自动检测技术--温度测量(及课后答案).

《自动检测技术--温度测量(及课后答案).》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动检测技术--温度测量(及课后答案).（128页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、接触式测温技术与误差分析接触式测温技术与误差分析5.4概述概述5.1热电偶测温热电偶测温5.2热电阻测温热电阻测温5.3主要内容：主要内容：辐射式测温法辐射式测温法5.5红外测温仪与红外热像仪红外测温仪与红外热像仪5.65.1 概述概述5.1.1 温度的概念温度的概念 宏观上：是物体冷热程度的表示。宏观上：是物体冷热程度的表示。 微观上：是物体内部分子运动平均动能的表示。微观上：是物体内部分子运动平均动能的表示。 21322kmvkT 分子平均平动动能；分子平均平动动能；k 玻尔兹曼常数；玻尔兹曼常数；k温度不具有叠加性。温度不具有叠加性。热平衡的主要条件：热平衡的主要条件： 系统温度相等。系

2、统温度相等。 5.1.2 温标温标温标三要素：温标三要素： 可实现的可实现的固定点温度固定点温度； 表示固定点之间温度的表示固定点之间温度的内插仪器内插仪器； 确定相邻固定温度点之间的确定相邻固定温度点之间的内插公式内插公式；（1）经验温标）经验温标为了保证温度测量的精确性和一致性，需定量描述温度，为了保证温度测量的精确性和一致性，需定量描述温度，即建立科学的、统一的标尺，称为即建立科学的、统一的标尺，称为“温标温标”。温标主要有：经验温标、热力学温标和国际实用温标温标主要有：经验温标、热力学温标和国际实用温标摄氏温度和华氏温度称为经验温标。经验温标的温摄氏温度和华氏温度称为经验温标。经验温标

3、的温度特性取决于所选测温物质的性质，具有一定的局度特性取决于所选测温物质的性质，具有一定的局限性和任意性。限性和任意性。摄氏温标：摄氏温标：水银玻璃温度计；水银玻璃温度计；水的冰点为水的冰点为0 、沸点为、沸点为100； 100等份。等份。举例：五种温度计，测温质分别是举例：五种温度计，测温质分别是氢气、空气、铂丝、氢气、空气、铂丝、电偶和水银电偶和水银，其测温的物理性质分别为气体的压强、电，其测温的物理性质分别为气体的压强、电阻、电动势和水银的长度；基准点都是以冰的熔点和水阻、电动势和水银的长度；基准点都是以冰的熔点和水的沸点为的沸点为0度和度和100度。度。结论结论:对应同一个冷热程度，各

4、种温度计的读数是不一样的。对应同一个冷热程度，各种温度计的读数是不一样的。华氏温标：华氏温标：选取氯化铵和冰水混合物的温度为选取氯化铵和冰水混合物的温度为0 ，水的，水的沸点为沸点为212 ，冰点为，冰点为32 ，中间均等分为，中间均等分为180份，每一份为份，每一份为1 华氏度华氏度tF与摄氏度与摄氏度tC的换算关系：的换算关系：532100953221232329CFCFFCtttttt（2）热力学温标）热力学温标温度为温度为T1的热源给予热机的热源给予热机Q1的热量的热量 ；热机传给温度为热机传给温度为T2的冷源的冷源Q2的热量；的热量；卡诺定理：卡诺定理：1122TQTQ定义定义T2为

5、水的三相（固、液、气）共存温度（为水的三相（固、液、气）共存温度（0.01 ） ，为为273.16 K。任意点温度为：。任意点温度为：12273.16QTQ热力学温标热力学温标注：仅与传热量有关，与工质无关。注：仅与传热量有关，与工质无关。建立在热力学基础上的经验温标。建立在热力学基础上的经验温标。卡诺循环：卡诺循环：开尔文开尔文K12273.16QTQ仅具物理意义，因为理想可逆过程无法仅具物理意义，因为理想可逆过程无法实现，故热力学温标也无法实现。实现，故热力学温标也无法实现。理想气体温标（等价于热力学温标）理想气体温标（等价于热力学温标）理想气体状态方程（理想气体状态方程（V一定时）一定时

6、）33PTnRPTV 恒量333273.16PPTTPP任意点温度：任意点温度：技术上可实现，但不方便。技术上可实现，但不方便。经验温标经验温标热力学温标热力学温标理想气体温标理想气体温标国际温标国际温标定容式气体温度计：通过压强的变化测出温度的变化。定容式气体温度计：通过压强的变化测出温度的变化。（3）国际温标）国际温标:ITS-90（International Temperature Scale-1990）t90 : 摄氏温度摄氏温度T90 : 热力学温度或绝对温度热力学温度或绝对温度9090273.15tTITS-90定义的固定点定义的固定点ITS-90定义的内插仪器定义的内插仪器 0.

7、655.0K间为间为He3和和He4蒸汽温度计；蒸汽温度计； 3.024.556K间为间为He3和和He4定容气体温度计；定容气体温度计； 13.8033K961.78间为铂电阻温度计；间为铂电阻温度计； 961.78 以上为光学或光电温度计。以上为光学或光电温度计。为了克服气体温度计在实用上的不便，国际上建立了一种为了克服气体温度计在实用上的不便，国际上建立了一种用内插公式表示的与热力学温度很接近，又使用方便的协用内插公式表示的与热力学温度很接近，又使用方便的协议温标议温标国际温标。国际温标。开尔文开尔文K5.1.3 温度标准的传递温度标准的传递温度标准定期逐渐地温度标准定期逐渐地校验比较过

8、程校验比较过程称为温度标准的传递。称为温度标准的传递。 基准温度计，工作基准温度计；基准温度计，工作基准温度计； 一等标准温度计和二等标准温度计；一等标准温度计和二等标准温度计； 工业用温度计。工业用温度计。5.1.4 测温方法与测温仪表的分类测温方法与测温仪表的分类 高温计、温度计高温计、温度计标准仪表、实用仪表标准仪表、实用仪表 膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计和辐射高温计温度计、热电阻温度计和辐射高温计 接触式与非接触式接触式与非接触式 温度计量仪按精度等级可分为温度计量仪按精度等级可分为3类：类：液体膨胀式膨胀式 固体膨胀式气体膨

9、胀式接触式热电偶热电阻辐射式非接触式红外线接触式测温仪表膨胀式玻璃液体 -50600结构简单，使用方便，测量准确，价格低廉 测量上限和精度受玻璃质量的限制，易碎，不能记录远传 双金属-80 600结构紧凑，牢固可靠 精度低，量程和使用范围有限 压力式液体气体蒸汽-30 600-20 350 0 250结构简单，耐震，防爆能记录、报警，价格低廉 精度低，测温距离短，滞后大 热电偶铂铑-铂镍铬-镍硅镍铬-考铜0 1600-50 1000-50 600测温范围广，精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制 需冷端温度补偿，在低温段测量精度较低 热电阻铂铜-200 600 -50 150测量精度高，

10、便于远距离、多点、集中测量和自动控制 不能测高温，需注意环境温度的影响 非接触式测温仪表辐射式辐射式光学式比色式400 2000700 3200900 1700测温时，不破坏被测温度场 低温段测量不准，环境条件会影响测温准确度 红外线光电探测热电探测0 3500200 2000测温范围大，适于测温度分布，不破坏被测温度场，响应快 易受外界干扰，标定困难 Thomas Johann Seebeck（17801831）5.2.1 热电效应热电效应 (Seebeck effect )5.2 热电偶测温热电偶测温18211821年，德国物理学家赛年，德国物理学家赛贝克用两种不同金属导线贝克用两种不同金

11、属导线连接在一起，组成闭合回连接在一起，组成闭合回路。并用酒精灯加热其中路。并用酒精灯加热其中一个接触点而另一个结点一个接触点而另一个结点保持低温。他突然发现，保持低温。他突然发现，放在旁边的指南针发生了放在旁边的指南针发生了偏转。偏转。为什么会产生磁场？为什么会产生磁场？温度梯度导致了电势，继而在闭合回路中形成变化的电流，温度梯度导致了电势，继而在闭合回路中形成变化的电流，由此产生了磁场。由此产生了磁场。 用毫伏表代替指南针，来演示用毫伏表代替指南针，来演示Seebeck的实验的实验注意观察两个现象：注意观察两个现象：1. 用酒精灯给其中一个结点加热时用酒精灯给其中一个结点加热时,回路中是否