第三章第二节温度参数测量教材

不能测量高温，由于 体积大，测量点温度 较困难
需要进行冷端补偿， 在低温段测量时精度 低
非接触 式
辐射
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辐射式 高温计
100 2000
感温元件不破坏被 测物体的温度场， 测温范围广
只能测高温，低温段 测量不准，环境条件 会影响测量准确度。
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按照温度测量范围，可分为超低温、低温、中高 温和超高温温度测量。 超低温一般是指0～10K， 低温指10～800K， 中温指800～1900K， 高温指1900～2800K的温度， 2800K以上被认为是超高温
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体积热膨胀式
不需要电源，耐用；但 感温部件体积较大。
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气体的体积与 热力学温度成正比
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红外温度计
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第二节 热电偶的工作原理
应用热电效应测温
热电极
两种不同的金属A和B构成闭合回路 当两个接触端 T﹥ T0时，回路中会 产生热电势
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闭和回路总电势
纯水的沸点定为100度的一种温标。在0度和100度之间分成 100等分，每一分为一摄氏度，符号为℃。 华氏温标
---------规定在大气压下，纯水的冰融点为32度，纯 水的沸点为212度，中间划分为180等分，每一分为一华氏度， 符号为℉。 热力学温标
---------又称开尔文温标，单位为开尔文（K）。
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八种国际通用热电偶：
B:铂铑30—铂铑6 S:铂铑10—铂 N:镍铬硅—镍硅
R:铂铑13—铂 K:镍铬—镍硅 E:镍铬—铜镍
J:铁—铜镍
T:铜—铜镍
用于制造铂热电偶 的各种铂热电偶丝
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几种常用热电偶的测温范围及热电势
分度号
B R S
名称
铂铑30－铂铑6 铂铑13—铂 铂铑10—铂
V形工业玻璃温度计
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压力温度计
压力温度计是根据 一定质量的液体、 气体或蒸汽在体积 不变的条件下其压 力与温度呈确定函 数关系的原理实现 其测温功能的。
压力温度计的敏感 元件是什么？
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这类压力温度计其毛细管细 而 长 ( 规 格 为 1—60m) 它 的
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模拟图：在一个密闭的空间里，气体分 子在高温时的运动速度比低温时快！
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温度检测的基本知识
温度：反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化 学过程相联系。 温度概念的建立及测量：以热平衡为基础的 温度最本质的性质：当两个冷热程度不同的物体接触后就会 产生导热换热，换热结束后两物体处于热平衡状态，则它们 具有相同的温度。 测量方法：接触式测温和非接触式测温
辐射式等等； 按输出方式分有自发电型、非电测型等。
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接触式测温 温度敏感元件与被测对象接触，经过换热后两者温度相等。
这时感温元件的某一物理参数的量值就代表了被测对象的温 度值。
(1)膨胀式温度计 (2)热电阻温度计 (3)热电偶温度计 (4)其他原理的温度计
优点：直观、可靠，测量仪表也比较简单 缺点：是感温元件影响被测温度场的分布，接触不良等都会 带来测量误差，另外温度太高和腐蚀性介质对感温元件的性 能和寿命会产生不利影响。
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非接触测温 温度敏感元件不与被测对象接触，而是通过辐射能
量进行热交换，由辐射能的大小来推算被测物体的温度。 (1) 辐射式温度计 (2) 光纤式温度计：
优点：不与被测物体接触，不破坏原有的温度场。精度 一般不高。
非接触测温的特点是感温元件不与被测对象相接触，而是 通过辐射进行热交换，故可避免接触测温法的缺点，具有 较高的测温上限。此外，非接触测温法热惯性小，可达千 分之一秒，故便于测量运动物体的温度和快速变化的温度。
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ITS一90基本内容为：
重申国际实用温标单位仍为K；
国际摄氏温度和国际实用温度关系为：t90 T90 273.15 把整个温标分成4个温区，其相应的标准仪器如下：
①0.65—5.0K，用3He和4He蒸汽温度计；
②3.0—24.5561K，用3He和4He定容气体体积热 膨胀式温度计；
标准热电偶 是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、 允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配 套的显示仪表可供选用。
非标准化热电偶 在使用范围或数量级上均不及标准化热 电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合 的测量。
标准化热电偶 我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻 全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七 种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
几种常用热电偶的热电势与温度的
结论：
关系曲线分析
哪几种热 电偶的测温上 限较高？
哪一种热电 偶的灵敏度较高？
哪一种热电 偶的灵敏度较低？
哪几种热电 偶的线性较差？
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为什么所有的曲线均过原点（零度点）？ 35
名称
测温范围 分度
号 /℃
100℃时 的
热电势 /mV
1000℃时 的
热电势 /mV
玻璃温度计特点：结构简单，制作容易，价格 低廉，测温范围较广，安装使用方便，现场直 接读数，一般无需能源，易破损，测温值难自 动远传记录。
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玻璃温度计的分类：
全浸式：测温准确度高， 但读刻度困难，使用操作 不便。
局浸式：读数容易，但测 量误差较大，即使采取修 正措施其误差比全浸式仍 要大好几倍或更多。
优点同上；但性能不如R型热电偶；长 期以来曾经作为国际温标的法定标准 热电偶 热电势大，线性好，稳定性好，价廉； 但 材 质 较 硬 ， 在 1000℃ 以 上 长 期 使 用 会引起热电势漂移；多用于工业测量
热电势比K型热电偶大50%左右，线性 好，耐高湿度，价廉；但不能用于还 原性气氛；多用于工业测量
基于固体受热膨胀原理，测量温度通常是把两片 线膨胀系数差异相对很大的金属片叠焊在一起， 构成双金属片感温元件当温度变化时，因双金属 片的两种不同材料线膨胀系数差异相对很大而产 生不同的膨胀和收缩，导致双金属片产生弯曲变 形。
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双金属温度计原理图
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双金属温度计的感温 双金属元件的形状有 平面螺旋型和直线螺 旋型两大类，其测温 范围大致为-80℃— 600℃，精度等级通 常为1.5级左右。
第三章 检测仪表 第二节 温度测量仪表
本章学习的主要内容有: 1、了解温度测量的基本概念和方法； 2、了解热电偶的工作原理，了解热电 偶的分类及特点； 3、掌握测温仪表的接线方法。
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、 温度测量的基本概念
一、温度测量的基 本概念
温度标志着物 质内部大量分子无 规则运动的剧烈程 度。温度越高，表 示物体内部分子热 运动越剧烈。
结构简单，机械强 度大，价格低廉
-100~500
结构简单，不怕震 动，具有防爆性， 价格低谦
-200~600
-50~300
测温精度高，便于 远距离、仪器测量 和自动控制
-100~300
200 1800
测温范围广，精度 高，便于远距离、 集中测量和自动控 制
缺点
测量上限和精度受玻 璃质量限制，易碎， 不能记录和远传 精度低，量程和使用 范围易有限制 精度低，测温距离较 远时，仪表的滞后现 象较严重
AB (t)
A (t, t0 )
A
B
B (t, t0 )
AB (t0 )
AB (t, t0 ) AB (t) B (t, t0 ) AB (t0 ) A (t, t0 )
AB (t) AB (t0 )
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第三节 热电偶的种类及结构
双金属温度计抗振性 好，读数方便，但精 度不太高，只能用做 一般的工业用仪表。源自2019/6/1325
介绍几种温度测量方法
示温涂料（变色涂料）
装满热水后图案变 得清晰可辨
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变色涂料在电脑内部温度中的示温作用
CPU散 热风扇
温度升高后变为红色
低温时显示 蓝色
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测量温度范围
50～1820 C -50～1768 C -50～1768 C
1000C 热电势/
mV 4.834
10.506
9.587
K 镍铬－镍铬 (铝) -270～1370 C 41.276
E 镍铬－铜镍 (康 铜) －270～800 C ——? 5种热电偶的测温范围与热电势各有什么特点？
铂铑30-
铂铑 B 50～1820 0.033
①
6
4.834
铂铑10铂
S
-50～ 1768
0.646
9.587
镍铬-镍 硅
K
-270～ 1370
4.096
41.28
镍铬-铜 镍
E
-270～ 800
6.319
－
特点
熔点高，测温上限高，性能稳定，准 确度高，100℃以下热电势极小，所以 可不必考虑冷端温度补偿；价昂，热 电势小，线性差；只适用于高温域的 测量
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型式 接触式
工作原 理 热膨胀
热电阻 热电偶
种类
玻璃管 温度计
双金属 温度计
压力式 温度计
铂、铜 电阻温 度计 半导体 温度计 铜-康铜 温度计 铂-铂铑 温度计