2025年高温测量27测试试题及答案

2025年高温测量27测试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下哪种高温测量方法基于物体热辐射与温度的对应关系？A.膨胀式温度计B.热电偶测温C.辐射测温法D.热电阻测温答案：C2.某工业炉内温度约1600℃，需长期稳定测量，优先选用的热电偶类型是？A.K型（镍铬-镍硅）B.S型（铂铑10-铂）C.T型（铜-康铜）D.E型（镍铬-康铜）答案：B（S型热电偶上限可达1600℃，适合高温长期测量）3.热电阻测温时，采用三线制接法的主要目的是？A.提高测量灵敏度B.消除引线电阻的影响C.增强抗干扰能力D.简化电路设计答案：B（三线制通过电桥平衡抵消引线电阻误差）4.光学高温计测量金属熔液温度时，若实际发射率低于仪器设定值，测量结果会？A.偏高B.偏低C.无影响D.波动增大答案：A（发射率设定值偏小，仪器会高估温度以匹配辐射亮度）5.以下哪项不是接触式测温的主要缺点？A.响应速度慢B.可能影响被测对象温度场C.受环境介质腐蚀D.无法测量运动物体答案：D（非接触式更适合运动物体，接触式的主要缺点是前三者）6.双色测温仪通过测量两个波长的辐射亮度比来确定温度，其优势在于？A.无需知道被测物体发射率B.测量精度与距离无关C.可测极低温（<100℃）D.结构简单成本低答案：A（亮度比可部分抵消发射率影响）7.校准高温热电偶时，若参考端温度为30℃，测得热电势为E（t,30）=10.5mV，查分度表知E（30,0）=0.12mV，则被测温度t对应的热电势E（t,0）为？A.10.5mVB.10.62mVC.10.38mVD.无法确定答案：B（根据中间温度定律，E（t,0）=E（t,30）+E（30,0））8.铂电阻测温时，若温度系数α=0.00385/℃，0℃时电阻R0=100Ω，当温度为500℃时，电阻值约为？A.292.5ΩB.192.5ΩC.150ΩD.385Ω答案：B（R=R0(1+αt)=100×(1+0.00385×500)=192.5Ω）9.红外热像仪测量高温设备表面温度时，若表面有氧化层（发射率ε=0.8），而仪器默认ε=0.95，会导致测量结果？A.偏高B.偏低C.不变D.随机波动答案：B（仪器按ε=0.95计算时，会低估实际辐射量，从而计算出更低的温度）10.以下哪种测温方法的理论依据是普朗克辐射定律？A.压力式温度计B.半导体温度计C.全辐射温度计D.双金属温度计答案：C（全辐射温度计基于黑体辐射总能量与温度的关系，普朗克定律是其理论基础）二、多项选择题（每题3分，共15分，少选得1分，错选不得分）1.影响热电偶测量精度的主要因素包括：A.热电偶材料不均匀性B.冷端温度波动C.测量回路绝缘电阻下降D.被测介质流速E.显示仪表分度号匹配答案：ABCE（介质流速主要影响热交换速度，对稳定后的精度影响较小）2.适用于1200℃以上高温测量的仪器有：A.铂电阻温度计B.光学高温计C.B型热电偶（铂铑30-铂铑6）D.红外热像仪E.水银温度计答案：BCD（铂电阻上限约850℃，水银温度计上限<350℃）3.非接触式测温的优点包括：A.不干扰被测对象温度场B.可测运动物体C.响应速度快D.适合极高温测量E.校准简单答案：ABCD（非接触式校准需考虑发射率等因素，未必更简单）4.热电阻测温系统常见故障可能表现为：A.显示值远高于实际温度（断路）B.显示值远低于实际温度（短路）C.读数波动大（接触不良）D.线性误差大（元件老化）E.无输出（电源故障）答案：ABCDE（均为典型故障现象）5.辐射测温时，环境干扰可能来自：A.被测物体表面污染B.中间介质（如烟雾）吸收C.背景辐射（如炉墙反射）D.仪器自身电子噪声E.被测物体形状答案：ABCD（物体形状主要影响发射率分布，非直接环境干扰）三、判断题（每题1分，共10分，正确打√，错误打×）1.热电偶的热电势仅与两端温度有关，与热电极长度无关。（√）2.铂电阻温度计可用于测量1200℃的高温。（×，上限约850℃）3.辐射温度计测量时需与被测物体直接接触。（×，非接触式）4.双色测温仪可完全消除发射率变化对测量结果的影响。（×，仅部分抵消）5.热电阻的灵敏度（电阻变化率）随温度升高而线性增加。（×，铂电阻的α随温度略有变化）6.热电偶冷端温度补偿的本质是将参考端温度固定为0℃。（×，补偿是修正参考端非0℃的影响）7.全辐射温度计的测量结果等于被测物体的真实温度。（×，需考虑发射率修正）8.高温测量中，热电阻的响应速度通常快于热电偶。（×，热电偶热惯性更小）9.光学高温计通过比较被测物体与标准黑体的亮度来测温。（√）10.红外热像仪的空间分辨率越高，越能准确测量小目标温度。（√）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述接触式测温与非接触式测温的主要区别及适用场景。答案：接触式测温通过传感器与被测物体直接接触进行热交换，优点是原理简单、精度较高，缺点是可能干扰温度场、受材料耐温限制，适用于静态、中低温（<1800℃）、无强腐蚀的场景（如工业炉膛、管道内介质）。非接触式测温基于热辐射或光学原理，不接触被测物体，优点是不干扰温度场、可测极高温（>2000℃）和运动物体，缺点是受发射率、环境介质影响大，适用于高温熔体、运动部件（如轧钢、涡轮叶片）、强腐蚀环境。2.热电偶冷端补偿的常用方法有哪些？各适用于什么场合？答案：（1）冰浴法：将冷端置于0℃冰水中，精度最高，适用于实验室精确测量；（2）补偿导线法：用与热电偶热电特性相近的导线将冷端延伸至温度稳定区域，适用于工业现场延长信号传输距离；（3）电桥补偿法（冷端补偿器）：通过不平衡电桥产生补偿电势抵消冷端温度变化的影响，适用于冷端温度波动的工业环境；（4）软件补偿法：通过温度传感器测量冷端温度，利用分度表软件修正，适用于数字化测温系统（如智能仪表、PLC）。3.辐射测温的主要误差来源有哪些？如何减小？答案：误差来源：（1）被测物体发射率ε≠1（非黑体），导致辐射能量低于黑体；（2）中间介质（如空气、烟雾）对辐射的吸收、散射；（3）背景辐射（如周围高温物体反射）叠加到测量信号中；（4）仪器参数设置错误（如波长选择、ε值输入）；（5）仪器自身噪声（如探测器灵敏度波动）。减小方法：（1）实测或查表确定被测物体发射率并修正；（2）清洁测量路径，或采用波长避开介质吸收峰（如选择3-5μm或8-14μm大气窗口）；（3）遮挡背景辐射源或通过双波长测量抵消；（4）定期校准仪器，确保参数设置正确；（5）采用高灵敏度探测器并优化信号处理电路。4.热电阻为何多采用铂作为敏感材料？三线制接法如何消除引线电阻影响？答案：铂作为热电阻材料的原因：（1）物理化学性质稳定，高温下不易氧化；（2）电阻-温度特性线性好，精度高；（3）测量范围宽（-200℃~850℃）；（4）复现性好，便于分度。三线制接法原理：将热电阻的三根引线分别接入电桥的三个桥臂，其中两根引线（R1、R2）分别串联在相邻桥臂，第三根引线（R3）接电源端。当电桥平衡时，引线电阻R1、R2的压降相互抵消，仅热电阻本身的电阻变化影响电桥输出，从而消除引线电阻的误差。5.简述光学高温计的工作原理及使用注意事项。答案：工作原理：光学高温计通过比较被测物体在某一波长（通常为0.65μm红光）下的亮度与标准黑体的亮度来确定温度。仪器内的可调白炽灯作为比较光源，调节灯丝电流使灯丝亮度与被测物体亮度一致，此时电流对应的温度即为被测物体的亮度温度（需根据发射率修正为真实温度）。注意事项：（1）需已知被测物体的光谱发射率ελ，否则测量结果为亮度温度；（2）避免中间介质（如烟雾、灰尘）遮挡，必要时使用保护窗口；（3）测量时需使被测物体充满视场（目标尺寸≥仪器最小可测直径）；（4）定期用标准黑体校准，确保灯丝亮度与温度对应关系准确；（5）高温测量时，避免仪器自身受热导致元件老化。五、计算题（每题8分，共16分）1.某K型热电偶（镍铬-镍硅）测量炉温，参考端温度t0=35℃，测得热电势E（t,t0）=36.25mV。查K型分度表（部分数据如下），计算被测炉温t的真实值。K型热电偶分度表（参考端0℃）：t（℃）|35|800|810|820|830E（t,0）（mV）|1.40|33.27|33.68|34.09|34.50答案：根据中间温度定律，E（t,0）=E（t,t0）+E（t0,0）=36.25mV+1.40mV=37.65mV。查分度表，37.65mV介于820℃（34.09mV）和830℃（34.50mV）之间？（注：此处数据可能为笔误，实际K型热电偶800℃对应约33.27mV，1000℃约41.27mV，假设题目中数据为简化版）。假设正确数据应为：当t=890℃时E=37.35mV，t=900℃时E=37.77mV。则37.65mV对应的温度t=890℃+(37.65-37.35)/(37.77-37.35)×10≈890+7.14≈897.14℃。（注：实际计算需使用准确分度表，此处为示例步骤）2.用全辐射温度计测量某金属熔体表面温度，已知其发射率ε=0.7，温度计测得的辐射功率对应黑体温度为1500K。根据斯特藩-玻尔兹曼定律（E=εσT⁴，σ=5.67×10⁻⁸W/(m²·K⁴)），计算熔体的真实温度T。答案：全辐射温度计测量的是黑体等效温度Tb，即εσT⁴=σTb⁴，因此T=Tb/ε^(1/4)。代入数据：T=1500K/(0.7)^(1/4)≈1500/0.913≈1643K（约1370℃）。六、综合分析题（共9分）某钢铁厂转炉炼钢过程中需实时监测炉内钢水温度（约1600℃），要求测量精度±10℃，响应时间<5s。请设计一套高温测量系统，说明传感器选型、信号处理、校准方法及安装注意事项。答案：（1）传感器选型：选用B型热电偶（铂铑30-铂铑6），其上限可达1800℃，适合1600℃钢水测量；或采用红外辐射温度计（如双色测温仪），避免热电偶消耗（转炉为周期性作业，可重复使用）。考虑到钢水表面可能有氧化层（发射率稳定），双色测温仪可减少发射率影响，精度更高，故优先选双色测温仪（精度±0.5%FS，满足±10℃要求）。（2）信号处理：红外测温仪输出电信号（如4-20mA或数字信号），经隔离放大器抑制电磁干扰，通过PLC或工业计算机进行线性化处理（根据普朗克定律拟合温度-信号曲线），并加入数字滤波（如滑动平均）消除高频噪声，最终在操作界面实时显示温度。（3）校准方法：定