溫度測(cè)量方法

1、溫度測(cè)量方法姓名：學(xué)號(hào)：溫度測(cè)量方法：主要分為兩大類接觸式測(cè)溫方法：一、膨脹式測(cè)溫方法膨脹式測(cè)溫就是一種比擬傳統(tǒng)得溫度測(cè)量方法,它主要利用物質(zhì)得熱脹冷 縮原理即根據(jù)物體體積或幾何形變與溫度得關(guān)系進(jìn)行溫度測(cè)量.膨脹式溫度計(jì) 包括玻璃液體溫度計(jì)、雙金屬膨脹式溫度計(jì)與壓力式溫度計(jì)等.最常見(jiàn)得玻璃液體溫度計(jì),利用水銀、有機(jī)液體酒精或煤油或汞基合 金等液體得熱脹冷縮原理進(jìn)行溫度測(cè)量.根據(jù)選用感溫介質(zhì)得不同,測(cè)量得溫 度范圍一般為-80600 C o雙金屬溫度計(jì)就是由兩種線膨脹系數(shù)不同得金屬薄片焊接在一起制成得, 將其一端固定,由于兩種金屬膨脹系數(shù)不同,當(dāng)溫度變化時(shí),就會(huì)引起彎曲變 形從而指示溫度.使用黃

2、銅與銀合金制成得溫度計(jì)最高溫度可以到達(dá)200c ,而使用不同成分得銀合金鋼其最高溫度可以到達(dá) 500 Co二、電量式測(cè)溫方法電量式測(cè)溫方法主要利用材料得電勢(shì)、電阻或其它電性能與溫度得單值關(guān) 系進(jìn)行溫度測(cè)量,包括熱電偶溫度測(cè)量、熱電阻溫度測(cè)量、集成芯片溫度測(cè)量 等.1、熱電偶：熱電偶測(cè)量主要用到電熱效應(yīng),熱電偶得原理就是兩種不同材 料得金屬焊接在一起,當(dāng)參考端與測(cè)量端有溫差時(shí),就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì),該熱電 勢(shì)就是溫度差得函數(shù),通過(guò)測(cè)量熱電偶產(chǎn)生得熱電勢(shì),就可以測(cè)量溫度.但因 為測(cè)量得就是測(cè)量端與參考端得溫度差,而一般熱電勢(shì)-溫度差得分度表基于參 考端為0C,因此實(shí)際測(cè)量中,如果參考端處于室溫時(shí),需要進(jìn)

3、行室溫補(bǔ)償.2、熱電阻：熱電阻就是根據(jù)材料得電阻與溫度得關(guān)系來(lái)進(jìn)行測(cè)量得.熱電 阻就是利用其電阻值隨溫度得變化而變化這一原理制成得將溫度量轉(zhuǎn)換成電阻 量得溫度傳感器.溫度變送器通過(guò)給熱電阻施加一鼓勵(lì)電流測(cè)量其兩端電 壓得方法得到電阻值電壓/電流,再將電阻值轉(zhuǎn)換成溫度值,從而實(shí)現(xiàn)溫度 測(cè)量.熱電阻與溫度變送器之間有三種接線方式：二線制、三線制、四線制.根據(jù)感溫元件得材質(zhì),可以分為金屬與半導(dǎo)體兩類.金屬導(dǎo)體有鉗、銅、 銀、鏤鐵及鉗粘合金等,常見(jiàn)得為鉗電阻與銅電阻溫度傳感器.半導(dǎo)體有錯(cuò)、 碳與熱敏電阻等.鉗電阻得使用溫度范圍為-200850C,銅熱電阻得使用溫度 范圍一般為-50150C.熱敏電阻一

4、般可以在-40350c溫度范圍內(nèi)使用.熱電 阻測(cè)量準(zhǔn)確度比擬高,輸出信號(hào)大,穩(wěn)定性好,但元件結(jié)構(gòu)一般比擬大,動(dòng)態(tài) 響應(yīng)差,不適宜測(cè)量體積狹小與溫度瞬變區(qū)域.3、集成芯片溫度測(cè)量：隨著電子技術(shù)得開(kāi)展,可以將感溫元件與有關(guān)得電 子線路集成在一個(gè)小芯片上,構(gòu)成一個(gè)小型化、一體化及多功能化得專用集成 電路芯片.AD590集成電路溫度傳感器就是一種典型得集成溫度傳感器,可以 輸出一個(gè)與溫度成線性關(guān)系得電壓,測(cè)量范圍可以到達(dá) -5550C.近年來(lái)開(kāi)展 得DS1820智能溫度傳感器,采用數(shù)字化技術(shù),采用單線接口方式,支持多點(diǎn)組 網(wǎng)功能,在使用中不需要任何外圍元件,測(cè)溫范圍為 -55125C.三、接觸式光電、

5、熱色測(cè)溫方法1、接觸式光電測(cè)溫法：接觸式光電測(cè)溫方法主要就是指通過(guò)接觸被測(cè)對(duì)象,將溫度變化引起得熱 輻射或其她光信號(hào)引出,通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器件檢測(cè)其變化從而測(cè)量溫度得方法. 接觸式光電測(cè)溫方法本身使用輻射或光電原理進(jìn)行溫度測(cè)量,但在測(cè)量中傳感 器要與被測(cè)對(duì)象接觸.因此這種測(cè)溫方法兼具有兩種測(cè)量方法得優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn). 首先就是不像電量式測(cè)量方法一樣容易受到電磁得干擾,可以應(yīng)用在電磁環(huán)境 下進(jìn)行溫度測(cè)量；另外可以防止非接觸式輻射溫度計(jì)那樣容易受到被測(cè)對(duì)象表 面發(fā)射率與中間介質(zhì)得影響.缺點(diǎn)就是也會(huì)干擾被測(cè)對(duì)象得溫度,帶來(lái)接觸式 測(cè)溫方法引起得一些誤差.其原理就是：將一支底端封閉得耐高溫光導(dǎo)管插入到被測(cè)介質(zhì)中

6、,溫度平 衡后由光導(dǎo)管傳輸出得高溫輻射,通過(guò)高溫計(jì)后端得光電轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換為電信 號(hào),該電信號(hào)與感受得溫度單調(diào)對(duì)應(yīng),從而測(cè)量出介質(zhì)得溫度.近年來(lái)開(kāi)展得 空腔黑體式光電高溫計(jì)原理也就是如此,但光導(dǎo)管要經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)做成黑體 腔,使其有效發(fā)射率接近1,防止了被測(cè)介質(zhì)得發(fā)射率對(duì)測(cè)溫結(jié)果得影響.這種 高溫計(jì)測(cè)量范圍一般為8002000C,其上限溫度主要受光導(dǎo)管材料得限制.2、熱色測(cè)溫方法熱色測(cè)溫方法主要通過(guò)示溫敏感材料得顏色在不同溫度下發(fā)生變化來(lái)指示 溫度得.示溫涂料就是一些化合物或混合物,能夠伴隨外界溫度得改變而迅速 引起其固有顏色得變化,反過(guò)來(lái)可以根據(jù)其顯示得當(dāng)前顏色來(lái)測(cè)量溫度.根據(jù) 示溫涂料變色后出

7、現(xiàn)顏色得穩(wěn)定性,可以分成可逆型示溫涂料與不可逆型示溫 涂料；又可根據(jù)涂層隨溫度變化所出現(xiàn)得顏色得多少分為單變色示溫涂料與多 變色示溫涂料.示溫涂料根據(jù)材料得不同,可以覆蓋室溫到1600c溫度范圍,測(cè)溫誤差大約在土1020 C.示溫涂料可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體或其她復(fù)雜情況表 面得溫度分布,使用簡(jiǎn)單方便,缺點(diǎn)就是影響判別溫度結(jié)果得因素比擬多,如 涂層厚度、判讀方法、樣板與示溫顆粒大小等,目前主要還就是靠人工判讀.非接觸測(cè)量方法：與接觸測(cè)溫法相比,非接觸測(cè)溫法不需要與被測(cè)對(duì)象接觸,因而不會(huì)干擾 溫度場(chǎng),動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性也很好,但就是會(huì)受到被測(cè)對(duì)象外表狀態(tài)或測(cè)量介質(zhì)物 性參數(shù)得影響.非接觸測(cè)溫方法主要包括輻射式

8、測(cè)溫、光譜法測(cè)溫、激光干預(yù)式測(cè)溫以及 聲波測(cè)溫方法等.一、輻射式測(cè)溫方法輻射式測(cè)溫方法都就是建立在熱輻射定律根底上得.其原理就是：當(dāng)實(shí)際 物體得輻射強(qiáng)度包括所有波長(zhǎng)或大局部波長(zhǎng)與黑體得輻射強(qiáng)度相等,那么黑 體得溫度稱為實(shí)際物體得輻射溫度；當(dāng)實(shí)際物體非黑體在某一波長(zhǎng)下得單 色輻射亮度同黑體在同一波長(zhǎng)下得單色輻射亮度相等時(shí),那么該黑體得溫度稱為 實(shí)際物體得亮度溫度；當(dāng)黑體與實(shí)際物體非黑體在某一光譜區(qū)域內(nèi)得兩個(gè) 波長(zhǎng)下得單色輻射亮度之比相等,那么黑體得溫度稱為實(shí)際物體得顏色溫度.基 于以上三種表觀溫度測(cè)量方法得高溫計(jì)分別稱為全輻射高溫計(jì)、亮度式高溫計(jì) 與比色式高溫計(jì).不同結(jié)構(gòu)類型得輻射高溫計(jì)測(cè)量范圍

9、不同,目前定型得高溫 計(jì)可以覆蓋-50 C3200 c得溫度范圍.全輻射高溫計(jì)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,但受被測(cè)對(duì)象發(fā)射率與中間介質(zhì)影響比擬 大,測(cè)溫偏差較大,不適用于測(cè)量低發(fā)射率目標(biāo).亮度溫度計(jì)結(jié)構(gòu)也比擬簡(jiǎn) 單,靈敏度比擬高,受被測(cè)對(duì)象發(fā)射率與中間介質(zhì)影響相對(duì)較小,測(cè)量得亮度 溫度與真實(shí)溫度偏差較小,但也不適用于測(cè)量低發(fā)射率物體得溫度,并且測(cè)量 時(shí)要避開(kāi)中間介質(zhì)得吸收帶.比色測(cè)溫法測(cè)量結(jié)果最接近真實(shí)溫度,并且適用于低發(fā)射率物體得溫度測(cè)量,但結(jié)構(gòu)比擬復(fù)雜,價(jià)格較 貴.二、光譜方法測(cè)溫方法非接觸得光譜測(cè)溫方法主要適用于高溫火焰與氣流溫度得測(cè)量.原理為： 它主要通過(guò)檢測(cè)被測(cè)介質(zhì)得激發(fā)光譜信號(hào)進(jìn)行溫度測(cè)量.當(dāng)單

10、色光線照射透明 物體時(shí),會(huì)發(fā)生光得散射現(xiàn)象.散射光包括彈性散射與非彈性散射,彈性散射中 得瑞利散射與非彈性散射得拉曼散射得光強(qiáng)都與介質(zhì)得溫度有關(guān).相比而言,拉曼散射光譜測(cè)溫技術(shù)得實(shí)用性更好,其主要應(yīng)用之一就就是測(cè)量高溫氣體得溫 度.受激熒光光譜法就是指在入射光得鼓勵(lì)下,分子發(fā)出得熒光光譜在假設(shè)干個(gè) 波長(zhǎng)上有較強(qiáng)得尖峰,這些特征波長(zhǎng)得強(qiáng)度就是溫度得函數(shù).通過(guò)測(cè)量其特征 波長(zhǎng)下得絕對(duì)強(qiáng)度或者相對(duì)強(qiáng)度,或者熒光得馳豫時(shí)間,就可以確定被測(cè)介質(zhì) 得溫度.三、激光干預(yù)測(cè)溫方法激光散斑照相法、紋影法與干預(yù)法均就是基于光得干預(yù)原理,都適用與高 溫火焰與氣流溫度得測(cè)量.基于干預(yù)原理得各種光學(xué)方法測(cè)量介質(zhì)得溫度場(chǎng)

11、,均可以等效為首先測(cè)量介質(zhì)得折射率分布.它們得測(cè)量原理就是將流場(chǎng)中各處折 射率得變化即密度彳#變化轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N光參量得變化,記錄并處理后可以得到其 溫度與分布.散斑照相法記錄得就是偏折位置差,反映得就是折射率梯度得變化即折射率 得二階導(dǎo)數(shù)；紋影法記錄得就是偏折角度差,反映得就是折射率得梯度即折射 率得一階導(dǎo)數(shù)；干預(yù)儀法記錄得就是光波相位差,反映得就是折射率本身；全息 干預(yù)法也就是基于干預(yù)儀法得原理,不過(guò)它不僅記錄物波波前得振幅信息,同時(shí)還 記錄波前得相位信息,既有相位信息又有振幅信息,反映得就是折射率本身與三 維流場(chǎng)得立體信息.四、聲波、微波法測(cè)溫方法聲學(xué)測(cè)溫就是基于聲波在介質(zhì)中得傳播速度與介質(zhì)溫度有關(guān)這一根本原理 實(shí)現(xiàn)得,因此只要測(cè)得聲速,就可以推算出溫度.可以直接測(cè)量聲波在被測(cè)介