第2章 温度测量.ppt

1、2章温度测量，2.1温标和温度测量方法，2.2膨胀和压力温度计，2.3热电偶温度计，2.4热电阻温度计，2.5接触温度测量误差和对策，2.6非接触温度测量，2.7新型温度传感器，2020/7/31，1，2.1温标，温标微观上，表征物体内部分子不规则运动的程度。现代温标必备条件：固定温度点(基点)温度测量仪温标表达式(插值公式)，2020/7/31，2，热平衡，华氏温标，摄氏温标，热力学第二定律确定温标。特征：无论选择的温度测量介质的性质如何，克服了经验温标温度测量介质中随变化的缺陷，由波伊尔的马约特定律确定的温标。2020/7/31，3摄氏度和华氏温度的关系：统一国家间温度测量的协议温标。由于

2、接近可能的热力学(开氏温度)的条件郑在玹精度高，各国都能以极高的精度再现相同的温标。用于再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年通过国际计量大会决定，“1927国际温标”后不断改善修订，1948国际温标，1968国际实用温标，1990国际实用温标。国际实用温度刻度，2020/7/31，4，目前实施的是1990年国际实用温度刻度ITS-90:热力学温度为符号T90，单位为开尔文，符号为K。摄氏温度的符号是t90，单位是摄氏度，符号是。温标传递，2020/7/31，5，使用物体的物理性质(温度的物理性质特性)作为温度敏感组件，通过对温度敏感组件和被测试对象的热交换测

3、量相关物理量，可以获得间接被测试对象的温度值。温度测量原理，2020/7/31，6，2，温度测量方法的分类1优点：温度测量精度相对较高。直观、可靠。温度测量仪价钱相对较低的缺点：温度检测因素影响测量温度场的分布。接触不良会带来温度测量误差。腐蚀性或温度过高的测试介质会对感温元件的性能和寿命产生不利影响。热电偶，热阻，热膨胀，集成温度传感器，2020/7/31，7，2。非接触测量温度元件不直接与被测试对象接触，而是接受被测试对象的热辐射，从而获得热交换的优点。也就是说，它不会改变被测试物体的温度分布。温度上限高。热惯性小，容易测量运动物体的温度和快速变化的温度。涡流，辐射式，2020/7/31，

4、8，接触式和非接触式温度测量特性比较，2020/7/31，9，3，温度测量仪的分类，物理性质：物质的热膨胀性和温度的关系液体膨胀温度计(玻璃汞)两种接触温度不同时，电路中的热电势，2020/7/31，11，2.2膨胀和压力温度计，1，膨胀温度计，利用物质热膨胀冷缩现象测量物质膨胀或收缩量，反映测量温度的温度计，液体膨胀温度计利用液体的热膨胀冷缩现象。玻璃管温度计的体积为Vt1，1-液体储液罐2-毛细管3-刻度标尺4-膨胀室，2020/7/31，12，温度为t1的液体的体积为Vt1，温度为T2的情况下体积为Vt2。温度变化引起的体积变化可以表示为：液体是一般液体的热膨胀系数和相对玻璃时膨胀系数，

5、表2-2，2020/7/31，13，温度计的灵敏度：与温度计对应的刻度为1C，液体是毛细管中的长度，液体是0100C之间的时膨胀系数，液体储液罐的容积，毛细管横截面积，玻璃管液体温度计的特点：相当大的范围(，2020/7/31，15，传记接触温度计：1-超薄螺钉；2-椭圆螺母；3-细导线；4-磁铁帽；5平铁块；6，7-如何实现外部引线、针脚变化，即额定温度设置？优点：结构简单，使用方便，可以表示温度，还可以控制温度缺点。易碎且破碎后，水银会污染环境。应用：恒温水浴、油罐和空调系统、2020/7/31，16、固体膨胀温度计：应用固体线膨胀原理测量温度的一般应用：双金属片温度计。原理：利用线膨胀系

6、数大的两种茄子金属材料制作双层板状零件，由于温度变化时弯曲变形，另一端有明显的位移，使指针在温度盘上移动。应用，2020/7/31，17，2，压力温度计，封闭系统中液体或气体加热后压力发生变化的原理，1-温压2-毛细管导管；3-压力计，根据工作物质可分为气体、液体、蒸汽式压力温度计。燃气式，一般充氮，温度上限可达500，线性刻度，但温白体积大，热惯性大。液体式、一般二甲苯充电、甲醇等，温波小，温度测量范围分别为40200和40170，蒸汽式、一般丙酮充电、乙醚等，作为利用低沸点蒸发液体的饱和压力测量的温度变化的原理，用于50200。刻度是非线性关系，温度计刻度不均匀。2020/7/31，18，

7、2.3热电偶温度计，特性：广泛使用；灵敏度好，准确度高。很容易保证单值函数关系。稳定性、再现性；响应时间快，容易获得材料。兼容性好，价钱低；温度测量范围广(-2962800)。2020/7/31，19，1。温度测量原理热电效应thermoelectricity effect(或Sebeck效果):将两个不同的导体或半导体A和B连接到闭环，在两个触点的温度(T和T0)不同时，徐璐由另外两个导体(或半导体)组成的闭环称为热电偶。导体a或b称为热电极。将两个销中温度为T的被测试对象放置在测量(工作或热侧)上，温度为参考温度T0的销也称为基准或参考端、自由端或冷端。，2020/7/31，20，闭合电路

8、上的热电动势是两个茄子电动势，即温差电动势(相同导体)和接触电动势(两个茄子不同导体)，将1毫伏米连接至热电偶电路，发现测量，热电势和热电极的材料，以及两端的温差和相关：热电势，两个温度越高，接触电势越大。电子密度差异越大，接触电势也越大。2020/7/31，22，温差电动势(汤姆森电动势):由于同一导体两端温度不同而产生的电势。取决于温差电动势的大小，热电偶两端的温差。温差越大，温差电动势越大。2020/7/31，23，热电偶电路的总热电势：1。如果A，B是相同材料，(NANB，A=B)，eab (t，t0)=T0=const，则热电等于t 1。2 .只有热电大小导体材料和触点温度与相关、形

9、状、接触区域无关。2020/7/31，25，4。在热电偶电路中，由于接触电势远比温差电势大小，所以总热电势极性总是取决于接触电势的极性。3 .在热电偶中，电子密度高的导体，电子密度低的导体，称为负电极。热功率的符号EAB(T，T0)规定了正负电极顺序和高温、低温端顺序，如果电极或温度顺序徐璐交换，热功率的极性就会反转。例如，2020/7/31，26，2。由均匀导体(或半导体)组成的闭合回路，例如热电偶的基本定律，1，均匀导体定律，无论导体截面、长度和温度分布如何，都不能产生热电势。说明：(1)一种同质材料不能形成热传导，必须由两种茄子不同材料的同质导体构成。(2)热电极材料不均匀时，由于温度梯

10、度的存在，产生额外的热电动势应用。热电极材料的均匀性检查(用于阳极的相同材料)热电极材料成分相同，2020/7/31，27，2，中间导体定律在热电偶电路中连接中间均匀导体后应用：使用计量仪测量热电偶的热电，可以使用热电偶测量金属壁温度、液体金属温度，热电偶电路中使用4，5，2020/7/31，28，3，标准电极的定律A，B知道标准电极C材料的热电动势的情况下，A，B构造热导时的热电动势分别是C构造热电偶时产生的热电动势的对数和。说明：只要通过实验可以获得每个电极和标准电极的热功，其中由两个电极组成的热电偶的热功，通过计算，一般可以选择高纯净白丝作为标准电极。例1，热段100C，冷段0 C中相当

11、于铜的热电动力为0.70。解决方案：EAC (100，0)=0.75mv，ebc (100，0)=-4mv，eab (100，0)=，应用：热电偶修正导线，等效格式，应用：热电偶分度表，2020/7/31，32，2020/7/31，33，3，热电偶种类和结构，热电偶材料必须满足以下要求：双列灵敏度高，热电势化学，物理性能稳定性，氧化，变形和腐蚀不易。3导体电阻温度系数小，电阻率小，4材料复制性和可交换性好，便于批量生产，制造简单，价值低，2020/7/31，34，产业标准化要求：标准化热电偶S铂金)贵金属混合(金铁合金，双铂钼)难熔金属一般结构有一般的预制结构和灵活安装的手套结构。2，手套热电

12、偶是通过拉伸热电偶线、绝缘材料和金属保护套而成的坚固组合体。结构多样：底型、底型、露头型、帽型。特点：装甲热电偶具有动态响应速度、机械强度、抗震、柔软、弯曲等优点，可以安装在窄或结构复杂的装置上。2020/7/31，36，装甲热电偶最多可使用100米，常用冷端处理方法：1，校正导线方法2，基准端恒温方法3，计算校正方法4，冷端补偿器方法5，软件校正方法，2020/7/国际电工委员会也适合使用国际标准制定标准的热电偶。校正导体与校正的热电偶相同：导线的化学成分和热电势公称值。补偿型(C):导线的化学成分不同于补偿热电偶。热电势值小于校正的热电偶和100(或200)。表2-4、2-5、2020/7/31、39，2020/7/31，40，1，各种延长线只能用于该型号的热电偶，必须在指定的温度范围内使用。2.注意极性，收到反效果就会渡边杏。否则会产生更大的误差。3、延长