测试技术课件第九章温度测量

第九章温度测量,9-1温度和测温方法的分类一、基本概念：温度：是表征物体冷热程度的物理量。测温物质：通过测量某种物质的某一物理特性随温度变化的情况，来判断温度的变化，则这种物质称为测温物质。温标：用来衡量物体温度的标尺，称为温标。1.摄氏温标，用字母t表示(单位摄氏度)2.国际实用温标，用字母T表示(单位开尔文K）3.不同温标间的转换：T=t+273.15,测试技术,接触法是基于热平衡原理。测温传感器敏感元件直接与被测物体接触，在足够长的时间内，使传感器与被测点达到热平衡，以实现温度测量。其特点是：由于传感器与被测物体接触，所以测量比较直观、可靠，测温准确度较高，但它直接影响被测物体温度场的分布。使用该种方法需要使测温元件与被测物体达到热平衡，所以测温时产生较大的时间滞后，并由此带来测量误差。测温范围在1600以下，通常1000以下的温度容易测量，1200以上的温度不易测量。,二、测温法分类,（1）接触式测温法：,(2)非接触式测温法,测温传感器不接触被测物体，利用物体的热辐射随温度变化的原理测定物体温度，故又称辐射测温。其特点是：测温传感器不与被测物体接触，也不改变被测物体的温度分布，热惯性小，动态测量反应快，适于测量高温；但是受环境条件影响较大，测量精度较低。从理论上讲，其测温上限是无限的，实际上一般只用到3000。在高温领域中，使用较多的有辐射高温计、光学高温计和光电高温计等。近些年来，红外辐射高温计、比色温度计的应用也在逐渐扩大。,一、热膨胀式温度计常用的有水银、双金属、压力等类型温度计。1.双金属温度计测温原理：是一种固体膨胀式温度计，由两种热膨胀系数不同的金属箔片组成测温敏感元件，一端固定,另一端自由，当温度变化时，由于两者伸缩不一致而发生弯曲，自由端就产生位移。如图9-1所示。,第九章温度测量,9-2接触式测温法,热膨胀式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计,图9-1双金属温度计,第九章温度测量,应用：可制成不同形式的温度计。还可以制作自动调节装置的敏感元件如图9-2所示。,图9-2双金属温度计1-指示灯2-双金属感温元件,第九章温度测量,2.压力式温度计测温原理：是利用液体或蒸汽压力使其工作的接触式测温方法。感温筒置于被测介质中,随温度升高，筒内的酒精或水银等液体受热膨胀。通过毛细管使波登管端部产生角位移，指示温度值。,1-感温筒2-酒精或水银3-毛细管4-波登管图9-3压力式温度传感器,第九章温度测量,二、电阻温度计1）全属丝热电阻a.金属丝电阻与温度的关系：Rt=R01+(t-t0)=R0(1+t)式中Rt温度为t的电阻,R0温度为t0时的电阻,电阻温度系数,随不同材料而异。,第九章温度测量,b.测温范围：常用测温电阻丝材料有铂、镍、铜等。其中：铂-259.32630.74，常用作国际实用温标的基准器。铜及镍一般用于低温测量，铜0180，镍50300。c.接线法：一般采用电桥转换为电压的变化,并由动圈式仪表(毫伏计等)直接测量或经放大器输出，实行自动测量或记录。,第九章温度测量,图9-4是一种电阻丝测温传感器的结构形式。引出导线有二线式、三线式等。采用三线接法时,具有相同温度特性的导线r1、r2接于相邻两桥臂上，此时，由于附加电阻引起的输出将自行补偿。,第九章温度测量,图9-4热电桥电阻接法,返回,第九章温度测量,2）热敏电阻a.测温原理,R0温度为T0时的电阻值B电阻温度系数，通常取值为3400K,第九章温度测量,b.主要优缺点优点：灵敏度高；体积小，热惯性小，响应速度快；电阻值大；稳定性好缺点：非线性大；老化快；对环境温度敏感性大c.应用测温仪表、自动控制、自动检测等,1.热电偶测量原理：基于两种不同材料的热电效应，输入是温度，输出是热电势。基本要求：在所测温度范围内具有较好的灵敏度和直线性；熔点足够高，物理化学性能稳定；导电性和抗氧化性能好，电阻温度系数小等。,三、热电偶温度计,第九章温度测量,2.热电势测量：测温仪表：测量热电势可用动圈式仪表、电位差计以及电子电位差计等。采用动圈式仪表测量热电势时，注意外接电阻不能太大，这样有：,Ri仪表内阻；R0外接电阻,第九章温度测量,第九章温度测量,测温仪表同热电偶的组合针对不同的测温目的和要求，测温仪表与热电偶可采用不同的组合方式。（1）平均温度测量（2）两点温度测量（3）多点温度测量（4）自然热电偶法,第九章温度测量,3、冷端补偿,（1）冷端恒温,第九章温度测量,（2）冷端补偿,第九章温度测量,4、标定,第九章温度测量,9-3非接触式测温法,一:辐射温度计工作原理如图9-5所示基于全辐射定律(即黑体的全范辐射出射度和它的绝对温度的四次方成正比)通常被测物体是的灰体(称为黑度)，如果以黑体辐射作为基准进行定标刻度，知道了物体的值，即可根据公式求得物体的温度。,T被测物体的温度T0黑体全辐射所具有的温度,第九章温度测量,图9-5辐射温度计工作原理1物镜2受热板3热电偶4目镜5被测物体,图9