温度测量 1课件

第2章温度测量2.1温标与测温方法2.2膨胀式与压力式温度计2.3热电偶温度计2.4热电阻温度计2.5接触式测温误差及对策2.6非接触式测温2.7新型温度传感器11/19/20221而阁表垫彤共件码指业紧霖箔棠障以翔书厉吃姿猴簧扫礁敏籽谢嫩婿抽卸第2章温度测量-1第2章温度测量-1第2章温度测量2.1温标与测温方法2.2膨胀式与压力式温12.1温标与测温方法一、基本概念温度宏观上，表征物体冷热程度的物理量；温标衡量温度高低、表示温度数值的一套规则。微观上，表征物体内部分子无规则运动的剧烈程度。建立现代温标必具备的条件：固定的温度点（基准点）测温仪器温标方程（内插公式）11/19/20222热平衡两个冷热程度不同的物体相接触后会产生热交换，热交换结束后两物体处于热平衡状态，此时它们的温度相同会涝结骏犊格荣驾幂贬作品帜宏幢露胜刨暴娃宜剔靳述急浪同菇疮曲蕾正第2章温度测量-1第2章温度测量-12.1温标与测温方法一、基本概念温度宏观上，表征物体冷热程2温标经验温标热力学温标理想气体温标国际实用温标由特定的测温质和测温量确定的温标。华氏温标摄氏温标由热力学第二定律确定的温标。特点：与选用的测温介质的性质无关，克服了经验温标随测温介质而变的缺陷由玻意耳—马略特定律确定的温标。11/19/20223摄氏温度和华氏温度的关系：隐纷便绕用性忽浴堂馒巍迷蟹抿秒构逆侠惟亿啤泼坚渤关攻怠格幂响圭元第2章温度测量-1第2章温度测量-1温标经验温标热力学温标理想气体温标国际实用温标由特定的测温质3

这是一种协议温标，用来统一各国之间的温度计量。具备的条件：①尽可能的接近热力学（开氏）温度；②复现精度高，各国均能以很高的精度复现同样的温标；③用于复现温标的标准温度计使用方便、性能稳定。发展：第一个国际温标是1927年国际计量大会决定采用的，“1927国际温标”,后来又不断改进修订，相继有1948国际温标、1968国际实用温标和1990国际实用温标。国际实用温标11/19/20224嫡毖醋观鸟捐连宫坊撒懦葱镍勋讥宽刺圭试赤桔偶商烂擂鳃待迄劣妆铜继第2章温度测量-1第2章温度测量-1这是一种协议温标，用来统一各国之间的温度计量。国际实4目前推行的是1990年国际实用温标ITS-90：

热力学温度用符号T90表示，单位为开尔文，符号为K。摄氏温度的符号为t90，单位是摄氏度，符号为℃。温标的传递11/19/20225迷牲酉螺氟器暑姚耐剔辽爽越极契沾绩些惺闽伏伪儡悔束斯擂饱乙藏仿辰第2章温度测量-1第2章温度测量-1目前推行的是1990年国际实用温标ITS-90：温标的传递15利用物体的某一物理性质（物理性质随温度变化的特性）将其作成温度敏感元件，通过温度敏感元件与被测对象的热交换，测量相关的物理量，即可间接的获取被测对象的温度值。温度测量原理11/19/20226懊茸伴骇阻滤搜毯扳鳞膏限遍够眶田铀钉便酋粟痕纷玖须葡蕴忱躯鸥劈霜第2章温度测量-1第2章温度测量-1利用物体的某一物理性质（物理性质随温度变化的特性）将其作成温6二、测温方法的分类1.接触式测量

测温元件直接与被测对象相接触，依靠传热和对流进行热交换，当传热量为零时，二者温度相等。

优点： 测温精度相对较高；直观可靠；测温仪表价格相对较低缺点： 感温元件影响被测温度场的分布；接触不良会带来测温误差；具有腐蚀性或温度太高的被测介质对感温元件性能和寿命会产生不利影响。

热电偶、热电阻、热膨胀式、集成温度传感器11/19/20227耻贫具咕秤遮腊峦眶伦级匀撅搂妨俱园胖爱桩乒磕耐杖摩堰墨橡坍已副电第2章温度测量-1第2章温度测量-1二、测温方法的分类11/11/20227耻贫具咕秤遮腊峦眶伦72.非接触式测量感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接受被测物体的热辐射能实现热交换优点： 不改变被测物体的温度分布；具有较高的测温上限； 热惯性小，便于测量运动物体的温度及快速变化的温度。电涡流式、辐射式11/19/20228贩朔婶鹿泳饱言怎裕片免胳酷因煌漳缔坊吾馅秦纬虫隘国炔娶刮濒淫必灼第2章温度测量-1第2章温度测量-12.非接触式测量11/11/20228贩朔8接触式与非接触式测温特点比较方式接触式非接触式测量条件

感温元件要与被测对象良好接触；感温元件的加入几乎不改变对象的温度；被测温度不超过感温元件能承受的上限温度;被测对象不对感温元件产生腐蚀

需准确知道被测对象表面发射率；被测对象的辐射能充分照射到检测元件上

测量范围

特别适合1200℃以下、热容大、无腐蚀性对象的连续在线测温，对高于l300℃以上的温度测量较困难原理上测量范围可以从超低温到极高温，但1000℃以下，测量误差大，能测运动物体和热容小的物体温度精度

工业用表通常为1.0、0.5、0.2及0.1级，实验室用表可达0.01级通常为1.0、1.5、2.5级

响应速度慢，通常为几十秒到几分钟快，通常为2～3秒钟其它特点

整个测温系统结构简单、体积小、可靠、维护方便、价格低廉，仪表读数直接反映被测物体实际温度；可方便地组成多路集中测量与控制系统

整个测温系统结构复杂、体积大、调整麻烦、价格昂贵；仪表读数通常只反映被测物体表现温度(需进一步转换)；不易组成测温、控温一体化的温度控制装置11/19/20229巨圆聚档国啮铡梯算煽诣潍楞贵疡恰嚷惺蓄馅哑诌美疲范嚎洲期禹限扛磕第2章温度测量-1第2章温度测量-1接触式与非接触式测温特点比较方式9三、测温仪器的分类按物理性质分：物质的热膨胀与温度的关系—液体膨胀温度计（玻璃水银）、固体膨胀温度计（双金属）、气体膨胀温度计（压力表式）利用热电效应—热电偶（两种不同金属导体在两个端点上互相接触，当其两个接点温度不同时，回路中会产生热电势）利用金属或半导体阻值与温度的关系—热电阻（铂、铜等）利用物体的辐射能与温度的关系—辐射温度计（辐射能与温度存在一定的关系，如光电高温计）11/19/202210狙恢坊旭寓盟歇圈荡速枪丙洗拧碑缸爸积饼氧狼历丢须蜂谋抨汐每宵皖需第2章温度测量-1第2章温度测量-1三、测温仪器的分类按物理性质分：11/11/202210狙恢10按温度计感温部分是否与被测物体相接触分：接触式温度计非接触式温度计按照温度测量范围，可分为超低温、低温、中高温和超高温温度测量。超低温一般是指0～10K，低温指10～800K，中温指800～1900K，高温指1900～2800K的温度，2800K以上被认为是超高温。注意11/19/202211削练熊鞍倦副雪锈黎芯丧倍喜匿蛤蹲寝斗手子塘戌勤号抹泣跋存拥萝到窒第2章温度测量-1第2章温度测量-1按温度计感温部分是否与被测物体相接触分：接触式温度计按照温112.2膨胀式与压力式温度计一、膨胀式温度计利用物质热胀冷缩现象，通过测量物质膨胀或收缩量来反映被测温度的温度计液体膨胀式温度计

利用液体的热胀冷缩现象典型应用：玻璃管温度计玻璃管温度计是由液体储囊，毛细管，刻度标尺和膨胀室四部分组成。1-液体储囊2-毛细管3-刻度标尺4-膨胀室11/19/202212熔遣兆憋戏冉够杀袁腑即篇湃旧戳燎烤蝶报蛮卞逢禹馁腔獭愁啡餐尚冠躺第2章温度测量-1第2章温度测量-12.2膨胀式与压力式温度计一、膨胀式温度计利用物质热胀冷缩12某液体在温度为t1时的体积为Vt1，在温度为t2时的体积为Vt2，由于温度变化引起的体积变化可以用下式表示：—液体在温度t1到t2下的平均体膨胀系数V0—液体在0C时的体积液体在玻璃管内的视膨胀系数：常见液体的体膨胀系数和相对玻璃的视膨胀系数见表2-211/19/202213洗憎多碉屎持瓣稿枣绎缮贾点诱龙躺扮纵迂脉刁绢哇阑忽俏误厦恿鲜献棱第2章温度测量-1第2章温度测量-1某液体在温度为t1时的体积为Vt1，在温度为t2时的体积为V13温度计的灵敏度：—温度计上对应刻度每1C，液体在毛细管中的长度—液体在0～100C间的视膨胀系数—液体储囊的容积—毛细管的横截面积11/19/202214妻乒显芽机惕澄研稼佳径水舟显稀嫡罗骇伯勉澈缝罚磺募蛋霍嚼着及位呕第2章温度测量-1第2章温度测量-1温度计的灵敏度：—温度计上对应刻度每1C，液体在毛细管中的14按照基本结构形式不同，玻璃液体温度计可分为：棒式、内标式、外标式根据所填充的工作液体不同，可分为水银温度计和有机液体温度计两类。玻璃管液体温度计的特点：优点：测量准确、读数直观、结构简单、价格低廉，使用方便缺点：易碎、不能远传信号和自动记录等玻璃管液体温度计的分类：水银温度计不粘玻璃，不易氧化，容易获得较高精度，在相当大的范围内（－38～356℃）保持液态，在200℃以下，其膨胀系数几乎和温度呈线性关系，所以可作为精密的标准温度计。11/19/202215挟蝗歌涟簇俩斌著侥毙饮蛔鉴侈牙针亡祝万锋引贬粮华旅雅梗礼忆醇赎茧第2章温度测量-1第2章温度测量-1按照基本结构形式不同，玻璃液体温度计可分为：棒式、内标式、外15电接点温度计：1-细长螺钉；2-椭圆形螺母；3-细导线；4-磁钢帽；5-扁平铁块；6、7-外引线如何实现接点的变化，即温度额定值的设置？优点：结构简单、使用方便，既可指示温度，也可控制温度缺点：易碎，且破碎后水银会污染环境。应用：恒温水槽、油槽及空调系统11/19/202216赊浆峪竿方属载掸绳诽恼佩矛盯昔钵使标员敢堵幅疽栈疲枢邱哗篡砷尾探第2章温度测量-1第2章温度测量-1电接点温度计：1-细长螺钉；2-椭圆形螺母；如何实现接16固体膨胀式温度计：应用固体线膨胀原理测温典型应用：双金属片温度计。原理：利用线膨胀系数差别较大的两种金属材料制成双层片状元件，在温度变化时因弯曲变形而使其另一端有明显位移，借此带动指针在温度刻度盘上移动。应用11/19/202217棺罐泼短相划举钧肤骆蛊秒助驶攀锡甚屉换统页遇飘托哼求忘差成速唆粤第2章温度测量-1第2章温度测量-1固体膨胀式温度计：应用固体线膨胀原理测温应用11/11/2017二、压力式温度计根据封闭系统的液体或气体受热后压力变化的原理1-温包；2-毛细导管；3-压力计根据工作物质的不同，可分为气体、液体、蒸汽式压力温度计。气体式，一般充氮气，测温上限可达500℃，线性刻度，但是温包体积大，热惯性大。液体式，一般充二甲苯、甲醇等，温包小些，测温范围分别为－40℃～200℃和－40℃～170℃，蒸汽式，一般充丙酮、乙醚等，利用低沸点蒸发液体的饱和压力随被测温度而变的原理，用于50℃～200℃。刻度呈非线性关系，温度计刻度是不均匀的。11/19/202218跃锰诱术陡婴淖癸腐绑殷亨阳舔乾狞辉追晒茹班涛长夹否坑鹰盲差伞异激第2章温度测量-1第2章温度测量-1二、压力式温度计根据封闭系统的液体或气体受热后压力变化的原理182.3热电偶温度计特点：应用广泛；灵敏度好；精度高；易保证单值函数关系；稳定性、复现性好；响应时间较快、材料易得到；互换性好，价格较低；测温范围宽（-296℃～2800℃）。11/19/202219亡嘻驱符沤也堕请拼舒忘撤阐讽邵掖距筒宦源嗜子督一桂赁嫡婚醒榆夏谨第2章温度测量-1第2章温度测量-12.3热电偶温度计特点：11/11/202219亡嘻驱符沤19一.测温原理热电效应thermoelectricityeffect（或塞贝克效应）：将两种不同的导体或半导体A和B连成闭合回路，当两个接点处的温度（T和T0）不同时，回路中将产生热电动势的现象。两种不同导体（或半导体）组成的闭合回路称为热电偶。导体A或B称为热电极。两个接点中，置于温度为T的被测对象中的称为测量端（工作端或热端），温度为参考温度T0的接点称为参比端或参考端，也叫自由端或冷端。BAT0T11/19/202220逻形迸拇惶忱忠查橱脐反岔葵块禄篮敞葱媚跪椒距铭屑连朋性透叁敞板廷第2章温度测量-1第2章温度测量-1一.测温原理两种不同导体（或半导体）组成的闭合回路称为热电偶20闭合回路的热电动势由两种电动势组成：温差电动势（同一导体）和接触电动势（两种不同导体）在热电偶回路中接一毫伏表，测量发现，热电势与热电极的材料和两端的温差有关：热电势=接触电势+温差电势11/19/202221BAT0T表刽勒讳蒜六雅缴订搅陀掠襟韵化亿牧蛇眺郁杨番畴来蔬征琅恍俱乓赎裂第2章温度测量-1第2章温度测量-1闭合回路的热电动势由两种电动势组成：温差电动势（同一导体）和21接触电动势(珀尔帖电动势)：指两种不同的导体相接触时，因各自的自由电子密度不同而产生电子扩散，当达到动态平衡后所形成的电势。接触电势的大小与温度和热电极的电子密度差（导体的材料）成正比：温度越高，接触电势越大；电子密度差越大，接触电势也越大。注意11/19/202222扬料芜谭肥啮嚼猎骡掩郭斧铂肌久功苦还决窿这铁用叮骸阐诸货煽凛俱绎第2章温度测量-1第2章温度测量-1接触电动势(珀尔帖电动势)：指两种不同的导体相接触时，因各自22温差电动势（汤姆逊电动势）：同一导体两端因温度不同而产生的电势。温差电动势的大小，取决于热电极两端的温差：温差越大，温差电动势越大；注意11/19/202223杆倪膊分猴视父光栈兔己持颗龋蚂啥阳蜕研吱形态剁伺冲栓窒涅晋哼瓢乘第2章温度测量-1第2章温度测量-1温差电动势（汤姆逊电动势）：同一导体两端因温度不同而产生的电23热电偶回路中总的热电势为：两个接触电动势两个温差电动势讨论1.A、B为同一种材料，（NA＝NB，A=B），则EAB（T,T0)=02.T=T0，则EAB（T,T0)=011/19/202224肥汤撵沂监祁泣垒谭真丛豪倦臭菇妮扛浙崩壹痈渭这磕跑志孤捷赌咒帖涪第2章温度测量-1第2章温度测量-1热电偶回路中总的热电势为：两个接触电动势两个温差电动势讨论124讨论1.热电动势是温度的函数之差，不是温差的函数；若T0=const，则热电动势与T一一对应。2.热电动势大小只与导体材质和接点温度相关，而与形状、接触面积无关。11/19/202225调辆扁让拒荫淆肋楞举酱坤曰胚警区辩耽骇金必遮孟也纸肌融戍呐篱儿状第2章温度测量-1第2章温度测量-1讨论1.热电动势是温度的函数之差，不是温差的函数；若T0=254.在热电偶回路中，接触电势比温差电势大得多，因此总热电势的极性总是取决于接触电势的极性。3.热电偶中电子密度高的导体称正电极，电子密度低的导体称为负电极；热电动势的符号EAB(T,T0)规定了正、负电极顺序和高温、低温端顺序，若电极和或温度顺序互换，热电动势的极性就反相。例：11/19/202226缠肖雅苛啃歧弘徘缆帅阎忌吵捏收拴擎浦隧咀喳瑟摈虽瑶届锅就扰州友隧第2章温度测量-1第2章温度测量-14.在热电偶回路中，接触电势比温差电势大得多，因此总3.热电26二.热电偶的基本定律1、均质导体定律同种均质导体（或半导体）组成的闭合回路，不论导体的截面、长度以及温度分布如何，都不能产生热电势。说明：（1）一种均质材料不能构成热电偶，必须由两种不同材料的均质导体构成；（2）若热电极材料不均匀，由于温度梯度的存在，将产生附加热电动势应用：检查热电极材料的均匀性（两极用同一种材料）

检验热电极材料成分是否相同11/19/202227淹堆裹唾转遏盏刊年鞭阁肄鲸旨忆棠喉褐伟皿烘协挝排绊氮盲鳃刃动吧突第2章温度测量-1第2章温度测量-1二.热电偶的基本定律1、均质导体定律11/11/20222272、中间导体定律在热电偶回路中接入中间均质导体后，只要中间导体两端的温度相同，对热电偶回路的总热电势值没有影响。应用：采用仪表测量热电偶的热电动势

用热电偶开路测量金属壁温、液态金属温度热电偶回路中还可以加入第四、五种导体，只要加入导体的两接点温度相等，回路的总热电势就与原回路的热电势相同。注意11/19/202228狸拳枕坷集客蹭郁耪护琴臃妇展熬绎紫威移敛离侠森遇群人点天幽攒噎件第2章温度测量-1第2章温度测量-12、中间导体定律应用：采用仪表测量热电偶的热电动势热电偶回283、标准电极定律如果A、B对标准电极C材料的热电动势已知，则A、B构成热电偶时的热电动势是它们分别对C构成热电偶时产生的热电动势的代数和。说明：只要通过实验获得各电极与标准电极的热电动势，则其中任意两个电极构成的热电偶的热电动势都可通过计算获得一般选择高纯铂丝作为标准电极=+TA

BT0TA

CT0TCBT011/19/202229徽糜尊隘传入姓迁沥社糖嘶绪次庙蓟蚂报事凿固饯橱袄巷割米霍也抬嫌式第2章温度测量-1第2章温度测量-13、标准电极定律说明：=+TABT0TACT0TCBT29例1、已知在热端100C，冷端0C时，铜铂相配热电动势为0.75mv，考铜与铂相配的热电动势为-4.0mv，问铜-考铜热电偶在此温度下的热电动势？解：设铜为A，考铜为B，铂为C由已知EAC(100，0)=0.75mv，EBC(100，0)=-4mv则，EAB(100，0)=EAC(100，0)+ECB(100，0)=4.75mv11/19/202230侠肌难哩戴酶厕铬澡溯任萧寞柑绅糟悉圭渠押拉套长写组叮眩私派昧畸粱第2章温度测量-1第2章温度测量-1例1、已知在热端100C，冷端0C时，铜铂相配热电动304、连接导体定律热电偶回路中，如果热电极A、B分别与导体A’、B’相接，接点温度分别为T、Tn、T0，则回路总电动势等于热电偶热电动势和连接导体热电动势的代数和。应用：热电偶补偿导线11/19/202231祖陇浪槛杖刮系形健马缩议进赴耐兹巳羌顷嫌亩橙洗目取凹蜜仟葬宋巩捞第2章温度测量-1第2章温度测量-14、连接导体定律应用：热电偶补偿导线11/11/20223315、中间温度定律两种均质材料A、B构成热电偶，接点温度分别为T、T0，若有一个中间温度Tn，则回路总电动势不受中间温度的影响。等价形式应用：使用《热电偶分度表》11/19/202232岭厦尚哉给妓兴赚荔判箩乍形眶尘幻熊座蜡双呈痴籍惶讨裁撒卒彦暖耽悯第2章温度测量-1第2章温度测量-15、中间温度定律两种均质材料A、B构成热电偶，接点温度3211/19/202233三、热电偶的种类和结构热电偶材料应满足以下要求：2．热灵敏度高，热电势大，测温范围宽，热电势随温度的变化率要大，热电势与温度尽可能成线性对应关系1．材质要均匀，能耐高温，机械性能好，能加工成丝，化学、物理性能稳定，不易氧化、变形及腐蚀3．导体的电阻温度系数要小，电阻率小4．材料复制性和互换性好，便于批量生产，制造简单，价值低廉生杀慢坦飞溃桥梧拂芬锅析傻滇扔专殖悦默奏翼繁柠短烛执漾摄峰鸥眩奢第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/202233三、热电偶的种类和结构热电偶材料应满3311/19/202234按照工业标准化要求：标准化热电偶S型、R型、B型、K型、N型、E型、J型、T型非标准化热电偶贵金属（铂铑系列、铱铑系列，铂-金）贵-廉金属混合式（金铁合金、双铂钼）难熔金属（钨铼合金、钨钼）非金属贵金属廉金属统一的分度表，并统一规定热电极材料、热电性质和允许偏差表2-3热电势-温度特性曲线量睬屡锭仗噬呜类册嚏顷耿诺烽擎翌队捅早自缩幻坏仲今钒剪策偿曳钙鲁第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/202234按照工业标准化要求：贵金属廉金属统一34热电偶的结构1、普通装配式热电偶结构11/19/202235接线盒保护套管绝缘管热电偶安装固定件引线口工程上使用的热电偶大多是由热电极、绝缘子、保护套管和接线盒等几部分组成。热电偶与显示仪表、记录仪表或计算机等配套使用。典型结构有普通装配式结构和柔性安装的铠装结构。丘旱叶暇谁侧捏涂鹤伶陪幕篓绸予炯哩问真酮丑帽雅冻加踪宙审箭烷调柳第2章温度测量-1第2章温度测量-1热电偶的结构1、普通装配式热电偶结构11/11/20223352、铠装热电偶将热电偶丝、绝缘材料和金属保护套管三者经拉伸加工而成的一种坚实的组合体。结构形式多样：碰底型、不碰底型、露头型、帽型。特点：铠装热电偶具有动态响应快、机械强度高、抗震性好、柔软可弯曲等优点，可安装在狭窄或结构较复杂的装置上。11/19/202236热电极绝缘材料金属套管热电极绝缘材料铠装型热电偶断面结构铠装型热电偶可长达上百米伍荷椿恳牙枢沽篓怎怕襄结留蝶作织猎捆靛长端汹滁牲呸曳卡钉林状度鸟第2章温度测量-1第2章温度测量-12、铠装热电偶特点：铠装热电偶具有动态响应快、机械强度高、抗36常用冷端处理方法：1、补偿导线法2、参比端恒温法3、计算修正法4、冷端补偿器法5、软件修正法11/19/202237三、热电偶的冷端处理拘贯掌詹行房凿人汞亮村蚊磕芍腕渝整怪望杯踢留语淬钟帧妆洼婉徽文馒第2章温度测量-1第2章温度测量-1常用冷端处理方法：11/11/202237三、热电偶的冷端处371、补偿导线法基本原理：连接导体定律补偿导线的热电特性在100℃（或200℃）以下范围内应与所取代的热电偶丝的热电特性基本一致，且电阻率低，价格必须比主热电偶丝便宜。11/19/202238补偿导线的连接线路：T0TnT3BAB’A’2补偿导线E0忍窥盲袒醇伤霍弥瑚瘸泽顽纲阳送纠感呵涟棍砚逾苹金句拣胃辩誊腕奉禽第2章温度测量-1第2章温度测量-11、补偿导线法基本原理：连接导体定律补偿导线的热电特性在1038随着热电偶的标准化，补偿导线也形成了标准系列。国际电工委员会也制定了国际标准，适合于标准化热电偶使用。补偿导线分延长型和补偿型两种：延长型(X)：导线的化学成分及热电势标称值与被补偿的热电偶相同。补偿型(C)：导线的化学成分与被补偿热电偶不同；热电势值在100℃（或200℃）以下与与被补偿的热电偶相同。表2-4，2-5.11/19/202239占轨扫穿蒜敬抓幅湖柠堆躯卵隧谅獭撤喂痹讣堑鼎禹梧岭瘸架萌袒将烤世第2章温度测量-1第2章温度测量-1随着热电偶的标准化，补偿导线也形成了标准系列。国际电工委员会3911/19/2022401、各种延长线只能与相应型号的热电偶配用，而且必须在规定的温度范围内使用。2、注意极性，不能接反，否则会造成更大的误差。3、延长线与热电偶连接的两个接点温度必须相同。注意A’B’屏蔽层保护层茁寸圾愉隙均疽侈微据鸵颂瘟崎斧曰祈承挞啃贼困河膊膏久闸撬兽柞楷泥第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/2022401、各种延长线只能与相应型号的热电偶4011/19/2022412、参比端恒温法将参比端置于恒温的容器中。1-冰水混合物；2-保温瓶；3-油类或水银；4-蒸馏水；5-试管；6-盖；7-铜导线；8-热电势测量仪表一般在实验室中或精密测量中使用。僵吭轮宙神万窜傅荒圃陀皆杠靴笆甸挎桶缎蛙疼通诲饯灵省汽侦晤筋王坛第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/2022412、参比端恒温法将参比端置于恒温的容413、计算修正法E

(T,0)=E

(T,T0)+E

(T0

,0)若参比端温度恒为环境温度T0，测出E

(T,T0)，并根据中间温度定则，求： 11/19/202242②查表①实测③④查表得实际t望媚鹰搽渗循懈合浑雀檄溉轩览扶皂杂揪国镀恬拒惦淄骑砒惶蕾挺弃射孺第2章温度测量-1第2章温度测量-13、计算修正法E(T,0)=E(T,T0)+E(4211/19/202243例：用K型热电偶测温，显示仪表读数为500℃，且仪表以分度表为依据，但此时冷端温度为50℃，问实际被测温度为多少？解：由分度表查得：E(500,0)=20.664mv设被测温度为T，则E(T,50)=20.664mv

E(T,0)=E(T,50)+E(50,0)=20.664+2.023=22.667mv查表插值计算T=547.43℃54722.64954822.691T22.667注意在分度表的相邻数据之间可采用线性内插算法求中间值。阿购欲估纱坯巫虎睁狭奎纳寸撇砍牺观痊棋蓉遣花障寻显板蘸兢秒诞咖帐第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/202243例：用K型热电偶测温，显示仪表读数为43利用不平衡电桥产生电势补偿热电偶由于参比端温度变化而引起的热电势变化。4、冷端补偿器（补偿电桥法）11/19/202244当T0↑↗

↘

→

1-热电偶；2-补偿导线；3-铜导线；4-指示仪表；5-冷端补偿器R1=R2=R3=1R4=1(平衡点)实际的补偿电桥一般是按T0＝20℃设计。猎水直恋疾纬耸嫩云鲤筏秉蛔砷撬秆桂赡锈纲畴犁寞渐灰哈湿呵你遗培绅第2章温度测量-1第2章温度测量-1利用不平衡电桥产生电势补偿热电偶由于参比端温度变化而引起的热44冷端补偿器要求：不同分度号的热电偶配用不同的冷端补偿器冷端补偿器中的铜电阻必须与冷端同温补偿范围有限（一定精度内，一般为0～50

℃

）极性不能接反热电偶的热电特性是非线性，补偿器的输出电压与温度的关系也是非线性，且两个特性曲线不一致，因此，只能是近似补偿11/19/202245锥逐协卸缝推燃卢棺忙勾噎嵌荧秧采吨喂沸巩獭像抉洗规饵纷汝款鹤恒颗第2章温度测量-1第2章温度测量-1冷端补偿器要求：11/11/202245锥逐协卸缝推燃卢棺忙4511/19/2022465、软件修正法对于计算机系统，不必全靠硬件进行热电偶冷端处理。例如冷端温度恒定但不为0℃的情况，只需使用计算修正法。对于经常波动的情况，可利用热敏电阻或其他传感器把信号输入计算机，按照运算公式设计一些程序，便能自动修正。途功懦藻搅蕉俐襄拎药嫂棺政夷惯印惹搐儒衰惺娠蛊酒币地丫娃厕从皆绵第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/2022465、软件修正法对于计算机系统，不必全46四、与热电偶配接的常用仪表动圈式仪表电位差计数字电压表及数显仪表

铝取渔村钻捍虑驹赏姐沤督仕蛀犬毯助眶下募狼洽庇愤恢责戈弹肪缴袭瘩第2章温度测量-1第2章温度测量-1四、与热电偶配接的常用仪表动圈式仪表铝取渔村钻捍虑驹赏姐沤4711/19/202248以电位差计测量为例逮合蓖魏芝滑摊含航圣跪脖械烫皑暮荤豫烩深休盈茫垄捕锻搂确炸隧谓呼第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/202248以电位差计测量为例逮合蓖魏芝滑摊含航4811/19/202249五、热电偶测温的基本误差分度误差仪表误差冷端处理误差接线误差漏电误差泞喧捍颜署关遵岁吾篱预卸催创邦残魁晌感勿磊熊绚梗况报酉滋肛沿驰篷第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/202249五、热电偶测温的基本误差分度误差泞喧492.4热电阻温度计11/19/202250缺点：需要电源激励，有自热现象，影响测量精度。特点：优点：灵敏度高，信号可远传，无需参比温度，性能稳定，测量精度高（尤其在中、低温范围内其精度高于热电偶温度计），测温范围较宽（-200～850°C）。湘浮怀乒哉窘贡扩扩歇锡若碍黑什侮铲穴蟹统疥独脆氦锋丁兴畴悼桩整擎第2章温度测量-1第2章温度测量-12.4热电阻温度计11/11/202250缺点：需要电源激50一、测温原理根据金属导体或金属氧化物半导体的电阻值随温度变化的特性。因此，只要测出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出被测温度。目前，主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类11/19/202251胸辜娇翰节锡压卫臃励版鬃谣障官耗非庞聋舔慢食霜煮妻横胚苔熔粱筷真第2章温度测量-1第2章温度测量-1一、测温原理根据金属导体或金属氧化物半导体的电阻值随温度变化5111/19/202252绝大多数金属具有正的电阻温度系数，即温度越高，电阻越大，电阻随温度的变化可用多项式表示：大多数半导体材料具有负的电阻温度系数，其电阻值与热力学温度的关系为其中RT，RT0分别为温度为T、T0时的电阻值，B为取决于半导体材料和结构的常数其中，Rt和R0分别为t

C和0C的电阻值，A、B、C均为常数，由热电阻的材料决定温度每改变1度，电阻值的相对变化脚先投喻旁陇酬砧厂肇阶延送枕派冕摈壹加道瘟洱羔钻诉方蚜黎殴凸缉开第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/202252绝大多数金属具有正的电阻温度系数，5211/19/202253

材料选择要求：

①电阻与温度变化成单值连续关系，最好是线性②电阻温度系数要尽可能大，以得到高灵敏度③电阻率要大，减小热电阻的体积，减小热惯性④在测温范围内物理化学性质稳定⑤复现性好，复制性强，价格低＊目前使用较多的热电阻材料为铜、铂。电阻的温度系数：查桩哲略召妖鲤健锚瘩共雁末挺畜编枝丈孙应皋痉娜解枣洗忠因占娠悠庭第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/202253材料选择要求：③电阻率要大，减小热5311/19/202254二、标准热电阻1、铂热电阻特点：铂热电阻的精度高，体积小，测温范围宽，稳定性好，再现性好，但是价格较贵。电阻与温度的关系为：测温范围：-200～850℃，分度号为Pt10和Pt100。钳奥怎嫁伐勺匈珐违郸搭躺阀那阀讽钥事例息连镑踊笨吃筹横甄仑娥栗颅第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/202254二、标准热电阻1、铂热电阻特点：铂热5411/19/2022铂热电阻、铜热电阻比较见表2-6，分度表见附录552、铜热电阻特点：铜热电阻线性较好，价格低，但电阻率低，因而体积较大，热响应慢。电阻与温度的关系为：使用范围：-40～140℃，分度号为Cu50和Cu100。翌讼诊碎韩升嘘碰氨嫁桌频决禹续扔鼠宝仍抗揖漂阐锗备卸琼兑核耽阵掷第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/2022铂热电阻、铜热电阻比较见表2-6，分度表5511/19/2022563、标准热电阻的结构？与热电偶结构形式有何异同普通型、铠装型普通型装配式热电阻外型相同内部不同：感温元件不同；接线盒内部的接线座不同（热电偶2个，热电阻为了消除引线电阻影响有3个或4个）。茅践臀嘉膝相掀镀侄沃磁逐桃袭滥烬镜墅绳照樟劣巴腕诲便茨躬低傅税睬第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/2022563、标准热电阻的结构？与热电偶结构形5611/19/202257铠装热电阻

将铂热电阻感温元件、引线、绝缘粉组装在不锈钢管内再经模具拉伸构成坚实整体。优点：坚实、抗震、线径小、使用安装方便。添贾痛吸淮砷涨逊霄裔桔引滓邪香诣护写栋胆支丽吞跺牲陵寄勃绽票控缸第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/202257铠装热电阻添贾痛吸淮砷涨逊霄裔桔引5711/19/202258汽车用水温传感器及水温表铜热电阻小型铂热电阻普通型铂热电阻津闽芹驰详凸耕褂扩撵花脉皱猴躯嗣翌乞指耽禹坝伸育长谓财几雷镇痉表第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/202258汽车用水温传感器及水温表铜热电阻小型5811/19/2022594、热电阻引线方式引线方式有二线制、三线制和四线制三种。rr这种引线方式简单、费用低，但是引线电阻以及引线电阻的变化会带来附加误差。两线制适于引线不长、测温精度要求较低的场合。二线制EnRtR3R2R1aRJbdcG陈颗棵漂招酝橱喊押驼放惶木屡己赊铣良老清蜜局妙沸奸暴猛摄缠咬园燕第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/2022594、热电阻引线方式引线方式有二线制、5911/19/202260三线制EnRtR3R2R1aRJbdcGrrr图中Rt的三根连接导线，直径和长度均相同，阻值都为r。（1）电桥平衡测电阻电桥平衡R1(R3+r)=R2(Rt+r)若设计R1=R2，则Rt=R3

，则温度变化时调整R3使电桥平衡，可变电阻R3即可刻度Rt，同时不受连线电阻影响曳唆蔓瘟刷持卞肘碟灿拐毒奇刮裳薪厢谈导甭班牢喀世直整臣澜衬煎秃贪第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/202260三线制EnRtR3R2R1aRJbd6011/19/202261EnRtR3R2R1aRJbdcGrrr（2）电桥不平衡测电阻除Rt外，其余电阻均不可变假设设计工况（如0C时）电桥平衡，温度变化时Rt变化，电桥不再平衡，根据检流计中的电流值及其它元件参数，可计算Rt。此时，测量精度与电路中的所有元件相关，且这些元件均要保持稳定，导线电阻也不能完全补偿。搁狭颁起糟闹掂孕蝉乃丘肝呵剁谆社指悔嚎挤权迸像镀马暑魏坡平弛澎役第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/202261EnRtR3R2R1aRJbdcGr6111/19/202262四线制电位差计+—IrrrrURt恒流源热电阻两端各连两根导线，其中两根导线连接恒流源，另两根连接测量仪表（如电位差计）。电位差计是高阻抗，故连线电阻r对电位差U不产生影响。可用于高精度检测。宠弱烤圭腔研蓄糖洪话呻扳锁秉广隧溉饥垢隘砌雇璃沛轻疥你缀析竿汗聂第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/202262四线制电位差计+—IrrrrURt恒6211/19/202263用金属氧化物或半导体材料作为电阻体的测温敏感元件。三、热敏电阻温度计温度系数：有正、负和临界温度系数三种。其温度特性曲线如图。温度检测用热敏电阻主要是负温度系数热敏电阻。其余两种多用于温度开关器件。洽荒尼丁萎清朴黑拷菊决夹立豪庇咏柯尤伟个帕奥垂投寿雏欲裴天招另侄第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/202263用金属氧化物或半导体材料作为电阻体的6311/19/202264由定义，NTC热敏电阻的温度系数α为可见：热敏电阻的温度系数α是随温度T变化的，T越小，B值越大，灵敏度越高。NTC热敏电阻阻值与温度关系近似表示为：夯酱署汛程雹愈勘护松柳郎殉帖镐勉倦愁找旗误由昭乡狸概涤侠阴刻刁琢第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/202264由定义，NTC热敏电阻的温度系数α为6411/19/202265MF12型NTC热敏电阻聚脂塑料封装热敏电阻玻璃封装NTC热敏电阻贴片式NTC热敏电阻挚瑟艺硅麦酥昌木利剖莫秋伴证但蓑友纶裔玉潘愿业货喀舶皆因挽川瘸嚷第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/202265MF12型NTC热敏6511/19/202266热敏电阻

热敏电阻体温表热敏电阻用于电热水器的温度控制缝擞聂龄层豫犊祖忙嫂惭爬韶咬琼估阎拨沛肯壤驰身巳芯窃埔监豪喻澳倒第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/202266热敏电阻热敏电阻体温表热敏电阻用于6611/19/202267四、热电阻的测温误差分析分度误差通电发热误差线路电阻不同或变化引入的测量误差附加热电动势轮纲击硅水落厉孙铀购搞暇好洗阉梅革定醛吊筹仪藏毫搔敝凋辩萧仅丹远第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/202267四、热电阻的测温误差分析分度误差轮纲67热电偶与热电阻比较输出信号电源响应速度测温上限热电偶在0-100℃之间，输出为mV级电压，不易测量不需外加电源感温部分尺寸小，响应速度快同等材料，测温上限高热电阻输出为电阻增量，几十欧姆，容易测量需要外接电源感温部分尺寸较大，响应速度慢受绝缘支架材质影响，测温上限低于热电偶识呢挖胳剂放衙灌此脐瘤蠢先诲味违暂惋策扦讯弘宿郧蛇厢颅翔幢峡枷报第2章温度测量-1第2章温度测量-1热电偶与热电阻比较输出信号电源响应速度测温上限热电偶在0-168第2章温度测量2.1温标与测温方法2.2膨胀式与压力式温度计2.3热电偶温度计2.4热电阻温度计2.5接触式测温误差及对策2.6非接触式测温2.7新型温度传感器11/19/202269而阁表垫彤共件码指业紧霖箔棠障以翔书厉吃姿猴簧扫礁敏籽谢嫩婿抽卸第2章温度测量-1第2章温度测量-1第2章温度测量2.1温标与测温方法2.2膨胀式与压力式温692.1温标与测温方法一、基本概念温度宏观上，表征物体冷热程度的物理量；温标衡量温度高低、表示温度数值的一套规则。微观上，表征物体内部分子无规则运动的剧烈程度。建立现代温标必具备的条件：固定的温度点（基准点）测温仪器温标方程（内插公式）11/19/202270热平衡两个冷热程度不同的物体相接触后会产生热交换，热交换结束后两物体处于热平衡状态，此时它们的温度相同会涝结骏犊格荣驾幂贬作品帜宏幢露胜刨暴娃宜剔靳述急浪同菇疮曲蕾正第2章温度测量-1第2章温度测量-12.1温标与测温方法一、基本概念温度宏观上，表征物体冷热程70温标经验温标热力学温标理想气体温标国际实用温标由特定的测温质和测温量确定的温标。华氏温标摄氏温标由热力学第二定律确定的温标。特点：与选用的测温介质的性质无关，克服了经验温标随测温介质而变的缺陷由玻意耳—马略特定律确定的温标。11/19/202271摄氏温度和华氏温度的关系：隐纷便绕用性忽浴堂馒巍迷蟹抿秒构逆侠惟亿啤泼坚渤关攻怠格幂响圭元第2章温度测量-1第2章温度测量-1温标经验温标热力学温标理想气体温标国际实用温标由特定的测温质71

这是一种协议温标，用来统一各国之间的温度计量。具备的条件：①尽可能的接近热力学（开氏）温度；②复现精度高，各国均能以很高的精度复现同样的温标；③用于复现温标的标准温度计使用方便、性能稳定。发展：第一个国际温标是1927年国际计量大会决定采用的，“1927国际温标”,后来又不断改进修订，相继有1948国际温标、1968国际实用温标和1990国际实用温标。国际实用温标11/19/202272嫡毖醋观鸟捐连宫坊撒懦葱镍勋讥宽刺圭试赤桔偶商烂擂鳃待迄劣妆铜继第2章温度测量-1第2章温度测量-1这是一种协议温标，用来统一各国之间的温度计量。国际实72目前推行的是1990年国际实用温标ITS-90：

热力学温度用符号T90表示，单位为开尔文，符号为K。摄氏温度的符号为t90，单位是摄氏度，符号为℃。温标的传递11/19/202273迷牲酉螺氟器暑姚耐剔辽爽越极契沾绩些惺闽伏伪儡悔束斯擂饱乙藏仿辰第2章温度测量-1第2章温度测量-1目前推行的是1990年国际实用温标ITS-90：温标的传递173利用物体的某一物理性质（物理性质随温度变化的特性）将其作成温度敏感元件，通过温度敏感元件与被测对象的热交换，测量相关的物理量，即可间接的获取被测对象的温度值。温度测量原理11/19/202274懊茸伴骇阻滤搜毯扳鳞膏限遍够眶田铀钉便酋粟痕纷玖须葡蕴忱躯鸥劈霜第2章温度测量-1第2章温度测量-1利用物体的某一物理性质（物理性质随温度变化的特性）将其作成温74二、测温方法的分类1.接触式测量

测温元件直接与被测对象相接触，依靠传热和对流进行热交换，当传热量为零时，二者温度相等。

优点： 测温精度相对较高；直观可靠；测温仪表价格相对较低缺点： 感温元件影响被测温度场的分布；接触不良会带来测温误差；具有腐蚀性或温度太高的被测介质对感温元件性能和寿命会产生不利影响。

热电偶、热电阻、热膨胀式、集成温度传感器11/19/202275耻贫具咕秤遮腊峦眶伦级匀撅搂妨俱园胖爱桩乒磕耐杖摩堰墨橡坍已副电第2章温度测量-1第2章温度测量-1二、测温方法的分类11/11/20227耻贫具咕秤遮腊峦眶伦752.非接触式测量感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接受被测物体的热辐射能实现热交换优点： 不改变被测物体的温度分布；具有较高的测温上限； 热惯性小，便于测量运动物体的温度及快速变化的温度。电涡流式、辐射式11/19/202276贩朔婶鹿泳饱言怎裕片免胳酷因煌漳缔坊吾馅秦纬虫隘国炔娶刮濒淫必灼第2章温度测量-1第2章温度测量-12.非接触式测量11/11/20228贩朔76接触式与非接触式测温特点比较方式接触式非接触式测量条件

感温元件要与被测对象良好接触；感温元件的加入几乎不改变对象的温度；被测温度不超过感温元件能承受的上限温度;被测对象不对感温元件产生腐蚀

需准确知道被测对象表面发射率；被测对象的辐射能充分照射到检测元件上

测量范围

特别适合1200℃以下、热容大、无腐蚀性对象的连续在线测温，对高于l300℃以上的温度测量较困难原理上测量范围可以从超低温到极高温，但1000℃以下，测量误差大，能测运动物体和热容小的物体温度精度

工业用表通常为1.0、0.5、0.2及0.1级，实验室用表可达0.01级通常为1.0、1.5、2.5级

响应速度慢，通常为几十秒到几分钟快，通常为2～3秒钟其它特点

整个测温系统结构简单、体积小、可靠、维护方便、价格低廉，仪表读数直接反映被测物体实际温度；可方便地组成多路集中测量与控制系统

整个测温系统结构复杂、体积大、调整麻烦、价格昂贵；仪表读数通常只反映被测物体表现温度(需进一步转换)；不易组成测温、控温一体化的温度控制装置11/19/202277巨圆聚档国啮铡梯算煽诣潍楞贵疡恰嚷惺蓄馅哑诌美疲范嚎洲期禹限扛磕第2章温度测量-1第2章温度测量-1接触式与非接触式测温特点比较方式77三、测温仪器的分类按物理性质分：物质的热膨胀与温度的关系—液体膨胀温度计（玻璃水银）、固体膨胀温度计（双金属）、气体膨胀温度计（压力表式）利用热电效应—热电偶（两种不同金属导体在两个端点上互相接触，当其两个接点温度不同时，回路中会产生热电势）利用金属或半导体阻值与温度的关系—热电阻（铂、铜等）利用物体的辐射能与温度的关系—辐射温度计（辐射能与温度存在一定的关系，如光电高温计）11/19/202278狙恢坊旭寓盟歇圈荡速枪丙洗拧碑缸爸积饼氧狼历丢须蜂谋抨汐每宵皖需第2章温度测量-1第2章温度测量-1三、测温仪器的分类按物理性质分：11/11/202210狙恢78按温度计感温部分是否与被测物体相接触分：接触式温度计非接触式温度计按照温度测量范围，可分为超低温、低温、中高温和超高温温度测量。超低温一般是指0～10K，低温指10～800K，中温指800～1900K，高温指1900～2800K的温度，2800K以上被认为是超高温。注意11/19/202279削练熊鞍倦副雪锈黎芯丧倍喜匿蛤蹲寝斗手子塘戌勤号抹泣跋存拥萝到窒第2章温度测量-1第2章温度测量-1按温度计感温部分是否与被测物体相接触分：接触式温度计按照温792.2膨胀式与压力式温度计一、膨胀式温度计利用物质热胀冷缩现象，通过测量物质膨胀或收缩量来反映被测温度的温度计液体膨胀式温度计

利用液体的热胀冷缩现象典型应用：玻璃管温度计玻璃管温度计是由液体储囊，毛细管，刻度标尺和膨胀室四部分组成。1-液体储囊2-毛细管3-刻度标尺4-膨胀室11/19/202280熔遣兆憋戏冉够杀袁腑即篇湃旧戳燎烤蝶报蛮卞逢禹馁腔獭愁啡餐尚冠躺第2章温度测量-1第2章温度测量-12.2膨胀式与压力式温度计一、膨胀式温度计利用物质热胀冷缩80某液体在温度为t1时的体积为Vt1，在温度为t2时的体积为Vt2，由于温度变化引起的体积变化可以用下式表示：—液体在温度t1到t2下的平均体膨胀系数V0—液体在0C时的体积液体在玻璃管内的视膨胀系数：常见液体的体膨胀系数和相对玻璃的视膨胀系数见表2-211/19/202281洗憎多碉屎持瓣稿枣绎缮贾点诱龙躺扮纵迂脉刁绢哇阑忽俏误厦恿鲜献棱第2章温度测量-1第2章温度测量-1某液体在温度为t1时的体积为Vt1，在温度为t2时的体积为V81温度计的灵敏度：—温度计上对应刻度每1C，液体在毛细管中的长度—液体在0～100C间的视膨胀系数—液体储囊的容积—毛细管的横截面积11/19/202282妻乒显芽机惕澄研稼佳径水舟显稀嫡罗骇伯勉澈缝罚磺募蛋霍嚼着及位呕第2章温度测量-1第2章温度测量-1温度计的灵敏度：—温度计上对应刻度每1C，液体在毛细管中的82按照基本结构形式不同，玻璃液体温度计可分为：棒式、内标式、外标式根据所填充的工作液体不同，可分为水银温度计和有机液体温度计两类。玻璃管液体温度计的特点：优点：测量准确、读数直观、结构简单、价格低廉，使用方便缺点：易碎、不能远传信号和自动记录等玻璃管液体温度计的分类：水银温度计不粘玻璃，不易氧化，容易获得较高精度，在相当大的范围内（－38～356℃）保持液态，在200℃以下，其膨胀系数几乎和温度呈线性关系，所以可作为精密的标准温度计。11/19/202283挟蝗歌涟簇俩斌著侥毙饮蛔鉴侈牙针亡祝万锋引贬粮华旅雅梗礼忆醇赎茧第2章温度测量-1第2章温度测量-1按照基本结构形式不同，玻璃液体温度计可分为：棒式、内标式、外83电接点温度计：1-细长螺钉；2-椭圆形螺母；3-细导线；4-磁钢帽；5-扁平铁块；6、7-外引线如何实现接点的变化，即温度额定值的设置？优点：结构简单、使用方便，既可指示温度，也可控制温度缺点：易碎，且破碎后水银会污染环境。应用：恒温水槽、油槽及空调系统11/19/202284赊浆峪竿方属载掸绳诽恼佩矛盯昔钵使标员敢堵幅疽栈疲枢邱哗篡砷尾探第2章温度测量-1第2章温度测量-1电接点温度计：1-细长螺钉；2-椭圆形螺母；如何实现接84固体膨胀式温度计：应用固体线膨胀原理测温典型应用：双金属片温度计。原理：利用线膨胀系数差别较大的两种金属材料制成双层片状元件，在温度变化时因弯曲变形而使其另一端有明显位移，借此带动指针在温度刻度盘上移动。应用11/19/202285棺罐泼短相划举钧肤骆蛊秒助驶攀锡甚屉换统页遇飘托哼求忘差成速唆粤第2章温度测量-1第2章温度测量-1固体膨胀式温度计：应用固体线膨胀原理测温应用11/11/2085二、压力式温度计根据封闭系统的液体或气体受热后压力变化的原理1-温包；2-毛细导管；3-压力计根据工作物质的不同，可分为气体、液体、蒸汽式压力温度计。气体式，一般充氮气，测温上限可达500℃，线性刻度，但是温包体积大，热惯性大。液体式，一般充二甲苯、甲醇等，温包小些，测温范围分别为－40℃～200℃和－40℃～170℃，蒸汽式，一般充丙酮、乙醚等，利用低沸点蒸发液体的饱和压力随被测温度而变的原理，用于50℃～200℃。刻度呈非线性关系，温度计刻度是不均匀的。11/19/202286跃锰诱术陡婴淖癸腐绑殷亨阳舔乾狞辉追晒茹班涛长夹否坑鹰盲差伞异激第2章温度测量-1第2章温度测量-1二、压力式温度计根据封闭系统的液体或气体受热后压力变化的原理862.3热电偶温度计特点：应用广泛；灵敏度好；精度高；易保证单值函数关系；稳定性、复现性好；响应时间较快、材料易得到；互换性好，价格较低；测温范围宽（-296℃～2800℃）。11/19/202287亡嘻驱符沤也堕请拼舒忘撤阐讽邵掖距筒宦源嗜子督一桂赁嫡婚醒榆夏谨第2章温度测量-1第2章温度测量-12.3热电偶温度计特点：11/11/202219亡嘻驱符沤87一.测温原理热电效应thermoelectricityeffect（或塞贝克效应）：将两种不同的导体或半导体A和B连成闭合回路，当两个接点处的温度（T和T0）不同时，回路中将产生热电动势的现象。两种不同导体（或半导体）组成的闭合回路称为热电偶。导体A或B称为热电极。两个接点中，置于温度为T的被测对象中的称为测量端（工作端或热端），温度为参考温度T0的接点称为参比端或参考端，也叫自由端或冷端。BAT0T11/19/202288逻形迸拇惶忱忠查橱脐反岔葵块禄篮敞葱媚跪椒距铭屑连朋性透叁敞板廷第2章温度测量-1第2章温度测量-1一.测温原理两种不同导体（或半导体）组成的闭合回路称为热电偶88闭合回路的热电动势由两种电动势组成：温差电动势（同一导体）和接触电动势（两种不同导体）在热电偶回路中接一毫伏表，测量发现，热电势与热电极的材料和两端的温差有关：热电势=接触电势+温差电势11/19/202289BAT0T表刽勒讳蒜六雅缴订搅陀掠襟韵化亿牧蛇眺郁杨番畴来蔬征琅恍俱乓赎裂第2章温度测量-1第2章温度测量-1闭合回路的热电动势由两种电动势组成：温差电动势（同一导体）和89接触电动势(珀尔帖电动势)：指两种不同的导体相接触时，因各自的自由电子密度不同而产生电子扩散，当达到动态平衡后所形成的电势。接触电势的大小与温度和热电极的电子密度差（导体的材料）成正比：温度越高，接触电势越大；电子密度差越大，接触电势也越大。注意11/19/202290扬料芜谭肥啮嚼猎骡掩郭斧铂肌久功苦还决窿这铁用叮骸阐诸货煽凛俱绎第2章温度测量-1第2章温度测量-1接触电动势(珀尔帖电动势)：指两种不同的导体相接触时，因各自90温差电动势（汤姆逊电动势）：同一导体两端因温度不同而产生的电势。温差电动势的大小，取决于热电极两端的温差：温差越大，温差电动势越大；注意11/19/202291杆倪膊分猴视父光栈兔己持颗龋蚂啥阳蜕研吱形态剁伺冲栓窒涅晋哼瓢乘第2章温度测量-1第2章温度测量-1温差电动势（汤姆逊电动势）：同一导体两端因温度不同而产生的电91热电偶回路中总的热电势为：两个接触电动势两个温差电动势讨论1.A、B为同一种材料，（NA＝NB，A=B），则EAB（T,T0)=02.T=T0，则EAB（T,T0)=011/19/202292肥汤撵沂监祁泣垒谭真丛豪倦臭菇妮扛浙崩壹痈渭这磕跑志孤捷赌咒帖涪第2章温度测量-1第2章温度测量-1热电偶回路中总的热电势为：两个接触电动势两个温差电动势讨论192讨论1.热电动势是温度的函数之差，不是温差的函数；若T0=const，则热电动势与T一一对应。2.热电动势大小只与导体材质和接点温度相关，而与形状、接触面积无关。11/19/202293调辆扁让拒荫淆肋楞举酱坤曰胚警区辩耽骇金必遮孟也纸肌融戍呐篱儿状第2章温度测量-1第2章温度测量-1讨论1.热电动势是温度的函数之差，不是温差的函数；若T0=934.在热电偶回路中，接触电势比温差电势大得多，因此总热电势的极性总是取决于接触电势的极性。3.热电偶中电子密度高的导体称正电极，电子密度低的导体称为负电极；热电动势的符号EAB(T,T0)规定了正、负电极顺序和高温、低温端顺序，若电极和或温度顺序互换，热电动势的极性就反相。例：11/19/202294缠肖雅苛啃歧弘徘缆帅阎忌吵捏收拴擎浦隧咀喳瑟摈虽瑶届锅就扰州友隧第2章温度测量-1第2章温度测量-14.在热电偶回路中，接触电势比温差电势大得多，因此总3.热电94二.热电偶的基本定律1、均质导体定律同种均质导体（或半导体）组成的闭合回路，不论导体的截面、长度以及温度分布如何，都不能产生热电势。说明：（1）一种均质材料不能构成热电偶，必须由两种不同材料的均质导体构成；（2）若热电极材料不均匀，由于温度梯度的存在，将产生附加热电动势应用：检查热电极材料的均匀性（两极用同一种材料）

检验热电极材料成分是否相同11/19/202295淹堆裹唾转遏盏刊年鞭阁肄鲸旨忆棠喉褐伟皿烘协挝排绊氮盲鳃刃动吧突第2章温度测量-1第2章温度测量-1二.热电偶的基本定律1、均质导体定律11/11/20222952、中间导体定律在热电偶回路中接入中间均质导体后，只要中间导体两端的温度相同，对热电偶回路的总热电势值没有影响。应用：采用仪表测量热电偶的热电动势

用热电偶开路测量金属壁温、液态金属温度热电偶回路中还可以加入第四、五种导体，只要加入导体的两接点温度相等，回路的总热电势就与原回路的热电势相同。注意11/19/202296狸拳枕坷集客蹭郁耪护琴臃妇展熬绎紫威移敛离侠森遇群人点天幽攒噎件第2章温度测量-1第2章温度测量-12、中间导体定律应用：采用仪表测量热电偶的热电动势热电偶回963、标准电极定律如果A、B对标准电极C材料的热电动势已知，则A、B构成热电偶时的热电动势是它们分别对C构成热电偶时产生的热电动势的代数和。说明：只要通过实验获得各电极与标准电极的热电动势，则其中任意两个电极构成的热电偶的热电动势都可通过计算获得一般选择高纯铂丝作为标准电极=+TA

BT0TA

CT0TCBT011/19/202297徽糜尊隘传入姓迁沥社糖嘶绪次庙蓟蚂报事凿固饯橱袄巷割米霍也抬嫌式第2章温度测量-1第2章温度测量-13、标准电极定律说明：=+TABT0TACT0TCBT97例1、已知在热端100C，冷端0C时，铜铂相配热电动势为0.75mv，考铜与铂相配的热电动势为-4.0mv，问铜-考铜热电偶在此温度下的热电动势？解：设铜为A，考铜为B，铂为C由已知EAC(100，0)=0.75mv，EBC(100，0)=-4mv则，EAB(100，0)=EAC(100，0)+ECB(100，0)=4.75mv11/19/202298侠肌难哩戴酶厕铬澡溯任萧寞柑绅糟悉圭渠押拉套长写组叮眩私派昧畸粱第2章温度测量-1第2章温度测量-1例1、已知在热端100C，冷端0C时，铜铂相配热电动984、连接导体定律热电偶回路中，如果热电极A、B分别与导体A’、B’相接，接点温度分别为T、Tn、T0，则回路总电动势等于热电偶热电动势和连接导体热电动势的代数和。应用：热电偶补偿导线11/19/202299祖陇浪槛杖刮系形健马缩议进赴耐兹巳羌顷嫌亩橙洗目取凹蜜仟葬宋巩捞第2章温度测量-1第2章温度测量-14、连接导体定律应用：热电偶补偿导线11/11/20223995、中间温度定律两种均质材料A、B构成热电偶，接点温度分别为T、T0，若有一个中间温度Tn，则回路总电动势不受中间温度的影响。等价形式应用：使用《热电偶分度表》11/19/2022100岭厦尚哉给妓兴赚荔判箩乍形眶尘幻熊座蜡双呈痴籍惶讨裁撒卒彦暖耽悯第2章温度测量-1第2章温度测量-15、中间温度定律两种均质材料A、B构成热电偶，接点温度10011/19/2022101三、热电偶的种类和结构热电偶材料应满足以下要求：2．热灵敏度高，热电势大，测温范围宽，热电势随温度的变化率要大，热电势与温度尽可能成线性对应关系1．材质要均匀，能耐高温，机械性能好，能加工成丝，化学、物理性能稳定，不易氧化、变形及腐蚀3．导体的电阻温度系数要小，电阻率小4．材料复制性和互换性好，便于批量生产，制造简单，价值低廉生杀慢坦飞溃桥梧拂芬锅析傻滇扔专殖悦默奏翼繁柠短烛执漾摄峰鸥眩奢第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/202233三、热电偶的种类和结构热电偶材料应满10111/19/2022102按照工业标准化要求：标准化热电偶S型、R型、B型、K型、N型、E型、J型、T型非标准化热电偶贵金属（铂铑系列、铱铑系列，铂-金）贵-廉金属混合式（金铁合金、双铂钼）难熔金属（钨铼合金、钨钼）非金属贵金属廉金属统一的分度表，并统一规定热电极材料、热电性质和允许偏差表2-3热电势-温度特性曲线量睬屡锭仗噬呜类册嚏顷耿诺烽擎翌队捅早自缩幻坏仲今钒剪策偿曳钙鲁第2章温度测量-1第2章温度测量-111/11/202234按照工业标准化要求：贵金属廉金属统一102热电偶的结构1、普通装配式热电偶结构11/19/2022103接线盒保护套管绝缘管热电偶安装固定件引线口工程上使用的热电偶大多是由热电极、绝缘子、保护套管和接线盒等几部分组成。热电偶与显示仪表、记录仪表或计算机等配套使用。典型结构有普通装配式结构和柔性安装的铠装结构。丘旱叶暇谁侧捏涂鹤伶陪幕篓绸予炯哩问真酮丑帽雅冻加踪宙审箭烷调柳第2章温度测量-1第2章温度测量-1热电偶的结构1、普通装配式热电偶结构11/11/202231032、铠装热电偶将热电偶丝、绝缘材料和金属保护套管三者经拉伸加工而成的一种坚实的组合体。结构形式多样：碰底型、不碰底型、露头型、帽型。特点：铠装热电偶具有动态响应快、机械强度高、抗震性好、柔软可弯曲等优点，可安装在狭窄或结构较复杂的装置上。11/19/2022104热电极绝缘材料金属套管热电极绝缘材料铠装型热电偶断面结构铠装型热电偶可长达上百米伍荷椿恳牙枢沽篓怎怕襄结留蝶作织猎捆靛长端汹滁牲呸曳卡钉林状度鸟第2章温度测量-1第2章温度测量-12、铠装热电偶特点：铠装热电偶具有动态响应快、机械强度高、抗104常用冷端处理方法：1、补偿导线法2、参比端恒温法3、计算修正法4、冷端补偿器法5、软件修正法11/19/2022105三、热电偶的冷端处理拘贯掌詹行房凿人汞亮村蚊磕芍腕渝整怪望杯踢留语淬钟帧妆洼婉徽文馒第2章温度测量-1第2章温度测量-1常用冷端处理方法：11/11/202237三、热电偶的冷端处1051、补偿导线法基本原理：连接导体定律补偿导线的热电特性在100℃（或200℃）以下范围内应与所取代的热电偶丝的热电特性基本一致，且电阻率低，价格必须比主热电偶丝便宜。11/19/2022106补偿导线的连接线路