远不如园断面好。毛细管:毛细管用于传递压力，为了减少周围环境温度变化引起的附加误差，毛细管的容积应远小于温包的体积，但同时又要求传递距离较远，这就要求其内径小。当然，内径太小将使阻力变大，之后时间长。通常铜或不锈钢冷拉无缝管，内径为0.4mm，长度常在20m~60m之间。其次，为了保护毛细管不受机器损伤，其外层有金属丝网或蛇皮管。内部工作物质：气体：压力式温度计内部工作物质若采用气体，则通常选用氮气，因其化学稳定性好，比热容小，粘性小兵器容易获得。这种工作物质可用在自-100摄氏度到500摄氏度的范围正常工作。液体：若工作物质为液体，且在测量范围内始终保持液态，则温包体积可以比空气体积小。也就是说，容积不变时液体受热膨胀产生的压力变化比空气更明显。温包尺寸小，热惯性就小，对被测介质的温度分布也将减少影响。适于用作工作物质的液体有二甲苯（—40摄氏度到200摄氏度）、甲醇（用于—40摄氏度到175摄氏度）、甘油（用于20摄氏度到175摄氏度）。由于水银腐蚀性、污染和液柱高度差引起的误差大等原因，故现在已经不在采用水银作工作物质。如果用低沸点液体作工作物质，且不完全充满，只占温饱容积的一半，其余空间及毛细管和弹簧管里是所充液体的饱和蒸气，则成为另一种压力式温度计。其特点是：热惯性比充气式和充液式都要小；周围环境温度对度数几乎没影响，可以不用补偿措施；刻度是非均匀的，即温度和压力之间有非线性关系。低沸点液体常用氯甲烷（用于—20摄氏度到100摄氏度）、氯乙烷（用于20摄氏度到120摄氏度）、二乙醚（用于0摄氏度到150摄氏度）、丙酮（用于50摄氏度到200摄氏度）。误差分析：若内部工作物质采用气体,环境温度对毛细管和弹簧管内部气体总有影响。为减小这一因素引起的误差，除了尽量加大温饱容积之外，往往设计一些补偿措施，例如在指示表里用双金属片进行零点补偿；在毛细管里插入热膨胀系数比管壁材料还小的金属芯，使环形空隙里德工作物质的体积膨胀和其环行空间的容积膨胀相等。这类措施对减小环境温度误差都有一定作用，但会使机构稍微复杂一些。同时，环境压力的变化同样会引起弹簧管内外压力差的改变，从而对指数值形成误差。为了减少大气压力引起的误差，也常用提高工作物质气体初始压力Po的办法，一般Po=19.614*106^5Pa（即20kgf/cm^2）。正因为如此，制造温包的金属材料必须有一定的机器强度。在初始压力提高以后，周围环境大气压力的变化所引起的相对影响就可以忽略不计。但长期使用后如有渗漏必然引起误差，应注意定期校验。若内部工作物质采用液体，虽然二甲苯、甲醇、甘油的密度比水银小很多，但比气体仍然大很多，所以当指示表和温包不在同一高度时，液柱重力会带来不容忽视的误差，这边是充液式不如充气式之处。环境大气压力的变化，对冲低沸点液体方式温度计有显著影响。安装高度差的影响大小视具体情况而定，如测量范围低于环境温度，温包安装位置比指示表低，且只有温包下半部分为液体，毛细管和弹簧管里皆为气态物质，则不受液柱重力影响。其他情况下，毛细管里有出现液柱单位可能，就会使读数于安装高度之差有关。压力式温度传感器的应用：1、压力温度计：压力式温度计的精确度等级一般有1级、1.5级、2.5级。压力式温度计由于其简单价廉，有一定的抗震动能力，不需要电源，可将指示表安装在一定