動(dòng)力工程測(cè)試技術(shù)及儀器-第2章

1、學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求 掌握采用熱電偶溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)測(cè)溫掌握采用熱電偶溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)測(cè)溫的基本原理、測(cè)量方法、計(jì)算方法及有關(guān)電的基本原理、測(cè)量方法、計(jì)算方法及有關(guān)電路；熟悉幾種常用的熱電偶及電阻溫度計(jì)；路；熟悉幾種常用的熱電偶及電阻溫度計(jì)；能正確地選用溫度計(jì)并了解溫度計(jì)的標(biāo)定方能正確地選用溫度計(jì)并了解溫度計(jì)的標(biāo)定方法；了解幾種其它形式溫度計(jì)的原理。法；了解幾種其它形式溫度計(jì)的原理。第第2章章 溫溫 度度 測(cè)測(cè) 量量一、溫度一、溫度 溫度是表征物件冷熱程度的物理量。溫度是表征物件冷熱程度的物理量。物體溫度的高低反物體溫度的高低反映了物體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的大小映了物體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的大

2、小。 系統(tǒng)的熱平衡充要條件：系統(tǒng)的熱平衡充要條件：系統(tǒng)的溫度相等。系統(tǒng)的溫度相等。二、溫度的測(cè)量二、溫度的測(cè)量1. 測(cè)溫的理論依據(jù)：測(cè)溫的理論依據(jù)：系統(tǒng)的熱平衡，物體具有相同的系統(tǒng)的熱平衡，物體具有相同的溫度，因此，可從一個(gè)物體的溫度得知其它物體的溫度，因此，可從一個(gè)物體的溫度得知其它物體的溫度。（例：溫度。（例：“量體溫量體溫”）2. 測(cè)溫的材料：測(cè)溫的材料：已知一物體的某特性與溫度變化之間已知一物體的某特性與溫度變化之間的關(guān)系，就可用溫度來(lái)分度其性質(zhì)或狀態(tài)的變化情的關(guān)系，就可用溫度來(lái)分度其性質(zhì)或狀態(tài)的變化情況，是設(shè)計(jì)、制作溫度計(jì)的依據(jù)。況，是設(shè)計(jì)、制作溫度計(jì)的依據(jù)。3 .對(duì)測(cè)溫的物質(zhì)材料的

3、技術(shù)要求：對(duì)測(cè)溫的物質(zhì)材料的技術(shù)要求：物質(zhì)的某一屬性滿足以下要求：物質(zhì)的某一屬性滿足以下要求： 與溫度要有很好的線性關(guān)系。與溫度要有很好的線性關(guān)系。 好測(cè)量、分辨率高、靈敏度要符合要求。好測(cè)量、分辨率高、靈敏度要符合要求。 測(cè)量范圍寬（在測(cè)量范圍內(nèi)保持線性關(guān)系）測(cè)量范圍寬（在測(cè)量范圍內(nèi)保持線性關(guān)系） 較好的復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性。較好的復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性。 同時(shí)滿足上述條件的物質(zhì)不多，故不同的溫度計(jì)有不同時(shí)滿足上述條件的物質(zhì)不多，故不同的溫度計(jì)有不同的特點(diǎn)同的特點(diǎn)三、溫標(biāo)三、溫標(biāo)1. 溫標(biāo)溫標(biāo)：度量溫度的“標(biāo)尺”。對(duì)溫度的零點(diǎn)及分度方法所作的一種規(guī)定。常用的有 “攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)”、“華氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)”

4、、“熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)” 。2. 溫標(biāo)的形成溫標(biāo)的形成1927年以前，實(shí)際系統(tǒng)的可測(cè)性質(zhì)與熱力學(xué)溫度無(wú)一年以前，實(shí)際系統(tǒng)的可測(cè)性質(zhì)與熱力學(xué)溫度無(wú)一個(gè)完善的表達(dá)式?？梢哉J(rèn)為，當(dāng)時(shí)的個(gè)完善的表達(dá)式?？梢哉J(rèn)為，當(dāng)時(shí)的“溫度測(cè)量溫度測(cè)量”的的含義不科學(xué)。含義不科學(xué)。直到直到1927年使用溫度單位年使用溫度單位開(kāi)爾文以后，溫度定義開(kāi)爾文以后，溫度定義的現(xiàn)代化才算完成。的現(xiàn)代化才算完成。3. 熱力學(xué)溫標(biāo)（或稱：絕對(duì)溫標(biāo)）熱力學(xué)溫標(biāo)（或稱：絕對(duì)溫標(biāo)）意義：建立在熱力學(xué)基礎(chǔ)上意義：建立在熱力學(xué)基礎(chǔ)上,體現(xiàn)出溫度體現(xiàn)出溫度僅與熱量有關(guān)僅與熱量有關(guān),而與工質(zhì)無(wú)關(guān)而與工質(zhì)無(wú)關(guān)的理想溫標(biāo)。的理想溫標(biāo)?？ㄖZ定理：卡諾

5、定理：溫標(biāo)的確定：溫標(biāo)的確定：開(kāi)爾文溫度規(guī)定水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的三開(kāi)爾文溫度規(guī)定水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的三相點(diǎn)溫度為相點(diǎn)溫度為273.16K；三相點(diǎn)到沸點(diǎn)之間分為；三相點(diǎn)到沸點(diǎn)之間分為100等份等份，每等份記為，每等份記為1K；將三相點(diǎn)以下；將三相點(diǎn)以下263.16K定為絕對(duì)零定為絕對(duì)零度，記為度，記為0K，符號(hào)：，符號(hào)：T 。1K等于水的三相點(diǎn)熱力學(xué)等于水的三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的溫度的1/273.16。熱力學(xué)溫標(biāo)確定的溫度為。熱力學(xué)溫標(biāo)確定的溫度為應(yīng)用：應(yīng)用：卡諾循環(huán)實(shí)際上是不存在的卡諾循環(huán)實(shí)際上是不存在的。熱力學(xué)溫標(biāo)與理。熱力學(xué)溫標(biāo)與理想氣體溫標(biāo)是完全一致。用近似理想的惰性氣體制作想氣體溫標(biāo)是完全一致

6、。用近似理想的惰性氣體制作定容式氣體溫度計(jì)，根據(jù)熱力學(xué)第二定律確定其修正定容式氣體溫度計(jì)，根據(jù)熱力學(xué)第二定律確定其修正值，用氣體溫度計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)溫標(biāo)。值，用氣體溫度計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)溫標(biāo)。1212QQTT4. 國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)（簡(jiǎn)稱：國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)（簡(jiǎn)稱：ITS-90）定義定義：依據(jù)物質(zhì)的某些定義固定點(diǎn)所確定的溫標(biāo)，依據(jù)物質(zhì)的某些定義固定點(diǎn)所確定的溫標(biāo)，定義固定點(diǎn)：水的三相點(diǎn)、氧和水的沸點(diǎn)、金和銀定義固定點(diǎn)：水的三相點(diǎn)、氧和水的沸點(diǎn)、金和銀的凝固點(diǎn)等等。的凝固點(diǎn)等等。意義：意義：提供一種易準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)，并且盡可能地接近提供一種易準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)，并且盡可能地接近熱力學(xué)溫標(biāo)的實(shí)用溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)的實(shí)用溫標(biāo)應(yīng)用：攝

7、氏溫標(biāo)與開(kāi)爾文溫標(biāo)的關(guān)系為應(yīng)用：攝氏溫標(biāo)與開(kāi)爾文溫標(biāo)的關(guān)系為5. 溫度表的分類和特點(diǎn)溫度表的分類和特點(diǎn) 見(jiàn)見(jiàn)P21頁(yè)頁(yè)-22頁(yè)表頁(yè)表21和和22。273.15C)(16273.Tt一、熱電偶測(cè)溫原理一、熱電偶測(cè)溫原理2、熱電勢(shì)、熱電勢(shì)溫差電勢(shì)溫差電勢(shì)：導(dǎo)體兩端溫度不同而產(chǎn)生的一種電動(dòng)勢(shì)，方向由：導(dǎo)體兩端溫度不同而產(chǎn)生的一種電動(dòng)勢(shì)，方向由低溫端指向高溫端，與導(dǎo)體性質(zhì)和溫度有關(guān)。低溫端指向高溫端，與導(dǎo)體性質(zhì)和溫度有關(guān)。接觸電勢(shì)接觸電勢(shì)：兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體：兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體A和和B相接觸時(shí)，由電子擴(kuò)散相接觸時(shí)，由電子擴(kuò)散的速率不同，形成的一種電動(dòng)勢(shì)。的速率不同，形成的一種電動(dòng)勢(shì)。1、T測(cè)量端，又稱

8、熱端測(cè)量端，又稱熱端 T0參比端，又稱冷端參比端，又稱冷端 熱電勢(shì)，熱電流；熱電勢(shì)，熱電流； 1821年的賽貝克效應(yīng)。年的賽貝克效應(yīng)。溫差電勢(shì)的產(chǎn)生溫差電勢(shì)的產(chǎn)生8接觸電勢(shì)的產(chǎn)生接觸電勢(shì)的產(chǎn)生910tNNeKEATTAT ,TAd001溫差電勢(shì)表達(dá)式溫差電勢(shì)表達(dá)式BTAT)T(ABNNlneKTE接觸電勢(shì)表達(dá)式接觸電勢(shì)表達(dá)式回路總熱電勢(shì)表達(dá)式回路總熱電勢(shì)表達(dá)式 000000TfTfdtNNlneKEEEEETTBA)T ,T(A)T(AB)T ,T(B)T(AB)T ,T(AB)T(ABE0)T(ABE)T ,T(BE0)T ,T(AE0T0TAB 幾點(diǎn)結(jié)論：幾點(diǎn)結(jié)論：1.1. 熱電偶回路性質(zhì)

9、的大小只與材料的性質(zhì)熱電偶回路性質(zhì)的大小只與材料的性質(zhì) 及兩端溫度有關(guān)，與熱電偶的長(zhǎng)短、粗及兩端溫度有關(guān)，與熱電偶的長(zhǎng)短、粗 細(xì)無(wú)關(guān)。細(xì)無(wú)關(guān)。2. 2. 只有兩種不同的性質(zhì)的導(dǎo)體才能組成熱只有兩種不同的性質(zhì)的導(dǎo)體才能組成熱 電偶；當(dāng)熱電偶兩端溫度不同時(shí)，才會(huì)電偶；當(dāng)熱電偶兩端溫度不同時(shí)，才會(huì) 產(chǎn)生熱電勢(shì)。產(chǎn)生熱電勢(shì)。3. 3. 材料確定后，熱電勢(shì)的大小只與熱電偶材料確定后，熱電勢(shì)的大小只與熱電偶 兩端溫度有關(guān)。兩端溫度有關(guān)。二、熱電偶的基本定律二、熱電偶的基本定律2、中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律 由幾種不同材料組成的閉合回路，當(dāng)各材料的連接點(diǎn)由幾種不同材料組成的閉合回路，當(dāng)各材料的連接點(diǎn)溫度相同時(shí)

10、，此回路的熱電勢(shì)為零。溫度相同時(shí)，此回路的熱電勢(shì)為零。1、均質(zhì)導(dǎo)體定律均質(zhì)導(dǎo)體定律 任何一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的回路，不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。任何一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的回路，不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。 應(yīng)用：可檢驗(yàn)熱電極材料的均質(zhì)性。應(yīng)用：可檢驗(yàn)熱電極材料的均質(zhì)性。2.1 中間導(dǎo)體定律的推論中間導(dǎo)體定律的推論 1 1 在熱電偶回路中接入第三種材料，只要其兩端溫度相同在熱電偶回路中接入第三種材料，只要其兩端溫度相同，則對(duì)回路的熱電勢(shì)無(wú)影響。，則對(duì)回路的熱電勢(shì)無(wú)影響。 000000TfTfdtNNlneKEEEEETTBA)T ,T(A)T(AB)T ,T(B)T(AB)T ,T(AB給熱電偶的應(yīng)用給熱電偶的應(yīng)用及測(cè)量熱電偶

11、的及測(cè)量熱電偶的電信號(hào)帶來(lái)極其電信號(hào)帶來(lái)極其有利條件有利條件. .? ? ?2.2 中間導(dǎo)體定律的推論中間導(dǎo)體定律的推論 2 2： )T ,T(CB)T ,T(AC)T ,T(ABEEE000任意兩種均質(zhì)導(dǎo)體任意兩種均質(zhì)導(dǎo)體A、B，分別與均質(zhì)材料，分別與均質(zhì)材料C連接組成熱連接組成熱電偶回路，若熱電勢(shì)分別為電偶回路，若熱電勢(shì)分別為EAC(T,T0)和和ECB(T,T0)，則導(dǎo)體，則導(dǎo)體A、B組成的熱電偶的熱電勢(shì)為：組成的熱電偶的熱電勢(shì)為：3. 中間溫度定律中間溫度定律 )T ,T(AB)T ,T(AB)T ,T(ABEEE322131延長(zhǎng)線接入點(diǎn)延長(zhǎng)線接入點(diǎn)計(jì)算舉例計(jì)算舉例16三、熱電偶參比端

12、溫度的恒定及補(bǔ)償三、熱電偶參比端溫度的恒定及補(bǔ)償1.1.補(bǔ)償導(dǎo)線法補(bǔ)償導(dǎo)線法 熱電偶的參比端為恒定和已知時(shí)，才能正確反映熱端的溫?zé)犭娕嫉膮⒈榷藶楹愣ê鸵阎獣r(shí)，才能正確反映熱端的溫度值。若參比端的溫度不衡定，則需對(duì)其進(jìn)行修正處理。度值。若參比端的溫度不衡定，則需對(duì)其進(jìn)行修正處理。18 補(bǔ)償原因：補(bǔ)償原因：參比端溫度不穩(wěn)定，或不易安裝分度顯示參比端溫度不穩(wěn)定，或不易安裝分度顯示儀器，等等。儀器，等等。 補(bǔ)償原理：補(bǔ)償原理：依據(jù)中間溫度定律依據(jù)中間溫度定律, ,用補(bǔ)償導(dǎo)線將參比端引用補(bǔ)償導(dǎo)線將參比端引至距被測(cè)介質(zhì)較遠(yuǎn)的溫度恒定的地方。至距被測(cè)介質(zhì)較遠(yuǎn)的溫度恒定的地方。 要求要求: :性質(zhì)應(yīng)與熱電偶相

13、同性質(zhì)應(yīng)與熱電偶相同( (中間定律中間定律) )。應(yīng)保證應(yīng)保證2 2個(gè)接點(diǎn)溫度一致，補(bǔ)償線應(yīng)與熱個(gè)接點(diǎn)溫度一致，補(bǔ)償線應(yīng)與熱電偶配套。電偶配套。 補(bǔ)償型補(bǔ)償線優(yōu)點(diǎn)是：補(bǔ)償型補(bǔ)償線優(yōu)點(diǎn)是：節(jié)約貴金屬材料。節(jié)約貴金屬材料。 2、計(jì)算修正法計(jì)算修正法 修正原因：熱點(diǎn)偶配套的顯示儀是在冷端為修正原因：熱點(diǎn)偶配套的顯示儀是在冷端為0 C時(shí)進(jìn)行時(shí)進(jìn)行分度的，當(dāng)冷端溫度不為分度的，當(dāng)冷端溫度不為0 C，則應(yīng)對(duì)測(cè)量值進(jìn)行修正。，則應(yīng)對(duì)測(cè)量值進(jìn)行修正。 修正原理：中間溫度定律。修正原理：中間溫度定律。 步驟：步驟： E(t,0) 是冷端為是冷端為0 C而熱端為而熱端為t C(待測(cè)溫度待測(cè)溫度)時(shí)的時(shí)的熱電勢(shì)；熱

14、電勢(shì)； E(t,t0) 是冷端為是冷端為t0 C而熱端為而熱端為t C,實(shí)測(cè)值；實(shí)測(cè)值； E(t0,0) 是冷端為是冷端為t0 C時(shí)應(yīng)加的修正值，從熱電偶分度表中時(shí)應(yīng)加的修正值，從熱電偶分度表中查得；再依據(jù)查得；再依據(jù)E(t,0) 的計(jì)算值在的計(jì)算值在熱電偶分度表中查得熱端熱電偶分度表中查得熱端的待測(cè)溫度的待測(cè)溫度t C),t()t , t(), t(EEE00003、冰浴法冰浴法 使用該方法原因：使用該方法原因：顯示儀器溫度刻度是在參比端為顯示儀器溫度刻度是在參比端為0 C 進(jìn)行分度的。進(jìn)行分度的。 原理：原理：直接將參比端放置在溫度為直接將參比端放置在溫度為0 C的冰槽中的冰槽中,中間溫中

15、間溫度定律度定律。 應(yīng)用方法：應(yīng)用方法：直接讀取顯示儀表的溫度E(t,0)，再依據(jù)熱點(diǎn)偶的分度表查得待測(cè)溫度t。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度較高； 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：使用較麻煩；工業(yè)上很少使用，一般用于實(shí)驗(yàn)室。4 4、儀表機(jī)械調(diào)整法、儀表機(jī)械調(diào)整法 使用該方法的原因使用該方法的原因: 顯示儀器溫度刻度是在參比端為0 C 進(jìn)行分度的。 方法步驟：方法步驟：當(dāng)已知參比端溫度t t0，將儀表的機(jī)械起始零點(diǎn)調(diào)至t t0處，在測(cè)量時(shí)儀表指示的溫度即為待測(cè)熱端的溫度。 要求：要求： 參比端溫度比較穩(wěn)定，儀表零點(diǎn)調(diào)整比較方便測(cè)量精度不很高，一般用于工業(yè)溫度監(jiān)視。5、參比端溫度補(bǔ)償器法參比端溫度補(bǔ)償器法 使用該方法的原因

16、使用該方法的原因: 使使用計(jì)算法和冰浴法覺(jué)得用計(jì)算法和冰浴法覺(jué)得太麻煩。太麻煩。 方法的原理：方法的原理：在熱電偶在熱電偶測(cè)溫回路中，接入一電測(cè)溫回路中，接入一電橋電路，利用電橋不平橋電路，利用電橋不平衡產(chǎn)生的電壓來(lái)補(bǔ)償參衡產(chǎn)生的電壓來(lái)補(bǔ)償參比端溫度變化引起的熱比端溫度變化引起的熱電勢(shì)變化。電勢(shì)變化。P36頁(yè)圖頁(yè)圖2-146 6 輔助熱電偶法輔助熱電偶法(a)輔助熱電偶冷端恒溫；輔助熱電偶冷端恒溫；(b)輔助熱電偶熱端恒溫輔助熱電偶熱端恒溫1-熱電偶；熱電偶；2-補(bǔ)償導(dǎo)線；補(bǔ)償導(dǎo)線；3-輔助熱電偶；輔助熱電偶；4-恒溫器；恒溫器；5-銅導(dǎo)線；銅導(dǎo)線；6-動(dòng)圈表動(dòng)圈表四、連接線路四、連接線路(1

17、)熱電偶與電測(cè)儀表間的連接熱電偶與電測(cè)儀表間的連接圖圖2-16 測(cè)量線路的連接圖測(cè)量線路的連接圖熱電偶正極熱電偶正極 熱電偶負(fù)極熱電偶負(fù)極 + 補(bǔ)償導(dǎo)線極補(bǔ)償導(dǎo)線極 - 補(bǔ)償導(dǎo)線負(fù)極補(bǔ)償導(dǎo)線負(fù)極 銅導(dǎo)線銅導(dǎo)線(2) 一支熱電偶配用兩個(gè)電測(cè)儀表一支熱電偶配用兩個(gè)電測(cè)儀表(3) 多支熱電偶共用一臺(tái)電測(cè)儀表多支熱電偶共用一臺(tái)電測(cè)儀表 該法目的該法目的: : 利用多點(diǎn)切換開(kāi)關(guān)將幾支或幾只同一型號(hào)利用多點(diǎn)切換開(kāi)關(guān)將幾支或幾只同一型號(hào)的熱電偶接到一塊儀表上的熱電偶接到一塊儀表上, ,共用一個(gè)冷端補(bǔ)償器共用一個(gè)冷端補(bǔ)償器, ,節(jié)省儀節(jié)省儀表。表。圖2-18 多支熱電偶共用一臺(tái)儀表1測(cè)量熱電偶；2輔助熱電偶；

18、3恒溫箱；4接線端子排5切換開(kāi)關(guān)；6顯示儀表；7補(bǔ)償導(dǎo)線；8銅導(dǎo)線(4)熱電偶之間的連接熱電偶之間的連接nEEEEEEn 321串聯(lián)線路串聯(lián)線路 并聯(lián)線路并聯(lián)線路nEEEEEn 321反接線路反接線路21EEE五、直流電測(cè)儀表五、直流電測(cè)儀表 1、XCZ-101動(dòng)圈式儀表動(dòng)圈式儀表P40頁(yè)頁(yè)圖圖2-22 動(dòng)圈式儀表測(cè)量機(jī)構(gòu)工作原理動(dòng)圈式儀表測(cè)量機(jī)構(gòu)工作原理1動(dòng)圈；動(dòng)圈；2張絲；張絲；3鐵芯；鐵芯；4永久磁鐵；永久磁鐵；5指針；指針；6刻度標(biāo)尺刻度標(biāo)尺 R)t , t (ECCIICCAB021NWABABRR)t , t (ER)t , t (EI 00圖圖2-23 動(dòng)圈式儀表測(cè)量電路動(dòng)圈式儀

19、表測(cè)量電路原理圖原理圖1熱電偶；熱電偶；2補(bǔ)償導(dǎo)線；補(bǔ)償導(dǎo)線；3調(diào)整電阻；調(diào)整電阻；4測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)量機(jī)構(gòu)322、電位差計(jì)、電位差計(jì)a 手動(dòng)電位差計(jì)手動(dòng)電位差計(jì) ABNNkkABiNNiNNiRR/EEERIR/EIERI 33b 電子電位差計(jì)電子電位差計(jì)3、數(shù)字溫度計(jì)、數(shù)字溫度計(jì) 4、溫度變送器、溫度變送器 六、幾種常用的熱電偶及其性能六、幾種常用的熱電偶及其性能2、熱電偶的分類、熱電偶的分類 熱電勢(shì)熱電勢(shì)- -溫度關(guān)系是否標(biāo)準(zhǔn)化溫度關(guān)系是否標(biāo)準(zhǔn)化, ,分標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)化兩類分標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)化兩類 按熱電極材料分金屬、非金屬及半導(dǎo)體熱電偶三類按熱電極材料分金屬、非金屬及半導(dǎo)體熱電偶三類 按價(jià)格分貴金

20、屬和廉價(jià)金屬熱電偶兩類按價(jià)格分貴金屬和廉價(jià)金屬熱電偶兩類 按溫度分高溫和低溫?zé)犭娕純深惏礈囟确指邷睾偷蜏責(zé)犭娕純深?、熱電極材料、熱電極材料 物質(zhì)的某一屬性滿足以下要求：物質(zhì)的某一屬性滿足以下要求：與溫度要有很好的線性關(guān)系。與溫度要有很好的線性關(guān)系。好測(cè)量、分辨率高、符合要求的靈敏度。好測(cè)量、分辨率高、符合要求的靈敏度。測(cè)量范圍寬（在測(cè)量范圍內(nèi)保持線性關(guān)系）。測(cè)量范圍寬（在測(cè)量范圍內(nèi)保持線性關(guān)系）。較好的復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性。較好的復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性。實(shí)物圖實(shí)物圖36373. 標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶熱電偶的熱電勢(shì)熱電偶的熱電勢(shì)( (電壓電壓) )與溫度的與溫度的線性關(guān)系線性關(guān)系各種熱電偶的使各種熱

21、電偶的使用特點(diǎn)：用特點(diǎn)：線性關(guān)系及分度線性關(guān)系及分度已知，有已知的已知，有已知的分度表可查分度表可查SRB4. 非標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶非標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶 一些極其特殊場(chǎng)合，如極高溫或超低溫等溫度測(cè)量一些極其特殊場(chǎng)合，如極高溫或超低溫等溫度測(cè)量 為滿足特殊要求，進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)和制造，分度需進(jìn)行為滿足特殊要求，進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)和制造，分度需進(jìn)行標(biāo)定標(biāo)定 幾種常見(jiàn)的各種非標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶特點(diǎn)幾種常見(jiàn)的各種非標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)主要分為三種：普通型普通型、鎧裝型鎧裝型和薄膜型薄膜型七、熱電偶結(jié)構(gòu)七、熱電偶結(jié)構(gòu)薄膜型熱電偶結(jié)構(gòu)薄膜型熱電偶結(jié)構(gòu) 厚度僅為厚度僅為0.01-0.1 m，十分適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量，十分適用于動(dòng)態(tài)

22、測(cè)量300C以下的溫度。以下的溫度?？焖傥⑿拖目焖傥⑿拖氖綗犭娕际綗犭娕? :屬一次型的屬一次型的, ,使使用后用后, ,除鉑銠絲除鉑銠絲可回收外可回收外, ,多數(shù)多數(shù)部件燒毀部件燒毀. .43熱套式熱電偶結(jié)構(gòu)熱套式熱電偶結(jié)構(gòu) 七、熱電偶的校驗(yàn)七、熱電偶的校驗(yàn) 1熱電偶校驗(yàn)點(diǎn)選擇熱電偶校驗(yàn)點(diǎn)選擇常用熱電偶校驗(yàn)點(diǎn)及允許誤差常用熱電偶校驗(yàn)點(diǎn)及允許誤差 2校驗(yàn)設(shè)備及儀表校驗(yàn)設(shè)備及儀表圖圖2-302-30熱電偶校驗(yàn)裝置示意圖熱電偶校驗(yàn)裝置示意圖1 1調(diào)壓變壓器；調(diào)壓變壓器；2 2管式電爐；管式電爐；3 3標(biāo)準(zhǔn)熱電偶；標(biāo)準(zhǔn)熱電偶；4 4校驗(yàn)熱校驗(yàn)熱電偶；電偶；5 5冰點(diǎn)槽；冰點(diǎn)槽；6 6切換開(kāi)關(guān)；切

23、換開(kāi)關(guān)；7 7直流電位差計(jì)；直流電位差計(jì)；8 8鎳鎳塊；塊；9 9試管試管一、溫度計(jì)的選擇一、溫度計(jì)的選擇八八. . 熱電偶的安裝熱電偶的安裝根據(jù)溫度范圍選定相應(yīng)的溫度計(jì)根據(jù)溫度范圍選定相應(yīng)的溫度計(jì)根據(jù)測(cè)量環(huán)境選定合適的溫度計(jì)根據(jù)測(cè)量環(huán)境選定合適的溫度計(jì)根據(jù)精度要求選擇合適的溫度計(jì)根據(jù)精度要求選擇合適的溫度計(jì)二、常溫及高溫測(cè)量的溫度計(jì)的安裝二、常溫及高溫測(cè)量的溫度計(jì)的安裝 感溫元件應(yīng)與被測(cè)對(duì)象接觸感溫元件應(yīng)與被測(cè)對(duì)象接觸 接觸對(duì)象應(yīng)是導(dǎo)熱率較高材料接觸對(duì)象應(yīng)是導(dǎo)熱率較高材料 測(cè)量?jī)?nèi)溫時(shí)測(cè)量?jī)?nèi)溫時(shí), ,溫度傳感器應(yīng)有足夠的埋溫度傳感器應(yīng)有足夠的埋 入深度入深度 除特殊要求除特殊要求, ,避免與火

24、焰直接接觸避免與火焰直接接觸, ,應(yīng)將應(yīng)將 溫度傳感器放置在溫度均勻部位溫度傳感器放置在溫度均勻部位. .三、低溫測(cè)量的溫度計(jì)的安裝三、低溫測(cè)量的溫度計(jì)的安裝 感溫元件應(yīng)與被測(cè)對(duì)象接觸感溫元件應(yīng)與被測(cè)對(duì)象接觸 測(cè)量孔應(yīng)密封處理測(cè)量孔應(yīng)密封處理 溫度計(jì)安裝時(shí)溫度計(jì)安裝時(shí), ,應(yīng)考慮室溫對(duì)引線的影響應(yīng)考慮室溫對(duì)引線的影響, , 將引線貼在比室溫低的金屬上。將引線貼在比室溫低的金屬上。 測(cè)量?jī)?nèi)溫時(shí)測(cè)量?jī)?nèi)溫時(shí), ,溫度傳感器應(yīng)有足夠的埋溫度傳感器應(yīng)有足夠的埋 入深度入深度接觸對(duì)象應(yīng)是導(dǎo)熱率較高材料感溫元件應(yīng)與被測(cè)對(duì)象良好接觸341386385384371四、外界干擾防范措施四、外界干擾防范措施 導(dǎo)線屏

25、蔽。可將回路中的導(dǎo)線絞合，并穿入鐵管中，鐵導(dǎo)線屏蔽?？蓪⒒芈分械膶?dǎo)線絞合，并穿入鐵管中，鐵管壁接地，可有效防范外磁場(chǎng)的干擾。管壁接地，可有效防范外磁場(chǎng)的干擾。 測(cè)量裝置屏蔽。將回路中各個(gè)儀表或裝置固定在各自的測(cè)量裝置屏蔽。將回路中各個(gè)儀表或裝置固定在各自的金屬板座上，用導(dǎo)線將這些金屬板連接起來(lái)。金屬板座上，用導(dǎo)線將這些金屬板連接起來(lái)。合理接地。合理接地。熱電偶浮空。熱電偶及其測(cè)量回路浮空（對(duì)地絕緣電熱電偶浮空。熱電偶及其測(cè)量回路浮空（對(duì)地絕緣電阻），是使熱電偶避開(kāi)縱向干擾電壓的有效方法之一。阻），是使熱電偶避開(kāi)縱向干擾電壓的有效方法之一。 2.3.1 熱電阻測(cè)溫原理熱電阻測(cè)溫原理 溫度變化溫度

26、變化 熱電偶用于高溫測(cè)量熱電偶用于高溫測(cè)量(500C)，在較低的溫度下工作，在較低的溫度下工作，靈敏度較低。在低溫測(cè)量中多采用熱電阻測(cè)溫技術(shù)。，靈敏度較低。在低溫測(cè)量中多采用熱電阻測(cè)溫技術(shù)。導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻變化導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻變化測(cè)量系統(tǒng)輸出電信號(hào)變化測(cè)量系統(tǒng)輸出電信號(hào)變化事先標(biāo)定的電信號(hào)事先標(biāo)定的電信號(hào)與溫度的關(guān)系來(lái)確定溫度。與溫度的關(guān)系來(lái)確定溫度。 對(duì)熱電阻材料的要求：對(duì)熱電阻材料的要求：（同熱電偶材料）（同熱電偶材料） 測(cè)溫范圍測(cè)溫范圍：200C 500C )t (fR (1)(1)金屬熱電阻溫度計(jì)金屬熱電阻溫度計(jì) 1. 基本參數(shù)電阻溫度系數(shù)基本參數(shù)電阻溫度系數(shù) 溫度變化溫度變化1

27、1C時(shí)電阻值的相對(duì)變化量時(shí)電阻值的相對(duì)變化量單位溫度變化對(duì)應(yīng)的電阻變化率越大，電阻溫度計(jì)越靈敏，單位溫度變化對(duì)應(yīng)的電阻變化率越大，電阻溫度計(jì)越靈敏， 值也越大值也越大。2. 金屬材料純度越高，金屬材料純度越高， 值也越大值也越大。dtdRRdtRdR10100100R/RW 2.3.2 熱電阻的種類及結(jié)構(gòu)熱電阻的種類及結(jié)構(gòu) 4.4.常用的兩種金屬熱電阻及結(jié)構(gòu)常用的兩種金屬熱電阻及結(jié)構(gòu) 鉑電阻溫度傳感器鉑電阻溫度傳感器(-200850) ) 物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好性能可靠。物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好性能可靠。 銅電阻溫度傳感器銅電阻溫度傳感器(-50150) 電阻與溫度關(guān)

28、系線性、互換性好、價(jià)格低廉，但電阻電阻與溫度關(guān)系線性、互換性好、價(jià)格低廉，但電阻率小，體積較大、易氧化。率小，體積較大、易氧化。320100)(t1tCBtAt(RRt )120BtAt(RRt 在在0100溫度范圍內(nèi)，其電阻與溫度關(guān)系溫度范圍內(nèi)，其電阻與溫度關(guān)系 )t(RRt001 云母片的邊緣開(kāi)有鋸齒形缺口，鉑絲繞在齒云母片的邊緣開(kāi)有鋸齒形缺口，鉑絲繞在齒縫內(nèi)以防短路。鉑絲繞組兩面蓋以云母片絕縫內(nèi)以防短路。鉑絲繞組兩面蓋以云母片絕緣。為改善熱電阻的動(dòng)態(tài)特性和增加機(jī)械強(qiáng)緣。為改善熱電阻的動(dòng)態(tài)特性和增加機(jī)械強(qiáng)度，再在其兩側(cè)鉚接用金屬薄片制成的夾持度，再在其兩側(cè)鉚接用金屬薄片制成的夾持件。鉑絲繞

29、組的出線端與銀絲引出線相焊，件。鉑絲繞組的出線端與銀絲引出線相焊，并穿入瓷套管中加以絕緣和保護(hù)。并穿入瓷套管中加以絕緣和保護(hù)。 (a)平板形平板形 (b)圓柱形圓柱形 (c)螺旋形螺旋形 鉑電阻鉑電阻 1鉑絲；鉑絲；2鉚釘；鉚釘；3銀絲引出線；銀絲引出線；4絕緣絕緣片；片； 5支持件；支持件；6骨架骨架 銅電阻銅電阻1線圈骨架線圈骨架 2銅電阻絲銅電阻絲 3補(bǔ)償繞組補(bǔ)償繞組 4銅引出線銅引出線 銅電阻體是一個(gè)銅絲繞組（包括銅電阻體是一個(gè)銅絲繞組（包括錳銅錳銅補(bǔ)償部分），它將直徑為補(bǔ)償部分），它將直徑為0.1mm的高強(qiáng)度漆包銅線，采用雙線無(wú)感繞線法，在圓柱形塑料支架的高強(qiáng)度漆包銅線，采用雙線無(wú)感

30、繞線法，在圓柱形塑料支架上繞制而成為防止銅電阻體上所繞銅絲松散，加強(qiáng)機(jī)械固緊以及提高上繞制而成為防止銅電阻體上所繞銅絲松散，加強(qiáng)機(jī)械固緊以及提高銅電阻體導(dǎo)熱性能，整個(gè)銅電阻體先經(jīng)過(guò)酚醛樹(shù)脂（或環(huán)氧樹(shù)脂）的銅電阻體導(dǎo)熱性能，整個(gè)銅電阻體先經(jīng)過(guò)酚醛樹(shù)脂（或環(huán)氧樹(shù)脂）的浸漬處理，然后再進(jìn)行烘干（同時(shí)也起老化作用）處理，烘干溫度為浸漬處理，然后再進(jìn)行烘干（同時(shí)也起老化作用）處理，烘干溫度為120，保持，保持24小時(shí)，然后冷卻至常溫，將銅絲繞組的出線端子與鍍小時(shí)，然后冷卻至常溫，將銅絲繞組的出線端子與鍍銀銅絲制成的引出線焊牢，并穿入絕緣套管中加以絕緣和保護(hù)，或直銀銅絲制成的引出線焊牢，并穿入絕緣套管中加

31、以絕緣和保護(hù)，或直接用絕緣導(dǎo)線與其焊接。接用絕緣導(dǎo)線與其焊接。 鎳熱電阻鎳熱電阻 NR 鎳熱電阻鎳熱電阻 SRPR 錳銅補(bǔ)償電阻錳銅補(bǔ)償電阻 將鎳電阻絲與電阻溫度系數(shù)極小的將鎳電阻絲與電阻溫度系數(shù)極小的錳銅絲錳銅絲并聯(lián)在一起，使得調(diào)并聯(lián)在一起，使得調(diào)整后的總電阻溫度系數(shù)達(dá)到規(guī)定值，使鎳熱電阻具有互換性。整后的總電阻溫度系數(shù)達(dá)到規(guī)定值，使鎳熱電阻具有互換性。 492310805210665054850100t.t.t.Rt 其使用溫度范圍為其使用溫度范圍為-50300，但是溫度在但是溫度在200左右時(shí)，電阻溫度左右時(shí)，電阻溫度系數(shù)系數(shù) 有特異點(diǎn)有特異點(diǎn) 低溫用熱電阻低溫用熱電阻 銠鐵熱電阻銠鐵熱

32、電阻 是由含鐵量為是由含鐵量為0.07%（摩爾分?jǐn)?shù)）的銠鐵（摩爾分?jǐn)?shù)）的銠鐵（Rh-Fe）合金合金制成的熱電阻。銠鐵熱電阻適用于制成的熱電阻。銠鐵熱電阻適用于30K以下直到以下直到lK的低溫測(cè)的低溫測(cè)量。量。 鉑鈷熱電阻鉑鈷熱電阻 是由含鈷量為是由含鈷量為0.5%（摩爾分?jǐn)?shù)）的鉑鈷（摩爾分?jǐn)?shù)）的鉑鈷（Pt-Co）合金）合金制成的熱電阻。其靈敏度較大，在制成的熱電阻。其靈敏度較大，在20K附近為，在附近為，在4K附近為附近為0.15。 (2)(2)半導(dǎo)體電阻溫度計(jì)半導(dǎo)體電阻溫度計(jì)1. 1. 半導(dǎo)體半導(dǎo)體電阻與溫度的關(guān)系電阻與溫度的關(guān)系2.2. 半導(dǎo)體電阻的優(yōu)點(diǎn)半導(dǎo)體電阻的優(yōu)點(diǎn): : 溫度系數(shù)大，

33、分辨率高；溫度系數(shù)大，分辨率高； 電阻率大，體積??；電阻率大，體積??； 熱慣性小，靈敏度高；熱慣性小，靈敏度高； (-100300) )3. 3. 半導(dǎo)體電阻的半導(dǎo)體電阻的缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：互換性不好互換性不好, ,線性度不好線性度不好, ,穩(wěn)定性較差穩(wěn)定性較差, ,精度低。精度低。TBTAeRT0R按其溫度特性可分為如下三類：按其溫度特性可分為如下三類：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）。）。 )11(exp00ttBRRtt正溫度系數(shù)熱敏電阻（正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC） )(exp00ttBRRPtt臨界溫度熱敏電阻（臨界溫度熱敏電阻（CTR） 它的特點(diǎn)是在某一溫度下，電阻值急驟

34、降低，故稱為它的特點(diǎn)是在某一溫度下，電阻值急驟降低，故稱為臨界溫度熱敏電阻。臨界溫度熱敏電阻。 半導(dǎo)體熱敏電阻具有以下優(yōu)點(diǎn)：半導(dǎo)體熱敏電阻具有以下優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高。它的電阻溫度系數(shù)較金屬大靈敏度高。它的電阻溫度系數(shù)較金屬大10100倍倍 電阻值高。其電阻值較鉑熱電阻高出電阻值高。其電阻值較鉑熱電阻高出14個(gè)數(shù)量級(jí)個(gè)數(shù)量級(jí) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，熱慣性小。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，熱慣性小。 熱敏電阻的結(jié)構(gòu)熱敏電阻的結(jié)構(gòu)(a)(a)珠形熱敏電阻珠形熱敏電阻 (b)(b)玻璃殼層熱敏電阻玻璃殼層熱敏電阻 (c)(c)高溫?zé)崦綦娮韪邷責(zé)崦綦娮? 1感溫元件（金屬氧化物燒結(jié)體）；感溫元件（金屬氧化物燒結(jié)體）； 2

35、2引線（鉑絲）；引線（鉑絲）；3 3玻璃殼層；玻璃殼層；4 4杜美絲；杜美絲；5 5耐熱鋼管；耐熱鋼管；6 6氧化鋁保護(hù)管；氧化鋁保護(hù)管；7 7耐熱氧化鋁粉末；耐熱氧化鋁粉末；8 8玻璃粘結(jié)密封玻璃粘結(jié)密封圖圖2-42 2-42 熱敏電阻的結(jié)構(gòu)形式熱敏電阻的結(jié)構(gòu)形式(a)(a)圓片形圓片形 (b)(b)薄膜形薄膜形 (c)(c)桿形桿形 (d)(d)管形管形 (e)(e)平板形平板形 (f)(f)珠形珠形 (g)(g)扁圓形扁圓形 (h)(h)墊圈形墊圈形 (i)(i)桿形（金屬帽引出）桿形（金屬帽引出）(3)(3)熱電阻的結(jié)構(gòu)熱電阻的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)鉑熱電阻標(biāo)準(zhǔn)鉑熱電阻 1 1、電阻體、電阻體 2

36、2、骨架、骨架 3 3、引線、引線 4 4、保護(hù)套管、保護(hù)套管普通型熱電阻普通型熱電阻 l出線孔密封圈 2出線孔螺母 3鏈條 4蓋5接線柱 6蓋的密封圈 7接線盒 8接線座9保護(hù)管 10絕緣管 11內(nèi)引線 12感溫元件普通型熱電阻普通型熱電阻 (a)(a)兩線制兩線制 (b)(b)三線制三線制 (c)(c)四線制四線制一接線端子一接線端子 R R一感溫元件一感溫元件 A A、B B一接線端子的標(biāo)號(hào)一接線端子的標(biāo)號(hào)鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻 (a)(a)三線制熱電阻三線制熱電阻 (b)(b)四線制熱電阻四線制熱電阻l l不銹鋼管不銹鋼管 2 2感溫元件感溫元件 3 3內(nèi)引線內(nèi)引線 4 4氧化鎂絕緣材料

37、氧化鎂絕緣材料薄膜鉑熱電阻薄膜鉑熱電阻 厚膜鉑熱電阻厚膜鉑熱電阻 2.3.3 熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)1手動(dòng)電位差計(jì)測(cè)量法手動(dòng)電位差計(jì)測(cè)量法三線制熱電阻三線制熱電阻 11RVRVItNN NNtRVVR11 rRRt 1NNtRVVR22 rRRt22 212RRRt 四線制熱電阻四線制熱電阻 ttNNRVRVI NNttRVVR 2手動(dòng)電橋測(cè)量法手動(dòng)電橋測(cè)量法（1 1）二線制熱電阻）二線制熱電阻)RR(RRRLT 23132RR 1RRRLT 1RRT )RRR(RR)RR(WLTW 2311RRRLT 32RR 72（2 2）三線制熱電阻）三線制熱電阻)RR(RR)RR(BTA 231

38、32RR ABTRRRR 1BARR 1RRT （3 3）四線制熱電阻）四線制熱電阻)RR(RR)RR(BTA 231ABTRRRR 1)RR(RR)RR(ATB 231BATRRRR 1211)RR(RT 3動(dòng)圈式儀表測(cè)量動(dòng)圈式儀表測(cè)量3自動(dòng)平衡電橋自動(dòng)平衡電橋2.3.4 熱電阻的校驗(yàn)熱電阻的校驗(yàn) 1 1比較法比較法（1 1）校驗(yàn)設(shè)備）校驗(yàn)設(shè)備NNttRVVR （2 2）校驗(yàn)方法）校驗(yàn)方法2 2定點(diǎn)法定點(diǎn)法78tAB0t0t0t0tAB現(xiàn)有E分度號(hào)的熱電偶、溫度顯示儀表，它們是由相應(yīng)的補(bǔ)償導(dǎo)線連接，如右圖所示。已知測(cè)量溫度t=800,接點(diǎn)溫度 =50，儀表環(huán)境溫度t0=30。如將補(bǔ)償導(dǎo)線換成

39、銅導(dǎo)線，儀表指示為多少？0t如果將兩根補(bǔ)償導(dǎo)線的位如果將兩根補(bǔ)償導(dǎo)線的位置對(duì)換，儀表的指示又為置對(duì)換，儀表的指示又為多少？多少？79AB0t0t0t0tABt解：當(dāng)補(bǔ)償導(dǎo)線都改為銅導(dǎo)線時(shí)，熱電偶的冷端便移到了50處，故儀表的輸入電勢(shì)為)(.),(E),(EEEEEEtmV77590305080021 查分度表可得，此時(shí)儀表的指示是784.1784.1，只有將機(jī)械零位調(diào)到5050，才能指示出800800。80若兩根補(bǔ)償導(dǎo)線反接，線路電勢(shì)為AB0t0t0t0tABt)(.),(E),(EEEEmV722563050508001 再加上機(jī)械儀表的零位調(diào)整，則)(.EEEmtmV52358801172

40、2561 這時(shí)儀表指示為t=768.3,由此可見(jiàn)，補(bǔ)償導(dǎo)線接反了，儀表指示將偏低，偏低的程度與接點(diǎn)處的溫度有關(guān)，所以補(bǔ)償導(dǎo)線和熱電偶的正負(fù)極不能接錯(cuò)。81求回路中的熱電勢(shì),判定熱電流方向.多導(dǎo)體的熱電偶回路多導(dǎo)體的熱電偶回路, ,是由是由多個(gè)獨(dú)立熱電勢(shì)串聯(lián)而成多個(gè)獨(dú)立熱電勢(shì)串聯(lián)而成. .每個(gè)獨(dú)立熱電勢(shì)由每個(gè)接每個(gè)獨(dú)立熱電勢(shì)由每個(gè)接點(diǎn)連接的兩根導(dǎo)體形成點(diǎn)連接的兩根導(dǎo)體形成. .接點(diǎn)接點(diǎn)i i的溫度為熱端的溫度為熱端t ti i, ,冷冷端溫度則為虛擬的端溫度則為虛擬的t t0 0, ,獨(dú)立獨(dú)立熱電勢(shì)為熱電勢(shì)為E(tE(ti i,t,t0 0).).回路的總熱電勢(shì)是由各獨(dú)回路的總熱電勢(shì)是由各獨(dú)立熱

41、電勢(shì)按疊加原理共同作立熱電勢(shì)按疊加原理共同作用的結(jié)果用的結(jié)果. .),t (E),t (E),t (EECABCABABC000321 虛擬的參比端溫度t2,10 Ct3,60 Ct1,600 C鎳鉻 (A)鎳硅 (B)考銅 (C)82),(E),(E),(EECABCABABC0600100600 t2,10 Ct3,60 Ct1,600 C鎳鉻 (A)鎳硅 (B)考銅 (C),(E),(E),(EEACBCABABC0600100600 0504249090224.EABC )mV(.10121 答答：（略）：（略） ),(E),(E),(EACBABC010010010 ),(E),(E

42、ABAC010010 0.6460.3972490. 24.9024.0501.1.非接觸測(cè)溫非接觸測(cè)溫利用光輻射來(lái)測(cè)量物體溫度利用光輻射來(lái)測(cè)量物體溫度 1 1、任何物體溫度高于絕對(duì)零度（、任何物體溫度高于絕對(duì)零度（-273.16 C）時(shí)，都時(shí)，都將有熱輻射，將有熱輻射，溫度越高，則發(fā)射到周圍空間的能量就溫度越高，則發(fā)射到周圍空間的能量就越多。越多。 2 2、輻射能以波動(dòng)形式表現(xiàn)出來(lái)，、輻射能以波動(dòng)形式表現(xiàn)出來(lái)，其波長(zhǎng)的范圍極廣，其波長(zhǎng)的范圍極廣，從短波、從短波、x光、紫外光、可見(jiàn)光、紅外光一直到電磁波。光、紫外光、可見(jiàn)光、紅外光一直到電磁波。 3 3、溫度測(cè)量中主要是可見(jiàn)光和紅外光、溫度測(cè)量

43、中主要是可見(jiàn)光和紅外光，因?yàn)榇祟惸芰?，因?yàn)榇祟惸芰勘唤邮找院?，多轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽刮矬w的溫度升高，所被接收以后，多轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使物體的溫度升高，所以一般就稱為熱輻射。以一般就稱為熱輻射。 2.輻射測(cè)溫特點(diǎn)：輻射測(cè)溫特點(diǎn)： 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 - - 不影響被測(cè)溫度分布不影響被測(cè)溫度分布 響應(yīng)速度快：對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體測(cè)溫。響應(yīng)速度快：對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體測(cè)溫。 靈敏度高，能分辨微小的溫度變化；靈敏度高，能分辨微小的溫度變化； 測(cè)量范圍廣測(cè)量范圍廣(-10(-1013001300 C)C)； 抗干擾能力強(qiáng)，無(wú)需修正?？垢蓴_能力強(qiáng)，無(wú)需修正。2.4.1 熱輻射測(cè)溫基本原理熱輻射測(cè)溫基本原理 1黑體（全輻射體）

44、的熱輻射黑體（全輻射體）的熱輻射1251 )T(cbecE式中，式中， 波長(zhǎng)，波長(zhǎng)，m m ； T 黑體溫度，黑體溫度，K ； c1 第一輻射常數(shù)，第一輻射常數(shù)，3.74210-16 W m2； c2 第二輻射常數(shù)，第二輻射常數(shù)，1.438810-2 W K； )T(cbecE 251原理：物體在不同溫度下的輻射能量不同（普朗克定律）原理：物體在不同溫度下的輻射能量不同（普朗克定律）溫度升高：溫度升高：?jiǎn)紊椛鋸?qiáng)度隨溫度單色輻射強(qiáng)度隨溫度升高而增加；升高而增加；總輻射能量增加；總輻射能量增加；峰值波長(zhǎng)減小。峰值波長(zhǎng)減小。每一條曲線下的面積每一條曲線下的面積表示該溫度下物體輻表示該溫度下物體輻射

45、能量的總和，與溫射能量的總和，與溫度的四次方成正比。度的四次方成正比。2897mTm K40510d1d2TecEETcbb 斯忒藩玻耳茲曼定律斯忒藩玻耳茲曼定律 2實(shí)際物體（非黑體、非全輻射體）的熱輻射實(shí)際物體（非黑體、非全輻射體）的熱輻射 bEETcecE 251)T(cbecE 2514TEEb 實(shí)際物體的光譜發(fā)射率和發(fā)射率的值在實(shí)際物體的光譜發(fā)射率和發(fā)射率的值在01之間，均不為常之間，均不為常數(shù)，其實(shí)際值的大小與物體的材料性質(zhì)、表面狀態(tài)以及溫度有關(guān)，數(shù)，其實(shí)際值的大小與物體的材料性質(zhì)、表面狀態(tài)以及溫度有關(guān)，還隨波長(zhǎng)的變化而變化，即使在波長(zhǎng)和溫度相同的條件下，同一還隨波長(zhǎng)的變化而變化，即

46、使在波長(zhǎng)和溫度相同的條件下，同一種材質(zhì)制成的具有不同表面狀態(tài)的物體，其光譜發(fā)射率也可能不種材質(zhì)制成的具有不同表面狀態(tài)的物體，其光譜發(fā)射率也可能不同。同。 2.4.2 光譜（單色）輻射高溫計(jì)光譜（單色）輻射高溫計(jì)1 1光譜輻射高溫計(jì)的原理光譜輻射高溫計(jì)的原理TcecCCEL 251LTcbbecCCEL 251LTcTcecCecC 225151 1112lncTTL優(yōu) 點(diǎn) ：優(yōu) 點(diǎn) ： 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 使 用 方 便 ， 測(cè) 溫 范 圍 廣（7003200），一般可滿足工業(yè)測(cè)溫的準(zhǔn)確度要求。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：人眼觀察，并需用手動(dòng)平衡，因此不能實(shí)現(xiàn)快速 測(cè)量和自動(dòng)記錄，且測(cè)量結(jié)果帶有主觀性。 將物

47、體輻射的單色亮度和儀表內(nèi)部的高溫?zé)襞轃艚z亮度比較。利用調(diào)節(jié)電阻來(lái)改變高溫?zé)襞莸墓ぷ麟娏鳎?dāng)燈絲的亮度與被測(cè)物體的亮度一致時(shí)，燈泡的亮度就代表了被測(cè)物體的亮度溫度。2光學(xué)高溫計(jì)光學(xué)高溫計(jì)( (燈絲隱滅式光學(xué)溫度計(jì)燈絲隱滅式光學(xué)溫度計(jì)) )3光電高溫計(jì)光電高溫計(jì)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): : 靈敏度高、準(zhǔn)確度高、響應(yīng)時(shí)間短、使用波長(zhǎng)范圍不受人眼睛光譜敏感度的限制，測(cè)溫下限可向低溫?cái)U(kuò)展、便于自動(dòng)測(cè)量與控制以及能自動(dòng)記錄或遠(yuǎn)距離傳送 4使用光譜輻射高溫計(jì)的注意事項(xiàng)使用光譜輻射高溫計(jì)的注意事項(xiàng)（1 1）非黑體輻射的影響。）非黑體輻射的影響。（2 2）中間介質(zhì)的影響。）中間介質(zhì)的影響。（3 3）對(duì)被測(cè)對(duì)象的限定。）對(duì)被測(cè)

48、對(duì)象的限定。（4 4）環(huán)境溫度的影響。）環(huán)境溫度的影響。（5 5）反饋燈與光電器件互換性的影響。）反饋燈與光電器件互換性的影響。2.4.3 全輻射高溫計(jì)全輻射高溫計(jì)44PTT41PTT 圖圖 全輻射高溫計(jì)的構(gòu)造示意圖全輻射高溫計(jì)的構(gòu)造示意圖1 1物鏡；物鏡；2 2光闌；光闌；3 3銅殼；銅殼；4 4玻璃泡；玻璃泡；5 5熱電堆；熱電堆；6 6鉑黑片；鉑黑片；7 7吸收玻璃；吸收玻璃；8 8目鏡；目鏡；9 9小孔；小孔；1010云母片云母片被測(cè)物與儀表之間的距離要滿足距離系數(shù)要求：被測(cè)物與儀表之間的距離要滿足距離系數(shù)要求：L/D（傳感器前端面到被測(cè)對(duì)象表面的距離與被測(cè)對(duì)象（傳感器前端面到被測(cè)對(duì)象表面的距離與被測(cè)對(duì)象的有效直徑之比）的有效直徑之比）進(jìn)行正確瞄準(zhǔn)，使目標(biāo)的像充滿接收器，不能偏離，否進(jìn)行正確瞄準(zhǔn)，使目標(biāo)的像充滿接收器，不能偏離，否則也會(huì)產(chǎn)生誤差。則也會(huì)產(chǎn)生誤差。2.4.4