溫測(cè)量資料PPT課件

1、1.溫度和溫標(biāo)2.玻璃管液體溫度計(jì)3.熱電偶4.熱電阻5.輻射式溫度計(jì)6.測(cè)溫技術(shù)第四章 溫度測(cè)量第1頁/共83頁4.1 溫度和溫標(biāo) 溫度（物體的冷熱程度）宏觀：熱平衡狀態(tài)系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)。宏觀：熱平衡狀態(tài)系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)。微觀：分子平均動(dòng)能大小的量度。微觀：分子平均動(dòng)能大小的量度。溫度測(cè)量的基本依據(jù)-熱力學(xué)第零定律如果兩個(gè)熱力系的每一個(gè)都與第三個(gè)熱力系如果兩個(gè)熱力系的每一個(gè)都與第三個(gè)熱力系處于處于熱平衡熱平衡，則它們，則它們彼此彼此也處于熱平衡。也處于熱平衡。物理概念第2頁/共83頁衡量溫度的標(biāo)準(zhǔn)尺度。譬如規(guī)定什么樣的溫度是150，什么樣的溫度是200。國(guó)際普遍使用的溫標(biāo)有四種：國(guó)際普遍使用的溫

2、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)插方程溫標(biāo)：表示溫度的尺度4.1 溫度和溫標(biāo)第3頁/共83頁Q1/Q0 =T1/T0 假設(shè)一卡諾熱機(jī)工作在溫度為T0的低溫?zé)嵩春臀粗獪囟鹊母邷責(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 T0T1卡諾熱機(jī)Q0Q10011T/Q Q T熱力學(xué)溫度的內(nèi)插方程1 1、熱力學(xué)溫標(biāo) （開爾文 1848年）第4頁/共83頁 開爾文引出此溫標(biāo)后，于1854年建議用一個(gè)固定點(diǎn)來確定此溫標(biāo)。人們發(fā)現(xiàn)水的三相點(diǎn)(

3、273.16K)的穩(wěn)定性能長(zhǎng)期維持在0.1mK范圍內(nèi)。因此，1954年第10屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定采用水的三相點(diǎn)作為熱力學(xué)溫際的基本固定點(diǎn)此溫標(biāo)的表達(dá)式為：2273.161QTKQ 這種溫標(biāo)的最大特點(diǎn)是與選用的測(cè)溫介質(zhì)性質(zhì)無關(guān)，克服了經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)隨測(cè)溫介質(zhì)而變的缺陷，故稱它為科學(xué)的溫標(biāo)或絕對(duì)熱力學(xué)溫標(biāo)。由此而得的溫度稱為熱力學(xué)溫度。從此所有的溫度測(cè)量都以熱力學(xué)溫標(biāo)作為基準(zhǔn)。1 1、熱力學(xué)溫標(biāo) （開爾文 1848年）第5頁/共83頁現(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P、V、T之間的關(guān)系式為：恒量TPV16.273參PTP（氣體定容溫度計(jì)）（氣體定容溫度計(jì)）1 1、熱力學(xué)溫標(biāo) （開爾文

4、1848年）選用水的三相點(diǎn)溫度為273.16，定義水三相點(diǎn)溫度的1/273.16為1度，單位為K，就建立了熱力學(xué)溫標(biāo)。只要確定一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，整個(gè)溫標(biāo)就確定了。第6頁/共83頁2 2、 國(guó)際實(shí)用溫度計(jì)（溫標(biāo)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）指導(dǎo)思想: : 應(yīng)盡量與熱力學(xué)溫標(biāo)接近，溫度的復(fù)現(xiàn)性要好。內(nèi)容：（1）定義了固定點(diǎn)，共有1111個(gè)。（2）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)之間的插補(bǔ)公式。第7頁/共83頁3 3、攝氏溫標(biāo)-攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)：所用標(biāo)準(zhǔn)儀器是水銀玻璃溫度計(jì)。：所用標(biāo)準(zhǔn)儀器是水銀玻璃溫度計(jì)。分度方法是規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下，分度方法是規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下，水的冰水的冰點(diǎn)為點(diǎn)為0度，沸

5、點(diǎn)為度，沸點(diǎn)為100度度，水銀體積膨脹被，水銀體積膨脹被分為分為100等份，對(duì)應(yīng)每份的溫度定義為等份，對(duì)應(yīng)每份的溫度定義為1攝攝氏度，單位為氏度，單位為“oC”。攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)的換算關(guān)系可表示為：攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)的換算關(guān)系可表示為： t = T - 273.15 應(yīng)用最為廣泛的溫標(biāo)之一。第8頁/共83頁華氏溫標(biāo)：按照華氏溫標(biāo)，水的冰點(diǎn)為32oF，沸點(diǎn)是212oF,中間分為180分，每一份為1度，單位為“oF”。4 4、華氏溫標(biāo)- oF華氏溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)的換算關(guān)系為：華氏溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)的換算關(guān)系為： tF = 32 + 9/5 t 現(xiàn)在許多英語國(guó)家仍采用華氏溫標(biāo)。第9頁/共83頁華倫海

6、特（Fahrenheit，16861736）出生于德國(guó)但澤（今波蘭的格但斯克）。青年時(shí)代移居荷蘭阿姆斯特丹學(xué)習(xí)商業(yè)，以制造氣象儀器為業(yè)。1714年華倫海特用水銀代替酒精作為測(cè)溫物質(zhì)，制作了自己的溫度計(jì)。他令水的沸點(diǎn)為212度，純水的冰點(diǎn)為32度，人體體溫為98.6度。這套計(jì)溫體系就是華氏溫標(biāo)。1724年華倫海特公布了他的溫度計(jì)，并在當(dāng)年當(dāng)選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。 1742年，瑞典天文學(xué)家攝爾修斯（Celsius，17071744）提出一個(gè)新的測(cè)溫系統(tǒng)。他以水銀為測(cè)溫物質(zhì)，將水的沸點(diǎn)定為0度，冰的溶點(diǎn)定為100度。八年以后，攝爾修斯的同事建議把標(biāo)度倒過來，于是形成了今日廣為采用的攝氏溫標(biāo)。華氏溫標(biāo)和攝

7、氏溫標(biāo)的來歷第10頁/共83頁1.溫度和溫標(biāo)2.玻璃管液體溫度計(jì)3.熱電偶4.熱電阻5.輻射式溫度計(jì)6.測(cè)溫技術(shù)第四章 溫度測(cè)量第11頁/共83頁工作原理：利用玻璃管內(nèi)液體的體積隨溫度的升高而膨脹的原理。組成：液體存儲(chǔ)器、毛細(xì)管、標(biāo)尺、安全泡四部分。液體可為：水銀、酒精、甲苯等。當(dāng)溫度超過300時(shí)，應(yīng)采用硅硼玻璃，500500以上要采用石英玻璃。44.2 玻璃管液體溫度計(jì)第12頁/共83頁4.2 玻璃管液體溫度計(jì)玻璃管溫度計(jì)玻璃管溫度計(jì)第13頁/共83頁玻璃溫度計(jì)使用時(shí)注意點(diǎn): :a、玻璃、玻璃易破碎易破碎，因此不能受到撞擊、折拗以及驟冷，因此不能受到撞擊、折拗以及驟冷驟熱等。驟熱等。b、必須

8、等待溫度計(jì)與被測(cè)物體間達(dá)到熱平衡、水銀、必須等待溫度計(jì)與被測(cè)物體間達(dá)到熱平衡、水銀柱液面不再移動(dòng)后方可讀數(shù)，一般情況下溫度計(jì)浸在柱液面不再移動(dòng)后方可讀數(shù)，一般情況下溫度計(jì)浸在被測(cè)物體中被測(cè)物體中約約1 1 6 6分鐘才能達(dá)到熱平衡分鐘才能達(dá)到熱平衡。c、為了防止液體在毛細(xì)、為了防止液體在毛細(xì)管壁上的粘附管壁上的粘附；在讀數(shù)前常常；在讀數(shù)前常常必須輕輕敲擊溫度計(jì)，這一點(diǎn)在使用精密溫度計(jì)時(shí)尤必須輕輕敲擊溫度計(jì)，這一點(diǎn)在使用精密溫度計(jì)時(shí)尤其必須注意。其必須注意。4.2 玻璃管液體溫度計(jì)第14頁/共83頁d、讀數(shù)時(shí)，液柱液面，刻度和眼睛應(yīng)、讀數(shù)時(shí)，液柱液面，刻度和眼睛應(yīng)保持在同一水保持在同一水平面平面

9、上，以避免讀數(shù)誤差。上，以避免讀數(shù)誤差。e、由于溫度計(jì)制作上的問題或者溫度計(jì)使用日久可、由于溫度計(jì)制作上的問題或者溫度計(jì)使用日久可能造成溫度計(jì)玻璃球變形而使溫度計(jì)讀數(shù)與真實(shí)溫度能造成溫度計(jì)玻璃球變形而使溫度計(jì)讀數(shù)與真實(shí)溫度不符，此時(shí)溫度計(jì)必須進(jìn)行不符，此時(shí)溫度計(jì)必須進(jìn)行校正校正。4.2 玻璃管液體溫度計(jì)第15頁/共83頁1.溫度和溫標(biāo)2.玻璃管液體溫度計(jì)3.熱電偶4.熱電阻5.輻射式溫度計(jì)6.測(cè)溫技術(shù)第四章 溫度測(cè)量第16頁/共83頁4.3熱電偶 所形成的熱電勢(shì)包括兩部分：所形成的熱電勢(shì)包括兩部分：接觸電勢(shì)接觸電勢(shì)和和溫差溫差電勢(shì)電勢(shì)。一、熱電偶的工作原理熱電效應(yīng)：將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體

10、組成一個(gè)閉合回路，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)象稱為熱電效應(yīng)。這個(gè)現(xiàn)象是1821年Seebeck發(fā)現(xiàn)的故又稱為塞貝克效應(yīng)。BTAT04.3.1 4.3.1 熱電偶原理熱電偶原理第17頁/共83頁A、接觸電勢(shì)：當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體接觸時(shí)，由于兩者有不同的電子密度而產(chǎn)生的電勢(shì)。（指向電子密度大）BAABNNeKTTEln)(11式中EAB(T1)為A、B兩種材料在溫度為T1時(shí)的接觸電動(dòng)勢(shì)；K為玻耳茲曼常數(shù)；e為電子電荷：NA、NB為A、B兩種材料在溫度T1時(shí)的自由電子密度。一一一一一一一一一一一一一一一一一一+-電子e運(yùn)動(dòng)方向接

11、觸電動(dòng)勢(shì)EAB(T1) AB 電子電子e運(yùn)動(dòng)方向與電動(dòng)勢(shì)運(yùn)動(dòng)方向與電動(dòng)勢(shì)方向相反。方向相反。4.3熱電偶第18頁/共83頁10101),(TTAAdTTTE10101),(TTBBdTTTEA，B材料的湯姆遜系數(shù)ABB B、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)）: :由于導(dǎo)體或半導(dǎo)體由于導(dǎo)體或半導(dǎo)體兩端溫度不同而產(chǎn)生的一種電動(dòng)勢(shì)。（指向高溫）兩端溫度不同而產(chǎn)生的一種電動(dòng)勢(shì)。（指向高溫）+-高溫T1低溫T0EA(T1,T0)4.3熱電偶第19頁/共83頁4.3熱電偶C C、回路總熱電勢(shì)、回路總熱電勢(shì): :10101010101)(ln)(),(),()()(),(10dTNNTT

12、eKTTETTETETETTEATTBBAABABABAB)()(),(),(010101TfTfTTfTTEAB如果如果T0=const.，則，則EAB=f(T1)，即，即總熱電勢(shì)是總熱電勢(shì)是T1的單值函數(shù)。的單值函數(shù)。),()(),()(),(10001101TTETETTETETTEABABABAB),()(),()(010011TTETETTETEAABBABBEAB（T1）EAB（T0）EA（T1 ，T0 ）EB（T1 ，T0 ）A第20頁/共83頁4.3熱電偶推論：推論：1 1、當(dāng)、當(dāng)A A、B B同種材料，同種材料，E EABAB(t(t1 1，t t0 0)=0)=02 2、材

13、料不同，若、材料不同，若t t1 1=t=t0 0，則，則E EABAB(t(t1 1，t t0 0)=0)=03 3、熱電勢(shì)僅與、熱電勢(shì)僅與材料種類材料種類、兩節(jié)點(diǎn)溫度兩節(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)，與熱電偶有關(guān)，與熱電偶的長(zhǎng)短、粗細(xì)、形狀、沿?zé)犭娕季€的溫度分布無關(guān)。的長(zhǎng)短、粗細(xì)、形狀、沿?zé)犭娕季€的溫度分布無關(guān)。第21頁/共83頁4.3.2 4.3.2 熱電偶的基本定理熱電偶的基本定理 （一）熱電偶均質(zhì)導(dǎo)體定律: 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， 不論導(dǎo)體的截面、長(zhǎng)度以及溫度分布如何，均不產(chǎn)生熱電勢(shì)。可檢驗(yàn)熱電偶絲的均勻性。可檢驗(yàn)熱電偶絲的均勻性。4.3熱電偶第22頁/共83頁 （二）中

14、間導(dǎo)體定律: 在熱電偶回路中接入第三導(dǎo)體，只要與第三種導(dǎo)體相連接的兩端溫度相同，接入第三種導(dǎo)體后，對(duì)熱電偶回路中的總熱電勢(shì)沒有影響。),(),(00TTETTEABCAB4.3熱電偶第23頁/共83頁思考題:ABCDEFT1T1T1T1T2T2 六種不同的導(dǎo)體組成如圖回路，寫出回路中總的六種不同的導(dǎo)體組成如圖回路，寫出回路中總的熱電勢(shì)。（假設(shè)熱電勢(shì)。（假設(shè)AF電子密度逐漸下降，電子密度逐漸下降，T2T1）21(,)BDET T4.3熱電偶第24頁/共83頁（三）熱電偶的中間溫度定律補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶在兩接點(diǎn)溫度為T T、T T0 0時(shí)的熱電勢(shì)等于該熱電偶在兩接點(diǎn)溫度分別為T T、T TN N和T

15、TN N、T T0 0時(shí)相應(yīng)熱電勢(shì)的代數(shù)和。),(),(),(00TTETTETTENABNABABTT0TNABBA4.3熱電偶第25頁/共83頁結(jié)論：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涂稍诹硪焕涠藴囟认率褂?。熱電偶分度表中冷端溫度?，在實(shí)際測(cè)量中若熱電偶的冷端溫度為20，則可應(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例：用鉑銠例：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，輸出電勢(shì)為出電勢(shì)為0.668mV0.668

16、mV，試求被測(cè)對(duì)象的溫度。，試求被測(cè)對(duì)象的溫度。查表得被測(cè)溫度為查表得被測(cè)溫度為122。查表得查表得25時(shí)輸出電勢(shì)為時(shí)輸出電勢(shì)為0.143mV，所以有，所以有4.3熱電偶第26頁/共83頁鍋爐mVTT0 T0 T0 T0 參考點(diǎn)溫度不易保證鍋爐mVTT0 T0 T0 T0 貴AB4.3熱電偶長(zhǎng)度有限，冷端溫度不易恒定長(zhǎng)度有限，冷端溫度不易恒定-補(bǔ)償導(dǎo)線第27頁/共83頁 如果在T0T0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，則可以用這對(duì)導(dǎo)線代替從T0點(diǎn)到T0點(diǎn)一段的熱電偶線，而不影響熱電偶的熱電勢(shì)值，同時(shí)降低熱電偶測(cè)量成本。4.3熱電偶第28頁/共83頁鍋爐mVTT0 T0 T0 T

17、0 補(bǔ)償導(dǎo)線：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？熱電極材料的基本要求: :l性質(zhì)穩(wěn)定（在測(cè)量范圍不易氧化或不發(fā)生其它變化）l溫差系數(shù)大（溫度每變化一度產(chǎn)生的溫差電勢(shì)較大）4.3熱電偶第29頁/共83頁性能：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。作用：使熱電偶冷端遠(yuǎn)離熱源。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，可能會(huì)引起較大的測(cè)量誤差。 正負(fù)極不能接反。補(bǔ)償導(dǎo)線4.3熱電偶第30頁/共83頁4.3.3熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)形式（一）熱電偶種類：國(guó)際電工委員會(huì)（ICE）對(duì)熱電偶公認(rèn)性能比較好

18、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7種。名稱分度號(hào)名稱分度號(hào)名稱分度號(hào)鉑銠10-鉑S銅-康銅T鎳鉻-鎳硅K鉑銠30-鉑銠6B鎳鉻-康銅E鉑銠13-鉑R鐵-康銅J4.3熱電偶第31頁/共83頁4.3熱電偶標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的熱電勢(shì)與溫度的曲線關(guān)系第32頁/共83頁（二）熱電偶結(jié)構(gòu)類型（1 1）普通熱電偶）普通熱電偶（2 2）鎧裝熱電偶）鎧裝熱電偶（3 3）快速反應(yīng)薄膜熱電偶）快速反應(yīng)薄膜熱電偶（4 4）快速消耗微型熱電偶）快速消耗微型熱電偶1.普通熱電偶結(jié)構(gòu)：熱電極，絕緣套管，接線盒，保護(hù)套管4.3熱電偶第33頁/共83頁2.2.鎧裝熱電偶結(jié)構(gòu)：熱電極，絕緣材料，保護(hù)套管特點(diǎn)特點(diǎn)：測(cè)量端熱

19、容量小，：測(cè)量端熱容量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，機(jī)械強(qiáng)度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，機(jī)械強(qiáng)度高，撓性好撓性好，耐高壓，耐振動(dòng)，耐高壓，耐振動(dòng)，壽命長(zhǎng)，適用各種工業(yè)測(cè)壽命長(zhǎng)，適用各種工業(yè)測(cè)量。量。4.3熱電偶第34頁/共83頁3.3.小慣性熱電偶（快速反應(yīng)薄膜熱電偶）特點(diǎn)：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。4.3熱電偶第35頁/共83頁4.3.4熱電偶冷端溫度的補(bǔ)償4.3熱電偶（1 1）冷端恒溫）冷端恒溫（2 2）補(bǔ)償導(dǎo)線）補(bǔ)償導(dǎo)線（3 3）冷端補(bǔ)償器）冷端補(bǔ)償器1.冷端恒溫冰浴法，精度高,多用于實(shí)驗(yàn)室；工業(yè)則常用冷端恒溫器。第36頁/共83頁4.3熱電偶2.2.計(jì)算補(bǔ)償法),(),(),(00TTETTE

20、TTENABNABABTT0TNABBA第37頁/共83頁4.3熱電偶例用鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)溫，冷端Tn=25，EAB(T，Tn)=40.347mV，求被測(cè)對(duì)象的實(shí)際溫度。由分度表知：EAB(25，0)=1mVEAB(T，0)=40.347+1.0041.347mV由分度表知，T1002第38頁/共83頁3.3.補(bǔ)償電橋法利用電橋不平衡原理，橋臂熱電阻隨溫度變化，產(chǎn)生補(bǔ)償電壓V。電橋也叫毫伏發(fā)生器。),(),(),(00TTETTETTENABABNAB),(),(0TTEVTTEABNAB),(0TTEVNAB4.3熱電偶第39頁/共83頁 R1=R2=R3=1,不隨溫度變化 熱電阻20時(shí)，

21、RCU=1，Vab=0 環(huán)境不等于20時(shí)，電橋失去平衡，產(chǎn)生電勢(shì)Vab與E(Tn,T0)相等，疊加補(bǔ)償 使用時(shí)，注意零點(diǎn)是204.3熱電偶第40頁/共83頁熱電偶的連接方式熱電偶的連接方式（1 1）單點(diǎn)）單點(diǎn)連接連接（2 2）并聯(lián)）并聯(lián)連接連接（3 3）串聯(lián)）串聯(lián)連接連接（4 4）反）反接接與熱電偶配套的測(cè)溫儀表與熱電偶配套的測(cè)溫儀表直流電位差計(jì)、自動(dòng)電子電位差計(jì)、熱電偶溫度變直流電位差計(jì)、自動(dòng)電子電位差計(jì)、熱電偶溫度變送器送器4.3熱電偶第41頁/共83頁熱電偶測(cè)溫的主要優(yōu)點(diǎn)熱電偶測(cè)溫的主要優(yōu)點(diǎn)（1 1）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單，使用，使用方便方便，制造容易制造容易，熱電偶的大，熱電偶的大小和形狀

22、可按照需要自行配置；小和形狀可按照需要自行配置；（2 2）測(cè)量溫度）測(cè)量溫度范圍廣范圍廣，低溫用熱電偶可達(dá)，低溫用熱電偶可達(dá)-270-270，高溫用熱電偶可達(dá)高溫用熱電偶可達(dá)30003000；（3 3）測(cè)量）測(cè)量精確度精確度較高；較高；（4 4）屬于）屬于自源傳感器自源傳感器，無須外加電源；，無須外加電源；（5 5）易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸和測(cè)量易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸和測(cè)量。4.3熱電偶第42頁/共83頁1.溫度和溫標(biāo)2.玻璃管液體溫度計(jì)3.熱電偶4.熱電阻5.輻射式溫度計(jì)6.測(cè)溫技術(shù)第四章 溫度測(cè)量第43頁/共83頁4.4熱電阻對(duì)于一個(gè)給對(duì)于一個(gè)給定電阻，電阻值定電阻，電阻值是溫度的是溫度的單值函單值

23、函數(shù)數(shù)，可以通過測(cè)，可以通過測(cè)量電阻值來推算量電阻值來推算溫度。溫度。TRt鉑電阻熱敏電阻原理原理：金屬或半導(dǎo)體的：金屬或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化電阻值隨溫度的變化第44頁/共83頁4.4熱電阻優(yōu)點(diǎn)：1.1. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠2.2. 測(cè)溫范圍廣、不需要冷端補(bǔ)償3.3. 精度高要求：1.1. 電阻溫度系數(shù)要大，電阻率大，熱容量小2.2. R-TR-T關(guān)系最好線性3.3. 物理化學(xué)性能穩(wěn)定4.4. 易提純，易加工，價(jià)格便宜，可延性好第45頁/共83頁4.4熱電阻與熱電偶區(qū)別：與熱電偶區(qū)別：1.1. 測(cè)溫原理不同測(cè)溫原理不同2.2. 熱電偶要冷端，熱電阻不需要熱電偶要冷端，熱電阻不需要3.3.

24、 熱電偶有源、熱電阻無源，即熱電偶無需外熱電偶有源、熱電阻無源，即熱電偶無需外部電路，熱電阻必須有外部輔助電路部電路，熱電阻必須有外部輔助電路4.4. 熱電阻熱電阻感溫部分尺寸較大，因而熱電阻測(cè)溫感溫部分尺寸較大，因而熱電阻測(cè)溫的反應(yīng)速度比熱電偶慢的反應(yīng)速度比熱電偶慢5.5. 精度：熱電阻精度：熱電阻 熱電偶熱電偶第46頁/共83頁4.4熱電阻A A、鉑電阻（WZPWZP）,Pt,Pt1010, Pt, Pt100100 , Pt , Pt10001000優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定、易提純、精度高、電阻率大：穩(wěn)定、易提純、精度高、電阻率大電阻比：W W（100100）= 1.3925= 1.3925金屬導(dǎo)

25、體純度越高，電阻比越大。0100RRW(100)=1.393,W(100)=1.393,對(duì)應(yīng)純度為99.9995%99.9995%缺點(diǎn)缺點(diǎn)：價(jià)格高、：價(jià)格高、R-TR-T非線性，非線性，R Rt t=R=R0 0(1+At+Bt(1+At+Bt2 2) )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。第47頁/共83頁結(jié)構(gòu)：電阻絲、絕緣管、保護(hù)套管、接線盒4.4熱電阻第48頁/共83頁4.4熱電阻常見金屬電阻率第49頁/共83頁4.4熱電阻B B、銅電阻（WZCWZC），CuCu5050，CuCu100100優(yōu)點(diǎn)：易加工提純、價(jià)格便宜，R-TR-T線性、電阻溫度系數(shù)高缺點(diǎn)：易氧化、

26、測(cè)溫范圍窄（-50-50180180）、電阻率小002. 0428. 1)100(W)1 (0tRRt電阻值與溫度關(guān)系：電阻值與溫度關(guān)系：為避免接線電阻隨溫度的變化引起的誤差，可通過三線法接線。第50頁/共83頁C C、半導(dǎo)體熱敏電阻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-40350。電阻值隨溫度按指數(shù)曲線變化。)11(exp00TTBRRtTRt熱敏電阻4.4熱電阻第51頁/共83頁與金屬熱電阻比較：電阻溫度系數(shù)大，熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)約為-(3-(36)%6)%，金屬熱電阻約為0.40.40.6%0.6%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)線所用的電阻可忽

27、略不計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，可用于測(cè)量點(diǎn)溫度熱慣性小工藝和互換性差，精度低4.4熱電阻第52頁/共83頁NSP功率型功率型NTC熱敏電阻器熱敏電阻器 CWF型型NTC精密溫度傳感器精密溫度傳感器 MF11型型NTC熱敏電阻器熱敏電阻器 溫度傳感器溫度傳感器 第53頁/共83頁1.溫度和溫標(biāo)2.玻璃管液體溫度計(jì)3.熱電偶4.熱電阻5.輻射式溫度計(jì)6.測(cè)溫技術(shù)第四章 溫度測(cè)量第54頁/共83頁4.5輻射式溫度計(jì)輻射測(cè)溫法：1.1.亮度法（光學(xué)高溫計(jì)）2.2.輻射法（輻射高溫計(jì)）3.3.比色法（比色溫度計(jì)）原理：利用熱接收器接收被測(cè)物體在不同溫度下輻射能量的不同來確定對(duì)象的溫度。第55頁/共83頁4.5

28、輻射式溫度計(jì) 黑體和灰體概念：第56頁/共83頁熱輻射：0，主要在可見光和紅外線4.5輻射式溫度計(jì)第57頁/共83頁4.5輻射式溫度計(jì)A A、光學(xué)高溫計(jì)原理：受熱物體的單色輻射強(qiáng)度隨溫度升高而增加。E普朗克定律（黑體）1T/c510) 1e (CE2T/c5102eCE維恩公式（T3000K，誤差0.20.3時(shí)，須考慮速度的影響。靜溫：氣體無規(guī)則的分子運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能，T0總溫：氣體運(yùn)動(dòng)中的總能，T*動(dòng)溫：總能與分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能之差，Tv(氣流方向)pVcVTTTT2200*第65頁/共83頁恢復(fù)系數(shù)(復(fù)溫系數(shù))：002*0rV2ggpTTTTTTc有效溫度：傳感器測(cè)試得到的溫度Tg22*g*M

29、21k1M21kT) r1 (TT其中，k氣體的等熵過程系數(shù)；M馬赫數(shù)恢復(fù)系數(shù)r越高，M數(shù)越低，誤差越小d1/d224s424s412g1m21g1m1273t273t273t273tttdttd4.6測(cè)溫技術(shù)第73頁/共83頁(3)(3)、遮熱罩提高熱電偶周圍壁溫ts可減小輻射誤差加遮熱罩加遮熱罩只能減小部分輻射誤差，不能消除誤差，10252156-8342643 1 2150a)b)a)耐熱鋼遮熱罩 1-罩座2- 榫銷槽b)耐火塑料遮熱罩4.6測(cè)溫技術(shù)第74頁/共83頁(4)(4)、抽氣熱電偶原理：增大氣流速度以提高傳熱系數(shù)速度太低，傳熱改善不夠，溫度偏差較大流速太高，也會(huì)使溫度指示值下降故一般流速范圍以100200m/s為主壓縮空氣5614231-鎧裝熱偶2-噴嘴3-遮熱罩4-混合式擴(kuò)張管5-外金屬套管6-內(nèi)金屬套管4.6測(cè)溫技術(shù)第75頁/共83頁(5)(5)、氣動(dòng)式高溫計(jì)（文丘里式）原理：氣體密度與絕對(duì)溫度呈反比的原理來間接測(cè)量高溫氣體溫度的一種溫度計(jì)。pp113245T1T2+ -2