温度的计量标准及测量方法
温度计量基础知识
通常为1.0、1.5、2.5级 快，通常为2～3秒钟
整个测温系统结构简单、体积小、可靠、维 护方便、价格低廉，仪表读数直接反映被 测物体实际温度；可方便地组成多路集中 测量与控制系统
整个测温系统结构复杂、体积大、调整麻 烦、价格昂贵；仪表读数通常只反映被测 物体表现温度(需进一步转换)；不易组成 测温、控温一体化的温度控制装置
大多数金属在温度升高1 C 时电阻将增加0.4％～0.6％。 但半导体电阻一般随温度升高而减小，其灵敏度比金 属高，每升高1 C ，电阻约减小2％～6％。
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温度计量基础
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薄膜型及普通型铂热电阻
小型铂热电阻
防爆型铂热电阻
电阻温度计
工业上广泛应用电阻温度计来测量-200 ℃ ～ 500 ℃之间的温度。电阻温度计的特点是准确度高； 在中低温下（ 500℃以下）测温, 它的输出信号比热 电偶的要大得多,故灵敏度高；电阻温度计的输出是 电信号，因此便于信号的远传和实现多点切换测量。
特别适合1200℃以下、热容大、无腐蚀性 对象的连续在线测温，对高于l 300℃以上 的温度测量较困难
原理上测量范围可以从超低温到极高温， 但1000℃以下，测量误差大，能测运动物 体和热容小的物体温度
精度
响应 速度
其它 特点
工业用表通常为1.0、0.5、0.2及0.1级， 实验室用表可达0.01级
➢ 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。下图是双金属 温度计原理图：
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温度计的标定方法
温度标准到底是如何定出来的，虽然我们有几个固定的温度点，但是温度点之外的如何标定呢？温标现代统计力学虽然建立了温度和分子动能之间的函数关系，但由于目前尚难以直接测量物体内部的分子动能，因而只能利用一些物质的某些物性(诸如尺寸、密度、硬度、弹性模量、辐射强度等)随温度变化的规律，通过这些量来对温度进行间接测量。
为了保证温度量值的准确和利于传递，需要建立一个衡量温度的统一标准尺度，即温标。
随着温度测量技术的发展，温标也经历了一个逐渐发展，不断修改和完善的渐进过程。
从早期建立的一些经验温标，发展为后来的理想热力学温标和绝对气体温标。
到现今使用具有较高精度的国际实用温标，其间经历了几百年时间。
1.经验温标根据某些物质体积膨胀与温度的关系，用实验方法或经验公式所确定的温标称为经验温标。
(1)华氏温标1714年德国人法勒海特(Fahrenheit)以水银为测温介质，制成玻璃水银温度计，选取氯化铵和冰水的混合物的温度为温度计的零度，人体温度为温度计的100度，把水银温度计从0度到l00度按水银的体积膨胀距离分成100份，每一份为1华氏度，记作“1℉”。
按照华氏温标，则水的冰点为32℉，沸点为212℉。
(2)摄氏温标1740年瑞典人摄氏(Celsius)提出在标准大气压下，把水的冰点规定为0度，水的沸点规定为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℃。
摄氏温度和华氏温度的关系T ℉ = 1.8t℃ + 32式中 T——华氏温度值;t2.热力学温标1848年由开尔文(Ketvin)提出的以卡诺循环(Carnot cycle)为基础建立的热力学温标，是一种理想而不能真正实现的理论温标，它是国际单位制中七个基本物理单位之一。
该温标为了在分度上和摄氏温标相一致，把理想气体压力为零时对应的温度——绝对零度（是在实验中无法达到的理论温度，而低于0 K的温度不可能存在）与水的三相点温度分为273．16份，每份为1 K (Kelvin) 。
热工测量及仪表温度测量
并且直接输出直流电压信号,便于测量、信号传输、自动记录和 控制等。
1.
两种不同的导体 或半导体 组成一个 闭合回路,如图所示。当两个接触点 称为 结点 温度t和t0不相同时,回路中既产生电势, 并有电流流通,这种把热能转换成电能的现 象称为热电效应,称回路电势为热电势。
在ITS-90中同时使用国际开尔文温度 符号为T90 和国际摄氏温 度 符号为t90 ,其关系为
t90 = T90 － 273.15 T90单位为开尔文 K ,t90单位为摄氏度 ℃ 。这里所说的摄氏度 符合国际实用温标 ITS-90 的规定。
ITS-90的一些规定如下：
由0.65K到4He临界点 ~5.2K 温度范围为一温度段,在此温 度段内用3He和4He周期压力与温度的关系来确定温度。 由4He沸点 ~4.2K 到氖三相点 ~24.6K 温度范围内,T90的 确定采用在三个规定温度点分度过的3He或4He气体温度计 内插。这三个点分别是氖三相点 ~24.6K 、平衡氢三相点 ~13.8K 和4He正常沸点 ~4.2K 。 由平衡氢三相点 ~13.8K 到银凝固点 ~962℃ ,这个温度段 内,标准仪器应用铂电阻温度计。 银凝固点 ~962℃ 以上温度区间采用普朗克定律外推。
为Q1,则有
Q 1 T1 Q 2 T2
开尔文引出此温标后,于1854年建议用一个固定点来确定
此温标。人们发现水三相点 273.16K 的稳定性能长期维持
在0.1mK范围内。因此,1954年第10届国际计量大会决定采用
水的三相点作为热力学温际的基本固定点。此温标的表达式
为：
T Q2 273.16K
温度计量基础知识
数的材料制成，分为杆式和双金属式
t t0
两大类。
图所示为杆式温度计的原理图。由 于芯杆材料的膨胀系数比与基座相连 的外套大，故当温度变化时芯杆对基 座产生相对位移，经简单的机械放大 后，就可直接指示温度值。
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温度计量基础
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双金属温度计
➢ 固体长度随温度变化的情况可用下式表示：
L1 L0 1 k t1 t0
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温度计量基础
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温度计量基础
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玻璃液体温度计分为全浸式和部分浸 入式两种。全浸是指测温时把液柱部分全 部浸入被测介质中。部分浸入是把温度计 浸入标志以下的部分插入被测介质中。
全浸式和部分浸入式相比较，全浸式测 量精度较高，故多用于实验室和标准温度 计，部分浸入式用于一般工业测温。
慢，通常为几十秒到几分钟
通常为1.0、1.5、2.5级 快，通常为2～3秒钟
整个测温系统结构简单、体积小、可靠、维 护方便、价格低廉，仪表读数直接反映被 测物体实际温度；可方便地组成多路集中 测量与控制系统
整个测温系统结构复杂、体积大、调整麻 烦、价格昂贵；仪表读数通常只反映被测 物体表现温度(需进一步转换)；不易组成 测温、控温一体化的温度控制装置
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温度计量基础
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目录
1 温度测量的基础知识 2 膨胀式温度计 3 电阻式温度计 4 热电偶温度计 5 温度计量检定标准装置
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温度计量基础
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➢应用热膨胀原理测温
测测量量原原理理
物体受热时产生膨胀
液液体体膨膨胀胀式式温温度度计计
固固体体膨膨胀胀式式温温度度计计
计量室温湿度控制标准
计量室温湿度控制标准计量室温湿度控制标准是指在计量室中为了保证测量结果的准确性和可靠性，需要对温湿度进行严格控制的准则。
以下是计量室温湿度控制标准的详细介绍：一、温度控制温度范围：计量室的温度应该保持在20±5℃的范围内。
这个温度范围是按照国际标准规定的，因为在这个范围内，计量仪器的灵敏度和稳定性都能够得到保证。
温度波动：计量室的温度波动应该控制在±0.5℃以内。
温度波动会影响计量仪器的准确性和稳定性，因此需要保证计量室的温度稳定，避免出现大幅度的波动。
温度均匀性：计量室的温度应该均匀，各点的温度差异应该控制在±1℃以内。
如果温度不均匀，会导致计量仪器之间的误差增大，影响测量结果的准确性。
二、湿度控制相对湿度范围：计量室的相对湿度应该保持在40%~60%的范围内。
这个湿度范围是按照国际标准规定的，因为在这个范围内，计量仪器的性能和稳定性都能够得到保证。
相对湿度波动：计量室的相对湿度波动应该控制在±5%以内。
相对湿度波动会影响计量仪器的准确性和稳定性，因此需要保证计量室的湿度稳定，避免出现大幅度的波动。
相对湿度均匀性：计量室的相对湿度应该均匀，各点的相对湿度差异应该控制在±5%以内。
如果相对湿度不均匀，会导致计量仪器之间的误差增大，影响测量结果的准确性。
三、温湿度记录与监控计量室应该安装温湿度记录仪器，对温湿度进行实时记录和监控。
记录仪器应该具备高精度、高稳定性、高可靠性等特点，确保记录的数据准确无误。
温湿度记录仪器应该每隔一段时间（一般设定为1小时）记录一次温湿度数据，包括温度、相对湿度、温度波动、相对湿度波动等参数。
记录数据应该妥善保存，以便后续分析和评估。
温湿度记录仪器应该具备报警功能，当温湿度出现异常时能够及时发出警报，提醒相关人员进行处理。
报警功能可以通过声音、光线、手机短信等多种方式实现，确保相关人员能够及时得知报警信息。
四、温湿度控制措施计量室应该具备良好的隔热性能和保温措施，以减少外界环境对室内温湿度的影响。
测试技术温度的测量讲课文档
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表
000
第五页，共48页。
温度标准和测量方法(4/7)
温标及其传递
用来度量物体温度数值的标尺叫温标。温标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摄氏温标、
华氏温标、热力学温标和国际温标等。
摄氏温标 在标准大气压下，纯水冰点为0摄氏度，沸点为100摄氏度，中 间等分成100格，每格1摄氏度，符号为℃。 华氏温标 将纯水的冰点规定为 32度，沸点为 212度，中间等分成180 格，每格1华氏度，符号为℉。
K elT n N N A B ((T T ))K eT T 0N B 1 (T )d N B (T )T K e0lT n N N A B ( (T T 0 0) )K eT T 0N A 1 (T )d N A (T )T
即 EA(B T,T0)K e TT0lnN NA B((T T))dT
计
三等标准铂 铑-铂热电
偶
三等标准镍 铬-镍硅热电
偶
二等铜-康 铜热电偶
贝克曼 温度计
实验室精密 温度计
工业热电偶
二等标准 辐射高温
计
二等标准 二等标准 光学高温 温度灯
计
二等标准辐射 高温计
低 工业 双金 工业 实验
温 铂电 属压 液体 室液
热 阻温 力式 温度 体温
电 度计 温度 计 度计
偶
计
高温热 工业辐射 工业光学 光电比色 电偶 高温计 高温计 高温计
温度的测量及控制.
温度的测量及控制（一）温标温度是表征体系中物质内部大量分子、原子平均动能的一个宏观物理量。
物体内部分子、原子平均动能的增加或减少，表现为物体温度的升高或降低。
物质的物理化学特性，都与温度有密切的关系，温度是确定物体状态的一个基本参量，因此，温度的准确测量和控制在科学实验中十分重要。
温度是一种特殊的物理量，两个物体的温度只能相等或不等。
为了表示温度的的高低，相应的需要建立温标。
那么，温标就是测量温度时必须遵循的规定，国际上先后制定了几种温标。
1．摄氏温标是以大气压下水的冰点（0℃）和沸点（100℃）为两个定点，定点间分为100等份，每一份为1℃。
用外推法或内插法求得其它温度t。
2．1848年开尔文（Kelvin）提出热力学温标，通常也叫做绝对温标，以开（K）表示，它是建立在卡诺循环基础上的。
设理想的热机在和（＞）二温度之间工作，工作物质在吸热，在温度放热，经一可逆循环对外做功热机效率卡诺循环中和仅与热量和有关，与工作物质无关，在任何工作范围内均具有线性关系，是理想的科学的温标。
若规定一个固定温度，则另一个温度可由式求得。
理想气体在定容下的压力（或定压下的体积）与热力学温度呈严格的线性函数关系。
因此，国际上选定气体温度计，用它来实现热力学温标。
氦、氢、氮等气体在温度较高、压强不太大的条件下，其行为接近理想气体。
所以，这种气体温度计的读数可以校正成为热力学温标。
热力学温标，规定“热力学温度单位开尔文（K）是水三相点热力学温度的1/273.15”。
热力学温标与摄氏温度分度值相同，只是差一个常数T＝273.15 + t由于气体温度计的装置复杂，使用不方便，为了统一国际间的温度量值，1927年拟定了“国际温标”，建立了若干可靠而又能高度重现的固定点。
随着科学技术的发展，又经多次修订，现在采用的是1990国际温标（ITS－90），其定义的温度固定点、标准温度计和计算的内插公式请参阅中国计量出版社出版的《1990年国际温标宣贯手册》和《1990国际温标补充资料》。
温度的计量标准及测量方法
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二、国际温标
在第二温区（3.0-24.5661K），用氦气体温 计来定义。气体温度计原理是理想气体状态 方程：PV=nRT 在第三温区（13.8033-1234.93K），内插仪 器是铂电阻温度计。原理是金属的电阻随温 度的变化而变化。
二、国际温标
第四温区（温度大于1234.93K），按照普朗 克辐射定律来定义，内插仪器是光电高温计， 并通过温度灯来复现亮度温度。普朗克黑体 辐射定律：
一、温度与温标
热力学温标也称开尔文温标。1848年英国科 学家开尔文以热力学第二定律中卡诺原理为 依据提出的。卡诺定理指出热力学温标与任 何特定物质的性质无关。热力学温标具有唯 一性和稳定性 热力学温标的单位是开尔文(K)，定义为水三 相点热力学温度的1/273.16
二、国际温标
国际温标是经国际协商、决定采用的一种国 际上通用的温标。他是热力学温标的具体体 现。我国从1991年7月1日开始施行“1990年 国际温标（ITS-90）”。90温标定义了国际 开尔文温度符号T90；摄氏符号为t90。关系 为
C1 5 Eb C2 /( T ) e 1
三、温度测量
1.接触式测温方法 ： 膨胀式测温：气体温度计、液体温度计 电量式测温：热电偶、热电阻、石英温度 传感器 接触式光电：光纤式温度 热色测温方法 ：示温漆、示温液晶
三、温度测量
2.非接触式测温方法 ： 辐射式测温：全辐射高温计、亮度式高温 计、比色式高温计、红外热像仪 光谱测温 激光干涉测温 声波、微波测温
t90 / C T90 / K 273.15
二、国际温标
国际温标三要素：固定点、内插方程和内插 仪器。国际温标通过四个温区的固定点和各 种温度计确定T90。 在第一温区（0.65-5.00K），ITS-90规定由 3He和4He的蒸气压与温度的关系式来定义
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一、温度与温标
温度表征物体的冷热程度 热力学统计物理指出：从微观的角度看，温 度表征着分子热运动的平均动能 温标是温度的量值的表示法。在日常中常用 的有华氏温标、摄氏温标、热力学（开尔文） 温标和国际温标
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一、温度与温标
温度测量原理：热力学第零定律 物体宏观性质不随时间变化的状态叫做平衡 态，两个物体在发生传热的条件下达到的平 衡，叫做热平衡 热力学第零定律：物体A，B，C，若A与B处 于热平衡，B与C也处于热平衡，那么A与C 必定处于热平衡
t90 / C T90 / K 273.15
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二、国际温标
国际温标三要素：固定点、内插方程和内插 仪器。国际温标通过四个温区的固定点和各 种温度计确定T90。 在第一温区（0.65-5.00K），ITS-90规定由 3He和4He的蒸气压与温度的关系式来定义
T90 =A0 Ai [ln( p) B / C ]
C1 5 Eb C2 /( T ) e 1
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三、温度测量
1.接触式测温方法 ： 膨胀式测温：气体温度计、液体温度计 电量式测温：热电偶、热电阻、石英温度 传感器 接触式光电：光纤式温度 热色测温方法 ：示温漆、示温液晶
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三、温度测量
2.非接触式测温方法 ： 辐射式测温：全辐射高温计、亮度式高温 计、比色式高温计、红外热像仪 光谱测温 激光干涉测温 声波、微波测温
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一、温度与温标
热力学温标也称开尔文温标。1848年英国科 学家开尔文以热力学第二定律中卡诺原理为 依据提出的。卡诺定理指出热力学温标与任 何特定物质的性质无关。热力学温标具有唯 一性和稳定性 热力学温标的单位是开尔文(K)，定义为水三 相点热力学温度的1/273.16
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二、国际温标
国际温标是经国际协商、决定采用的一种国 际上通用的温标。他是热力学温标的具体体 现。我国从1991年7月1日开始施行“1990年 国际温标（ITS-90）”。90温标定义了国际 开尔文温度符号T90；摄氏符号为t90。关系 为
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二、国际温标
在第二温区（3.0-24.5661K），用氦气体温 计来定义。气体温度计原理是理想气体状态 方程：PV=nRT 在第三温区（13.8033-1234.93K），内插仪 器是铂电阻温度计。原理是金属的电阻随温 度的变化而变化。
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二、国际温标
第四温区（温度大于1234.93K），按照普朗 克辐射定律来定义，内插仪器是光电高温计， 并通过温度灯来复现亮度温度。普朗克