《温度测量》PPT课件.ppt

1、第十一章 温度测量,1 概述一、测温方法,接触式测温 膨胀式温度计 电阻式温度计 热电偶温度计 其他 非接触式测温 辐射式温度计 亮度温度计 比色温度计 光导纤维测温,2 膨胀式温度计和压力式温度计,一、膨胀式温度计 1、液体膨胀式 图9-1 液体：水银、酒精、甲苯等 2、固体膨胀式 a）杆式温度计 图9-2a）杆对外套产生相对运动 b）双金属温度计 图9-2a）螺旋式、螺线式,二、压力式温度计,图9-3 充气式：温包内充氮气 充液式：甲醇、甘油、二甲苯等,3 热电偶式传感器,测量高温 热电势效应：两种导体组成一回路，如两连接点温度不同，回路中便有电流产生。 见图9-4,热电势由接触电势和温差

2、电势组成。 接触电势：由于不同导体具有不同的自由电子浓度，两导体接触后，电子从浓度高低，形成静电性的电位差。 温差电势：同一导体两点温度不同时，高温端的电子吸收热量多而动能大，它向低温端扩散，电子在高温端少，低温端多，形成电位差。 常用的热电偶材料：表9-1,4、电阻温度计,利用导体和半导体的电阻随温度变化做成的温度计。 金属：温度升高1，电阻增加0.40.6% 常用铂、铜、镍。 半导体：.，.26% 但重复性和高温稳定性不理想。,一、铂电阻温度计,金属铂Pt元素表中排在78 两种规格：初始电阻为：100 和50 特点： 测量范围：-200 850 。 精度高、稳定性好、耐氧化性能强。 缺点：

3、 电阻温度系数小，3.910-3 / ，即灵敏度低。 价格贵。 应用： 气象等高精度应用场合。,二、铜电阻温度计,两种规格：初始电阻为：100 和50 特点： 测量范围：-50 150 。比铂小。 温度系数比铂电阻高， 约4.2510-3 / 。 价格低 缺点： 电阻率小，所以铜电阻丝细， 易氧化。 应用： 精度要求不高的场合。,三、半导体热敏电阻,特点： 测量范围：300 。 温度系数大。 电阻率大、体积小、寿命长。 缺点： 重复性和互换性较差。 上限温度不高。 应用：,四、电阻温度计的测温误差来源,1、热电阻的基本误差 热电阻参数实际值偏离标准值而产生的误差 过大的电流引起电阻发热造成测量

4、误差。 一般工作电流 6mA 2、引线热电阻的误差 金属引线受热使其电阻变化，造成测量误差。 解决方法：,解决方法：,（三线制接法图9-9） 使两条引线电阻分别加到电桥相邻的两臂，将误差抵消。,3、显示仪表的误差,5、光辐射测温,任何物体受热后，都将有一部分的热能转变为辐射能。 温度测量常用可见光和红外线。,一、辐射温度计,1、全辐射温度计 它是通过测量物体在全光谱范围的总辐射功率，测出被测对象的温度。 其结构见图9-12，包括光学系统、辐射接收器等。 辐射接收器可用热电堆，由8对热电偶串联组成，热端涂上黑层吸收热辐射。 说明： 测出的是辐射温度，不是实际温度，需要进行修正 测温范围：700

5、2000 测量时注意被测物与仪表间的距离。,2、部分辐射温度计 工作光谱限于一定的光谱范围内。如红外光。 A、气动型 利用气体吸收红外辐射后，温度升高，体积增大的特性。见图4-79 常用于实验室内作标定基准。,B、热释电型 某些晶体在外电场作用下产生极化。在红外辐射下，温度升高，引起极化强度下降，表面电荷减少。 热释电效应 特点： 工作温度：300K 响应时间：10ms 常用于光谱仪、测稳仪、红外摄像等,三、亮度温度计,利用物体在不同温度下辐射的单色亮度不同。 单色亮度：指波长范围一定。 图9-14 被测物体辐射的单色亮度和仪表内的高温灯泡的灯丝 亮度比较，两者亮度相同时，灯丝亮度隐没在背景中

6、， 灯丝温度与被测温度一致。 灯丝温度可通过流过的电流大小来确定。,四、光导纤维测温,光纤用于传输光，可使光路转弯。 1、液晶-光导纤维温度计 利用液晶热色效应，即温度不同时液晶的液色不同，从而导致液晶对入射单色光（红光）反射强弱的变化。 图9-17 内部有两束光纤。,2、荧光-光导纤维温度计 利用某些元素的光致发光效应，即在光波激励下（如紫外线）发出荧光。荧光强度随温度而变化。 传感头见图9-18 荧光-光导纤维温度计见图9-19 3、马赫-珍德相位干涉型光纤温度计 光沿单模光纤（芯径小、折射率小的光纤）传播时，光的振幅、相位、偏振等会因外界因素（温度、压力、加速度、振动和电磁场等）改变而改

7、变。 图9-20 两根同样材质、且长度基本相同的单模光纤，它们的出射端平行，则出射光会产生干涉条纹。当被测温度变化时，测量光线出射光的相位改变，干涉条纹移动。,6 温度检测系统设计举例,例：有一温度为400 左右的空气流，速度为150200m/s， 静压p = 0.4MPa，管道直径为500mm，管壁温度100 ， 要求连续测量气流的总温。 一、何为总温？ 总温Th = 静温T0 + 动温TV 静温：温度计与气流相对静止时测得的温度。 动温：气流受阻滞时动能变为热能， ，使气体温度升高，升高的温度即为动温。 把温度计插入气流中，实测温度Tg在静温和总温之间。 气流速度不高时，Tg T0 。 超过 70m/s 时，就要考虑速度动能影响。,总温可通过下式求得： 流速已知，气体的气压比热容CP可查表，只要恢复系数 r 一定，测出Tg 就可求出总温。 二、方案选择 根据被测介质和被测温度400 ，确定用热电偶。,三、结构设计,1、以上分析可知，测量过程中要使 r 值稳定。 扭焊和对焊的热电偶的恢复系数 r 的试验曲线见图9-21,2、辐射误差问题 被测温度400 ，管壁温度100 ，热电偶工作端与管内壁辐射交换引起误差。 解决办法： a）加强管道保温，降低温差。 b）热电偶外加屏蔽罩，将热电偶和管壁隔离。 c）热电极选细些，减小表面发射率。 d）改善热电偶与气流的换热条件。