温度计量基础知识

铜电阻
• 在测温精度要求不高，且测温范围比较小的情况 下，可采用铜电阻做成热电阻材料代替铂电阻。 在-50～150℃的温度范围内，铜电阻与温度成线 性关系，其电阻与温度关系的表达式为Rt＝ R0(1+At)(2-3)式中，A＝4.25×10-3～4.28×103℃为铜电阻的温度系数。
模拟温度传感器
摄氏温标与华氏温标
华氏度(Fahrenheit) 和摄氏度(Centigrade)都是用 来计量温度的单位。包括我国在内的世界上很多 国家都使用摄氏度，美国和其他一些英语国家使 用华氏度。
开尔文单位
以绝对零度作为计算起点的温度。即将水三相点的 温度准确定义为273.16K后所得到的温度,过去也 曾称为绝对温度。开尔文温度常用符号表示;其单 位为开尔文，定义为水三相点温度的1/273.16,常 用符号K表示。
零定律与温度 热力学第零定律
如果两个热力学系统中的每一个都与第 三个热力学系统处于热平衡(温度相同)，则 它们彼此也必定处于热平衡。这一结论称 做“热力学第零定律”。热力学第零定律 的重要性在于它给出了温度的定义和温度 的测量方法。定律中所说的热力学系统是 指由大量分子、原子组成的物体或物体系。 它为建立温度概念提供了实验基础。
• 摄氏温度和华氏温度的关系 ： T ℉ = 1.8t℃ + 32
t为摄氏温度数，T为华氏温度数
• 摄氏温度和开尔文温度的关系： °K=°C+273.15
开尔文温度和人们习惯使用的摄氏温度相差一个常数。例 如,用摄氏温度表示的水三相点温度为0.01℃，而用开尔文 温度表示则为 273.16K。开尔文温度与摄氏温度的区别只 是计算温度的起点不同，即零点不同,可以相互换算。
标准器介绍：二等标准铂电阻
• 标准铂电阻温度计是1990年国际温标 （ITS-90）温标内插仪器。它是一种 在目前的生产技术条件下测量温度时 能达到准确度最高、稳定性最好的温 度计。 • 标准铂电阻温度计是用于传递国际温 标的计量标准器具。在检定各种标准 水银温度计；工业铂、铜热电阻温度 计；精密温度计时作为标准使用。也 可以直接用于准确度要求较高的温度 测量。中温标准铂电阻温度计按使用 温度范围分为锌点温度计和铝点温度 计。
温度计量基础知识
计量所温度度室 2011.02.11
目录
温度计量基础
温度量 温度测量原理 温度测量方法
常见的温度测量仪器
常见的温度传感器 测量装置 测控装置
常见的温度传感器的检定
压力、双金属、 热电阻 热电偶 压力、双金属、半导体温度传感器
总结
温度，热力学温标
• 温度（temperature）是表示物体冷热程度的物理 量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。 温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接 测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。 它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的 基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温 标(°F)、摄氏温标（°C）、热力学温标(K)和国 际实用温标。从分子运动论观点看，温度是物体 分子平均平动动能的标志。温度是大量分子热运 动的集体表现，含有统计意义。对于个别分子来 说，温度是没有意义的。
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• 铂电阻与温度之间的关系接近于线性，在0～ 630.74℃范围内可用下式表示： • Rt＝R0(1+At+Bt2) • 在-190～0℃范围内为： • Rt＝R0(1+At+Bt2十Ct3) 。
式中：RO、Rt为温度0°及t°时铂电阻的电阻值，t为任意温度，A、B、C为 温度系数，由实验确定，A＝3.9684×10-3/℃，B＝-5.847×10-7／℃2，C ＝-4.22×10-l2/℃3。由公式可看出， • 当R0值不同时，在同样温度下，其Rt值也不同。
经典热力学中的温度没有最高温度的概念
• 只有理论最低温度“绝对零度”。热力学第三定律指出， “绝对零度”是无法通过有限次步骤达到的。在统计热力 学中，温度被赋予了新的物理概念——描述体系内能随体 系混乱度（即熵）变化率的强度性质热力学量。 • 绝对温标的开始，是温度的最低极限，相当于-273.15℃， 当达到这一温度时所有的原子和分子热运动都将停止。目 前，利用原子核的绝热去磁方法，我们已经得到了距绝对 零度只差三千万分之一度的低温，但仍不可能得到绝对零 度。 • 人类所能产生的最高温是510,000,000℃约比太阳的中心 热30倍，该温度是美国新泽西的普林斯顿等离子物理实验 室中的托卡马克核聚变反应堆利用氘和氚的等离子混合体 于1994年5月27日创造出来的。
标准器介绍：二等标准热电偶
• 二等标准热电偶(铂铑10-铂)是热电 偶校验装置的标准热电偶，以及实 验用的精密测温热电偶，也是检定 工业及 热电偶及300-1300℃范围 内的精密测量的测温装置。所调用 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。 具有准确度较高，物理、化学性良 好的性质，高温下抗氧化性好，广 泛用于电力，火电，冶金工业，化 工等行业。
非接触测温优点
测量上限不受感温元件耐温程度的限制，因而对 最高可测温度原则上没有限制。对于1800℃以上 的高温，主要采用非接触测温方法。随着红外技 术的发展，辐射测温逐渐由可见光向红外线扩展， 700℃以下ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ至常温都已采用，且分辨率很高。 比如说常见的医院里用的红外测温仪测量人体的 温度。
目录
摄氏度
它的发明者是Anders Celsius(1701-1744)，其结 冰点是0°C，沸点为100°C。 1740年瑞典人摄 氏(Celsius)提出在标准大气压下，把冰水混合物 的温度规定为0度，水的沸腾温度规定为100度。 根据水这两个固定温度点来对玻璃水银温度计进 行分度。两点间作100等分，每一份称为1摄氏度。 记作1℃。
温度自动检定系统
• 集计算机技术、电子技术、自动测试技术于一体的自动化 检定系统。 • 该系统以计算机为主体，由六位半数字多用表、低热电势 扫描开关、高稳定控温仪、通用打印机和专用软件组成。
• 主要用于自动检定各种工作用热电偶、热电阻， 整个检定过程除需要检定员将热电偶/热电阻捆扎、 接线外，其余均在计算机控制下由系统自动完成。 • 因此，实现检测迅速、准确、避免人为误差，提 高了测量的准确度，并减轻了检定人员的劳动强 度。
目录
温度计量基础
温度量 温度测量原理 温度测量方法
常见的温度测量仪器
常见的温度传感器 测量装置 测控装置
常见的温度传感器及检定
压力、双金属、 热电阻 热电偶 压力、双金属、半导体温度传感器
总结
接触式温度传感器
• 接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好 的接触，又称温度计 • 温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度 计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量 精度较高。 • 在一定的测温范围内，温度计也可测量物体内部 的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很 小的对象则会产生较大的测量误差。
种类
• 目前，国际电工委员会（IEC）推荐了8种类型的 热电偶作为标准化热电偶，即为T型、E型、J型、 K型、N型、B型、R型和S型。
热电阻
• • 材料特性 导体的电阻值随温度变化而改变， 通过测量其阻值推算出被测物体的温度， 利用此原理构 成的传感器就是电阻温度 传感器，这种传感器主要用于-200— 500℃温度范围内的温度测量。纯金属 是热电阻的主要制造材料，热电阻的材 料应具有以下特性： ①电阻温度系数要大而且稳定，电 阻值与温度之间应具有良好的线性关系。 ②电阻率高，热容量小，反应速度 快。 ③材料的复现性和工艺性好，价格 低。 热敏电阻温度特性 ④在测温范围内化学物理特性稳定。 目前，在工业中应用最广的铂和铜， 并已制作成标准测温热电阻。
温度传感器
• 常用温度计有双金属、玻璃液体温度计、压力式、 电阻温度计、热敏电阻和温差电偶。 • 广泛应用于工业、农业、商业等部门。在日常生 活中人们也常常使用这些温度计。 • 随着低温技术的发展，低温气体温度计、蒸汽压 温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度 计、低温热电阻和低温温差电偶等。低温温度计 要求感温元件体积小、准确度高、复现性和稳定 性好。
• 两种不同导体或半导体的 组合称为热电偶。热电偶 的热电势EAB(T，T0)是由 接触电势和温差电势合成 的。 • 温差电势是指同一导体或 半导体在温度不同的两端 产生的电势，此电势只与 导体或半导体的性质和两 端的温度有关，而与导体 的长度、截面大小、沿其 长度方向的温度分布无关。 无论接触电势或温差电势 都是由于集中于接触处端 点的电子数不同而产生的 电势，热电偶测量的热电 势是二者的合成。
非接触式温度传感器
它的敏感元件与被测对象互不接触，又称 非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量 运动物体、小目标和热容量小或温度变化 迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于 测量温度场的温度分布。
温度传感器
最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本 定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度 法（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计） 和比色法（见比色温度计）。各类辐射测温方法 只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。 只有对黑体（吸收全部辐射并不反射光的物体） 所测温度才是真实温度。
• 当回路断开时，在断开处a，b之间便有一电动势差△V， 其极性和大小与回路中的热电势一致，如图2-1(b)所示。 并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B为负 极。实验表明，当△V很小时，△V与△T成正比关系。定 义△V对△T的微分热电势为热电势率，又称塞贝克系数。 塞贝克系数的符号和大小取决于组成热电偶的两种导体的 热电特性和结点的温度差。
• 传统的模拟温度传感器，如热电 偶、热敏电阻和RTDS对温度的监 控，在一些温度范围内线性不好， 需要进行冷端补偿或引线补偿；热 惯性大，响应时间慢。集成模拟温 度传感器与之相比，具有灵敏度高、 线性度好、响应速度快等优点，而 且它还将驱动电路、信号处理电路 以及必要的逻辑控制电路集成在单 片IC上，有实际尺寸小、使用方便 等优点。常见的模拟温度传感器有 LM3911、LM335、LM45、 AD22103电压输出型、AD590电流 输出型。