建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)第3章溫度測(cè)量課件

第2篇測(cè)量?jī)x表第四章濕度測(cè)量第五章壓力測(cè)量第六章物位測(cè)量第三章溫度測(cè)量第七章流速及流量測(cè)量第八章熱量測(cè)量第九章建筑環(huán)境測(cè)量第十章其它參數(shù)的測(cè)量第十一章電動(dòng)顯示儀表1?第2篇測(cè)量?jī)x表第四章濕度測(cè)量第五章壓力測(cè)量第六章第三章溫度測(cè)量3.1溫度測(cè)量概述3.2膨脹式溫度計(jì)3.3熱電偶測(cè)溫3.4熱電阻測(cè)溫3.5接觸式測(cè)溫3.6非接觸式測(cè)溫3.7集成型傳感器測(cè)溫2?第三章溫度測(cè)量3.1溫度測(cè)量概述3.5接觸式測(cè)溫2?3.1溫度測(cè)量概述3.1.1溫標(biāo)用來(lái)衡量溫度的標(biāo)準(zhǔn)尺度。確定溫度的單位。1、經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)2、熱力學(xué)溫標(biāo)3、國(guó)際溫標(biāo)華氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)3?3.1溫度測(cè)量概述3.1.1溫標(biāo)1、經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)2、熱力學(xué)溫華氏溫標(biāo)℉1714年，德國(guó)人法倫海脫(Fahrenheit)以水銀為測(cè)溫介質(zhì)，制成玻璃棒水銀溫度計(jì)。規(guī)定水的沸點(diǎn)為212度，氯化銨與冰的混合物為0度。中間等分為212份，每一份為1度記作℉。稱為華氏溫標(biāo)。攝氏溫標(biāo)℃

水銀體膨脹是線性的；標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰點(diǎn)是0℃，沸點(diǎn)為100℃。將水銀柱在這兩點(diǎn)之間等分為100格，每一格為1℃。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)：借助于某一種物質(zhì)的物理量與溫度變化的關(guān)系，用實(shí)驗(yàn)方法或經(jīng)驗(yàn)公式所確定的溫標(biāo)。4?華氏溫標(biāo)℉1714年，德國(guó)人法倫海脫(Fahrenheit)熱力學(xué)溫標(biāo)K經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)具有局限性和隨意性，不能適用于任何地區(qū)或場(chǎng)合。開(kāi)爾文定律（1848年）：在可逆條件下，工作于兩個(gè)熱源之間的卡諾熱機(jī)與兩個(gè)熱源的關(guān)系：T0T1卡諾熱機(jī)Q0Q1Q1：卡諾熱機(jī)從高溫?zé)嵩碩1吸收的熱量Q0：卡諾熱機(jī)向低溫?zé)嵩碩0放出的熱量Q1/Q0=T1/T01954年，國(guó)際計(jì)量會(huì)議選定水的三相點(diǎn)為273.16，并以1/273.16定為一度，這樣熱力學(xué)溫標(biāo)就完全確定了，即：T=273.16(Q1/Q2)

5?熱力學(xué)溫標(biāo)K經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)具有局限性和隨意性，不能適用于任何地區(qū)或熱力學(xué)溫標(biāo)是一種理想溫標(biāo)。為了實(shí)用方便，國(guó)際溫標(biāo)同時(shí)使用國(guó)際開(kāi)爾文溫度（K）和國(guó)際攝氏溫度（℃）。規(guī)定水的三相點(diǎn)溫度為273.16，單位為K。1K的大小為水的三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的1/273.16。由于攝氏溫標(biāo)將冰點(diǎn)定義為0℃，而冰點(diǎn)比水的三相點(diǎn)低0.01K，那么冰點(diǎn)溫度為273.15K，即國(guó)際溫標(biāo)ITS-906?熱力學(xué)溫標(biāo)是一種理想溫標(biāo)。國(guó)際溫標(biāo)ITS-906?

溫度計(jì)

固定點(diǎn)：給定的溫度值。華氏溫標(biāo)：規(guī)定水的沸點(diǎn)為212度，氯化銨與冰的混合物為0度。攝氏溫標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰點(diǎn)是0度，沸點(diǎn)為100度。熱力學(xué)溫標(biāo)：選定水的三相點(diǎn)為273.16K。溫標(biāo)三要素

內(nèi)插方程：確定各點(diǎn)溫度間的計(jì)算公式。華氏溫標(biāo)：0-212度等分為212份，每一份為1℉。攝氏溫標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰點(diǎn)是0℃，沸點(diǎn)為100℃。0-100度等分為100分，每一份為1℃。熱力學(xué)溫標(biāo)：以1/273.16定為1K。7?溫度計(jì)溫標(biāo)三要素內(nèi)插方程：確定各點(diǎn)溫度間的計(jì)算公式。7?3.1.2溫度測(cè)量方法、測(cè)量?jī)x表分類液體膨脹式壓力式固體膨脹式膨脹式溫度計(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8?3.1.2溫度測(cè)量方法、測(cè)量?jī)x表分類液體膨脹式壓力式固體膨接觸式測(cè)溫與非接觸式測(cè)溫接觸式非接觸式特點(diǎn)1、測(cè)量熱容量小、移動(dòng)物體測(cè)溫有困難2、可測(cè)量物體的任何部位3、便于多點(diǎn)集中測(cè)量和自動(dòng)控制1、不改變被測(cè)物體的溫度2、可測(cè)量移動(dòng)物體3、通常測(cè)量表面溫度測(cè)量條件1、測(cè)量元件與被測(cè)對(duì)象良好接觸。2、接觸測(cè)量元件不能改變被測(cè)對(duì)象的溫度由被測(cè)對(duì)象發(fā)出的輻射能充分照射到檢測(cè)元件。因此需要獲知被測(cè)對(duì)象的有效發(fā)射率。測(cè)量范圍容易測(cè)量1000℃以下的溫度，測(cè)量1200℃以上的溫度有困難可測(cè)量-30℃以上的溫度準(zhǔn)確度0.5%-1%。根據(jù)測(cè)量條件，可達(dá)到0.01%一般誤差較大響應(yīng)速度1-2min2-3s9?接觸式測(cè)溫與非接觸式測(cè)溫接觸式非接觸式特點(diǎn)1、測(cè)量熱容量小、3.2膨脹式溫度計(jì)原理：物體受熱膨脹。液體膨脹式溫度計(jì)壓力式溫度計(jì)固體膨脹式溫度計(jì)10?3.2膨脹式溫度計(jì)原理：物體受熱膨脹。液體膨脹式溫度計(jì)13.2.1液體膨脹式溫度計(jì)原理：玻璃管內(nèi)液體的體積隨溫度的升高而膨脹。優(yōu)點(diǎn)：直觀、測(cè)量準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉。缺點(diǎn)：不能自動(dòng)記錄、不能遠(yuǎn)傳、易碎、延遲。41-水銀儲(chǔ)存器2-毛細(xì)管3-標(biāo)尺4-膨脹室工作液體測(cè)溫范圍（℃）水銀-30~750或更高甲苯-90~100乙醇-100~75石油醚-130~25戊烷-200~20玻璃材料：300℃以上，使用特殊的硅硼玻璃；500℃以上，使用石英玻璃。11?3.2.1液體膨脹式溫度計(jì)原理：玻璃管內(nèi)液體的體積隨溫度的玻璃棒溫度計(jì)12?玻璃棒溫度計(jì)12?液體膨脹式玻璃管溫度計(jì)的誤差分析（1）玻璃材料有較大的熱滯后效應(yīng)——造成零點(diǎn)漂移。（2）溫度計(jì)插入深度不夠。若只有部分液柱被浸沒(méi)時(shí)，應(yīng)對(duì)指示值進(jìn)行修正：其中：n——露出液體部分所占的刻度數(shù)（℃）——工作液體對(duì)玻璃的相對(duì)體膨脹系數(shù)（1/℃，汞0.00016，酒精0.000103）t——溫度計(jì)的示值（℃）ta——露出液柱部分所處的環(huán)境溫度（℃）13?液體膨脹式玻璃管溫度計(jì)的誤差分析（1）玻璃材料有較大的熱滯后（3）非線性誤差：水銀隨著溫度變化，體積膨脹看成完全的線性關(guān)系。事實(shí)并非完全如此，存在一定的非線性度。（4）工作液的遲滯性：水銀與玻璃管壁面之間的表面吸附力，造成水銀流動(dòng)的遲滯性，甚至出現(xiàn)液柱中斷的情況——溫度計(jì)與被測(cè)介質(zhì)應(yīng)接觸足夠長(zhǎng)的時(shí)間；輕彈溫度計(jì)。（5）讀數(shù)誤差：視線與刻度不垂直——視線應(yīng)與刻度垂直，并與液柱處于同一水平面上。例：使用水銀溫度計(jì)測(cè)量蒸汽溫度。溫度計(jì)的指示值為280℃。溫度計(jì)插入處的刻度是60℃，液柱漏出部分的環(huán)境平均溫度為30℃。求真實(shí)溫度。14?（3）非線性誤差：水銀隨著溫度變化，體積膨脹看成完全的線性關(guān)3.2.2壓力式溫度計(jì)原理：密封系統(tǒng)中工作介質(zhì)的壓力隨溫度變化。工作過(guò)程：彈簧管4一端焊接在基座3上，內(nèi)腔與毛細(xì)管2相通，另一端封死，為自由端。溫度變化時(shí)，彈簧管4內(nèi)的壓力發(fā)生變化，帶動(dòng)自由端變化。自由端通過(guò)拉桿、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與指針相連，指針的轉(zhuǎn)角在刻度盤上指示出溫度。彈簧管溫包毛細(xì)管基座自由端指針工作距離不超過(guò)60m，溫度范圍-50~550℃。特點(diǎn)：抗振性能好。動(dòng)態(tài)性能差、示值滯后較大，不能測(cè)量迅速變化的溫度。15?3.2.2壓力式溫度計(jì)原理：密封系統(tǒng)中工作介質(zhì)的壓力隨溫度3.2.3固體膨脹式溫度計(jì)原理：將兩種具有不同線膨脹系數(shù)的金屬片焊成一體，構(gòu)成雙金屬片溫度計(jì)。工作過(guò)程：雙金屬片的一端固定，另一端為自由端。溫度變化時(shí)，由于兩種金屬線膨脹系數(shù)不同，雙金屬片發(fā)生彎曲變形。彎曲的偏轉(zhuǎn)角α反映了被測(cè)溫度值。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠；測(cè)量精度不高。K：比彎曲(℃-1)L：雙金屬片的有效長(zhǎng)度(mm)δ：雙金屬片總厚度(mm)t,t0：被測(cè)溫度和起始溫度(℃)16?3.2.3固體膨脹式溫度計(jì)原理：將兩種具有不同線膨脹系數(shù)的3.3熱電偶測(cè)溫?zé)犭娕紲囟扔?jì)：以熱電偶作為測(cè)溫元件，用熱電偶測(cè)得與溫度相應(yīng)的熱電動(dòng)勢(shì)，由儀表顯示出溫度。工作原理：基于1821年塞貝克(Seebeck)發(fā)現(xiàn)的熱電現(xiàn)象。兩種不同的導(dǎo)體A、B連接在一起，構(gòu)成一個(gè)閉合回路。當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)1和2的溫度不同時(shí)，如T>T0，在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)EAB——熱電效應(yīng)。導(dǎo)體A、B稱為熱電極。測(cè)量時(shí)，接點(diǎn)1置于待測(cè)溫度場(chǎng)中，稱為被測(cè)量端。接點(diǎn)2要求溫度恒定，稱為參考端。熱電極測(cè)量端參考端17?3.3熱電偶測(cè)溫?zé)犭娕紲囟扔?jì)：以熱電偶作為測(cè)溫元件，用熱電電動(dòng)勢(shì)：接觸電動(dòng)勢(shì)+溫差電動(dòng)勢(shì)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)

AB1、接觸電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體內(nèi)部的電子密度是不同的。當(dāng)兩種電子密度不同的導(dǎo)體A和B互相接觸時(shí)，就會(huì)發(fā)生自由電子電子擴(kuò)散現(xiàn)象。自由電子從電子密度高的導(dǎo)體A流向電子密度低的物體B。導(dǎo)體A因?yàn)槭ル娮樱瑤д?。?dǎo)體B因?yàn)榈玫诫娮樱瑤ж?fù)電。形成電位差。帕爾貼電勢(shì)：接觸電動(dòng)勢(shì)K——玻爾茲曼常數(shù)；e——電荷單位；NAT、NBT——溫度為T時(shí)，A和B的電子密度；T——接觸處的溫度18?電動(dòng)勢(shì)：接觸電動(dòng)勢(shì)+溫差電動(dòng)勢(shì)一一一一一一一一一一一一一接觸電動(dòng)勢(shì)：注：腳標(biāo)A、B的順序代表電位差的方向。如果改變腳標(biāo)順序，E前面的符號(hào)也相應(yīng)改變。接觸電動(dòng)勢(shì)的大小只與接觸點(diǎn)的溫度、導(dǎo)體A和B的電子密度N有關(guān)。19?接觸電動(dòng)勢(shì)：注：19?電動(dòng)勢(shì)：接觸電動(dòng)勢(shì)+溫差電動(dòng)勢(shì)2、溫差電動(dòng)勢(shì)由于導(dǎo)體兩端溫度不同而產(chǎn)生的電勢(shì)。由于溫度梯度，改變了電子的能量分布。高溫端(T)電子向低溫端(T0)遷移。使得高溫端帶正電，低溫端帶負(fù)電。導(dǎo)體A、B分別產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)為：NAt、NBt——A和B在溫度為t時(shí)的電子密度。一一一+-高溫低溫溫差電動(dòng)勢(shì)湯姆遜溫差電勢(shì)20?電動(dòng)勢(shì)：接觸電動(dòng)勢(shì)+溫差電動(dòng)勢(shì)2、溫差電動(dòng)勢(shì)NAt、NB熱電偶回路中總熱電勢(shì)=接觸電動(dòng)勢(shì)+溫差電動(dòng)勢(shì)

A與B相接觸產(chǎn)生的接觸電動(dòng)勢(shì)B的溫差產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)A的溫差產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)減號(hào)：在任何溫度下，如果A的電子密度高于B，電子都是從A流向B，A總是正電，B總是負(fù)電。EAB的方向都是A→B，在整個(gè)循環(huán)回路中，是兩個(gè)相反的方向。所以需要用減號(hào)。測(cè)量端參考端課本圖錯(cuò)誤！EB的方向與EAB一致，而EA的方向與EAB相反。21?熱電偶回路中總熱電勢(shì)A與B相接觸產(chǎn)生的B的溫差產(chǎn)生的溫差電結(jié)論任意兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體材料都可制成熱電偶。對(duì)于兩種材料A和B，熱電偶所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，僅與T和T0有關(guān)，與A和B的形狀與尺寸無(wú)關(guān)。熱電偶的參考端溫度T0必須保持恒定。一般保持在0℃。22?結(jié)論任意兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體材料都可制成熱電偶。22?

1、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)。3.3.2熱電偶的應(yīng)用定則A、B必須為不同的導(dǎo)體材料

2、中間導(dǎo)體定則在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體C，只要A、B與C相連接的兩端溫度相同，則不會(huì)對(duì)熱電偶回路的總電勢(shì)造成影響。23?1、均質(zhì)導(dǎo)體定律3.3.2熱電偶的應(yīng)用定則A、B必須為不3、中間溫度定則

熱電偶在兩接點(diǎn)溫度為T、T0時(shí)的熱電勢(shì)等于該熱電偶在兩接點(diǎn)溫度分別為T、TN和TN、T0時(shí)相應(yīng)熱電勢(shì)的代數(shù)和。意義：如果實(shí)際應(yīng)用中，T0的溫度不是0℃而是某一個(gè)中間溫度TN，則儀表顯示的電動(dòng)勢(shì)EAB(T,TN)，通過(guò)查分度表獲得EAB(TN,0)，就可以通過(guò)上式計(jì)算EAB(T,0)。24?3、中間溫度定則意義：如果實(shí)際應(yīng)用中，T0的溫度不是0℃而是熱電偶分度表中冷端溫度為0℃。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。舉例：用鉑銠10—鉑熱電偶測(cè)溫，冷端溫度為20℃，輸出電勢(shì)為0.668mV，試求被測(cè)對(duì)象的溫度。再查表得被測(cè)溫度為122℃。（附錄3只是分度表的整數(shù)部分?jǐn)?shù)據(jù)）查表25?熱電偶分度表中冷端溫度為0℃。在實(shí)際測(cè)量中，若熱電偶的冷端溫3.3.3熱電偶的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化按照結(jié)構(gòu)分類：鎧裝熱電偶、薄膜式熱電偶1、鎧裝熱電偶“鎧裝”：在產(chǎn)品的最外面加裝一層金屬保護(hù)，以免內(nèi)部的有效層在運(yùn)輸和安裝時(shí)受到損壞，例如鎧裝電纜……熱電極4：直徑由材料的價(jià)格、機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電率、用途、測(cè)溫范圍決定。熱電極絕緣套管保護(hù)套管接線盒熱電極26?3.3.3熱電偶的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化按照結(jié)構(gòu)分類：鎧裝熱電偶、薄1、鎧裝熱電偶27?1、鎧裝熱電偶27?2、薄膜式熱電偶采用真空蒸鍍或者化學(xué)涂層等制造工藝，將兩種熱電極材料蒸鍍到絕緣基板上，形成薄膜狀熱電偶。熱極點(diǎn)非常薄，約0.01~0.1微米。適用于表面溫度的快速測(cè)量，響應(yīng)時(shí)間約為數(shù)毫秒。測(cè)溫范圍在300℃以下。引出線熱電極熱極點(diǎn)絕緣基板28?2、薄膜式熱電偶熱極點(diǎn)非常薄，約0.01~0.1微米。引出線3.3.4熱電偶的分類1、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：工藝成熟、成批生產(chǎn)、性能優(yōu)良且已列入工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)文件中的熱電偶，具有統(tǒng)一的分度表（附錄3）。國(guó)際電工委員會(huì)（ICE）推薦了7種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶、非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶分度號(hào)名稱特點(diǎn)廉金屬熱電偶T銅-康銅準(zhǔn)確度高K鎳鉻-鎳鋁或鎳硅測(cè)溫范圍最寬E鎳鉻-康銅靈敏度高J鐵-康銅最通用貴金屬熱電偶S鉑銠10-鉑準(zhǔn)確度等級(jí)最高R鉑銠13-鉑僅引進(jìn)，不大量生產(chǎn)B鉑銠30-鉑銠16穩(wěn)定性高，靈敏度低29?3.3.4熱電偶的分類1、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：工藝成熟、成批生產(chǎn)3.3.5熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)1、熱電偶參考端溫度的處理（1）補(bǔ)償導(dǎo)線法（2）計(jì)算修正法（3）冷端恒溫法（4）補(bǔ)償電橋法2、熱電偶的校準(zhǔn)和誤差（1）熱電偶的校準(zhǔn)（2）熱電偶測(cè)溫誤差30?3.3.5熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)1、熱電偶參考端溫度的處理30?1、熱電偶參考端溫度的處理在熱電偶的分度表中，冷端溫度T0保持在0℃。實(shí)際使用時(shí)，由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，冷端溫度無(wú)法維持在0℃，使得熱電偶輸出的電勢(shì)值產(chǎn)生誤差。因此，需要對(duì)熱電偶的冷端溫度進(jìn)行處理。（1）補(bǔ)償導(dǎo)線法原理：A’、B’為補(bǔ)償導(dǎo)線，其熱電性能分別與A、B基本相同。熱電偶的冷端從T0’處移到T0處。mVTT0’T0’T0T0ABA’B’如果T0=0℃，則可以直接計(jì)算得出T值。如果T0≠0℃，則繼續(xù)修正。31?1、熱電偶參考端溫度的處理在熱電偶的分度表中，冷端溫度T0保常用的補(bǔ)償導(dǎo)線型號(hào)為SC、KC、KX、EX、JX、TX。第一個(gè)字母為主熱電偶A和B的分度號(hào)。第二個(gè)字母為X，代表延伸型導(dǎo)線；第二個(gè)字母為C，代表補(bǔ)償型導(dǎo)線。延伸型導(dǎo)線：A’、B’與A、B的化學(xué)成分相同。補(bǔ)償型導(dǎo)線：A’、B’與A、B的化學(xué)成分不同。精度較低，優(yōu)點(diǎn)在于價(jià)格便宜。32?常用的補(bǔ)償導(dǎo)線型號(hào)為SC、KC、KX、EX、JX、TX。32如果T0≠0℃，如何處理？（2）計(jì)算修正法原理：中間溫度定則。mVTT0’T0’T0T0ABA’B’例：用K型熱電偶在冷端溫度為25℃，測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)為34.36V。試求熱電偶熱端的實(shí)際溫度。解：1）根據(jù)附錄3，查K型熱電偶分度表，E(20,0)=0.798405mV；E(30,0)=1.203408mV。

2）利用插值公式，計(jì)算25℃時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)為1.00mV。

3）已知E(T,25)=34.36mV，E(25,0)=1.00mV，則E(T,0)=E(T,25)+E(25,0)=34.36+1.00=35.36mV。

4）再查分度表，E(850,0)=35.314404mV，E(860,0)=35.718403mV。利用插值公式，得到實(shí)際溫度T為851.14℃。33?如果T0≠0℃，如何處理？mVTT0’T0’T0T0（3）冷端恒溫法第一種方法：把冷端引至冰點(diǎn)槽內(nèi)，維持冷端溫度始終為0℃。一般用于實(shí)驗(yàn)室精密測(cè)量?？梢再?gòu)買高精度的冰點(diǎn)槽，也可以使用保溫瓶自制冰點(diǎn)槽。第二種方法：把冷端補(bǔ)償導(dǎo)線引至加熱的恒溫器內(nèi)，維持冷端為某一恒定的溫度。適用于工業(yè)應(yīng)用。34?（3）冷端恒溫法34?（4）補(bǔ)償電橋法原理：在熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)中串聯(lián)一個(gè)不平衡電橋，此電橋的輸出電壓隨著熱電偶冷端的溫度變化而變化，從而修正熱電偶冷端溫度波動(dòng)引入的誤差。35?（4）補(bǔ)償電橋法35?2、熱電偶的校準(zhǔn)和誤差1）熱電偶的校準(zhǔn)熱電偶出廠使用一段時(shí)間后，必須定期校準(zhǔn)。熱電偶校準(zhǔn)方法：比較法。使用被校準(zhǔn)的熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶同時(shí)測(cè)量同一對(duì)象的溫度，然后比較兩者示值，以確定被測(cè)熱電偶的基本誤差。36?2、熱電偶的校準(zhǔn)和誤差1）熱電偶的校準(zhǔn)36?2）熱電偶測(cè)溫誤差（1）分度誤差：使用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶檢定時(shí)產(chǎn)生的誤差。（2）冷端溫度變化引起的誤差。（3）補(bǔ)償導(dǎo)線的誤差：補(bǔ)償導(dǎo)線與主導(dǎo)線不完全相同。（4）熱交換引起的誤差：熱電偶的熱端難以直接與被測(cè)對(duì)象接觸。（5）測(cè)量線路和顯示儀表的誤差：外部線路帶入的電阻。（6）其它誤差：由于屏蔽不良導(dǎo)致的干擾電壓等等。37?2）熱電偶測(cè)溫誤差37?3.4熱電阻測(cè)溫3.4.1熱電阻的特性3.4.2常用熱電阻3.4.3熱電阻測(cè)溫電路3.4.4熱電阻的校準(zhǔn)原理：導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率與溫度有關(guān)。常用測(cè)溫范圍：-200~600℃。優(yōu)勢(shì)：低溫測(cè)量；準(zhǔn)確度高。38?3.4熱電阻測(cè)溫3.4.1熱電阻的特性3.4.2常用熱3.4.1熱電阻的特性熱電阻：用金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料制成的感溫元件。電阻溫度系數(shù)α：在某一溫度間隔內(nèi)，溫度變化1℃時(shí)的電阻相對(duì)變化量，單位為1/℃。其中：Rt：t℃時(shí)的電阻值。Rt0：t0℃時(shí)的電阻值。金屬導(dǎo)體的電阻一般隨溫度升高而增大，α為正值。半導(dǎo)體材料的α為負(fù)值。39?3.4.1熱電阻的特性熱電阻：用金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料制成的金屬熱電阻鉑熱電阻銅熱電阻鎳熱電阻半導(dǎo)體熱敏電阻3.4.2常用熱電阻40?金屬熱電阻3.4.2常用熱電阻40?3.5.1流體溫度測(cè)量3.5.2高溫氣體溫度測(cè)量3.5.3壁面溫度測(cè)量3.5接觸式測(cè)溫方法接觸式測(cè)溫：當(dāng)兩個(gè)物體接觸，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間達(dá)到熱平衡之后，其溫度相等。

優(yōu)點(diǎn)：溫度測(cè)量準(zhǔn)確度高。

缺點(diǎn)：破壞被測(cè)物體的熱平衡狀態(tài)，有時(shí)受到被測(cè)物質(zhì)的腐蝕作用。相類似41?3.5.1流體溫度測(cè)量3.5接觸式測(cè)溫方法接觸式測(cè)溫：當(dāng)3.5.1流體溫度測(cè)量測(cè)量管道或容器內(nèi)流體的溫度時(shí)，溫度傳感器一般安裝在套管內(nèi)（起保護(hù)作用）。因此，需要考慮保護(hù)套管導(dǎo)致的導(dǎo)熱誤差。導(dǎo)熱誤差：溫度傳感器套管的管壁和容器的溫度與流體溫度接近（藍(lán)色圈圈處達(dá)到平衡）。流體向傳感器傳熱。同時(shí)，傳感器向環(huán)境散熱。減小導(dǎo)熱誤差的措施：

采取有效的安裝方式。溫度傳感器管道安裝原理圖1、傳感器外露部分做好保溫。

2、傳感器的工作端置于管道中流速最大的地方。3、傳感器要有足夠的插入深度。

4、如果套管管徑太小，可選擇適宜部位安裝擴(kuò)大管。

5、迎著流體的流動(dòng)方向沿著管道中心線安裝傳感器。

6、盡量選擇直徑細(xì)、導(dǎo)熱性能差的套管。42?3.5.1流體溫度測(cè)量測(cè)量管道或容器內(nèi)流體的溫度時(shí)，溫度傳3.5.3壁面溫度測(cè)量溫度傳感器在測(cè)量固體表面溫度時(shí)，容易改變固體表面的熱狀態(tài)，因此準(zhǔn)確測(cè)量固體表面溫度存在很多困難。減小導(dǎo)熱誤差的措施：

連接溫度傳感器的導(dǎo)線直徑要小，減小導(dǎo)線的導(dǎo)熱誤差。

實(shí)際安裝時(shí)，最好把溫度傳感器輻射在壁面以內(nèi)（凹槽），保持壁面的原狀。溫度傳感器與被測(cè)壁面的接觸方式a:點(diǎn)接觸b:薄片接觸(面接觸)c:針式接觸(等溫線接觸)43?3.5.3壁面溫度測(cè)量溫度傳感器在測(cè)量固體表面溫度時(shí)，容易3.6.1熱輻射測(cè)溫的基本原理3.6.5紅外溫度計(jì)及紅外熱像儀3.6非接觸測(cè)溫非接觸測(cè)溫：利用被測(cè)環(huán)境或被測(cè)物體的光學(xué)輻射原理或紅外輻射原理進(jìn)行的溫度測(cè)量。

光學(xué)輻射紅外輻射44?3.6.1熱輻射測(cè)溫的基本原理3.6非接觸測(cè)溫非接觸測(cè)溫3.6.1熱輻射測(cè)溫的基本原理絕對(duì)黑體的單色輻射強(qiáng)度：普朗克定律輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)和溫度的關(guān)系曲線絕對(duì)黑體的全輻射定律：

輻射強(qiáng)度與熱力學(xué)溫度的四次方成正比。45?3.6.1熱輻射測(cè)溫的基本原理絕對(duì)黑體的單色輻射強(qiáng)度：普朗3.6.5紅外溫度計(jì)及紅外熱像儀原理：任何物體只要其溫度高于絕對(duì)零度，都會(huì)因?yàn)榉肿拥臒徇\(yùn)動(dòng)而輻射紅外線。物體發(fā)出紅外輻射能量與物體的絕對(duì)溫度的四次方成正比。

1、紅外溫度計(jì)物鏡濾光片紅外探測(cè)器調(diào)制盤46?3.6.5紅外溫度計(jì)及紅外熱像儀原理：任何物體只要其溫度高2、紅外熱像儀

紅外溫度計(jì)測(cè)量的是物體表面某點(diǎn)周圍非常小的面積的平均溫度。如果要測(cè)量物體表面的溫度分布，就要采用紅外熱像儀——測(cè)量二維溫度場(chǎng)。焦平面熱像儀成像機(jī)理簡(jiǎn)圖焦平面熱像儀外形結(jié)構(gòu)圖原理：焦平面探測(cè)器呈二維平面形狀，具有電子子掃描功能。被測(cè)物體的紅外輻射通過(guò)物鏡之后，聚焦成像在探測(cè)器的陣列平面上。陣列平面將信號(hào)以不同的亮度和顏色組合成整體圖像。被測(cè)物體物鏡外殼焦平面探測(cè)器47?2、紅外熱像儀

紅外溫度計(jì)測(cè)量的是物體表面某點(diǎn)周圍非常小的面3.7集成型傳感器測(cè)溫將溫度傳感器、校正電路、變送電路及其它電路集成為一個(gè)集成電路芯片，構(gòu)成集成型溫度傳感器。

集成型溫度傳感器主要分為模擬式集成溫度傳感器和數(shù)字式集成溫度傳感器兩大類。

3.7.1模擬式集成溫度傳感器

特點(diǎn)：輸出量與溫度呈線性關(guān)系。

例：電流輸出式集成溫度傳感器AD590

1：正極2：負(fù)極3：連接殼管

工作原理：

采用激光修正的校準(zhǔn)電阻，

使得298K(25℃)下的輸出電流恰好為298.2μA。

對(duì)應(yīng)于溫度每變化1K，輸出電流就變化1μA。AD590外形(a)與符號(hào)(b)48?3.7集成型傳感器測(cè)溫將溫度傳感器、校正電路、變送電路及其3.7.2數(shù)字式集成溫度傳感器

例：DS18B20——單總線式集成溫度傳感器。用戶可以組網(wǎng)進(jìn)行溫度測(cè)量和信號(hào)傳輸。

引腳與封裝內(nèi)部原理框圖49?3.7.2數(shù)字式集成溫度傳感器

例：DS18B20——單總作業(yè)P104-1052、3、5、6、7、8、9、1150?作業(yè)P104-10550?眼到、手到、心到，一個(gè)不良也逃不掉。11月-2211月-22Monday,November7,2022成就團(tuán)隊(duì)輝煌，助我人生成長(zhǎng)。01:48:3301:48:3301:4811/7/20221:48:33AM安全相伴，因?yàn)橛H人在盼。11月-2201:48:3301:48Nov-2207-Nov-22為己為家為國(guó)、安全必須牢記。01:48:3301:48:3301:48Monday,November7,2022日常記錄好習(xí)慣，追溯分析利改善。11月-2211月-2201:48:3301:48:33November7,2022客戶服務(wù)，重在回訪．仔細(xì)傾聽(tīng)，你認(rèn)心情。2022年11月7日1:48上午11月-2211月-22寧繞百丈遠(yuǎn)不冒一步險(xiǎn)。07十一月20221:48:33上午01:48:3311月-22健康的身體離不開(kāi)鍛煉，美滿的家庭離不開(kāi)安全。十一月221:48上午11月-2201:48November7,2022安全就是生命，責(zé)任重于泰山。2022/11/71:48:3301:48:3307November2022時(shí)代精神演繹靈魂，優(yōu)質(zhì)精神構(gòu)筑時(shí)代精神。1:48:33上午1:48上午01:48:3311月-22嚴(yán)格要求安全在，松松夸夸事故來(lái)。11月-2211月-2201:4801:48:3301:48:33Nov-22安全規(guī)程是真經(jīng)，規(guī)章制度血寫(xiě)成。2022/11/71:48:33Monday,November7,2022消防法規(guī)系生命，自覺(jué)遵守是保障。11月-222022/11/71:48:3311月-22謝謝大家！眼到、手到、心到，一個(gè)不良也逃不掉。11月-2211月-22第2篇測(cè)量?jī)x表第四章濕度測(cè)量第五章壓力測(cè)量第六章物位測(cè)量第三章溫度測(cè)量第七章流速及流量測(cè)量第八章熱量測(cè)量第九章建筑環(huán)境測(cè)量第十章其它參數(shù)的測(cè)量第十一章電動(dòng)顯示儀表52?第2篇測(cè)量?jī)x表第四章濕度測(cè)量第五章壓力測(cè)量第六章第三章溫度測(cè)量3.1溫度測(cè)量概述3.2膨脹式溫度計(jì)3.3熱電偶測(cè)溫3.4熱電阻測(cè)溫3.5接觸式測(cè)溫3.6非接觸式測(cè)溫3.7集成型傳感器測(cè)溫53?第三章溫度測(cè)量3.1溫度測(cè)量概述3.5接觸式測(cè)溫2?3.1溫度測(cè)量概述3.1.1溫標(biāo)用來(lái)衡量溫度的標(biāo)準(zhǔn)尺度。確定溫度的單位。1、經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)2、熱力學(xué)溫標(biāo)3、國(guó)際溫標(biāo)華氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)54?3.1溫度測(cè)量概述3.1.1溫標(biāo)1、經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)2、熱力學(xué)溫華氏溫標(biāo)℉1714年，德國(guó)人法倫海脫(Fahrenheit)以水銀為測(cè)溫介質(zhì)，制成玻璃棒水銀溫度計(jì)。規(guī)定水的沸點(diǎn)為212度，氯化銨與冰的混合物為0度。中間等分為212份，每一份為1度記作℉。稱為華氏溫標(biāo)。攝氏溫標(biāo)℃

水銀體膨脹是線性的；標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰點(diǎn)是0℃，沸點(diǎn)為100℃。將水銀柱在這兩點(diǎn)之間等分為100格，每一格為1℃。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)：借助于某一種物質(zhì)的物理量與溫度變化的關(guān)系，用實(shí)驗(yàn)方法或經(jīng)驗(yàn)公式所確定的溫標(biāo)。55?華氏溫標(biāo)℉1714年，德國(guó)人法倫海脫(Fahrenheit)熱力學(xué)溫標(biāo)K經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)具有局限性和隨意性，不能適用于任何地區(qū)或場(chǎng)合。開(kāi)爾文定律（1848年）：在可逆條件下，工作于兩個(gè)熱源之間的卡諾熱機(jī)與兩個(gè)熱源的關(guān)系：T0T1卡諾熱機(jī)Q0Q1Q1：卡諾熱機(jī)從高溫?zé)嵩碩1吸收的熱量Q0：卡諾熱機(jī)向低溫?zé)嵩碩0放出的熱量Q1/Q0=T1/T01954年，國(guó)際計(jì)量會(huì)議選定水的三相點(diǎn)為273.16，并以1/273.16定為一度，這樣熱力學(xué)溫標(biāo)就完全確定了，即：T=273.16(Q1/Q2)

56?熱力學(xué)溫標(biāo)K經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)具有局限性和隨意性，不能適用于任何地區(qū)或熱力學(xué)溫標(biāo)是一種理想溫標(biāo)。為了實(shí)用方便，國(guó)際溫標(biāo)同時(shí)使用國(guó)際開(kāi)爾文溫度（K）和國(guó)際攝氏溫度（℃）。規(guī)定水的三相點(diǎn)溫度為273.16，單位為K。1K的大小為水的三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的1/273.16。由于攝氏溫標(biāo)將冰點(diǎn)定義為0℃，而冰點(diǎn)比水的三相點(diǎn)低0.01K，那么冰點(diǎn)溫度為273.15K，即國(guó)際溫標(biāo)ITS-9057?熱力學(xué)溫標(biāo)是一種理想溫標(biāo)。國(guó)際溫標(biāo)ITS-906?

溫度計(jì)

固定點(diǎn)：給定的溫度值。華氏溫標(biāo)：規(guī)定水的沸點(diǎn)為212度，氯化銨與冰的混合物為0度。攝氏溫標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰點(diǎn)是0度，沸點(diǎn)為100度。熱力學(xué)溫標(biāo)：選定水的三相點(diǎn)為273.16K。溫標(biāo)三要素

內(nèi)插方程：確定各點(diǎn)溫度間的計(jì)算公式。華氏溫標(biāo)：0-212度等分為212份，每一份為1℉。攝氏溫標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰點(diǎn)是0℃，沸點(diǎn)為100℃。0-100度等分為100分，每一份為1℃。熱力學(xué)溫標(biāo)：以1/273.16定為1K。58?溫度計(jì)溫標(biāo)三要素內(nèi)插方程：確定各點(diǎn)溫度間的計(jì)算公式。7?3.1.2溫度測(cè)量方法、測(cè)量?jī)x表分類液體膨脹式壓力式固體膨脹式膨脹式溫度計(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59?3.1.2溫度測(cè)量方法、測(cè)量?jī)x表分類液體膨脹式壓力式固體膨接觸式測(cè)溫與非接觸式測(cè)溫接觸式非接觸式特點(diǎn)1、測(cè)量熱容量小、移動(dòng)物體測(cè)溫有困難2、可測(cè)量物體的任何部位3、便于多點(diǎn)集中測(cè)量和自動(dòng)控制1、不改變被測(cè)物體的溫度2、可測(cè)量移動(dòng)物體3、通常測(cè)量表面溫度測(cè)量條件1、測(cè)量元件與被測(cè)對(duì)象良好接觸。2、接觸測(cè)量元件不能改變被測(cè)對(duì)象的溫度由被測(cè)對(duì)象發(fā)出的輻射能充分照射到檢測(cè)元件。因此需要獲知被測(cè)對(duì)象的有效發(fā)射率。測(cè)量范圍容易測(cè)量1000℃以下的溫度，測(cè)量1200℃以上的溫度有困難可測(cè)量-30℃以上的溫度準(zhǔn)確度0.5%-1%。根據(jù)測(cè)量條件，可達(dá)到0.01%一般誤差較大響應(yīng)速度1-2min2-3s60?接觸式測(cè)溫與非接觸式測(cè)溫接觸式非接觸式特點(diǎn)1、測(cè)量熱容量小、3.2膨脹式溫度計(jì)原理：物體受熱膨脹。液體膨脹式溫度計(jì)壓力式溫度計(jì)固體膨脹式溫度計(jì)61?3.2膨脹式溫度計(jì)原理：物體受熱膨脹。液體膨脹式溫度計(jì)13.2.1液體膨脹式溫度計(jì)原理：玻璃管內(nèi)液體的體積隨溫度的升高而膨脹。優(yōu)點(diǎn)：直觀、測(cè)量準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉。缺點(diǎn)：不能自動(dòng)記錄、不能遠(yuǎn)傳、易碎、延遲。41-水銀儲(chǔ)存器2-毛細(xì)管3-標(biāo)尺4-膨脹室工作液體測(cè)溫范圍（℃）水銀-30~750或更高甲苯-90~100乙醇-100~75石油醚-130~25戊烷-200~20玻璃材料：300℃以上，使用特殊的硅硼玻璃；500℃以上，使用石英玻璃。62?3.2.1液體膨脹式溫度計(jì)原理：玻璃管內(nèi)液體的體積隨溫度的玻璃棒溫度計(jì)63?玻璃棒溫度計(jì)12?液體膨脹式玻璃管溫度計(jì)的誤差分析（1）玻璃材料有較大的熱滯后效應(yīng)——造成零點(diǎn)漂移。（2）溫度計(jì)插入深度不夠。若只有部分液柱被浸沒(méi)時(shí)，應(yīng)對(duì)指示值進(jìn)行修正：其中：n——露出液體部分所占的刻度數(shù)（℃）——工作液體對(duì)玻璃的相對(duì)體膨脹系數(shù)（1/℃，汞0.00016，酒精0.000103）t——溫度計(jì)的示值（℃）ta——露出液柱部分所處的環(huán)境溫度（℃）64?液體膨脹式玻璃管溫度計(jì)的誤差分析（1）玻璃材料有較大的熱滯后（3）非線性誤差：水銀隨著溫度變化，體積膨脹看成完全的線性關(guān)系。事實(shí)并非完全如此，存在一定的非線性度。（4）工作液的遲滯性：水銀與玻璃管壁面之間的表面吸附力，造成水銀流動(dòng)的遲滯性，甚至出現(xiàn)液柱中斷的情況——溫度計(jì)與被測(cè)介質(zhì)應(yīng)接觸足夠長(zhǎng)的時(shí)間；輕彈溫度計(jì)。（5）讀數(shù)誤差：視線與刻度不垂直——視線應(yīng)與刻度垂直，并與液柱處于同一水平面上。例：使用水銀溫度計(jì)測(cè)量蒸汽溫度。溫度計(jì)的指示值為280℃。溫度計(jì)插入處的刻度是60℃，液柱漏出部分的環(huán)境平均溫度為30℃。求真實(shí)溫度。65?（3）非線性誤差：水銀隨著溫度變化，體積膨脹看成完全的線性關(guān)3.2.2壓力式溫度計(jì)原理：密封系統(tǒng)中工作介質(zhì)的壓力隨溫度變化。工作過(guò)程：彈簧管4一端焊接在基座3上，內(nèi)腔與毛細(xì)管2相通，另一端封死，為自由端。溫度變化時(shí)，彈簧管4內(nèi)的壓力發(fā)生變化，帶動(dòng)自由端變化。自由端通過(guò)拉桿、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與指針相連，指針的轉(zhuǎn)角在刻度盤上指示出溫度。彈簧管溫包毛細(xì)管基座自由端指針工作距離不超過(guò)60m，溫度范圍-50~550℃。特點(diǎn)：抗振性能好。動(dòng)態(tài)性能差、示值滯后較大，不能測(cè)量迅速變化的溫度。66?3.2.2壓力式溫度計(jì)原理：密封系統(tǒng)中工作介質(zhì)的壓力隨溫度3.2.3固體膨脹式溫度計(jì)原理：將兩種具有不同線膨脹系數(shù)的金屬片焊成一體，構(gòu)成雙金屬片溫度計(jì)。工作過(guò)程：雙金屬片的一端固定，另一端為自由端。溫度變化時(shí)，由于兩種金屬線膨脹系數(shù)不同，雙金屬片發(fā)生彎曲變形。彎曲的偏轉(zhuǎn)角α反映了被測(cè)溫度值。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠；測(cè)量精度不高。K：比彎曲(℃-1)L：雙金屬片的有效長(zhǎng)度(mm)δ：雙金屬片總厚度(mm)t,t0：被測(cè)溫度和起始溫度(℃)67?3.2.3固體膨脹式溫度計(jì)原理：將兩種具有不同線膨脹系數(shù)的3.3熱電偶測(cè)溫?zé)犭娕紲囟扔?jì)：以熱電偶作為測(cè)溫元件，用熱電偶測(cè)得與溫度相應(yīng)的熱電動(dòng)勢(shì)，由儀表顯示出溫度。工作原理：基于1821年塞貝克(Seebeck)發(fā)現(xiàn)的熱電現(xiàn)象。兩種不同的導(dǎo)體A、B連接在一起，構(gòu)成一個(gè)閉合回路。當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)1和2的溫度不同時(shí)，如T>T0，在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)EAB——熱電效應(yīng)。導(dǎo)體A、B稱為熱電極。測(cè)量時(shí)，接點(diǎn)1置于待測(cè)溫度場(chǎng)中，稱為被測(cè)量端。接點(diǎn)2要求溫度恒定，稱為參考端。熱電極測(cè)量端參考端68?3.3熱電偶測(cè)溫?zé)犭娕紲囟扔?jì)：以熱電偶作為測(cè)溫元件，用熱電電動(dòng)勢(shì)：接觸電動(dòng)勢(shì)+溫差電動(dòng)勢(shì)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)

AB1、接觸電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體內(nèi)部的電子密度是不同的。當(dāng)兩種電子密度不同的導(dǎo)體A和B互相接觸時(shí)，就會(huì)發(fā)生自由電子電子擴(kuò)散現(xiàn)象。自由電子從電子密度高的導(dǎo)體A流向電子密度低的物體B。導(dǎo)體A因?yàn)槭ル娮樱瑤д?。?dǎo)體B因?yàn)榈玫诫娮樱瑤ж?fù)電。形成電位差。帕爾貼電勢(shì)：接觸電動(dòng)勢(shì)K——玻爾茲曼常數(shù)；e——電荷單位；NAT、NBT——溫度為T時(shí)，A和B的電子密度；T——接觸處的溫度69?電動(dòng)勢(shì)：接觸電動(dòng)勢(shì)+溫差電動(dòng)勢(shì)一一一一一一一一一一一一一接觸電動(dòng)勢(shì)：注：腳標(biāo)A、B的順序代表電位差的方向。如果改變腳標(biāo)順序，E前面的符號(hào)也相應(yīng)改變。接觸電動(dòng)勢(shì)的大小只與接觸點(diǎn)的溫度、導(dǎo)體A和B的電子密度N有關(guān)。70?接觸電動(dòng)勢(shì)：注：19?電動(dòng)勢(shì)：接觸電動(dòng)勢(shì)+溫差電動(dòng)勢(shì)2、溫差電動(dòng)勢(shì)由于導(dǎo)體兩端溫度不同而產(chǎn)生的電勢(shì)。由于溫度梯度，改變了電子的能量分布。高溫端(T)電子向低溫端(T0)遷移。使得高溫端帶正電，低溫端帶負(fù)電。導(dǎo)體A、B分別產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)為：NAt、NBt——A和B在溫度為t時(shí)的電子密度。一一一+-高溫低溫溫差電動(dòng)勢(shì)湯姆遜溫差電勢(shì)71?電動(dòng)勢(shì)：接觸電動(dòng)勢(shì)+溫差電動(dòng)勢(shì)2、溫差電動(dòng)勢(shì)NAt、NB熱電偶回路中總熱電勢(shì)=接觸電動(dòng)勢(shì)+溫差電動(dòng)勢(shì)

A與B相接觸產(chǎn)生的接觸電動(dòng)勢(shì)B的溫差產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)A的溫差產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)減號(hào)：在任何溫度下，如果A的電子密度高于B，電子都是從A流向B，A總是正電，B總是負(fù)電。EAB的方向都是A→B，在整個(gè)循環(huán)回路中，是兩個(gè)相反的方向。所以需要用減號(hào)。測(cè)量端參考端課本圖錯(cuò)誤！EB的方向與EAB一致，而EA的方向與EAB相反。72?熱電偶回路中總熱電勢(shì)A與B相接觸產(chǎn)生的B的溫差產(chǎn)生的溫差電結(jié)論任意兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體材料都可制成熱電偶。對(duì)于兩種材料A和B，熱電偶所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，僅與T和T0有關(guān)，與A和B的形狀與尺寸無(wú)關(guān)。熱電偶的參考端溫度T0必須保持恒定。一般保持在0℃。73?結(jié)論任意兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體材料都可制成熱電偶。22?

1、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)。3.3.2熱電偶的應(yīng)用定則A、B必須為不同的導(dǎo)體材料

2、中間導(dǎo)體定則在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體C，只要A、B與C相連接的兩端溫度相同，則不會(huì)對(duì)熱電偶回路的總電勢(shì)造成影響。74?1、均質(zhì)導(dǎo)體定律3.3.2熱電偶的應(yīng)用定則A、B必須為不3、中間溫度定則

熱電偶在兩接點(diǎn)溫度為T、T0時(shí)的熱電勢(shì)等于該熱電偶在兩接點(diǎn)溫度分別為T、TN和TN、T0時(shí)相應(yīng)熱電勢(shì)的代數(shù)和。意義：如果實(shí)際應(yīng)用中，T0的溫度不是0℃而是某一個(gè)中間溫度TN，則儀表顯示的電動(dòng)勢(shì)EAB(T,TN)，通過(guò)查分度表獲得EAB(TN,0)，就可以通過(guò)上式計(jì)算EAB(T,0)。75?3、中間溫度定則意義：如果實(shí)際應(yīng)用中，T0的溫度不是0℃而是熱電偶分度表中冷端溫度為0℃。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。舉例：用鉑銠10—鉑熱電偶測(cè)溫，冷端溫度為20℃，輸出電勢(shì)為0.668mV，試求被測(cè)對(duì)象的溫度。再查表得被測(cè)溫度為122℃。（附錄3只是分度表的整數(shù)部分?jǐn)?shù)據(jù)）查表76?熱電偶分度表中冷端溫度為0℃。在實(shí)際測(cè)量中，若熱電偶的冷端溫3.3.3熱電偶的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化按照結(jié)構(gòu)分類：鎧裝熱電偶、薄膜式熱電偶1、鎧裝熱電偶“鎧裝”：在產(chǎn)品的最外面加裝一層金屬保護(hù)，以免內(nèi)部的有效層在運(yùn)輸和安裝時(shí)受到損壞，例如鎧裝電纜……熱電極4：直徑由材料的價(jià)格、機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電率、用途、測(cè)溫范圍決定。熱電極絕緣套管保護(hù)套管接線盒熱電極77?3.3.3熱電偶的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化按照結(jié)構(gòu)分類：鎧裝熱電偶、薄1、鎧裝熱電偶78?1、鎧裝熱電偶27?2、薄膜式熱電偶采用真空蒸鍍或者化學(xué)涂層等制造工藝，將兩種熱電極材料蒸鍍到絕緣基板上，形成薄膜狀熱電偶。熱極點(diǎn)非常薄，約0.01~0.1微米。適用于表面溫度的快速測(cè)量，響應(yīng)時(shí)間約為數(shù)毫秒。測(cè)溫范圍在300℃以下。引出線熱電極熱極點(diǎn)絕緣基板79?2、薄膜式熱電偶熱極點(diǎn)非常薄，約0.01~0.1微米。引出線3.3.4熱電偶的分類1、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：工藝成熟、成批生產(chǎn)、性能優(yōu)良且已列入工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)文件中的熱電偶，具有統(tǒng)一的分度表（附錄3）。國(guó)際電工委員會(huì)（ICE）推薦了7種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶、非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶分度號(hào)名稱特點(diǎn)廉金屬熱電偶T銅-康銅準(zhǔn)確度高K鎳鉻-鎳鋁或鎳硅測(cè)溫范圍最寬E鎳鉻-康銅靈敏度高J鐵-康銅最通用貴金屬熱電偶S鉑銠10-鉑準(zhǔn)確度等級(jí)最高R鉑銠13-鉑僅引進(jìn)，不大量生產(chǎn)B鉑銠30-鉑銠16穩(wěn)定性高，靈敏度低80?3.3.4熱電偶的分類1、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：工藝成熟、成批生產(chǎn)3.3.5熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)1、熱電偶參考端溫度的處理（1）補(bǔ)償導(dǎo)線法（2）計(jì)算修正法（3）冷端恒溫法（4）補(bǔ)償電橋法2、熱電偶的校準(zhǔn)和誤差（1）熱電偶的校準(zhǔn)（2）熱電偶測(cè)溫誤差81?3.3.5熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)1、熱電偶參考端溫度的處理30?1、熱電偶參考端溫度的處理在熱電偶的分度表中，冷端溫度T0保持在0℃。實(shí)際使用時(shí)，由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，冷端溫度無(wú)法維持在0℃，使得熱電偶輸出的電勢(shì)值產(chǎn)生誤差。因此，需要對(duì)熱電偶的冷端溫度進(jìn)行處理。（1）補(bǔ)償導(dǎo)線法原理：A’、B’為補(bǔ)償導(dǎo)線，其熱電性能分別與A、B基本相同。熱電偶的冷端從T0’處移到T0處。mVTT0’T0’T0T0ABA’B’如果T0=0℃，則可以直接計(jì)算得出T值。如果T0≠0℃，則繼續(xù)修正。82?1、熱電偶參考端溫度的處理在熱電偶的分度表中，冷端溫度T0保常用的補(bǔ)償導(dǎo)線型號(hào)為SC、KC、KX、EX、JX、TX。第一個(gè)字母為主熱電偶A和B的分度號(hào)。第二個(gè)字母為X，代表延伸型導(dǎo)線；第二個(gè)字母為C，代表補(bǔ)償型導(dǎo)線。延伸型導(dǎo)線：A’、B’與A、B的化學(xué)成分相同。補(bǔ)償型導(dǎo)線：A’、B’與A、B的化學(xué)成分不同。精度較低，優(yōu)點(diǎn)在于價(jià)格便宜。83?常用的補(bǔ)償導(dǎo)線型號(hào)為SC、KC、KX、EX、JX、TX。32如果T0≠0℃，如何處理？（2）計(jì)算修正法原理：中間溫度定則。mVTT0’T0’T0T0ABA’B’例：用K型熱電偶在冷端溫度為25℃，測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)為34.36V。試求熱電偶熱端的實(shí)際溫度。解：1）根據(jù)附錄3，查K型熱電偶分度表，E(20,0)=0.798405mV；E(30,0)=1.203408mV。

2）利用插值公式，計(jì)算25℃時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)為1.00mV。

3）已知E(T,25)=34.36mV，E(25,0)=1.00mV，則E(T,0)=E(T,25)+E(25,0)=34.36+1.00=35.36mV。

4）再查分度表，E(850,0)=35.314404mV，E(860,0)=35.718403mV。利用插值公式，得到實(shí)際溫度T為851.14℃。84?如果T0≠0℃，如何處理？mVTT0’T0’T0T0（3）冷端恒溫法第一種方法：把冷端引至冰點(diǎn)槽內(nèi)，維持冷端溫度始終為0℃。一般用于實(shí)驗(yàn)室精密測(cè)量。可以購(gòu)買高精度的冰點(diǎn)槽，也可以使用保溫瓶自制冰點(diǎn)槽。第二種方法：把冷端補(bǔ)償導(dǎo)線引至加熱的恒溫器內(nèi)，維持冷端為某一恒定的溫度。適用于工業(yè)應(yīng)用。85?（3）冷端恒溫法34?（4）補(bǔ)償電橋法原理：在熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)中串聯(lián)一個(gè)不平衡電橋，此電橋的輸出電壓隨著熱電偶冷端的溫度變化而變化，從而修正熱電偶冷端溫度波動(dòng)引入的誤差。86?（4）補(bǔ)償電橋法35?2、熱電偶的校準(zhǔn)和誤差1）熱電偶的校準(zhǔn)熱電偶出廠使用一段時(shí)間后，必須定期校準(zhǔn)。熱電偶校準(zhǔn)方法：比較法。使用被校準(zhǔn)的熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶同時(shí)測(cè)量同一對(duì)象的溫度，然后比較兩者示值，以確定被測(cè)熱電偶的基本誤差。87?2、熱電偶的校準(zhǔn)和誤差1）熱電偶的校準(zhǔn)36?2）熱電偶測(cè)溫誤差（1）分度誤差：使用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶檢定時(shí)產(chǎn)生的誤差。（2）冷端溫度變化引起的誤差。（3）補(bǔ)償導(dǎo)線的誤差：補(bǔ)償導(dǎo)線與主導(dǎo)線不完全相同。（4）熱交換引起的誤差：熱電偶的熱端難以直接與被測(cè)對(duì)象接觸。（5）測(cè)量線路和顯示儀表的誤差：外部線路帶入的電阻。（6）其它誤差：由于屏蔽不良導(dǎo)致的干擾電壓等等。88?2）熱電偶測(cè)溫誤差37?3.4熱電阻測(cè)溫3.4.1熱電阻的特性3.4.2常用熱電阻3.4.3熱電阻測(cè)溫電路3.4.4熱電阻的校準(zhǔn)原理：導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率與溫度有關(guān)。常用測(cè)溫范圍：-200~600℃。優(yōu)勢(shì)：低溫測(cè)量；準(zhǔn)確度高。89?3.4熱電阻測(cè)溫3.4.1熱電阻的特性3.4.2常用熱3.4.1熱電阻的特性熱電阻：用金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料制成的感溫元件。電阻溫度系數(shù)α：在某一溫度間隔內(nèi)，溫度變化1℃時(shí)的電阻相對(duì)變化量，單位為1/℃。其中：Rt：t℃時(shí)的電阻值。Rt0：t0℃時(shí)的電阻值。金屬導(dǎo)體的電阻一般隨溫度升高而增大，α為正值。半導(dǎo)體材料的α為負(fù)值。90?3.4.1熱電阻的特性熱電阻：用金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料制成的金屬熱電阻鉑熱電阻銅熱電阻鎳熱電阻半導(dǎo)體熱敏電阻3.4.2常用熱電阻91?金屬熱電阻3.4.2常用熱電阻40?3.5.1流體溫度測(cè)量3.5.2高溫氣體溫度測(cè)量3.5.3壁面溫度測(cè)量3.5接觸式測(cè)溫方法接觸式測(cè)溫：當(dāng)兩個(gè)物體接觸，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間達(dá)到熱平衡之后，其溫度相等。

優(yōu)點(diǎn)：溫度測(cè)量準(zhǔn)確度高。

缺點(diǎn)：破壞被測(cè)物體的熱平衡狀態(tài)，有時(shí)受到被測(cè)物質(zhì)的腐蝕作用。相類似92?3.5.1流體溫度測(cè)量3.5接觸式測(cè)溫方法接觸式測(cè)溫：當(dāng)3.5.1流體溫度測(cè)量測(cè)量管道或容器內(nèi)流體的溫度時(shí)，溫度傳感器一般安裝在套管內(nèi)（起保護(hù)作用）。因此，需要考慮保護(hù)套管導(dǎo)致的導(dǎo)熱誤差。導(dǎo)熱誤差：溫度傳感器套管的管壁和容器的溫度與流體溫度接近（藍(lán)色圈圈處達(dá)到平衡）。流體向傳感器傳熱。同時(shí)，傳感器向環(huán)境散熱。減小導(dǎo)熱誤差的措施：

采取有效的安裝方式。溫度傳感器管道安裝原理圖1、傳感器外露部分做好保溫。

2、傳感器的工作端置于管道中流速最大的地方。3、傳感器要有足夠的插入深度。

4、如果套管管徑太小，可選擇適宜部位安裝擴(kuò)大管。

5、迎著流體的流動(dòng)方向沿著管道中心線安裝傳感器。

6、盡量選擇直徑細(xì)、導(dǎo)熱性能差的套管。93?3.5.1流體溫度測(cè)量測(cè)量管道或容器內(nèi)流體的溫度時(shí)，溫度傳3.5.3壁面溫度測(cè)量溫度傳感器在測(cè)量固體表面溫度時(shí)，容易改變固體表面的熱狀態(tài)，因