《建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)》第3章 溫度測(cè)量

1、膨脹式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)測(cè)溫測(cè)溫?zé)犭娕紲y(cè)溫?zé)犭娕紲y(cè)溫?zé)犭娮铚y(cè)溫?zé)犭娮铚y(cè)溫溫標(biāo)溫標(biāo)儀表儀表l衡量溫度的標(biāo)準(zhǔn)尺度。衡量溫度的標(biāo)準(zhǔn)尺度。譬如規(guī)定什么樣譬如規(guī)定什么樣的溫度是的溫度是150150，什么樣的溫度是，什么樣的溫度是2002003-1 溫度的測(cè)量方法一、溫標(biāo)一、溫標(biāo)國(guó)際普遍使用的溫標(biāo)有四種：國(guó)際普遍使用的溫標(biāo)有四種：熱力學(xué)溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)、 國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)。溫標(biāo)三要素：溫度計(jì)、固定點(diǎn)、內(nèi)插方程溫標(biāo)三要素：溫度計(jì)、固定點(diǎn)、內(nèi)插方程定義定義v水銀體膨脹是線性；水銀體膨脹是線性；v標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰點(diǎn)是攝氏零度，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰點(diǎn)是攝氏零度，

2、沸點(diǎn)為沸點(diǎn)為100度，而將汞柱在這兩點(diǎn)間等分度，而將汞柱在這兩點(diǎn)間等分為為100格，每等分格為攝氏格，每等分格為攝氏1度，標(biāo)記為度，標(biāo)記為。定義定義l1714年德國(guó)人法倫海脫以水銀為測(cè)溫介年德國(guó)人法倫海脫以水銀為測(cè)溫介質(zhì)，制成玻璃棒水銀溫度計(jì)。規(guī)定水的質(zhì)，制成玻璃棒水銀溫度計(jì)。規(guī)定水的沸點(diǎn)為沸點(diǎn)為212度，氯化銨與冰的混合物為度，氯化銨與冰的混合物為0度，中間等分為度，中間等分為212份，每一份為份，每一份為1度記度記作作。稱為華氏溫標(biāo)。稱為華氏溫標(biāo)。5(32)9CFQ1：卡諾熱機(jī)從高溫?zé)嵩次諢崃浚籕0：卡諾熱機(jī)向低溫?zé)嵩捶懦鰺崃縌1/Q0 =T1/T0 假設(shè)一卡諾熱機(jī)工作在溫度為T0的低溫

3、熱源和未知溫度熱源的高溫?zé)嵩粗g，如果該卡諾熱機(jī)向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃繛镼0 ，從高溫?zé)嵩次盏臒崃繛镼1 ，那么高溫?zé)嵩吹臏囟葹門1 = Q1/Q0 T0T0T1卡諾熱機(jī)Q0Q10011T/Q Q T熱力學(xué)溫度的熱力學(xué)溫度的內(nèi)插方程內(nèi)插方程 假設(shè)一標(biāo)準(zhǔn)熱源熱力學(xué)溫度為假設(shè)一標(biāo)準(zhǔn)熱源熱力學(xué)溫度為100K，熱，熱力學(xué)溫標(biāo)如何規(guī)定力學(xué)溫標(biāo)如何規(guī)定300K的溫度？的溫度？拿標(biāo)準(zhǔn)熱源作為低溫?zé)嵩?，另一熱源作拿?biāo)準(zhǔn)熱源作為低溫?zé)嵩?，另一熱源作為高溫?zé)嵩?，讓一卡諾熱機(jī)在兩熱源之為高溫?zé)嵩?，讓一卡諾熱機(jī)在兩熱源之間運(yùn)轉(zhuǎn)，如果從高溫?zé)嵩次盏臒崃块g運(yùn)轉(zhuǎn)，如果從高溫?zé)嵩次盏臒崃縌1與向標(biāo)準(zhǔn)熱源放出的熱量與向標(biāo)準(zhǔn)

4、熱源放出的熱量Q0之比等于之比等于3 ，那么高溫?zé)嵩礈囟鹊扔谀敲锤邷責(zé)嵩礈囟鹊扔?00Kl現(xiàn)實(shí)中熱力學(xué)溫標(biāo)是應(yīng)用氣體特性方程現(xiàn)實(shí)中熱力學(xué)溫標(biāo)是應(yīng)用氣體特性方程實(shí)現(xiàn)的。理想氣體的實(shí)現(xiàn)的。理想氣體的P、V、T之間的關(guān)之間的關(guān)系式為：系式為：恒量TPVv以水的三相點(diǎn)作為參考點(diǎn)，這樣可按照氣以水的三相點(diǎn)作為參考點(diǎn)，這樣可按照氣體壓力變化測(cè)溫。體壓力變化測(cè)溫。16.273參PTP（氣體定容溫度計(jì)）（氣體定容溫度計(jì)）v選用水的三相點(diǎn)溫度為選用水的三相點(diǎn)溫度為273.16，定義水，定義水的三相點(diǎn)溫度的的三相點(diǎn)溫度的1/273.16為為1度，單位為度，單位為k，這樣就建立了熱力學(xué)溫標(biāo)。只要確定這樣就建立了熱力

5、學(xué)溫標(biāo)。只要確定一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，則整個(gè)溫標(biāo)就確定了。一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，則整個(gè)溫標(biāo)就確定了。v指導(dǎo)思想指導(dǎo)思想: : 應(yīng)盡量與熱力學(xué)溫標(biāo)接近，溫度應(yīng)盡量與熱力學(xué)溫標(biāo)接近，溫度的復(fù)現(xiàn)性要好。的復(fù)現(xiàn)性要好。v內(nèi)容內(nèi)容（1 1）定義了固定點(diǎn)，共有）定義了固定點(diǎn)，共有1717個(gè)。個(gè)。（2）規(guī)定不同區(qū)域內(nèi)的基準(zhǔn)儀器。）規(guī)定不同區(qū)域內(nèi)的基準(zhǔn)儀器。（3）建立基準(zhǔn)儀器示值與國(guó)際溫標(biāo)之間的插）建立基準(zhǔn)儀器示值與國(guó)際溫標(biāo)之間的插補(bǔ)公式。補(bǔ)公式。 國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)指出，熱力學(xué)溫度為基本國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)指出，熱力學(xué)溫度為基本物理量，規(guī)定水的三相點(diǎn)溫度為物理量，規(guī)定水的三相點(diǎn)溫度為273.16，單位為單位為k，1k的大小為水的三相點(diǎn)熱力學(xué)

6、的大小為水的三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的溫度的1/273.16，由于攝氏溫標(biāo)將冰點(diǎn)定，由于攝氏溫標(biāo)將冰點(diǎn)定義為義為0，而冰點(diǎn)比水的三相點(diǎn)低，而冰點(diǎn)比水的三相點(diǎn)低0.01k0.01k，那么冰點(diǎn)溫度為那么冰點(diǎn)溫度為273.15k，即，即 單位單位。15.2739090Tt玻璃管液體溫度計(jì) 固體膨脹式 壓力式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)測(cè)溫?zé)犭娕紲y(cè)溫?zé)犭娮铚y(cè)溫接觸法非接觸法測(cè)溫方法溫度測(cè)量方法的分類溫度測(cè)量方法的分類l1接觸法測(cè)溫接觸法測(cè)溫：敏感元件直接與被測(cè)對(duì)象接：敏感元件直接與被測(cè)對(duì)象接觸，通過傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡，反映被測(cè)對(duì)觸，通過傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡，反映被測(cè)對(duì)象的溫度。象的溫度。l優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：直觀、可靠。：直觀

7、、可靠。l缺點(diǎn)缺點(diǎn)：存在負(fù)載效應(yīng)，存在負(fù)載效應(yīng)，l受到測(cè)量條件的限制，不能充分接觸，使檢受到測(cè)量條件的限制，不能充分接觸，使檢測(cè)元件溫度與被測(cè)對(duì)象溫度不一致。測(cè)元件溫度與被測(cè)對(duì)象溫度不一致。l熱量傳遞需要一定時(shí)間造成測(cè)溫滯后現(xiàn)象。熱量傳遞需要一定時(shí)間造成測(cè)溫滯后現(xiàn)象。（動(dòng)態(tài)誤差）（動(dòng)態(tài)誤差）l2非接觸法測(cè)溫非接觸法測(cè)溫：檢測(cè)部分與被測(cè)對(duì)象不直：檢測(cè)部分與被測(cè)對(duì)象不直接接觸，所以不破壞原有溫度場(chǎng)。通常用來測(cè)接接觸，所以不破壞原有溫度場(chǎng)。通常用來測(cè)量量1000以上的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、或反映迅速的高以上的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、或反映迅速的高溫物體。溫物體。防爆熱電阻防爆熱電阻溫度傳感器溫度傳感器室外溫度傳感器室外溫

8、度傳感器裝配式熱電偶裝配式熱電偶測(cè)溫敏感元件在受熱后尺寸或體積發(fā)生變測(cè)溫敏感元件在受熱后尺寸或體積發(fā)生變化，采取一些簡(jiǎn)便方法，測(cè)出它的尺寸或化，采取一些簡(jiǎn)便方法，測(cè)出它的尺寸或體積變化的大小。體積變化的大小。分類：分類：液體膨脹式、固體膨脹式、壓力式液體膨脹式、固體膨脹式、壓力式（一）工作原理（一）工作原理w利用玻璃管內(nèi)液體的體積隨溫度利用玻璃管內(nèi)液體的體積隨溫度的升高而膨脹的原理。的升高而膨脹的原理。w組成：液體存儲(chǔ)器、毛細(xì)管、標(biāo)組成：液體存儲(chǔ)器、毛細(xì)管、標(biāo)尺、安全泡四部分。尺、安全泡四部分。w液體可為：水銀、酒精、甲苯等。液體可為：水銀、酒精、甲苯等。w當(dāng)溫度超過當(dāng)溫度超過300時(shí)，應(yīng)采用

9、硅時(shí)，應(yīng)采用硅硼玻璃，硼玻璃，500500以上要采用石英玻以上要采用石英玻璃。璃。4（二）結(jié)構(gòu)與類型（二）結(jié)構(gòu)與類型棒式玻璃溫度計(jì)棒式玻璃溫度計(jì)內(nèi)標(biāo)式玻璃溫度計(jì)內(nèi)標(biāo)式玻璃溫度計(jì)電接點(diǎn)式溫度計(jì)電接點(diǎn)式溫度計(jì)利用水銀的熱脹冷縮和利用水銀的熱脹冷縮和水銀的導(dǎo)電性。水銀的導(dǎo)電性。功能功能:(:(1 1）指示溫度，）指示溫度， （2 2）恒溫自動(dòng)控制。）恒溫自動(dòng)控制。 玻璃棒溫度計(jì)玻璃棒溫度計(jì)（1）玻璃材料有較大的熱滯后效應(yīng)。）玻璃材料有較大的熱滯后效應(yīng)。（2）溫度計(jì)插入深度不夠?qū)⒁鹫`差，）溫度計(jì)插入深度不夠?qū)⒁鹫`差，（3）非線性誤差）非線性誤差（4）工作液的遲滯性）工作液的遲滯性（5）讀數(shù)誤差）讀

10、數(shù)誤差l液柱應(yīng)全部浸入被測(cè)介質(zhì)中。液柱應(yīng)全部浸入被測(cè)介質(zhì)中。若只有部若只有部分液柱被浸沒時(shí)，應(yīng)對(duì)指示值進(jìn)行修正。分液柱被浸沒時(shí)，應(yīng)對(duì)指示值進(jìn)行修正。 )(attntw某水銀溫度測(cè)量水溫為某水銀溫度測(cè)量水溫為90，插入處刻，插入處刻度為度為10，環(huán)境溫度為，環(huán)境溫度為10 ，則測(cè)量誤，則測(cè)量誤差為差為-1.024n: 露出液體部分所占的刻度數(shù)，露出液體部分所占的刻度數(shù)， : 工作液體工作液體對(duì)玻璃的相對(duì)體膨脹系數(shù)（汞對(duì)玻璃的相對(duì)體膨脹系數(shù)（汞0.00016，灑精，灑精0.000103），），t: 溫度計(jì)的示值，溫度計(jì)的示值，ta: 露出液柱露出液柱部分所處的環(huán)境溫度部分所處的環(huán)境溫度l溫度計(jì)與被

11、測(cè)介質(zhì)應(yīng)溫度計(jì)與被測(cè)介質(zhì)應(yīng)接觸足夠長(zhǎng)的時(shí)間接觸足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以使溫度計(jì)與被測(cè)介質(zhì)達(dá)到熱平衡。以使溫度計(jì)與被測(cè)介質(zhì)達(dá)到熱平衡。l讀數(shù)時(shí)，讀數(shù)時(shí)，視線應(yīng)與標(biāo)盡垂直，并與液柱視線應(yīng)與標(biāo)盡垂直，并與液柱于同一水平面上，手持溫度計(jì)頂端的小于同一水平面上，手持溫度計(jì)頂端的小耳環(huán)，不可觸摸標(biāo)尺。耳環(huán)，不可觸摸標(biāo)尺。（一）類型及工作原理（一）類型及工作原理 利用固體受熱膨脹原利用固體受熱膨脹原理制成的溫度計(jì)理制成的溫度計(jì)1. 桿式溫度計(jì)桿式溫度計(jì) 利用固體（一般采用利用固體（一般采用膨脹系數(shù)較大的金屬）膨脹系數(shù)較大的金屬）材料構(gòu)成材料構(gòu)成l它的感溫元件是由它的感溫元件是由膨脹系數(shù)不同的兩膨脹系數(shù)不同的兩種金屬

12、片牢固地結(jié)種金屬片牢固地結(jié)合在一起制成。合在一起制成。l可作溫度繼電控制、可作溫度繼電控制、極值溫度控制信號(hào)極值溫度控制信號(hào)固定端自由端BBAA雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)（一）工作原理與結(jié)構(gòu)形式（一）工作原理與結(jié)構(gòu)形式1 原理原理 壓力式溫度計(jì)是利用密封系統(tǒng)中測(cè)溫物壓力式溫度計(jì)是利用密封系統(tǒng)中測(cè)溫物質(zhì)的壓力隨溫度變化來測(cè)溫；質(zhì)的壓力隨溫度變化來測(cè)溫；2 分類分類按所充物質(zhì)相態(tài)分充氣式、沖液式、按所充物質(zhì)相態(tài)分充氣式、沖液式、蒸發(fā)式蒸發(fā)式按功能分：指示式、記錄式、報(bào)警式按功能分：指示式、記錄式、報(bào)警式和溫度調(diào)節(jié)式等和溫度調(diào)節(jié)式等3 組成組成 溫包、毛細(xì)管、感壓元溫包、毛細(xì)管、感壓元件（彈簧管、波紋

13、管等）件（彈簧管、波紋管等）l（二）（二）使用方法與特點(diǎn)使用方法與特點(diǎn)l對(duì)毛細(xì)管采取保護(hù)措施，對(duì)毛細(xì)管采取保護(hù)措施，防止損壞；注意安裝方防止損壞；注意安裝方式與位置對(duì)精度的影響。式與位置對(duì)精度的影響。l特點(diǎn)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，刻度清晰，防爆。便宜，刻度清晰，防爆。精度差，示值滯后時(shí)間精度差，示值滯后時(shí)間長(zhǎng)，毛細(xì)管易損壞。長(zhǎng)，毛細(xì)管易損壞。一熱電偶的工作原理一熱電偶的工作原理1熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)：將兩種不同材料的導(dǎo)體或?qū)煞N不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成一個(gè)閉和回路，如果兩端點(diǎn)半導(dǎo)體組成一個(gè)閉和回路，如果兩端點(diǎn)的溫度不同，則回路中將產(chǎn)生一定大小的溫度不同，則回路中將產(chǎn)生一定大小的

14、電流，這個(gè)電流的大小同材料的性質(zhì)的電流，這個(gè)電流的大小同材料的性質(zhì)以及節(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)，上述現(xiàn)象稱為熱電以及節(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)，上述現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。這個(gè)現(xiàn)象是效應(yīng)。這個(gè)現(xiàn)象是1821年年Seebeck發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn)的故又稱為塞貝克效應(yīng)。故又稱為塞貝克效應(yīng)。BTAT0l2接觸電勢(shì)接觸電勢(shì)：當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體接觸時(shí)，：當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體接觸時(shí)，由于兩者由于兩者有不同的電子密度而產(chǎn)生的電有不同的電子密度而產(chǎn)生的電勢(shì)。勢(shì)。 BAABNNeKTTEln)(11BAABNNeKTTEln)(00一一一一一一一一一一一一一一一一一一+-電子密度大電子密度小接觸電動(dòng)勢(shì) 珀?duì)栙N電勢(shì)珀?duì)栙N電勢(shì)AB10101),(TTAAdTTT

15、E10101),(TTBBdTTTEA，B材料的湯姆遜系數(shù)AB一 一一+-高溫低溫溫差電動(dòng)勢(shì)湯姆遜溫差電勢(shì)3.溫差電勢(shì)溫差電勢(shì)（湯姆遜溫差電勢(shì)（湯姆遜溫差電勢(shì)）10101010101)(ln)(),(),()()(),(10dTNNTTeKTTETTETETETTEATTBBAABABABAB)()(), (), (010101TfTfTTfTTEAB如果如果T0=const.，則，則EAB=f(T1)熱電偶回路中總熱電勢(shì)熱電偶回路中總熱電勢(shì)BEAB（T1）EAB（T0）EA（T1 ，T0 ）EB（T1 ，T0 ）A ),()(),()(),(10001101TTETETTETETTEABAB

16、ABAB),()(),()(010011TTETETTETEAABBABl利用熱電偶來檢測(cè)溫度，必須引入變換利用熱電偶來檢測(cè)溫度，必須引入變換器和顯示器。器和顯示器。ABT1T0 由同一均質(zhì)導(dǎo)體（電子密度處處相等）由同一均質(zhì)導(dǎo)體（電子密度處處相等）組成的閉合回路中，組成的閉合回路中， 不論導(dǎo)體的截面、不論導(dǎo)體的截面、長(zhǎng)度以及溫度分布如何，均不產(chǎn)生熱電長(zhǎng)度以及溫度分布如何，均不產(chǎn)生熱電勢(shì)。勢(shì)。檢驗(yàn)熱電偶絲的均勻性檢驗(yàn)熱電偶絲的均勻性l由均質(zhì)定律知：如果熱電偶的兩電極是由均質(zhì)定律知：如果熱電偶的兩電極是由兩種均質(zhì)導(dǎo)體組成，那么熱電偶的熱由兩種均質(zhì)導(dǎo)體組成，那么熱電偶的熱電勢(shì)僅與兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)，與

17、熱電極電勢(shì)僅與兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)，與熱電極的中間溫度分布無關(guān)的中間溫度分布無關(guān)l 在熱電偶回路中接入第三在熱電偶回路中接入第三導(dǎo)體，只要與第三種導(dǎo)體導(dǎo)體，只要與第三種導(dǎo)體相連接的兩端溫度相同，相連接的兩端溫度相同，接入第三種導(dǎo)體后，對(duì)熱接入第三種導(dǎo)體后，對(duì)熱電偶回路中的總熱電勢(shì)沒電偶回路中的總熱電勢(shì)沒有影響。有影響。),(),(00TTETTEABCAB),()(),()(), ()(), (0000000TTETETTETETTETETTEACACBCBABABC)()(ln)()(ln)()(ln)()(00000000000TNTNekTTNTNekTTNTNekTTETEABACCBCA

18、BC)()()(ln0000TETNTNekTABBA) , ()(), ()(), () (), (0000000TTETETTETETTETETTEACACBCBABABC),()()(),()(0000TTETETETTETEACABCBABT0TT0AcB精密測(cè)量精密測(cè)量工業(yè)測(cè)量工業(yè)測(cè)量ABCDEFT1T1T1T1T2T2六種不同的導(dǎo)體組成如圖回路，寫出回路中總的熱電勢(shì)。 熱電偶在兩接點(diǎn)溫度為熱電偶在兩接點(diǎn)溫度為T T、T T0 0時(shí)熱電勢(shì)等時(shí)熱電勢(shì)等于該熱電偶在兩接點(diǎn)溫度分別為于該熱電偶在兩接點(diǎn)溫度分別為T T、T TN N時(shí)時(shí)T TN N、T T0 0時(shí)相應(yīng)熱電勢(shì)的代數(shù)和。時(shí)相應(yīng)熱

19、電勢(shì)的代數(shù)和。),(),(),(00TTETTETTENABNABABTT0TNABBAl結(jié)論結(jié)論（1）已知熱電偶在某一冷端溫度下已知熱電偶在某一冷端溫度下進(jìn)行分度，只要引入適當(dāng)?shù)男拚涂稍谶M(jìn)行分度，只要引入適當(dāng)?shù)男拚涂稍诹硪焕涠藴囟认率褂?。另一冷端溫度下使用。l熱電偶分度表中冷端溫度為熱電偶分度表中冷端溫度為0，在實(shí)際，在實(shí)際測(cè)量中若熱電偶的冷端溫度為測(cè)量中若熱電偶的冷端溫度為20，則，則可應(yīng)用中間溫度定律進(jìn)行計(jì)算?？蓱?yīng)用中間溫度定律進(jìn)行計(jì)算。)0 ,20()20,()0 ,(ABABABETETEmV811. 0143. 0668. 0)0 ,25()25,()0 ,(sssetete舉

20、例：用鉑銠舉例：用鉑銠10鉑熱電偶測(cè)溫，冷端溫度為鉑熱電偶測(cè)溫，冷端溫度為25，輸出電勢(shì)為，輸出電勢(shì)為0.668mV0.668mV，試求被測(cè)對(duì)象的，試求被測(cè)對(duì)象的溫度。溫度。查表得被測(cè)溫度為查表得被測(cè)溫度為122。鍋爐mVTT0 T0 T0 T0 貴鍋爐mVTT0 T0 T0 T0 參考點(diǎn)溫度不易保證AB 如果在如果在T0T0 范圍內(nèi)，某對(duì)廉價(jià)導(dǎo)線的范圍內(nèi)，某對(duì)廉價(jià)導(dǎo)線的熱電性能與貴金屬熱電偶相同，則可以熱電性能與貴金屬熱電偶相同，則可以用這對(duì)導(dǎo)線代替從用這對(duì)導(dǎo)線代替從T0 點(diǎn)到點(diǎn)到T0點(diǎn)一段的熱點(diǎn)一段的熱電偶線，而不影響熱電偶的熱電勢(shì)值，電偶線，而不影響熱電偶的熱電勢(shì)值，同時(shí)降低熱電偶測(cè)量成

21、本。同時(shí)降低熱電偶測(cè)量成本。鍋爐mVTT0 T0 T0 T0 將熱電偶全用補(bǔ)償導(dǎo)線代替行嗎？將熱電偶全用補(bǔ)償導(dǎo)線代替行嗎？l性能性能 在一定溫度范圍和誤差范圍內(nèi)與熱在一定溫度范圍和誤差范圍內(nèi)與熱電偶的熱電性能相同電偶的熱電性能相同l作用作用 使熱電偶冷端遠(yuǎn)離熱源使熱電偶冷端遠(yuǎn)離熱源l注意注意 兩個(gè)接點(diǎn)溫度不能超過規(guī)定溫度兩個(gè)接點(diǎn)溫度不能超過規(guī)定溫度兩個(gè)接點(diǎn)溫度應(yīng)當(dāng)相同。否則，由于熱電偶兩個(gè)接點(diǎn)溫度應(yīng)當(dāng)相同。否則，由于熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電特性并不完全相同，可能與補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電特性并不完全相同，可能會(huì)引起較大的測(cè)量誤差。會(huì)引起較大的測(cè)量誤差。正負(fù)極不能接反正負(fù)極不能接反（一）種類（一）種類：國(guó)際

22、電工委員會(huì)（：國(guó)際電工委員會(huì)（ICE）對(duì)熱電）對(duì)熱電偶公認(rèn)性能比較好的材料制定了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，偶公認(rèn)性能比較好的材料制定了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，ICE推薦的標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶推薦的標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶7種。種。名稱名稱分度分度號(hào)號(hào)名稱名稱分 度分 度號(hào)號(hào)名稱名稱分度分度號(hào)號(hào)鉑銠鉑銠10-鉑鉑S銅銅-康銅康銅T鎳鉻鎳鉻-鎳硅鎳硅K鉑銠鉑銠30-鉑鉑銠銠6B鎳 鉻鎳 鉻 - 康康銅銅E 鉑銠鉑銠13-鉑鉑R鐵鐵-康銅康銅J 1.普通工業(yè)熱電偶普通工業(yè)熱電偶l結(jié)構(gòu)：熱電極，絕緣結(jié)構(gòu)：熱電極，絕緣套管，接線盒，保護(hù)套管，接線盒，保護(hù)套管套管結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：熱電極，絕：熱電極，絕緣材料，保護(hù)套管緣材料，保護(hù)套管特點(diǎn)特點(diǎn)：測(cè)量端熱容量：

23、測(cè)量端熱容量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，機(jī)小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，機(jī)械強(qiáng)度高，撓性好，械強(qiáng)度高，撓性好，耐高壓，耐振動(dòng)，壽耐高壓，耐振動(dòng)，壽命長(zhǎng)，適用各種工業(yè)命長(zhǎng)，適用各種工業(yè)測(cè)量。測(cè)量。特點(diǎn)特點(diǎn)：響應(yīng)快，時(shí)間常數(shù)小，可作溫度變：響應(yīng)快，時(shí)間常數(shù)小，可作溫度變化的動(dòng)態(tài)測(cè)量?；膭?dòng)態(tài)測(cè)量。1.冰點(diǎn)法冰點(diǎn)法精度高精度高多用于實(shí)驗(yàn)室多用于實(shí)驗(yàn)室v工業(yè)用冷端工業(yè)用冷端恒溫器恒溫器l冰呈屑狀，試管較細(xì)，插入較深，底部冰呈屑狀，試管較細(xì)，插入較深，底部裝變壓器油或者水銀裝變壓器油或者水銀l原理原理),(),(),(00TTETTETTENABNABABTT0TNABBAl例用鎳鉻例用鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)溫，冷端鎳硅熱電偶測(cè)溫，

24、冷端Tn=25，EAB(T，Tn)=40.347mV，求被測(cè)對(duì)象的實(shí)際，求被測(cè)對(duì)象的實(shí)際溫度。溫度。l由分度表知：由分度表知： EAB(25 ，0 )=1mV EAB(T， 0 )=40.347+1.00mV41.347mV由分度表知，由分度表知，T1002 l當(dāng)熱電偶與動(dòng)圈儀表配套使用時(shí)，如果當(dāng)熱電偶與動(dòng)圈儀表配套使用時(shí)，如果冷端相對(duì)恒定，測(cè)量精度要求不高，可冷端相對(duì)恒定，測(cè)量精度要求不高，可將儀表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)到熱電偶冷端溫度將儀表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)到熱電偶冷端溫度Tn，這就相當(dāng)于在輸入電勢(shì)之前，就有，這就相當(dāng)于在輸入電勢(shì)之前，就有一個(gè)補(bǔ)償電勢(shì)一個(gè)補(bǔ)償電勢(shì)EAB(Tn， 0 )，則，則( ,)(,

25、0)( ,0)ABNABNABET TETETl利用電橋不平衡利用電橋不平衡原理，橋臂熱電原理，橋臂熱電阻隨溫度變化，阻隨溫度變化，產(chǎn)生補(bǔ)償電壓產(chǎn)生補(bǔ)償電壓V),(),(),(00TTETTETTENABABNAB),(),(0TTEVTTEABNAB),(0TTEVNABvR1=R2=R3=1 與溫度無關(guān)與溫度無關(guān)v熱電阻熱電阻20，RCU= 1，vVab=0；環(huán)境不等于；環(huán)境不等于20 ，電橋失去平衡，產(chǎn)，電橋失去平衡，產(chǎn)生電勢(shì)生電勢(shì)Vab與與E(Tn,T0)相相等，疊加補(bǔ)償?shù)?，疊加補(bǔ)償v電橋又叫毫伏發(fā)生器電橋又叫毫伏發(fā)生器v使用時(shí)，注意零點(diǎn)是使用時(shí)，注意零點(diǎn)是20 （一）熱電偶測(cè)量誤差（

26、一）熱電偶測(cè)量誤差1.熱電偶分度誤差熱電偶分度誤差2.補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶的熱電特性不完全相補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶的熱電特性不完全相同帶來的誤差同帶來的誤差3.冷端溫度變化引起的誤差冷端溫度變化引起的誤差4.熱電極變質(zhì)產(chǎn)生的誤差熱電極變質(zhì)產(chǎn)生的誤差5.絕緣不良引起的誤差絕緣不良引起的誤差6.二次儀表的基本誤差二次儀表的基本誤差l熱電偶出廠使用一段時(shí)間后，或熱電偶重新焊熱電偶出廠使用一段時(shí)間后，或熱電偶重新焊制后，應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)制后，應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)l高于高于300熱電偶的校驗(yàn)原理與方法熱電偶的校驗(yàn)原理與方法熱電 阻測(cè)溫原理熱電 阻的類型熱電 阻測(cè)溫電路三種測(cè)溫方法比較本節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容對(duì)于一個(gè)給定對(duì)于一個(gè)給

27、定電阻，其電阻電阻，其電阻值是溫度的單值是溫度的單值函數(shù)，因而值函數(shù)，因而可以通過測(cè)量可以通過測(cè)量電阻值來推算電阻值來推算溫度。溫度。TRt鉑電阻熱敏電阻 平均電阻溫度系數(shù)平均電阻溫度系數(shù)dtdRRt01tRRt0v金屬導(dǎo)體電阻溫度系數(shù)一般為正值金屬導(dǎo)體電阻溫度系數(shù)一般為正值 純金屬一般為純金屬一般為0.380.68%，金屬純度越，金屬純度越高，其電阻溫度系數(shù)越大高，其電阻溫度系數(shù)越大v半導(dǎo)體材料的電阻溫度系數(shù)一般為負(fù)值半導(dǎo)體材料的電阻溫度系數(shù)一般為負(fù)值 電阻比：電阻比：W W（100100）= = 金屬導(dǎo)體純度越高，電阻比越大。金屬導(dǎo)體純度越高，電阻比越大。0100RRv電阻溫度系數(shù)電阻溫度

28、系數(shù)應(yīng)大應(yīng)大v復(fù)現(xiàn)性要好復(fù)現(xiàn)性要好v電阻率大電阻率大v價(jià)格便宜，工藝性好價(jià)格便宜，工藝性好v金屬熱電阻金屬熱電阻l 鉑熱電阻鉑熱電阻l 銅熱電阻銅熱電阻l 鎳熱電阻鎳熱電阻v半導(dǎo)體熱敏電阻半導(dǎo)體熱敏電阻l特點(diǎn)特點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好、性能可靠、：準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好、性能可靠、有較高電阻率，廣泛應(yīng)用于基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)化有較高電阻率，廣泛應(yīng)用于基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)化儀器中，是目前測(cè)溫復(fù)現(xiàn)性最好的一種。儀器中，是目前測(cè)溫復(fù)現(xiàn)性最好的一種。使用范圍使用范圍：-200850，在，在9090年國(guó)際溫標(biāo)中年國(guó)際溫標(biāo)中規(guī)定平衡氫三相點(diǎn)規(guī)定平衡氫三相點(diǎn)13.8k13.8k到銀凝固點(diǎn)到銀凝固點(diǎn)961.78961.78標(biāo)準(zhǔn)儀器應(yīng)用

29、鉑電阻。標(biāo)準(zhǔn)儀器應(yīng)用鉑電阻。電阻純度電阻純度：W W（100100）= 1.3850= 1.3850規(guī)格型號(hào)規(guī)格型號(hào)：Pt100Pt100、Pt10Pt10、Pt1000Pt1000。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：電阻絲、：電阻絲、絕緣管、保護(hù)絕緣管、保護(hù)套管、接線盒套管、接線盒鉑電阻鉑電阻v特點(diǎn)特點(diǎn)：線性度高、電阻溫度系數(shù)高、價(jià)：線性度高、電阻溫度系數(shù)高、價(jià)格便宜、電阻率低、易氧化。格便宜、電阻率低、易氧化。v使用范圍使用范圍：-50180。002. 0428. 1)100(W)1 (0tRRtv電阻值與溫度關(guān)系電阻值與溫度關(guān)系v標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻Cu50, Cu100l隨著溫度的增高阻值降低，具有負(fù)的溫

30、隨著溫度的增高阻值降低，具有負(fù)的溫度系數(shù)，測(cè)溫范圍度系數(shù)，測(cè)溫范圍-40350。l電阻值隨溫度按指數(shù)曲線變化，電阻值隨溫度按指數(shù)曲線變化，)11(exp00TTBRRtTRt熱敏電阻l與金屬熱電阻比較與金屬熱電阻比較：l電阻溫度系數(shù)大，熱敏電阻的電阻溫電阻溫度系數(shù)大，熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)約為度系數(shù)約為- -（3 36 6）% %，金屬熱電阻約，金屬熱電阻約為為0.40.40.6%0.6%。l電阻率大，可將電阻作的很大而體積電阻率大，可將電阻作的很大而體積很小，電阻阻值大，連接導(dǎo)線所用的電很小，電阻阻值大，連接導(dǎo)線所用的電阻可忽略不計(jì)。阻可忽略不計(jì)。l結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，可用于測(cè)量點(diǎn)溫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，

31、體積小，可用于測(cè)量點(diǎn)溫度度l熱慣性小熱慣性小l工藝和互換性差。工藝和互換性差。 (1)、普通型熱電阻、普通型熱電阻 (2)、鎧裝熱電阻、鎧裝熱電阻（3）薄膜鉑熱電阻）薄膜鉑熱電阻（4）厚膜鉑熱電阻）厚膜鉑熱電阻l分類：分類：l 平衡電橋平衡電橋 二線制二線制l 不平衡電橋不平衡電橋 三線制三線制l 四線制四線制l 電源電壓和穩(wěn)定性一般不影電源電壓和穩(wěn)定性一般不影響測(cè)量結(jié)果響測(cè)量結(jié)果如果不計(jì)如果不計(jì)RW隨溫度的變化，隨溫度的變化，Rt與與RH 觸點(diǎn)位置成線性關(guān)系觸點(diǎn)位置成線性關(guān)系連接導(dǎo)線的電阻隨溫度變化連接導(dǎo)線的電阻隨溫度變化引起測(cè)量誤差引起測(cè)量誤差1 平衡電橋平衡電橋GR1R2R3RW2RW1

32、RtabcdR0RH1RH2222122113121132113212()/ / - tWWHHtWWHHtHWWHRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR（）（）（）222122113121132113212()/ / - tWWHHtWWHHtHWWHRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR（）（）（）222122113121132113212()/ / - tWWHHtWWHHtHWWHRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR（）（）（）電源電壓和穩(wěn)定性一般不電源電壓和穩(wěn)定性一般不影響測(cè)量結(jié)果影響測(cè)量結(jié)果連接導(dǎo)線的電阻隨溫度變連接導(dǎo)線的電阻隨溫度變化引起測(cè)量誤差被

33、削弱化引起測(cè)量誤差被削弱 / )(212223112231121HWWHtWHHWtRRRRRRRRRRRRRRRRR）（）（）（RW2RW1RtdGR1R2R3abcR0RH1RH2I)(IfRt連續(xù)自動(dòng)顯示，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，連續(xù)自動(dòng)顯示，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜價(jià)格便宜Rt與與I成非線性關(guān)系成非線性關(guān)系電源電壓的穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量電源電壓的穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響，應(yīng)該使用穩(wěn)壓結(jié)果有影響，應(yīng)該使用穩(wěn)壓電源電源連接導(dǎo)線電阻隨溫度變化連接導(dǎo)線電阻隨溫度變化會(huì)引起測(cè)量誤差，三線接法會(huì)引起測(cè)量誤差，三線接法可以削弱可以削弱RW2RW1RtdIR1R2R3abc二線制二線制l三線制三線制VIRt=V/Iv高精度恒流源高精度恒流源v電壓表回路中無電電