第5章温度测量

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1、第五章 温度测量 温度的概念 温度是衡量物体冷热程度的物理量，温度的冷热由物体内部分子运动快慢来决定。从微观上讲，物体温度的高低标志着组成物体的大量分子无规则运动的剧烈程度，即对其分子平均动能大小的一种量度。 一、温标 所谓“温标”即衡量物体温度高低的标尺。只有建立精确的温标，才能准确地测取温度。不同的温标表示同一点的温度只是数值不同。下面介绍四种温标： 1、摄氏温标 标准大气压下，冰的融点为0，水的沸点为100，0到100之间分成一百等分，每份为1。 2、华氏温标 在标准大气压下，冰的融点为32，水的沸点为212，中间分成180等分，每一等分为一华氏度，即1。摄氏温标与华氏温标之间的关系为

2、华氏温度=(1.8t+32)第一节 概述 3、热力学温标 热力学温标是以热力学第二定律为基础的温标，它已由国际权度大会采纳作为国际统一的基本温标。热力学温标又称开氏温标(以符号K表示)，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度(或称最低理论温度)。u热力学温标是纯理论的，不能付诸实用， 4、国际实用温标 t = T -273.15 t为摄氏温度，T为K氏温度。 二、温度计的分类 1按使用范围分 (1)高温计测量温度在600以上； (2)温度计测量温度在600以下。 2按测温原理分 (1)膨胀式温度计； (2)热电阻温度计； (3)热电偶高温计； (4)辐射式高温计。 3按测量方式分 (1)接触式如

3、膨胀式温度计； (2)非接触式如辐射式高温计。按测量方式分类按测量原理分类按测量方式分类按测量原理分类接触式温度计膨胀式温度计固体膨胀式温度计接触式温度计热电偶式温度计标准材料热电偶温度计液体膨胀式温度计特殊材料热电偶温度计压力表式温度计气体压力式温度计液体压力式温度计非接触式温度计光学高温计蒸汽压力式温度计光电高温计热电阻式温度计金属热电阻温度计红外测温仪半导体热电阻温度计本节知识点1、什么是温标？常用温标有哪些？相互之间的关系如何？2、什么是接触式测温？什么是非接触式测温？ 第二节 接触式温度计 一、一、 膨胀式温度计膨胀式温度计 1、玻璃管液体温度计 使用温度范围: 标准温度计使用范围:

4、 -30+300; 工业温度计使用范围: 100+600， 感温液体一般是水银或有机液体。 测温原理：利用感温液体在透明玻璃感温包和毛细管内的热膨胀作用来测量温度。 对感温液的要求：膨胀系数大；对玻璃不润湿，化学稳定性好；在毛细管液柱上端的弯曲液面清晰易见；导热性能良好 应用最广的水银特性：很宽温度范围内呈液态；200以下体膨胀与温度大体呈线性关系；不浸润玻璃可准确读数；水银导热性能最好 对玻璃管温度计的要求：在使用温度范围内膨胀系数要小，并按一定规律膨胀或收缩。 基本参数：示值误差；动作误差；示值稳定度; 使用方法：全浸式要将感温包全部浸入被测介质，并达到热平衡后再读数，露出液柱不得大于15

5、mm；视线要与刻度垂直。 玻璃温度计在使用后需定期检定。注意：（1）零点漂移（2）露出液柱的校正部分侵入时)(ABttnt工作液体膨胀系数标定条件环境温度使用条件环境温度全部侵入时)(ABttnt温度计测量时的示值二、二、 压力式温度计压力式温度计原理：它是利用密闭容积内工作介质压力随温度升高而升高的性质，通过对工作介质的压力测量来判断温度值的一种机械式仪表。分类：1）工作介质是气体，充气式压力计，一般为氮气，-80550，基本线性。2）工质为低沸点液体，CH3Cl，CH2CH2Cl，饱和蒸汽压与饱和温度呈非线性。范围-20200。3）工质为液体。Hg、CH3OH等，范围-40200。特点：特

6、点：简单可靠、抗振性能好，具有良好的防爆性动态性能差，示值的滞后较大，不能测量迅速变化的温度。三、三、 双金属温度计双金属温度计工作原理： 双金属温度计是基于绕制成环性弯曲状的双金属片组成。一端受热膨胀时，带动指针旋转，工作仪表便显示出热电势所对应的温度值。应用： 双金属温度计是一种测量中低温度的现场检测测仪表。可以直接测量各种生产过程中的-80+500范围内液体、蒸汽和气体介质温度。特点： 现场显示温度，直观方便； 安全可靠，使用寿命长；多种结构形式，可满足不同要求 测温范围: -80+600 准确度等级：分为1.0、1.5及2.5级。1 1一指针一指针6 26 2一表壳一表壳 3 3一金属

7、保护管一金属保护管 4 4一指针轴一指针轴 55双金属感温元件双金属感温元件 6 6一固定端一固定端 7 7一刻度盘一刻度盘 8 8一仪表一仪表二、 热电阻温度计 一、测温原理 热电阻是使用金属材料制作而成的电阻。 实验证明：大多数金属在温度每升高1时，其电阻值要增加0.40.6；而半导体的电阻值却随着温度的升高而减小，在20左右，温度每变化1，其电阻值要变化-2-6。若能设法测出电阻值的变化，就可相应地确定温度的变化，达到测温的目的。 热特性:温度升高阻值增加，温度降低阻值减小。利用这种变化制作专门显示仪表显示温度 A A 优点优点 准确度高。在所有常用温度计中，它的准确度最高，可达1mk。

8、 输出信号大，灵敏度高。如在0用Pt100铂热电阻测温，当温度变化1时，其电阻值约变化0.4，如果通过电流为2mA，则其电压输出为800V左右。灵敏度较热电偶高一个数量级。 测温范围广，稳定性好。在振动小而适宜的环境下，可在很长时间内保持0.1以下的稳定性。 无需参考点。温度值可由测得的电阻值直接求出。 输出线性好。B B 装配式热电阻的缺点装配式热电阻的缺点 采用细金属丝的热电阻元件机械冲击与振动性能差。 元件结构复杂，制造困难大，尺寸较大，热响应时间长，不适宜温度瞬变区域。 热电阻的结构热电阻的结构 金属热电阻由保护套管、电阻体、骨架和引线等部件金属热电阻由保护套管、电阻体、骨架和引线等部

9、件组成。组成。 1、电阻体 是温度敏感元件，其材料性能对传感器的好坏有关键性的影响。 2、骨架 是用来缠绕、支撑或固定热电阻丝的支架，其质量的好坏直接影响热电阻的性能，作为骨架材料，要求其绝缘性能好，比热小，导热系数大，物理化学性能稳定，膨胀系数小，并且有足够的机械强度，常用骨架材料有云母、玻璃、石英、陶瓷、塑料等。 3、保护套管 免受腐蚀性介质侵蚀和机械损伤。4、引线 要求引线材料电阻温度系数小，电阻率小，热导率低，和电阻体接触产生的热电势小，化学性质稳定等。常用引线材料是铂、金、银和铜丝，引线形式有二线制、三线制和四线制。对于工业铂热电阻而言，中低温用银作引线，高温用镍丝。对于铜和镍热电阻

10、的内引线，一般都用铜和镍丝。5、铠装热电阻 将陶瓷骨架及其上的感温元件装入不锈钢细管内，其周围用氧化镁粉牢固充填，它的三根引线用保护管之间以及引线相互间要绝缘好，充分干燥后将其端头密封再经模具拉制成坚实整体，这种热电阻称为铠装热电阻。 热电阻的结构图热电阻的结构图：精度高、稳定性好、性能可靠、易于提纯、复制性好、具有良好的工艺性、可以制成极细的铂丝、电阻率较高；在0C 以上，其电阻与温度的关系接近于直线(其电阻温度系数为3.9103/C )。：工业测量,温度的基准、标准仪器。ITS-90国际温标规定，在13.81K961.78的标准仪器为铂电阻温度计。：电阻温度系数小，在还原气氛中，特别是在高

11、温下，易被污染变脆、价格昂贵。优点：优点：线性度好，电阻温度系数大、价格低、精度适中；100时，易被氧化；-50+150。和表示表示时的电时的电阻值，阻值，玻璃烧结式 陶瓷架式云母管架式双线无感绕制热电阻+保护套管+绝缘材料封装陶瓷铂真空镀膜法热惯性小！厚膜7m薄膜2m三、 热电偶温度计 1-热电极 2-绝缘子 3-保护管 4-接线盒。 热电偶温度计以热电偶作为感温元件，一般用于测量500以上的高温，长期使用时其测温上限可达1300，短期使用时可达1600，特殊材料制成的热电偶可测量的温度范围为20003000。如电厂生产过程中的主蒸汽温度、过热器管壁温度、烟气高温等都是采用热电偶来测量的。