测温原理图
温度检测及原理
固体膨胀式温度计：用两片线 膨胀系数不同的金属片叠焊接在一起 制成双金属片。受热后，由于两金属 片的膨胀长度不同而产生弯曲。
若将双金属片制成螺旋形，当 温度变化时，螺旋的自由端便围绕着 中心轴偏转，带动指针在刻度盘上指 示出相应温度值。
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第三节 压力测温原理
使用范围／℃
结构简单、使用方便、测量 容易破损、读数麻烦、一般只
准确、价格低廉
能现场指示 ,不能记录与远传
结构简单、机械强度大、价 格低、能记录、报警与自控
精度低、不能离开测量点测量 ,量 程与使用范围均有限
结构简单、不怕震动、具有 精度低、测量距离较远时 ,仪表的
防爆性、价格低廉、能记录、 滞后性较大、一般离开测量点不超
接触式测温仪表有： 1、膨胀式温度计 膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀的性质而制 成的。有： 液体膨胀式温度计：利用液体（水银、酒精）受热时 体积膨胀的特性测温。
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非接触式测温仪表有： 1、 辐射式温度计
通过测量物体热辐射功率来测量温度。 2、 红外式温度计
故障处理
由于热电偶的选型、安装、老化等一些原因，常导致热电偶在使用过程 中测量不准。常见故障原因及其处理方法如下：
故障现象（四种）： A.指示值偏低，可能存在的原因有： 1. 热电极短路 2. 热电偶的接线柱处积灰，造成短路。 3. 补偿导线线间短路. 4. 热电偶电极变质。 5. 补偿导线与热电偶极性接反。 6．补偿导线与热电偶不配套。 7. 热电偶安装位置不当或插入深度不符合要求。 8. 热偶温变参数设置问题 9. 系统组态问题
在-50～+150℃的范围内，铜电阻与温度的关系是
红外测温工作原理PPT012
测温范围/响应波长 距离系数（测量距离与目标大小） 发射率设定 测量精度/重复性 响应时间 瞄准方式（激光、透镜、视频、目视、瞄准灯/镜） 现场环境要求/输出方式
红外测温仪工作原理
窗口和光学系统
目标
环境
探测器
显示及输出
453
SP1 470
EMS ?85
红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚集在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测目标的温度值。
双色测温仪
测量视场部分被遮挡 烟雾，水汽，灰尘 不洁窗口 目标比较小,小于测量红外测温仪的视场 运动目标,尤其是快速运动的物体 目标发射率低或变化
何温仪解决的问题
不洁镜头
不洁窗口
部分视场被遮挡
小于视场的目标
输出选择
热偶输出 电流输出 0 - 20 mA 4 - 20 mA 电压输出 0 - 5 伏 标准1 mV /度 RS232/RS485输出
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
1500°C
1000°C
542°C
260°C
20°C
不同温度的辐射曲线永不会相交 随温度增加，辐射能量增大而峰值波长减小 波长与温度成反比
红外能量（温度/热像）
波长（微米）
102
101
1
10-1
10-2
10-3
10-4
0
物体发射率
背景能量的影响
当背景温度高于目标温度时应进行背景温度补偿(T-Ambient)
温度检测及原理
第一节 概述
一、温度的定义
温度是表征物体冷热程度的物理量。是工业生产中最 普遍而重要的操作参数。
二、温度检测方法
一般利用物体的某些物理性质随温度变化的特性来感 知、测量温度。有
接触式测温——通过测温元件与被测物体的接触而感 知物体的温度。
非接触式测温——通过接受被测物体发出的热辐射热 来感知温度。
非接触式测温仪表有： 1、 辐射式温度计
通过测量物体热辐射功率来测量温度。 2、 红外式温度计
通过测量物体红外波段热辐射功率来测量温度。
红外线测温计
光学高温计
各种温度计的优缺点及使用范围
测温 方式 接 触 式 测 温 仪 表
非接 触式 测温 仪表
温度计种类 玻璃液体温度 计 双金属温度计 压力式温度计 电阻温度计
测温元件不破坏被测物体温 度场 ,能作远距离测量、报 警和自控、测温范围广
测量时 ,必须经过人工调整 ,有人为 误差 ,不能作远距离测量 ,记录和自 控
只能测高温,低温段测量不准,环境 条件会影响测量精度,连续测高温时 须作水冷却或气冷却
-100～100（150）有机液体 0 ～350（-30 ～ 650）水银 0 ～300（-50 ～ 600）
左图闭合回路中总的热电势
Et,t0 eAB t eAB t0 或 Et,t0 eAB t eBAt0
第四节 热电偶测温原理
注意
由于热电极的材料不同,所产生的接触热电势亦不 同,因此不同热电极材料制成的热电偶在相同温度下产 生的热电势是不同的。
热电偶一般都是在自由端温度为0℃时进行分度的, 因此,若自由端温度不为0℃而为t0时,则热电势与温度 之间的关系可用下式进行计算。
EAB(t,t0) = EAB(t,0) -EAB(t0,0)
第二章温度测量-热电阻
半导体热敏电阻：半导体热敏电阻的阻值和温度的关系为：
RT AeB T
式中， RT 为温度T时对应的电阻值
A、B是取决于半导体材料和结构的常数
金属热电阻和半导体热敏电阻的比较：
热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常 在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围 只有－50～300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测 和控制。
金属热电阻一般适用于测量－200～500℃范围内的温
√ 度测量，其特点测量准确、稳定性好、性能可靠，在过程 控制领域中的应用极其广泛。
2、热电阻的材料与结构
从电阻随温度的变化来看，大部分金属导体都有这种性质，但并不 是都能用作测温热电阻，作为热电阻的金属材料一般要求：
尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大、在使用的温度范围内 具有稳定的化学和物理性能、材料的复制性好、电阻值随温度变化要 有单值函数关系（最好呈线性关系）。
不考虑RH有 (RT RL )R2 (R3 RL )R1
若R1=R2，则
RT
R3 R1 R2
RL R2
(R1
R2 )
R3 R1 R2
2）用自动平衡电桥测电阻
3）用不平衡电桥测电阻
当热电阻置于被测被测介质中，且 被测介质的温度发生变化时，电桥 的平衡状态就被破坏，测量对角线 上输出不平衡电压Ucd,微安计指 示不平衡电流，其电流与热电阻 RT成一定的对应关系，读出电流 值便可知相应的电阻值，即可知被 测介质的温度。被测温度越高，电 桥的不平衡程度越大，这时电流表 的偏转角度也越大。
3.90802×10-3 ℃-1， B＝－ 5.802×10-7 ℃-2 , C= － 4.27350×10-12 ℃-4
热电偶温度传感器
3．电桥补偿法
电桥补偿法也称自由端补偿法，是利用不平衡电桥产生的 热电动势来补偿热电偶温度传感器因自由端温度变化而引起的 热电动势变化。
4．计算修正法
图4-19 电桥补偿法
求出当自由端为0℃时的热电动势，通过查表计算的方法，得 到被测实际温度。
1.4 分类
1．普通热电偶温度传感器
普通热电偶温度传感器主要由接线盒、热电极、绝缘套管、 保护套管及热端等部分组成。
T 工作端
A T0
B 自由端
图4-11 测温原理
1．接触电动势
导体 A、B 在接触点温度为 T 时形成的接触电动势 eAB (T ) 可表示为
eAB (T )
kT e
ln
NAT NBT
（4-3）
式中， k 1.381023 J/K，称为波尔茨曼常数；T 表示接触点的绝对温度，单位为 K（开尔
文）；e 1.6 1019 C，表示单位电荷；NAT 、 NBT 分别表示导体 A、B 温度为 T 时的自由电子密
图4-17 参考电极定律
1.3 温度补偿方法
1．补偿导线法
可以用一对金属导线将自由端延长，这对导线称为 “补偿导线”。
补偿导线的热电特性在测量范围内必须与热电偶 温度传感器相同或基本相同，且价格相对较低。
A
A
T
B
B
T0
图4-18 补偿导线法
2．自由端恒温法
在实验室和精密测量中，通 常把自由端放入装满冰水混合物 的容器中，以使自由端温度保持 在0℃，这种方法称为零度恒温 法。
反之，如果唯一导体材料组成的回路中存 在热电动势，可验证此材料是非均质的。
在实际应用中，常用均质导体定律来检验 热电极材料成分是否相同，或该材料是否为均 质的。
双金属温度计工作原理一_图文
☆热力学温标：
热力学温标又称开尔文温标，是由开尔文(Ketvin)在1848年提出的 ，符号为T，单位记为K，其规定分子运动停止时的温度为绝对零 度，因此又称绝对温标。
一种不依赖任何测温质(当然也就不依赖任何测温质的任何物理性 质)的绝对真实的绝对温标，以卡诺循环(Carnot cycle)的热量作为 测定温度的工具，即热量起着测温质的作用。
双金属温度计原理图
☆双金属温度计
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。
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。
☆压力温度计
压力温度计是根据一定质量的 液体、气体、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。
EAB(T1,T2)=EAB(T1)-EAB（T2 同理，图b中C、A接点2与C、B）的接点3，同处于温度T0之中，此
回路的电势也为：
EAB（T1, T2）=EAB（T1）-EAB（T2）
根据上述原理，可以在热电偶回路中接入电位计E， 只要保证电位计与连接热电偶处的接点温度相等，就 不会影响回路中原来的热电势，接入的方式见下图所 示。
• 把整个温标分成4个温区，其相应的标准仪器 如下：
第一温区为0.65—5.0K，用3He和4He蒸汽温度计； 第二温区为3.0—24.5561K，用3He和4He定容气体温度计； 第三温区为13.803K—961.78℃，用铂电阻温度计； 第四温区961.78℃以上，用光学或光电高温计；
表 1 各温标间的换算关系
辐射温度计由辐射敏感元件、光学系统、显示仪表及辅助 装置等几大部分组成。
温度测量仪表原理与应用(课件)
二、热电阻结构及测温原理
分度号 Pt100铂电阻，0℃的标称电阻值R（0℃）为 100Ω,100℃的标称电阻值R（100℃）为 138.5Ω。 铜电阻的测温范围为-50~150℃，分度号为 Cu50 和 Cu100，其0℃的标称电阻值R （ 0℃ ）分别为50Ω和100Ω。
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三、热电偶结构及测温原理 2、热电偶结构和测温原理
(2)热电偶测温原理： 热电偶的测温原理是基于热电效应。将两种不 同材料的导体A和B串接成一个闭合回路，当两 个接点温度不同时，在回路中就会产生热电动势， 形成电流，此现象称为热电效应。
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二、热电阻结构及测温原理
3、热电阻的结构形式： 工业用热电阻主要由电阻体、绝缘体、保
护套管和接线盒等组成。工业热电阻具有装 配型、铠装型和专用型等形式。
热电阻体一般由热电阻丝和绝缘支架组成， 电阻丝绕制在云母、石英或陶瓷支架上，热 电阻体装在保护套管内，电阻丝通过引出导 线与接线盒内的接线柱相接，以便再与外接 线路相连测量温度。
利用导体或半导体的电阻值随温度变 化 而变化的特性，来测量温度的感温 元件称为热电阻。热电阻一般常用于200 – 600℃的温度测量。
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热电阻电阻值随着温度的升高而增大。
二、热电阻结构及测温原理
2、热阻材料
工业上常用的热电阻有两种：铂电阻 和铜电阻。
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三、热电偶结构及测温原理
3、热电偶基本定律
中间导体定律： T
T0
热电偶测温原理图
课题名称：电加热开水炉温度检测实训报告书-专业系：电气工程系1班级：铁道自动化102班设计课题：热电偶测温系统学生姓名：吴利武李朝晖田琪李彬袁勇指导老师：胡国良老师完成日期：2012-04目录第一章绪论............................................................ -1 -第二章实验的目的及原理.............................................. -2 -2.1实验目的........................................................ -2 -2.2实验原理........................................................ -2 -2.3实验计划........................................................ -2 -第三章热电偶传感器.................................................. -3 -3.1热电偶工作原理：............................................. -3 -3.2热电偶优点：.................................................... -3 -3.3热电偶的种类及结构：......................................... -3 -3.4热电偶冷端的温度补偿......................................... -5 -第四章系统元件介绍.................................................. -8 -4.1 LED 介绍....................................................... -8 -4.2LM324 简介.................................................... -11 -4.3 ICL7107 介绍.................................................. -12 -第五章热电偶测温不准的原因及处理方法........................... -14 -5.1热电偶的补偿导线接反........................................ -14 -5.2热电偶的补偿导线绝缘层磨破，造成信号回路接地................ -14 -5.3端子接触不良................................................... -14 -5.4补偿电阻故障................................................... -14 -5.5锅炉尾部烟道热电偶故障率较高................................ -14 -5.6接地不良..................................................... -14 -第六章调试过程...................................................... -15 -6.1具体过程..................................................... -15 -6.2试注意项..................................................... -15 -6.3实验数据..................................................... -17 -第七章小组实训总结................................................. -19 -第一章绪论温度测量在物理实验、医疗卫生、食品生产等领域，尤其在热学试验（如：物体的比热容、汽化热、热功当量、压强温度系数等教学实验）中，有特别重要的意义。