热工第2章 温度测量概述.pdf

第二章第二章 温度测量温度测量 Measurement of TemperatureMeasurement of Temperature 温度测量概述温度测量概述 热电偶温度计热电偶温度计 热电阻温度计热电阻温度计 非接触式测温仪表非接触式测温仪表 主要内容 主要内容 2 2 1 1 温度测量概述温度测量概述 温度和温标的概念温度和温标的概念 测温仪表的分类测温仪表的分类 温度和温标的概念温度和温标的概念 温度温度温度温度 表征物体冷热程度的物理参数表征物体冷热程度的物理参数表征物体冷热程度的物理参数表征物体冷热程度的物理参数 模拟图 模拟图 在一个密闭的空 间里 气体分子在高温时 的运动速度比低温时快 在一个密闭的空 间里 气体分子在高温时 的运动速度比低温时快 温度越高 表示物体内部 分子热运动越剧烈 温度越高 表示物体内部 分子热运动越剧烈 温标温标温标温标 用来度量温度高低的标尺用来度量温度高低的标尺用来度量温度高低的标尺用来度量温度高低的标尺 摄氏温标 摄氏温标 Centigrade Temperature Scale 华氏温标 华氏温标 Fahrenheit Temperature Scale 热力学温标 热力学温标 K Thermodynamics Thermodynamics Temperature Scale 国际温标国际温标 International Temperature Scale 热力学温标热力学温标热力学温标热力学温标 由开尔文 由开尔文 由开尔文 由开尔文 KelvinKelvin 根据热力学定律提出 根据热力学定律提出 根据热力学定律提出 根据热力学定律提出 来的 因此又称开氏温标 是建立在来的 因此又称开氏温标 是建立在来的 因此又称开氏温标 是建立在来的 因此又称开氏温标 是建立在卡诺卡诺卡诺卡诺 循环循环循环循环基础上的理想温标 基础上的理想温标 基础上的理想温标 基础上的理想温标 2 2 1 1 T Q T Q 可由可由气体温度计气体温度计来实现 来实现 国际温标国际温标 International Temperature Scale 协议性的国际实用温标协议性的国际实用温标 International Practical Temperature Scale IPTS 27 IPTS 48 IPTS 68 ITS 90 热力学温度 热力学温度 T 是基本物理量 单位是 是基本物理量 单位是K 卡尔文 卡尔文 水的三相点热力学温度是水的三相点热力学温度是273 16K 卡尔文一度等于水三相点热力学温度的 卡尔文一度等于水三相点热力学温度的 1 273 16 摄氏温度 摄氏温度 t 单位 单位 t T 273 15 ITS 90规定 规定 1 定义温标的固定定义温标的固定 基淮基淮 温度点温度点 2 确定不同温度范围内的基准温度计确定不同温度范围内的基准温度计 低温段 低温段 0 65K 24 556K 用 用He蒸气或气体温度计蒸气或气体温度计 中高温段 中高温段 13 8033K 961 78 用 用铂电阻温度计铂电阻温度计 高温段 高温段 961 78 以上 用 以上 用光电 光学 高温计光电 光学 高温计 3 建立基准温度计的信号与温度的内插公式建立基准温度计的信号与温度的内插公式 基本要点 基本要点 测温仪表的分类测温仪表的分类测温仪表的分类测温仪表的分类 温度不能直接测量温度不能直接测量温度不能直接测量温度不能直接测量 物体温度的变化会带来各种物体温度的变化会带来各种物体温度的变化会带来各种物体温度的变化会带来各种效应效应效应效应 物理的物理的物理的物理的 长度 容积等机械量 电阻 电势等电量 长度 容积等机械量 电阻 电势等电量 长度 容积等机械量 电阻 电势等电量 长度 容积等机械量 电阻 电势等电量 光强 辐射功率 波长等光学量 光强 辐射功率 波长等光学量 光强 辐射功率 波长等光学量 光强 辐射功率 波长等光学量 化学的化学的化学的化学的 分解 聚合 颜色等 分解 聚合 颜色等 分解 聚合 颜色等 分解 聚合 颜色等 根据不同的效应可制成不同的测温根据不同的效应可制成不同的测温根据不同的效应可制成不同的测温根据不同的效应可制成不同的测温 仪表 仪表 仪表 仪表 示温涂料 变色涂料 示温涂料 变色涂料 装满热水后图案 变得清晰可辨 装满热水后图案 变得清晰可辨 变色涂料在电脑内部温度中的示温作用变色涂料在电脑内部温度中的示温作用变色涂料在电脑内部温度中的示温作用变色涂料在电脑内部温度中的示温作用 CPU散热风扇散热风扇 低温时显示 蓝色 低温时显示 蓝色 温度升高后变为红色温度升高后变为红色 按测温原理分按测温原理分按测温原理分按测温原理分 膨胀式温度计膨胀式温度计膨胀式温度计膨胀式温度计 压力式温度计压力式温度计压力式温度计压力式温度计 热电阻温度计热电阻温度计热电阻温度计热电阻温度计 热电偶温度计热电偶温度计热电偶温度计热电偶温度计 辐射式高温计辐射式高温计辐射式高温计辐射式高温计 按测温方式分按测温方式分按测温方式分按测温方式分 接触式温度计接触式温度计接触式温度计接触式温度计 非接触式温度计非接触式温度计非接触式温度计非接触式温度计 1 1 膨胀式 膨胀式 膨胀式 膨胀式 1 1 工作原理 工作原理 工作原理 工作原理 利用液体利用液体利用液体利用液体 水银 酒精水银 酒精水银 酒精水银 酒精 或固体或固体或固体或固体 双金属片双金属片双金属片双金属片 受热时产生膨胀的特性受热时产生膨胀的特性受热时产生膨胀的特性受热时产生膨胀的特性 2 2 分类 分类 分类 分类 液体膨胀式和固体膨胀式液体膨胀式和固体膨胀式液体膨胀式和固体膨胀式液体膨胀式和固体膨胀式 3 3 测温范围 测温范围 测温范围 测温范围 200200 700 700 4 4 特点 特点 特点 特点 结构简单 价格低廉 一般只用作结构简单 价格低廉 一般只用作结构简单 价格低廉 一般只用作结构简单 价格低廉 一般只用作 就地测量就地测量就地测量就地测量 2 2 压力式 压力式 压力式 压力式 1 1 工作原理 工作原理 工作原理 工作原理 利用封闭在一定容积中的利用封闭在一定容积中的利用封闭在一定容积中的利用封闭在一定容积中的 气体 液体或某些液体的饱和蒸汽 受热气体 液体或某些液体的饱和蒸汽 受热气体 液体或某些液体的饱和蒸汽 受热气体 液体或某些液体的饱和蒸汽 受热 后体积膨胀而后体积膨胀而后体积膨胀而后体积膨胀而 产生压力变化的性质产生压力变化的性质产生压力变化的性质产生压力变化的性质 2 2 分类 分类 分类 分类 气压式 液压式 蒸气式气压式 液压式 蒸气式气压式 液压式 蒸气式气压式 液压式 蒸气式 3 3 测温范围 测温范围 测温范围 测温范围 0 0 300300 4 4 特点 特点 特点 特点 结构简单 具有防爆性 不怕振结构简单 具有防爆性 不怕振结构简单 具有防爆性 不怕振结构简单 具有防爆性 不怕振 动 可作近距离传示 准确度低 滞后性动 可作近距离传示 准确度低 滞后性动 可作近距离传示 准确度低 滞后性动 可作近距离传示 准确度低 滞后性 大大大大 不需要电源 耐用 不需要电源 耐用 不需要电源 耐用 不需要电源 耐用 但感温部件体积较大 但感温部件体积较大 但感温部件体积较大 但感温部件体积较大 气体的体积与 热力学温度成 正比 气体的体积与 热力学温度成 正比 感温部件 温包 接头管 感温部件 温包 接头管 感温部件 温包 接头管 感温部件 温包 接头管 毛细管毛细管毛细管毛细管 盘簧管 多圈弹簧管 盘簧管 多圈弹簧管 盘簧管 多圈弹簧管 盘簧管 多圈弹簧管 3 3 热电阻式 热电阻式 热电阻式 热电阻式 1 1 原理 原理 原理 原理 利用导体或半导体受热其电阻值变化的利用导体或半导体受热其电阻值变化的利用导体或半导体受热其电阻值变化的利用导体或半导体受热其电阻值变化的 性质性质性质性质 2 2 分类 分类 分类 分类 金属热电阻 半导体热敏电阻金属热电阻 半导体热敏电阻金属热电阻 半导体热敏电阻金属热电阻 半导体热敏电阻 3 3 测温范围 测温范围 测温范围 测温范围 200200 850 850 100100 300 300 4 4 特点 特点 特点 特点 准确度高 能远距离传送 适于低 中准确度高 能远距离传送 适于低 中准确度高 能远距离传送 适于低 中准确度高 能远距离传送 适于低 中 温测量 体积较大 测点温较困难温测量 体积较大 测点温较困难温测量 体积较大 测点温较困难温测量 体积较大 测点温较困难 4 4 热电偶式 热电偶式 热电偶式 热电偶式 1 1 原理 原理 原理 原理 利用物体的热电性质利用物体的热电性质利用物体的热电性质利用物体的热电性质 2 2 测温范围 测温范围 测温范围 测温范围 0 0 1600 1600 3 3 特点 特点 特点 特点 测温范围广 能远距离传送 适于测温范围广 能远距离传送 适于测温范围广 能远距离传送 适于测温范围广 能远距离传送 适于 中 高温测量 需进行冷端温度补偿 低温段中 高温测量 需进行冷端温度补偿 低温段中 高温测量 需进行冷端温度补偿 低温段中 高温测量 需进行冷端温度补偿 低温段 测量准确度较低测量准确度较低测量准确度较低测量准确度较低 5 5 非接触式 辐射式 非接触式 辐射式 非接触式 辐射式 非接触式 辐射式 1 1 原理 原理 原理 原理 利用物体辐射能随温度变化的性质利用物体辐射能随温度变化的性质利用物体辐射能随温度变化的性质利用物体辐射能随温度变化的性质 2 2 分类 分类 分类 分类 光学式 全辐射式 比色式 红外式光学式 全辐射式 比色式 红外式光学式 全辐射式 比色式 红外式光学式 全辐射式 比色式 红外式 3 3 测温范围 测温