温度计量精品课件

1、关于温度计量第一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 9.2.1 温度的概念 一切互为热平衡的系统都具有相同的温度; 温度反映了物体分子无规则热运动的剧烈程度，是物体分子运动平均动能大小的标志。 第二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月922 温标 用纯物质的三相点、沸点、凝固点和超导转变点等作为温度计量的固定点，并赋予每个固定点一个确定温度, 然后选择一个与随温度有确定函数关系的物理参量作为温度指示的标志。 温标的三要素： 内插公式标准温度计(测温物质)固定点第三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 1990国际温标（ITS-90）定义了17个固定温度点。例如：1.

2、氦气气压点 35K;2. 氧三相点 54. 3584K；3. 水三相点 273. 16K；4. 镓熔点 329. 146K；5. 金凝固点 1337. 33K；6. 铜凝固点 1357. 77K。第四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 1. 摄氏温标 水的冰点： 0 水的沸点为100 两者之间等分为100份100 9080706050403020100第五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月2热力学温标 以热力学第二定律为基础的热力学温标。与特定物质性质无关，并以水三相点为基准。 特点： 稳定性； 唯一性； 复现性； 客观性。第六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月3

3、1990年国际温标(ITS90) 即 International Temperature Scale1990，规定了详细的标准温度装置，固定点温度值和插入公式，其实质就是热力学温标。第七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月水三相点（273.16 K）： 确定热力学温度单位的唯一的定义定点； ITS90的定义定点之一。水的三相点容器外观图第八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月我国是从1991年7月正式执行 ITS90) 。摄氏温度与热力学温度的数值关系为： TK273.16tc， tcTK一273.16第九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月9.2.3 常用温度计1玻璃

4、液体温度计 贮液泡中贮有测温介质(如水银、酒精、甲苯等)。毛细管与贮液泡相溶接，测温介质充满贮液泡和毛细管中的一部分。 毛细管中液柱弯月面升降的数值与温度的变化相关。 第十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月玻璃液体温度计分类： 工业用玻璃液体温度计 实验室用玻璃液体温度计 标准玻璃液体温度计 标准水银温度计：等和等， 测温范围：（-30+300）第十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月二等标准水银温度计第十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月玻璃棒式温度计第十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月2压力式温度计温度变化压力产生变化弹簧管弯曲率变化自由端发生

5、位移刻度盘上显示出温度变化值第十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月压力式温度计外观示意图压力式温度计可以用于测量并可直接显示工业生产过程的介质（100+600）范围的温度。第十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 3电阻温度计 A. 纯金属 (如铂、铟、铜等)温度计 B. 合金 (如铑铁、铂钴、金钴等) 温度计 C. 半导体 (如锗、硅等) 温度计第十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月纯金属和合金温度计特点： 具有正温度系数： (0.40.6) / 计量范围较宽: 0.1 K1000 不确定度小：通常可达110 mK； 灵敏度高：在600以下，输出信号远 大于

6、热电偶。 半导体温度计特点： 具有负温度系数：(36）/ 第十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月1) 金属电阻温度计 金属电阻率是每个原子的自由电子数n、电子速度v、电子电荷e和电子的有效平均自由程l的函数，即：第十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 n 、v 、e 一般与温度无关。 若晶格缺陷散射所引起的“剩余”电阻率为r，由晶格热振动散射引起的“理想”电阻率为i(T)，则总电阻率可记为（马提生法则）：第十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 (1) 铂电阻温度计用高纯铂丝制成。准确度高，稳定性好，性能可靠。 ITS90中13.80 K961.78温区的内插

7、仪器。 ITS90规定：铂电阻必须是退过火的、无应力的纯铂，其电阻比 W (T90) 为： W (T90) 1.392 56 第二十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 铂电阻的电阻与温度方程为一分段方程： Rt = R01+At+Bt2C(t100)t3 , t = (-2000) Rt = R0(1+At+Bt2) , t = (0850) 对于W=1.391的工业铂电阻: A = 3.9684710-3 / B = -5.84710-7 /2 C = 4.2210-12 /4第二十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月某公司产标准铂电阻外观及其参数第二十二张，PPT共一百

8、零五页，创作于2022年6月(2) 铑铁电阻温度计用铑铁合金丝制成，其铁含量为0.5（原子百分比）。 （0.1273）K 温区温标的传递标准器之一，其在水三相点电阻分为100和50两种。 (3) 铂钴电阻温度计利用磁性杂质和钴的自旋脉动的一种温度计。 与铂电阻比较：在低温时优点多； 与铑铁合金比较：稳定性好而且不会产生结构 应力； 缺点： 由合金引起的经年变化不可 避免。第二十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月2) 半导体电阻温度计 半导体电阻温度计温度越低，电阻越大，且随指数曲线的上升而上升。故对电阻的精密计量十分有利。 半导体电阻温度计的感温物质有两种： a. 热敏电阻; b.

9、 锗温度传感器。第二十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月4热电偶温度计 1)热电偶的测温原理 第二十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 2)热电偶的分类 (1) 铂铑10铂热电偶 (S型) 特点：* 热电性能稳定，宜在氧化性、 中性环 境中使用； * 长期使用温度: 1300，短期使用温 度: 1600。(2) 铂铑30铂铑6热电偶 (B型) 特点：* 热电特性在高温下比S型热电偶更稳 定。 * 长期使用温度: 1600，短期使用温 度: 1800；第二十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月(3) 镍铬镍硅(镍铬镍铝)热电偶 (K型) 特点： * t500时，

10、可在还原性、中性 和氧化性环境中可靠地工作； * t500时，只能在氧化性或中性环 境中工作。 (4)铜康铜热电偶 (T型) 特点：* 氧化性环境中使用温度: 300； * 还可用于t 200的低温测量，热 电特性良好。第二十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月5辐射温度计1) 辐射温度计的测温原理 物体辐射能量的大小与波长、温度有关，它们的关系由一系列辐射基本定律所描述。 通过观察被测物体在全波长或某一波段的辐射能量，并由此确定物体温度的测量装置，统称为辐射温度计。第二十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月2) 辐射测温法分类 (1) 亮度法：通过测量被测对象在某一特定波

11、长下的光谱辐射能量从而确定被测对象温度。 所测温度称为亮温度。亮度法测温范围：（8004000）。 第二十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 (2) 比色法：通过确定被测对象在两个不同波长的光谱辐射能量比值与被测对象温度之间的关系从而实现测量被测对象温度。 所测温度称为色温度。 第三十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 (3) 全辐射法：通过测量被测对象在全波长范围的辐射能量，利用斯蒂芬玻尔兹曼定律来确定被测对象的被测温度。 所测温度称为辐射温度。 由于受周围环境影响较大，该方法准确度一般不如光学高温计、光电高温计和比色高温计。第三十一张，PPT共一百零五页，创作于202

12、2年6月第三十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月辐射温度计带光纤的辐射温度计第三十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月9.2. 温度计量 温度计量温度标准制定和实施, 测温方法、测温装 置的研究b. 热量温度量控制信号c. 温度量值的统一、准确可靠第三十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月计量对象：气体、液体、固体、等离 子体和生物体等空间范围：微生物地球或天体时间范围：长期温度监测(10yns或ps级温度范围：20K超低温热核反应堆108K测量精度：现在最精密的测量 (室温附近) 0.110-3K , 相对精度10-6第三十五张，PPT共一百零五页，创作于20

13、22年6月1常用温度计量方法 A. 接触法测温被测物体与温度计或感温元件有良好的接触，达到同温。 所用的温度计有玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计和热电偶温度计等 接触法测温可用于任意场所的温度测量，测温范围：1000第三十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 B. 非接触法测温 感温元件不与被测物体相接触 物体的热辐射原理 物体的电磁性质 测温精度接触法测温精度 第三十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 非接触法测温优点： (1) 较高温度计量 (2) 响应时间: ms级或s级，动态特性好 (3)精确的热图像和物体温度分布 (4)热容量小物体温度计量 (5)导热系

14、数很小的物体表面温度计量 (6)移动物体温度计量 (7)远距离目标温度计量第三十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月2超高温、超低温计量 超高温:2000； 工程上超高温 3000 计量装置：太阳炉辉度温度计 太阳炉亮度温度计 超低温: 90.188K (氧的露点)计量装置：磁性温度计常磁性物质磁化率在 低温时随温度变化很大第三十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月进入下一节学习:力学计量第四十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月9.3 力学计量 力学计量基本内容质量、容量、密度、力值、硬度、压力、真空、流量、振动、冲击等专业计量技术 力学计量的理论基础牛顿力学第四

15、十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月9.3.1 质量计量 质量计量采用适当的仪器和方法，确定被测物体与国际千克原器之间的质量对应关系第四十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月1天平和砝码 1) 天平 天平应具有四个主要计量性能： 稳定性 正确性 灵敏性 不变性 第四十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月天平的分类：按结构分： 等臂天平 不等臂天平 单盘天平 双盘天平 电光天平 摆动天平电子分析天平第四十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 等臂天平原理 等臂天平横梁第四十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月单盘天平第四十六张，PPT共一百零五

16、页，创作于2022年6月第四十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月按精度分： 精密天平精度10-3 微量天平精度 10-5第四十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 2)砝码 砝码 一种以固定形式复现一给定质量值的“从属的实物量具” 铂铱合金（90 % Pt10 % Ir）：目前最理想和最好的砝码材料 非磁性不锈钢：稳定性较好的常用砝码材料 黄铜和青铜：传统的砝码材料，具有较小的磁化率第四十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 砝码组以十进位为一个组合单元，按5、3、2、1；5、2、2、1（我国所采用的系列）或5、2、1、l等系列进行组合的砝码 千克组砝码 (12

17、0) kg 克组砝码 (1500) g 毫克组砝码 (1500) mg 20kg的大砝码 用来检定各种大型衡器第五十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月2衡量原理和衡量方法1) 衡量原理 杠杆原理 传感原理 液压原理第五十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 (1) 杠杆原理 L1L2mPmQ图9.3.1 杠杆原理图第五十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月(2) 传感原理 计量不确定度(1)：10-7传感器信号分析与处理数据存储与显示第五十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月(3) 液压原理A1A2mQmP液压称原理图第五十四张，PPT共一百零五页，创作

18、于2022年6月2) 衡量方法 直接称量法 精密称量法 （1） 替代称量法 （2） 门捷列夫称量法 （3） 交换称量法 在空气中衡量时，必须考虑由空气浮力所引入的计量误差第五十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 (1) 直接称量法 mA：被测物体的质量 mB：标准砝码的质量 VA：被测物体的体积 VB：标准砝码的体积K：空气密度 S：天平的分度值 Lp ：天平平衡位置第五十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 (2) 替代称量法波尔达法 第五十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 (3) 门捷列夫称量法 门捷列夫称量法一种改进了的替代法：衡量时，天平自始至终在一

19、固定质量下进行衡量。 先在天平左盘上放接近极限负载的砝码或物体，右砝码盘上放置砝码使天平平衡（停止点x等于零点x0）。然后，再用物体替换下右砝码盘中的一部分砝码，使天平仍回到原来的平衡点x0，则取下砝码的总质量就等于待测物体的质量。第五十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 (4) 交换称量法高斯称量法 第五十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月进入下一小节学习:容量计量第六十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月9.3.2 容量计量 容量计量指对容器的容积值的计量 容积指容器内部所包含的空间体积 容量指容器所能容纳的液体或气体 的体积 小容量：0.11000 mL

20、中容量： 11000L 大容量： 1000 L第六十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 金属结构：实验室用一等标准金属量器、油罐、 油轮、槽车、罐车等非金属结构：玻璃的量瓶、量杯、量筒、滴定管、 吸管、注射器等 标准金属量器： a. 一等的容量为50mL，精度为 土(0.0150.02) b. 二等的容量为200mL、 500mL，精度为土(0.0250.04) c. 三等的容量为500mL、1000mL， 精度为土(0.050.1) 第六十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月标准金属量器第六十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月容量计量的方法: 1. 衡量法

21、2. 比较法 3. 尺寸计量法第六十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月1衡量法 先计量出被测量器所能容纳的工作物质 (密度是已知的液体) 的质量及其密度，然后算出量器容积 特点：计量精度较高，常用于标定一等标准金 属量器和精度要求较高的玻璃量器第六十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 2比较法 将被计量量器的容量与标准量器的容量直接进行比较，从而得出被测计量量器容量 a. 注入法工作物质: 标准量器被测量器 b. 排出法工作物质: 被测量器标准量器 特点：一般用于检定二等标准量器或形状规则的 较大容器，检测精度: (0.040.1) 第六十六张，PPT共一百零五页，创作

22、于2022年6月3尺寸计量法 直接计量容器的几何尺寸来获得被测对象容积 特点：适用于具有较规则几何形状的大容器的 计量，如各种计量罐、大油罐的容积计 量。 检测精度: (0.20.5)第六十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月第六十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月具体参数:PVC塑料立式计量罐 第六十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月进入下一小节学习:密度计量第七十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月9.3.3 密度计量 密度定量描述物质特性的物理量。在一定的状态条件下，一种物质的密度是个常数。 : 物体密度 m: 物体的质量 V: 物体的体积密度计

23、量：静态计量 动态计量第七十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 1静态密度计量 液体静力衡量法 比重瓶法 浮计法三种方法第七十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月1) 液体静力衡量法 (阿基米德法) 阿基米德定律杠杆平衡原理 A . 空气中的平衡方程： m: 被测物体的质量 : 被测物体的密度 k: 空气密度； mb1: 标准砝码b1的质量 b: 标准砝码密度（mb1 /）k gmg（m/）k gmb1 g第七十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 B. 水中的平衡方程: mb2: 标准砝码B2的质量 s: 纯水的密度（m/）s g(mb1 -mb2) / k

24、gmg(mb1 -mb2) g第七十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 被测量物体密度为：第七十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月浮计量法计量液体密度：被测液体的密度： V g(m /b) k gMgmg第七十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月2) 比重瓶法 测定各种状态物体的密度时最常采用的一种精密测定物体密度的方法第七十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月3) 浮汁法 测定液体密度或溶液浓度的量具第七十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月2动态密度计量 动态计量无须对被测量物质取样，直接在 动态下计量相应计量装置应用电磁效应：海水盐度

25、仪 硫酸浓度仪 电磁密度测定仪应用光学原理：酒精或糖溶液的浓度计应用声学原理：超声密度计应用振动原理：振动式密度计等第七十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月电磁密度测定仪超声波密度计第八十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月振动式密度计第八十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月进入下一小节学习:力值计量第八十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月9.3.4 力值计量 力的动力效应可改变物体机械运动状态 或改变物体所具有的动 量，使物体产生加速度 力的静力效应使物体产生变形，在物体 内部产生应力第八十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月1力值计量方

26、法 （1）: 利用力的动力效应 （2）: 利用力的静力效应来测力第八十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 (1) 利用力的动力效应计量力值 牛顿第二定律：F = mg 静重式标准测力机利用已知质量砝码在已知重力场中所产生的重力来复现力值 杠杆式和液压式标准测力机利用杠杆和液压系统，对重力进行放大来复现较大的力值第八十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 (2) 利用力的静力效应计量力值 力变形或内应力 虎克定律：在弹性范围内物体的变形量与作用 力成正比 计量变形量的方法：百分表 读数显微镜 测微显微盘等计量弹性体形变的方法：电阻应变计 差动变压器 电容器等第八十六张，PP

27、T共一百零五页，创作于2022年6月2力值计量仪器 第一类：国家力基准机 第二类：高精度力传感器，一般用于检定二 等标准测力机 第三类：各省市作为标准使用的二等标准测 力机 第四类：各种型号规格的三等标准测力机和 标准力的传感器 第五类：各种型号规格的材料试验机、工作测力 计和普通精度的负荷测力传感器第八十七张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月全电脑控制静重式标准测力机第八十八张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月静重式标准测力机第八十九张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 材料试验机第九十张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月9.3.5 硬度计量 硬度指物体的软硬

28、程度，是固体材料抵抗弹性形变、塑性形变和破坏的能力 硬度的特点：非物理量，而是一个与物体的弹性形变、塑性形变和破坏有关的量第九十一张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 材料的硬度值的大小，不仅取决于材料本身的性质，而且还取决于试验条件和试验方法。 硬度的定义无法统一规定，硬度的计量单位也无法统一。硬度的计量单位根据其试验方法而各不相同。 硬度试验方法： 1. 静负荷试验法 2. 动负荷试验法第九十二张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月1静负荷试验法 静负荷试验法原理在一定的静负荷(试验力)作用下，把规定材料与形状的压头压入被试材料的表面，经过规定的保持时间后卸除负荷，通过计量压

29、痕的深度或大小来获得硬度值。第九十三张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月1) 布氏硬度试验法瑞典工程师布利涅尔于1900年提出最常用的硬度试验法之一原理：将一个一定直径的淬火钢球，在规定负载下压向被测物体，使被测物体的表面产生一半球形的压痕。dDF第九十四张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月布氏硬度值：HB=F/S (N/mm2)布氏硬度范围： 黑色金属：450140，140 有色金属：为8130，130布氏硬度试验法特点：简单易行，可测定较软、较大的 工件和试样；不宜用于计量较硬、较薄试件第九十五张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月 2) 洛氏硬度试验法 美国人洛克威尔于1919年提出原理：用特制金刚石圆锥体或一定尺寸的淬火小钢球 作为压头，先后两次在不同负荷下压入被测 物，以压头在预负荷下的压痕深度与压头在总 负荷作用后卸除主负荷而保留预负荷时的压痕 深度之差，来表示硬度洛氏硬度符号：HR洛氏硬度计量法特点：操作简便、计量迅速，适用 于测试较硬材料或淬火工件h第九十六张，PPT共一百零五页，创作于2022年6月3)表面洛