建筑环境测量技术

建筑环境测量技术第一页，共九十四页，2022年，8月28日第三章温度测量重点温标液体膨胀式温度计固体膨胀式温度计热电偶温度计铂电阻温度计2023/2/6建筑环境测量技术2第二页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术3§3-1、温度测量概述 温度是国际单位制7个基本理量之一。一、温度与温标（一）、温度描述系统不同自由度间能量分布状况的物理量。描述系统冷热程度的物理量。借助于某种物质（液体、气体、固体）的某种特性（体积、压力、长度、热电势、电阻等）随温度变化的一定规律来描述。第三页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术4（二）、温标用来衡量温度的标准尺度。温标的三要素：某物质相平衡温度的固定点刻度；描述两固定点中间温度值关系的函数，内插函数（或称内插方程）；

温度计第四页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术51、经验温标定义：借助于某一种物质的物理量与温度变化的关系，用实验方法或经验公式所确定的温标例：以水银为测温介质，以其体积随温度的变化为依据，制成玻璃水银温度计。规定水的沸点为212度，氯化氨和冰的混合物为0度，这两个固定点中间等分为212份，每一份为1度记作℉。这种标定温度的方法称为华氏温标。把冰点定为0度，把水的沸点定为100度．用这两个固定点来分度玻璃水银温度计，将两个固定点之间的距离等分为100份，每一份为1度，记作℃。这种标定温度的方法称为摄氏温标。其它：兰氏、列氏温标等。第五页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术6

经验温标的缺点局限性和随意性；使用温度受限制；理论不严格，从经验中推出。第六页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术72、热力学温标物理学家开尔文（Kelvin）提出，在可逆条件下，工作于两个热源之间的卡诺热机与两个热源之间交换热量之比等于两个热源热力学温度数值之比：

Ｑ１／Ｑ２＝Ｔ１／Ｔ２，或Ｔ1＝（Ｑ１／Ｑ２）·Ｔ２式中：Ｑ１一卡诺热机从高温热源吸收的热量；

Ｑ２一卡诺热机向低温热源放出的热量；

Ｔ１一高温热源的温度；

Ｔ２一低温热源的温度。

第七页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术8

设待测热源的热力学温度为Ｔ，一个标准热源的热力学温度已知为273.16K（水三相点），利用卡诺热机测温，令Ts＝273.16K，则有： 热力学温标的内差方程

T／TS＝Q／QS，或Ｔ＝（Ｑ／ＱS）·ＴS

式中:Qs一卡诺热机向标准热源放出的热量

Ts一273.16K

实际上，卡诺热机是不存在的，只好用与卡诺定理等效的理想气体状态方程复现热力学温标第八页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术9根据玻意耳一马略特定律复现热力学温标： ＰＶ＝ＲＴ式中：Ｐ一一定质量气体的压强；Ｖ－气体的体积；Ｒ－普适常数；Ｔ－热力学温度。当气体的体积恒定时，一定质量的气体，其温度与压强成正比：Ｔ／Ts

＝Ｐ／Ｐs

或Ｔ＝（Ｐ／Ｐs

）·Ts

式中:Ts=273.16K；对应Ts时的压力Ｐs

测出压力比P／Ps时，即可求得相应的热力学温度Ｔ。 气体温标的建立繁杂，而且使用很不方便。第九页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术103、国际温标为实用方便，经国际协商，建立一种既使用方便，又具有一定科学技术水平的温标。具备以下条件：(1).尽可能接近热力学温度；(2).复现精度高，各国均能以很高的准确度复现同样的温标，确保统一；(3).用于复现温标的标准温度计，使用方便，性能稳定。 第一个国际温标“1927年国际温标”，记为

ITS－27。 第二个国际温标“1948年国际温标”，记为

ITS－48。 第三个国际温标“1968年国际温标”，记为

ITS－68。 第四个国际温标“1990年国际温标”，记为

ITS－90。

第十页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术11二、1990年国际温标（ITS-90）简介

热力学温度记作T，为了区别于以前的温标，用“T90”代表新温标的热力学温度，单位仍是K。与此并用的摄氏温度记为ｔ90，单位是“℃”。关系是：ｔ90

=T90

－273.15（一）定义固定点 见表3-1第十一页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术12表3-2VP—蒸汽压力点TP—三相点MP—熔点FP—凝固点第十二页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术13（二）、标准仪器

（1）

0．65～5.0Ｋ，３He和４He蒸汽压温度计；（2）

3.0～24.5561Ｋ，３He和４He定容气体温度计；（3）13.8033Ｋ～961.78℃，铂电阻温度计；（4）961.78℃以上，光学或光电高温汁。（三）、内插公式 可以跨范围并交叠使用，略。

注意：温标三要素第十三页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术14（四）、三种温标换算表：温度换算表温标单位开尔文，K摄氏度，℃华氏度，℉

换算公式T90T90

－

273.155/9(T90

－

273.15)+32第十四页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术15三、温标的传递第十五页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术16四、温度测量方法及测量仪表的分类

热力学第零定律。 取3个热力学系统A、B、C，A与C、B与C接触，过一段时间后，A与C、B与C都相平衡，再将A与B相接触，则发现A与B的状态都不再发生变化。由热力学第零定律已知：

处于同一热平衡状态的所有物体都具有某一共同的宏观特性。表征这一宏观性质的物理量就是温度。显然温度不能直接测量。第十六页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术17

温度测量方法

1、接触法 根据热平衡原理进行接触测温。特点：①温度计要与被测物体有良好的热接触；②破坏被测物体的热平衡状态； ③感温元件的结构、性能受被测物体限制。2、非接触法 利用物体的热辐射能随温度变化的原理测温。特点：①不改变被测热平衡状态；②热惯性小； ③可测移动、旋转或反应迅速的高温。第十七页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术18两种测温方法的特点如表3-2所示

1000℃第十八页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术193、测温仪表分类表第十九页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术20第二十页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术21§3-2、膨胀式温度计利用物体受热膨胀的原理制成

一、液体膨胀式温度计

常见的是玻璃管式温度计。它主要由储液器，毛细管和标尺组成。根据所充填的液体介质不同能够测量-200℃

～750℃范围的温度。

第二十一页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术221、原理利用液体体积随温度升高而膨胀的原理制作

工作液体体积变化为

VT1＝VTO（α－αˊ）ｔ１

VT2＝VTO（α－αˊ）ｔ２△V＝VT2－VT1＝VTO（α－αˊ）（ｔ2－ｔ１）式中：

VT０，VT1，VT２—分别为工作液体在0℃及温度为ｔ１和ｔ2时的体积。

α，αˊ——

分别为工作液体和玻璃的体膨胀系数。

α>>αˊ，灵敏度高，测温精度也高。αˊ影响小。常用玻璃液体温度计见下表：

第二十二页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术23常用玻璃管液体温度计的测温范围温度计分段使用第二十三页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术242、特点①直观；

②准确；

③简单；

④低廉；

⑤应用广泛；

⑥不能记录；

⑦不能远传；

⑧易碎；

⑨迟延较大。第二十四页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术253、玻璃管液体温度计分类①标准温度计：用于精密测量和校准，准确度高，分度值0.1（个别测量范围内分度值可达0.05℃

）～0.2℃，基本误差在0.1～0.8℃内。②实验室用温度计：用于实验室的测温。

③工业用温度计：工业测温，准确度较低，允许误差可在l～10℃之间。

④电接点温度计：作温度控制用。定期校验并校正其零位。第二十五页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术264、玻璃管温度计测温误差分析

（1）迟延误差

a.玻璃材料的热滞后；

b.工作液体的热滞后；（2）安装误差 外露部分环境温度的影响； 插入部分的温包应在被测温度中心点。

环境温度修正见后页。第二十六页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术27环境温度修正：△ｔ＝ｎγ（ｔ－ｔa）式中：△ｔ一露出液体部分的温度修正值（℃）

n——

露出液柱部分所占的刻度数（℃）

γ——

工作液体对玻璃的相对体膨胀系数（1/℃）（汞＝0.000161/℃,酒精＝0.0001031/℃）

t—

温度计的指示值（℃）ｔa—

液柱露出部分所处的环境温度（℃）作业例3-1：第二十七页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术28（3）非线性误差：

液体温度计是由两个固定点（冰融点和水沸点）间均匀划分等分来进行分度的，实际液体的体积随温度的变化存在一定的非线性度。（4）工作液的迟滞误差： 由于表面吸附力会造成工作液流动的迟滞性，从而降低温度计的灵敏度，甚至出现液柱中断现象。（5）读数误差： 非水平读数；手摸标尺处。第二十八页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术29二、固体膨胀式温度计

利用两种线膨胀系数不同的材料制成，有杆式和双金属片式两种。第二十九页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术30三、压力式温度计（应属于液体膨胀式见上页图）利用密闭容积内工作介质随温度升高而压力升高的性质，通过对工作介质的压力测量来判断温度值的一种机械式仪表。工作介质：气体、液体和固体。结构：温包、毛吸管和传动指示机构。特点：简单、可靠、抗震性能好、无电源、防 爆、测温-50~550℃、测量与显示间的距离 小于60米，动态特性差、滞后较大。使用场合：常用于飞机、拖拉机、汽车、锅炉 等。第三十页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术31§3-3、热电偶测温温度计：热电偶产生与温度相对应的电动势， 再由仪表显示。测温范围：-200~1300℃，特殊2800℃或4K。一、工作原理：1、热电现象：两种不同的导体A和B连接在一起，构成一个闭合回路，当两个接点的温度不同时，在回路中就会产生热电动势。记为EAB。2、特点： ①两种不同的导体；

②两个连接点；

③两点有温差。第三十一页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术32（一）接触电动势（珀尔帖电势）现象：两种电子密度不同的导体相互接触时，就会发生自由电子扩散，电子扩散的速率与自由电子的密度及所处的温度成正比。导体失去电子而带正电，获得电子而带负电。在某一温度下，经过一定的时间，电子扩散能力与电场阻力平衡，在其接 触处形成接触电势 用符号EＡＢ（T） 表示第三十二页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术33接触电势可用下式表示：EＡＢ（T）＝kT/e（ln(NＡＴ/NＢＴ)）

式中：

k——波耳兹曼常数，等于1.38×10-23

J／℃；

e——电荷单位，等于4.802×10-10绝对静电单位；

NＡ、NＢ——分别为在温度为T时，导体A与B的电子密度；

T——接触处的温度，K。第三十三页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术34闭合回路的接触电势分别为：EAB（T）＝kT/e（ln(NAT/NBT））EAB（TO）＝kTO/e（ln(NATO/NBTO)）

NAT、NATO－

A导体的电子密度。

NBT、NBTO－

B导体的电子密度。特点：①温度越高电势越大；②两导体电子密度比值越大，接触电势越大。第三十四页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术35（二）温差电势同一导体两端温度不同时，高温端失电子，带正电。低温端得电子，带负电。建立平衡电动势：第三十五页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术36（三）闭合回路的总电动势闭合回路总热电动势EＡＢ（T，T０）应为接触电势与温差电势的代数和，即： 经整理推导后可得： 特点：①总电动势与T、T０有关；②NAT、NBT随T变化，不是常数；既EＡＢ（T，T０）＝f（T）－f（T０）如：f（T０）＝C；EＡＢ（T，T０）＝f（T）－C

第三十六页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术37显然用热电偶测温的关键： ①将冷端温度固定； ②用试验法找出热电势与温度的关系（函数式、表格、曲线形式）。结论：（1）凡是两种不同性质的导体材料皆可制成热电偶。（2）热电偶所产生的热电势，在热电极材料一定的情况下，仅决定于测量端和参考端的温度，而与热电极的形状和尺寸无关。（3）热电偶参考端温度必须保持恒定，最好保持为0℃。第三十七页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术38二、热电偶的应用定则

(一)均质导体定则同一匀质导体（电子密度处处相同）组成的闭合回路中，任何条件下，均不产生热电势。(二)中间导体定则在热电偶回路中接入第三种导体，第三种导体相连接的两端温度相同，则对热电偶回路中的总电势没有影响。证明见书第三十八页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术39(三)中间温度定则它是指热电偶在两接点温度为T、T０时，热电势等于该热电偶在两接点温度分别为T，TＮ和TＮ，T０时相应热电势的代数和：EAB（T，TO）＝EAB（T，TN）＋EAB（TN,TO）用于冷端温度不是0℃而是中间值TN时的修正计算。EAB（T，TN）实测值；EAB（TN,TO）查表值第三十九页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术40三、热电偶的结构与分类

（一）热电偶结构1、接线盒：接引出导线用。2、保护套管：保护电极不直接与被测介质接触。3、绝缘套管：防止短路。4、热电极①直径：由材料价格、机械强度、导电率及用途定。廉金属0.5~3.2mm;贵金属0.3~0.65mm②长度：按安装条件定，一般为350~2000mm。第四十页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术41（二）标准化热电偶具有统一的分度表，国际电工(IEC)规定七种。1、廉金属热电偶（1）T型（铜-康铜）热电偶特点：廉金属热电偶中准确最高、热电势较大、

-200~300℃。（2）K型（镍铬-镍铝或镍硅）热电偶特点：廉金属热电偶中测温范围最宽（-200~1100℃），线性较好，热电势较大，我国目前用镍铬-镍硅热电偶，它们的特性一样，而且脱氧化性强。第四十一页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术42（3）E型（镍铬-康钢）热电偶

不及K型热电偶应用广泛，但在标准型热电偶中在氧化气氛中灵敏度最高，可使用到

1000℃。（4） J型（铁-康铜）热电偶 价廉、灵敏，但准确性和稳定性不如T型热电偶，0℃以下很少用；其测温上限在氧化性气氛中可到750℃；在还原性气氛中可到950℃。第四十二页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术432、贵金属热电偶（1）S型（铂铑10-铂）热电偶

标准化热电偶中准确度最高，但热电势小，热电特性非线性较大。长期使用上限到1400℃。短期可到1600℃，不适于还原性气氛。

（2）

R型（铂铑13-铂）热电偶 与S型热电偶相比除热电势稍大之外，其它特点相同。它只作为引进设备的配件生产。（3）

B型（铂铑30-铂铑6、简称双铂铑热电偶）热电偶 具有铂铑-铂热电偶的各种特点，抗污染能力强，具有较好的稳定性，长期使用上限达1600℃，但热电势最小，灵敏度低，室温下热电势极小，E(25)＝-2mV，故一般不用补偿导线。

第四十三页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术44图3-11标准热电偶的热电势与温度曲线

第四十四页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术45我国标准化热电偶的主要特性

第四十五页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术46(三)非标准化热电偶1、钨-铼系热电偶

热电势较大，线性较好，价廉。不同批量的热电特性是有差别的，稳定性也较差（极易氧化）。一般用到2400℃以下，不能在氧化气氛中使用。在冶金、建材、航天、航空及核能等行业都得到应用。是高温测试领域中很有前途的测温材料。第四十六页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术472、钨-铱系热电偶

是一种高温贵金属热电偶，热电势较高，接近线性，只能在2200℃以下的真空或情性气氛中应用。3、其他非标准化热电偶（1）镍铬一金铁热电偶在低温时热电势较大，可在2～273K温度范围内使用。（2）镍钴一镍铝热电偶测温300～1000℃，300℃以下热电势很小，室温附近近似零，因此可不必进行冷端温度补偿和修正。（3）非金属热电偶石墨-石墨热电偶，石墨-二硼化锆热电偶，石墨-碳化钛热电偶等。

第四十七页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术48（3）非金属热电偶石墨-碳化硅热电偶，石墨-二硼化锆热电偶，石墨-碳化钛热电偶等。非金属热电偶的优点是热电势显著的大。在各种气氛中物理化学性能都很稳定，测量上限在3000℃以上。其主要缺点是材料的复现性很差；没有统一的分度表，机械强度低。第四十八页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术49四、热电偶测温系统由热电偶、补偿导线、测温仪表及电路构成。（一）热电偶参考端的温度处理 只有在固定冷端温度时，热电偶的输出电势才只是热端温度Ｔ的单值函数。1、补偿导线法

选择与热电偶热电特此相同的廉金属导线，作为热电偶与仪表见的联线，相当于将测量端附近的冷端移到仪表端， 以减小热端的影响。

补偿原理图：第四十九页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术50常用补偿导线：分为补偿型及延伸型两种，延伸型选择与所配用热电偶相同的材料。可在很宽的温度范围内保持高精度，误差曲线符合线性，但是价格高；补偿型选择与所配用热电偶近似的材料，这种补偿导线在较宽的温度范围内，不能保持高精度，价格便宜。

注意：1.配套使用；2.正负极不要接反。第五十页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术512、计算修正法用补偿导线把热电偶的冷端延长到某一温度处（通常是环境温度），测量冷端温度，根据中间温度定则，再对冷端温度进行计算修正。

步骤：（1）测量冷热端温差电势；（2）测量冷端温度：（3）将冷端温度换算成电势；（4）将冷热端温差电势与冷端温度电势相加；（5）再换算成温度。第五十一页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术523、冷端恒温法（1）冰点恒温法 冷端0℃恒温，实验室精密测量。（2）冷端恒温法 冷端采用电加热恒温，工业中较精密测量。4、补偿电桥法 在热电偶测温回路中串联一个不平衡电桥，此电桥输出的电压随热电偶冷端温度变化而变化，从而修正热电偶冷端温度波动引入的误差。 见下页图：第五十二页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术53补偿电桥法：ru1热电阻；

20℃时电桥调平衡；不是20℃时电桥有电势，与电偶电势相加。仪表初值为20℃第五十三页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术54（二）热电偶的检定和误差分析

1、热电偶的检定和误差分析试验要求：1、给出热电偶测温公式；

2、给出测温公式的误差（精度）；

3、试做误差分析第五十四页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术552、热电偶测温误差分析

（1）分度误差分度误差是指检定时产生的误差，其值不得超过允许误差（2)

冷端温度引起的误差冷端温度补偿产生的误差（3）补偿导线的误差补偿导线的热电特性与所配热电偶不完全相同所造成的（4）热交换所引起的误差被测对象接触不良，热电极向周围环境的导热损失误差（5）测量线路和显示仪表的误差线路总电阻一定（15Ω）的变化产生测量误差（6）其他误差屏蔽和绝缘不良产生一些其它的误差第五十五页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术563、热电偶的特殊使用（1）、串联连接 热电偶的A、B导体相互连接而成，连接的越多产生的总电势越大。注意：+、-方向。第五十六页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术57（2）、并联连接 多个热电偶的同材质导体相连接而成，连接的越多产生的总电势越接近于平均值。注意：+、-方向。第五十七页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术58（三）热电偶的使用与安装

1、安装注意事项（1）为减小测量误差，热电偶应与被测对象充分接触，两者处于同一温度。（2）保护管应有足够的机械强度。但热惰性也越大。（3）保护管表面附着灰尘产生误差。（4）高温度热电偶材质发生变化而引起误差。（5）测量线路绝缘电阻下降而引起误差。（6）冷端温度的补偿引起误差。（7）电磁感应的影响。第五十八页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术592、热电偶的安装原则

（1）热电偶应与被测介质形成逆流、正交。（2）处于管道中流速最大的地方，末端应超过管道中心线约5～10ｍｍ。（3）要有足够的插入深度。将测温元件斜插或沿管道轴线方向安装便可达到要求。

第五十九页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术60热电偶安装示意图第一讲结束第六十页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术61§3-4热电阻测温目前在测量-200～600℃时多采用电阻温度计。尤其对于低温测量，电阻温度计应用更为广泛，如铂电阻温度计可测到-200℃；铟电阻温度计可测到3.4K的低温。电阻温度计的优点是：测温准确度高，在13.8033K～961.78℃范围内铟电阻温度计作为实用标准温度计，信号便于传送。电阻温度计的缺点是；不能测量太高的温度；需外电源供电，因此使用受到限制；连接导线的电阻易受环境温度的影响，会产生测量误差。

第二讲第六十一页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术62

一、热电阻的特性

热电阻的特性材料：用金属导体或半导体材料制成的感温元件。有铂、铜、镍、铁、铑、铁合金等，半导体有锗、硅、碳及其他金属氧化物等。特性：物体的电阻一般随温度而变化，通常用电阻温度系数α来描述这一特性。温度变化系数，单位是：1/℃

；α可用下式表示：第六十二页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术63

电阻与温度的关系是非线性的，要知任意温度下的a值，则：α是表征导体电阻与温度关系内在特性的一个物理量，可用α表示相对灵敏度。这是一个通用的表达式，具有广泛的意义。

各种材料的α值并不相同，对纯金属而言，一般为0.38％～0.68％左右。它的大小与导体本身的纯度有关，α越大，导体材料的纯度越高。

第六十三页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术64电阻比W（T）：W（T90）＝R（T90）／R（273.16K）

W（T）同α一样与材料的纯度有关，W（T）值越大，电阻丝的纯度越高，因此，铂电阻温度计的铂纯度用电阻比W（T）表示。

某一温度下的阻值参考温度下的阻值第六十四页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术65电阻值与温度的关系特性表示方法：作图法、函数表示法、列表法（分度表法）。

作图函数公式分度表第六十五页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术66二、常用热电阻

1、铂热电阻

国际公认的成熟产品，它性能稳定、重复性好、精度高，所以在工业用温度传感器中得到了广泛应用。它的测温范围一般为-200～650℃。

当温度t为-200℃≤t≤0℃时：

Ｒｔ＝Ｒ０[l＋Ａｔ＋Ｂｔ２＋Ｃｔ３（ｔ－100）]当温度t为0℃≤t≤650℃时：

Ｒｔ＝Ｒ０[l＋Ａｔ＋Ｂｔ２]一般工业用铂热电阻要求Ｗ(１００)＝1.387～l.390;

标准铂热电阻要求Ｗ(１００)≥1.3925第六十六页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术672、铜热电阻

由于铂是贵重金属，因此，在一些测量精度要求不高且温度较低的场合，普遍采用铜热电阻进行温度测量，它的测量范围一般为-50～150℃。在使用温度范围内，铜热电阻的特性方程为

Ｒｔ＝Ｒ０[l＋ａｔ]铜热电阻的工艺性好，价格便宜，但它易氧化，不适于在腐蚀性介质或高温下工作。

第六十七页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术683、镍热电阻

镍热电阻的电阻温度系数a较铂大，约为铂的1.5倍，使用温度范围为-50～300℃。但是。温度在200℃左右时。具有特异点，故多用于150℃以下。它的电阻与温度的关系式为

Ｒｔ＝100＋0.5485ｔ＋0.665×10－３ｔ２＋ 2.805×10－9ｔ4

未制定出相应的标准分度表，故目前多用于温度变化范围小，灵敏度要求高的场合。

上述三种热电阻均是标准化的热电阻温度计。第六十八页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术694、半导体热敏电阻

利用金属导体制成的热电阻有正的温度系数，即电阻值随温度的升高而增加。而半导体有负的温度系数，半导体热敏电阻就是利用其电阻值随温度升高而减小的特性来制作感温元件的热敏电阻的电阻值高。它的电阻值较铂热电阻高1～4个数量级，并且与温度的关系不是线性的，可用下列经验公式来表示：

ＲＴ

＝ＡｅＢ／Ｔ

特点：体积小，热惯性也小，结构简单，可制成各种形状，最小珠状可达φ0.2ｍｍ，常用来测点温。资源丰富、价格低廉。化学稳定性好，元件表面用玻璃等陶瓷材料封装，可用于环境较恶劣的场合。可研制出灵敏度高、响应速度快、使用方便的温度计。

第六十九页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术70三、特殊热电阻

1、铠装热电阻

（1）外径尺寸小，套管内为实体，响应速度快；（2）抗震，可绕，使用方便，适于安装在结构复杂的部位；（3）感温元件不接触腐蚀性介质，使用寿命长。铠装热电阻的外径尺寸一般为ф2～8ｍｍ，可制成ф1ｍｍ。常用温度为-200～600℃。

第七十页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术712、薄膜铂热电阻

利用真空镀膜法将纯铂直接蒸镀绝缘的基板上而制成。它的测温范围是-50～600℃。

薄膜铂热电阻的生产工艺成熟，产量高，适用于表面、狭小区域、快速测温及需要高阻值的场合。

3、厚膜铂热电阻

用高纯铂粉与玻璃粉混合，加有机载体调成糊状浆料。用丝网印刷在刚玉基片上，再烧结安装引线，。第七十一页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术72四、热电阻测温电路

（一）平衡电桥测温 Ｒｔ＝Ｒ１（Ｒ３／Ｒ２） 由于Ｒ２和Ｒ３都是固定的已知电阻，其比值为常数，所以被测电阻Ｒｔ与Ｒ１成正比，只要沿Ｒ１敷设标尺，便可根据触头位置读出被测电阻值，即被测温度。第七十二页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术73二线与三线制测量温度时，Ｒｔ置于被测介质中以感受被测温度的变化，而ＲＷ处于测温现场的环境中，它随着环境温度的变化而变化。它的变化也会影响测量结果，即二线法带来的测量误差。为了减小这项误差，实用上多采用三线连接法。

第七十三页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术74三线连接法

平衡电桥法不平衡电桥法第七十四页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术75平衡电桥采用三线接法后，两根铜导线的电阻分别加到电桥相邻的两臂上，它们的电阻变化对读数的影响可以相互对消。至于中间的第三根铜导线，由于连接在电源对角线上，其电阻变化对读数没有影响。

第七十五页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术76（二）不平衡电桥测温不平衡电桥测温见上图，他的工作原理是当测测温度为下限值ｔmin（相应于Ｒmin）时，电桥恰好处于平衡状态，测量对角线的电流Ｉy＝０。那么，当t≠ｔmin时（Ｒｔ≠Ｒｔmin），电桥平衡被破坏，Ｉy≠０，且随着t与ｔmin偏差的加大，Ｉy的值也愈大。这样，只要能推导出Ｒy与Ｉy的关系，根据Ｉy的大小来判断被测温度值。

第七十六页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术77不平衡电桥的应用：不平衡电桥与平衡电桥相比，有以下特点：（1）它具有非线性的转换规律。（2）电源电压的稳定性对测量结果有影响，最好用稳压电源（或稳流电源．）供电。（3）它与平衡电桥一样，也有连接导线引起的环境温度附加误差，也可用三线接法予以减小。（4）它能连续地自动指示被测温度，而无需象平衡电桥那样另增加一套自动平衡装置，因此结构简单，价格便宜。不平衡电桥在自动检测中应用极广，在配热电阻的动圈仪表、数字仪表的测量桥路中都有应用。此外在温度变送器，热电偶冷端温度补偿电桥、电子秤、电磁流量计等很多仪表中都用到了不平衡电桥。第七十七页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术78（三）有源电桥式热电阻数字测温仪表

下图所示是一个采用5G14433单片集成A／D转换器构成的热电阻数字温度计。整个电路可分为三部分：电阻一电压转换、连续线性化及A／D转换、显示驱动。

测温热电阻第七十八页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术79五、热电阻的校验

1．比较法

将标准水银温度计或标准铂电阻温度计与被校电阻温度计一起插入恒温槽中，在需要的或规定的几个稳定温度下读取标准温度计和被校温度计的示值并进行比较，其偏差不能超过被校温度计的最大允许误差。在校验时使用的恒温器有冰点槽、恒温水槽和恒温油槽。 热电阻值的测量可以用电桥，也可以用直流电位差计测量恒电流（小于6mA）流过热电阻和标准电阻的电压降Ut和Un，然后计算出热电阻的阻值Rt

。第七十九页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术80计算公式与校验第八十页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术812．两点法

比较法虽然可用调整恒温器温度的办法对温度计刻度值逐个进行比较校验，但所用的恒温器规格多，一般实验室多不具备。因此，工业电阻温度计可用两点法进行校验，即只校验Ｒ0与Ｒ100两个参数。这种校验方法只需具有冰点槽和水沸点槽，分别在这两个恒温槽中测得被校验电阻温度计的电阻Ｒ0和Ｒ100，然后检查Ｒ0值和Ｒ100/Ｒ0的比值是否满足技术数据指标，以确定温度计是否合格。第八十一页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术82六、热电阻的选择与误差分析

1、选择原则：①测温范围。要经常测定的温度值和温度变化范围，以正确选用热电阻的测量范围。②测温准确度。应明确要求的测量准确度，不要盲目追求高准确度，因为准确度愈高，热电阻的价格越贵，应选择既满足测量要求、准确度又适宜的热电阻。③测温环境。应明确测量场所的化学因素、机械因素以及电磁场的干扰等，这对正确合理选用保护套管材料、形状及尺寸十分有用。在500℃以下一般采用金属保护套管。④

成本。在满足测量准确度和使用寿命的情况下，成本愈低愈好。

第八十二页，共九十四页，2022年，8月28日2023/2/6建筑环境测量技术832、误差分析使用热电阻测温时要特别注意线路电阻的影响，因为线路电阻的变化使温度测