建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)溫測(cè)量課件

3溫度測(cè)量溫度測(cè)量概述膨脹式溫度計(jì)熱電偶測(cè)溫?zé)犭娮铚y(cè)溫非接觸式測(cè)溫3溫度測(cè)量溫度測(cè)量概述3.1溫度測(cè)量概述3.1.1溫度與溫標(biāo)一、溫度溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度是描述熱平衡系統(tǒng)冷熱程度的物理量，標(biāo)志著系統(tǒng)內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。3.1溫度測(cè)量概述二、溫標(biāo)

溫標(biāo)是溫度數(shù)值化的標(biāo)尺。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)和測(cè)量溫度的基本單位。各種溫度計(jì)的刻度數(shù)值均由溫標(biāo)確定。溫標(biāo)的三要素：溫度計(jì)、固定點(diǎn)和內(nèi)插函數(shù)。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)國(guó)際溫標(biāo)

二、溫標(biāo)溫標(biāo)是溫度數(shù)值化的標(biāo)尺。它規(guī)定了溫度經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)華氏溫標(biāo)以水銀為測(cè)溫介質(zhì)，規(guī)定水沸點(diǎn)為212度，氯化氨和冰的混合物為0度，兩固定點(diǎn)間等分212格，每格為華氏1度，符號(hào)為℉。1714Fahrenheit攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰融點(diǎn)為0度，水沸點(diǎn)為100度，中間等分為100格，每格為攝氏1度，符號(hào)為℃。

1740Celsius類(lèi)似的經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)還有蘭氏、列氏等經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的缺點(diǎn)在于它的局限性和隨意性經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)華氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)類(lèi)似的經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)還有蘭氏、列氏等熱力學(xué)溫標(biāo)

熱力學(xué)溫標(biāo)又稱(chēng)開(kāi)氏溫標(biāo)（K）或絕對(duì)溫標(biāo)，它規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為絕對(duì)零度。它建于熱力學(xué)基礎(chǔ)，體現(xiàn)出溫度僅與熱量有關(guān)而與測(cè)溫物質(zhì)的任何物理性質(zhì)無(wú)關(guān)的理想溫標(biāo)，已由國(guó)際權(quán)度大會(huì)采納作為國(guó)際統(tǒng)一的基本溫標(biāo)。熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)又稱(chēng)開(kāi)氏溫標(biāo)

熱力學(xué)中卡諾定理指出：一個(gè)理想的卡諾機(jī)，當(dāng)它工作于溫度為T(mén)2的熱源與溫度為T(mén)1的冷源之間，它從熱源中吸收的熱量Q2與向冷源中放出的熱量Q1，應(yīng)遵循以下關(guān)系：這就是建立熱力學(xué)溫標(biāo)的物理基礎(chǔ)。如果指定了一個(gè)定點(diǎn)溫度數(shù)值，就可以通過(guò)熱量比求得未知溫度值。熱力學(xué)溫標(biāo)規(guī)定水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的三相點(diǎn)為273.16K。

熱力學(xué)中卡諾定理指出：一個(gè)理想的卡諾機(jī)，當(dāng)

國(guó)際溫標(biāo)為了使用方便，國(guó)際上經(jīng)協(xié)商，決定建立一種既使用方便，又具有一定科學(xué)技術(shù)水平的溫標(biāo)，這就是國(guó)際溫標(biāo)的由來(lái)。具備的條件：盡可能接近熱力學(xué)溫標(biāo)復(fù)現(xiàn)精度高，各國(guó)均能以很高的準(zhǔn)確度復(fù)現(xiàn)同樣的溫標(biāo)，確保溫度量值的統(tǒng)一用于復(fù)現(xiàn)溫標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，使用方便，性能穩(wěn)定

國(guó)際溫標(biāo)

國(guó)際溫標(biāo)

ITS-27，第七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定

ITS-48IPTS-68ITS-90

1）固定點(diǎn)2）標(biāo)準(zhǔn)儀器0.65~5.2K，3He和4He蒸氣壓溫度計(jì)3.0~24.6K，3He或4He氣體溫度計(jì)13.8K~962℃，鉑電阻溫度計(jì)~962℃以上，光學(xué)或光電高溫計(jì)3）內(nèi)插公式國(guó)際溫標(biāo)ITS-27，第七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定1溫度不能“直接”測(cè)量，而是借助于物質(zhì)的某些物理特性是溫度的函數(shù)，通過(guò)對(duì)某些物理特性變化量的測(cè)量“間接”地獲得溫度值。按工作原理來(lái)劃分，也根據(jù)溫度范圍（高溫、中溫、低溫等）或儀表精度（基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)等）來(lái)劃分。根據(jù)溫度測(cè)量?jī)x表的使用方式，通?？煞诸?lèi)為接觸法與非接觸法兩大類(lèi)。

3.1.2溫度測(cè)量方法及測(cè)量?jī)x表的分類(lèi)溫度不能“直接”測(cè)量，而是借助于物質(zhì)的某些物理特性是溫度的一、接觸法當(dāng)兩個(gè)物體接觸后，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間達(dá)到熱平衡后，則它們的溫度必然相等。如果其中之一為溫度計(jì)，就可以用它對(duì)另一個(gè)物體實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量，這種測(cè)溫方式稱(chēng)為接觸法。特點(diǎn)：溫度計(jì)要與被測(cè)物體有良好地?zé)峤佑|，使兩者達(dá)到熱平衡。一、接觸法接觸式：測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象接觸，依靠傳熱和對(duì)流進(jìn)行熱交換。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，測(cè)溫精度較高。缺點(diǎn)：由于測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象必須經(jīng)過(guò)充分的熱交換且達(dá)到平衡后才能測(cè)量，這樣容易破壞被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)，同時(shí)帶來(lái)測(cè)溫過(guò)程的延遲現(xiàn)象，不適于測(cè)量熱容量小的對(duì)象、極高溫的對(duì)象、處于運(yùn)動(dòng)中的對(duì)象。不適于直接對(duì)腐蝕性介質(zhì)測(cè)量。接觸式：測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象接觸，依靠傳熱和對(duì)流進(jìn)行熱交換。二、非接觸法利用物體的熱輻射能隨溫度變化的原理測(cè)定物體溫度，這種測(cè)溫方式稱(chēng)為非接觸法。特點(diǎn)：不與被測(cè)物體接觸，也不改變被測(cè)物體的溫度分布，熱慣性小。通常用來(lái)測(cè)定1000℃以上的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)或反應(yīng)迅速的高溫物體的溫度。二、非接觸法非接觸式：測(cè)溫元件不與被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過(guò)熱輻射進(jìn)行熱交換，或測(cè)溫元件接收被測(cè)對(duì)象的部分熱輻射能，由熱輻射能大小推出被測(cè)對(duì)象的溫度。優(yōu)點(diǎn)：從原理上講測(cè)量范圍從超低溫到極高溫，不破壞被測(cè)對(duì)象溫度場(chǎng)。非接觸式測(cè)溫響應(yīng)快，對(duì)被測(cè)對(duì)象干擾小，可用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)的被測(cè)對(duì)象和有強(qiáng)電磁干擾、強(qiáng)腐蝕的場(chǎng)合。缺點(diǎn)：容易受到外界因素的干擾，測(cè)量誤差較大，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格比較昂貴。

非接觸式：測(cè)溫元件不與被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過(guò)熱輻射進(jìn)行熱交換3.2膨脹式溫度計(jì)

膨脹式溫度計(jì)是利用物體受熱膨脹的原理制成的溫度計(jì)，主要有液體膨脹式溫度計(jì)、固體膨脹式溫度計(jì)和壓力式溫度計(jì)三種。3.2膨脹式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)是利用物3.2.1液體膨脹式溫度計(jì)一、測(cè)溫原理

液體膨脹系數(shù)遠(yuǎn)比玻璃的膨脹系數(shù)大，因此當(dāng)溫度變化時(shí)，引起工作液體在玻璃管內(nèi)體積的變化，進(jìn)而表現(xiàn)為液柱高度的變化。玻璃棒式溫度計(jì)

留點(diǎn)水銀溫度計(jì)

銅套溫度計(jì)

3.2.1液體膨脹式溫度計(jì)一、測(cè)溫原理玻璃棒式溫度計(jì)留點(diǎn)二、主要特點(diǎn)直觀，測(cè)量準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉三、分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，實(shí)驗(yàn)室用溫度計(jì)，工業(yè)用溫度計(jì)，電接點(diǎn)溫度計(jì)四、測(cè)溫誤差分析玻璃材料的熱滯后效應(yīng)導(dǎo)致溫度計(jì)零點(diǎn)漂移插入深度不夠引起測(cè)溫不準(zhǔn)3.2.1液體膨脹式溫度計(jì)二、主要特點(diǎn)3.2.1液體膨脹式溫度計(jì)利用密閉容積內(nèi)工作介質(zhì)隨溫度升高而壓力升高的性質(zhì)，通過(guò)對(duì)工作介質(zhì)的壓力測(cè)量來(lái)判斷溫度值工作介質(zhì)是氣體、液體或蒸氣3.2.2壓力式溫度計(jì)簡(jiǎn)單可靠、抗振性能好，具有良好的防爆性動(dòng)態(tài)性能差，示值的滯后較大，不能測(cè)量迅速變化的溫度利用密閉容積內(nèi)工作介質(zhì)隨溫度升高而壓力升高的性質(zhì)，通過(guò)對(duì)工作雙金屬片式3.2.3固體膨脹式溫度計(jì)雙金屬片式3.2.3固體膨脹式溫度計(jì)3.3.1熱電偶的測(cè)溫原理

兩種不同的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）相接的兩個(gè)接點(diǎn)溫度不同時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)，這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)。由此效應(yīng)所產(chǎn)生的電勢(shì)，通常稱(chēng)為熱電勢(shì)。熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)由兩部分組成：接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)。熱電極B熱電極ATT0參考端冷端工作端熱端3.3熱電偶測(cè)溫3.3.1熱電偶的測(cè)溫原理兩種不同的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）兩種不同材料接觸處會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)EAB（T）原因：A、B材料不同，自由電子濃度不同，設(shè)NA>NB在結(jié)點(diǎn)處要發(fā)生電子擴(kuò)散，且在兩個(gè)方向上擴(kuò)散的速率不同?？傮w是：A的濃度高，其擴(kuò)散的速率大。∴A失去的電子比得到的多，故帶“+”電荷∴B失去的電子比得到的少，故帶“-”電荷一、接觸電勢(shì)(帕爾貼電勢(shì))兩種不同材料接觸處會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)原因：A、B材料不同，自由電子濃

接觸電勢(shì)：式中e——單位電荷，4.802×10-10C；

K——波爾茲曼常數(shù)，K=1.38×10-23J/K；

NA(T)、NB(T)——材料A、B在溫度T時(shí)的自由電子密度；

T——A、B接觸點(diǎn)的溫度，K。從理論上可以證明該接觸電勢(shì)的大小和方向主要取決于兩種材料的性質(zhì)（電子密度）和接觸面溫度的高低。溫度越高，接觸電勢(shì)越大；兩種導(dǎo)體電子密度比值越大，接觸電勢(shì)也越大。一、接觸電勢(shì)(帕爾貼電勢(shì))接觸電勢(shì)：從理論上可以證明該接觸電勢(shì)的大小和方向主要

溫差電勢(shì)：高溫端：自由電子活動(dòng)能力強(qiáng)低溫端：自由電子活動(dòng)能力弱二、溫差電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）∴熱端失去的電子比得到的多，故帶“+”電荷∴冷端失去的電子比得到的少，故帶“-”電荷溫差電勢(shì)：高溫端：自由電子活動(dòng)能力強(qiáng)低溫端：自由電子三、熱電偶閉合回路的總熱電勢(shì)TT0AB設(shè)T>T0，NA>NB；那么回路中存在兩個(gè)接觸電勢(shì)EAB(T)和EAB(T0)，兩個(gè)溫差電勢(shì)EA(T,T0)和EB(T,T0)EB（T，T0）EA（T，T0）EAB（T）EAB（T0）三、熱電偶閉合回路的總熱電勢(shì)TT0AB設(shè)T>T0，N三、熱電偶閉合回路的總熱電勢(shì)TT0ABEB（T，T0）EA（T，T0）EAB（T）EAB（T0）

代入前述公式，可得：材料A和B確定，可簡(jiǎn)化：EAB(T,T0)=f(T)－

f(T0)冷端溫度恒定，可簡(jiǎn)化：EAB(T,T0)=f(T)－C

三、熱電偶閉合回路的總熱電勢(shì)TT0ABEB（T，T0）EA（TT0ABEB（T，T0）EA（T，T0）EAB（T）EAB（T0）

代入前述公式，可得：3.3.2熱電偶的基本定律——均質(zhì)導(dǎo)體定律

不論其截面和長(zhǎng)度如何以及沿長(zhǎng)度方向上各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。反之，若回路中存在熱電勢(shì)則材料必為非均質(zhì)的。

若閉合回路由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成，TT0ABEB（T，T0）EA（T，T0）EAB（T）EABTT0ABEB（T，T0）EA（T，T0）EAB（T）EAB（T0）3.3.2熱電偶的基本定律TT0ABC回路中引入第三種導(dǎo)體不改變回路總電勢(shì)。——中間導(dǎo)體定律TT0ABEB（T，T0）EA（T，T0）EAB（T）EABTT0AB3.3.2熱電偶的基本定律——中間溫度定律TTnABTnT0ABEAB(T,T0)=EAB(T,TN)+EAB(TN,T0)TT0AB3.3.2熱電偶的基本定律——中間溫度定律TTn中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體兩端溫度相同，對(duì)熱電偶回路的總電勢(shì)沒(méi)有影響。熱電偶回路中可接入各種儀表或連接導(dǎo)線。只要所處的環(huán)境溫度穩(wěn)定，回路熱電勢(shì)將不受影響。熱電偶的接點(diǎn)不僅可以焊接而成，也可以借助均質(zhì)等溫的導(dǎo)體加以連接。3.3.2熱電偶的基本定律

均質(zhì)導(dǎo)體定律：由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路中，不論其截面和長(zhǎng)度如何以及沿長(zhǎng)度方向上各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。同理，熱電偶回路中接入多種導(dǎo)體后，只要保證接入的每種導(dǎo)體的兩端溫度相同，則對(duì)熱電偶的熱電勢(shì)沒(méi)有影響。中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體兩端溫度相同，對(duì)回路總電勢(shì)沒(méi)有影響。3.3.2熱電偶的基本定律

均質(zhì)導(dǎo)體定律：由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路中，不論其截面和長(zhǎng)度如何以及沿長(zhǎng)度方向上各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。中間溫度定律：熱電偶回路中，兩接點(diǎn)溫度分別為T(mén)、T0時(shí)的熱電勢(shì)，等于接點(diǎn)溫度為T(mén)、TN和TN、T0的兩支同性質(zhì)熱電偶的熱電勢(shì)的代數(shù)和。EAB(T,T0)=EAB(T,TN)+EAB(TN,T0)當(dāng)熱電偶參比端溫度t0≠0℃時(shí)，只要能測(cè)得熱電勢(shì)E(t,t0)，且t0已知，仍可以采用熱電偶分度表求得被測(cè)溫度t值。中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第例：用熱電偶測(cè)量金屬壁面溫度有兩種方案，如下圖所示，當(dāng)熱電偶具有相同的參考端溫度t0時(shí)，問(wèn)在壁溫相等的兩種情況下，儀表的示值是否一樣？為什么？例：用熱電偶測(cè)量金屬壁面溫度有兩種方案，如下圖所示，當(dāng)熱例：用兩支分度號(hào)為K的熱電偶測(cè)量A區(qū)和B區(qū)的溫差，連接回路如右圖所示。當(dāng)熱電偶參考端溫度t0為0℃時(shí)，儀表指示200℃。問(wèn)在參考端溫度上升25℃時(shí)，儀表的指示值為多少？為什么？例：用兩支分度號(hào)為K的熱電偶測(cè)量A區(qū)和B區(qū)的溫差，連接回?zé)犭娕冀Y(jié)構(gòu)3.3.3熱電偶的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)

熱電偶結(jié)構(gòu)3.3.3熱電偶的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)溫測(cè)量課件兩個(gè)熱電極兩個(gè)建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)溫測(cè)量課件熱電偶接點(diǎn)熱電偶接點(diǎn)鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶表面熱電偶表面熱電偶熱電偶的分類(lèi)根據(jù)熱電偶的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的不同，可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。

國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）推薦了七種標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶：非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：鎢-錸系熱電偶(max:2600~3000oC)、鎢-銥系熱電偶(max:2200oC)熱電偶的分類(lèi)根據(jù)熱電偶的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的不同，可分為標(biāo)廉金屬熱電偶

1）T型（銅－康銅）熱電偶

-20~350oC，在廉金屬熱電偶中準(zhǔn)確度最高，熱電勢(shì)較大

2）K型（鎳鉻－鎳鋁或鎳硅）熱電偶

-200~1100oC，在廉金屬熱電偶中測(cè)溫范圍最寬，溫度-毫伏信號(hào)接近線性，熱電勢(shì)較大

3）E型（鎳鉻－康銅）熱電偶靈敏度最高，氧化氣氛中可使用到1000oC4）J型（鐵－康銅）熱電偶

0~750oC（氧化氣氛），0~950oC（還原氣氛），在很多國(guó)家工業(yè)上最通用，價(jià)廉、靈敏廉金屬熱電偶貴金屬熱電偶

1）S型（鉑銠10－鉑）熱電偶

0~1600oC，準(zhǔn)確度等級(jí)最高，熱電勢(shì)小，熱電特性曲線非線性較大

2）R型（鉑銠13－鉑）熱電偶

0~1600oC，熱電勢(shì)稍大

3）B型（鉑銠30－鉑銠6）熱電偶

0~1800oC，抗污染能力強(qiáng)，具有較好穩(wěn)定性，熱電勢(shì)極小貴金屬熱電偶3.3.4熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)是由熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線、顯示儀表及相應(yīng)的電路構(gòu)成的。3.3.4熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)是由熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線型號(hào)分度號(hào)補(bǔ)償導(dǎo)線合金絲100℃時(shí)允差(℃)200℃時(shí)允差(℃)正極負(fù)極普通級(jí)精密級(jí)普通級(jí)精密級(jí)SCSSPC(銅)SNC(銅鎳)±5±3±5－KCKKPC(銅)KNC(銅鎳)±2.5±1.5－－KXKKPX(鎳鉻)KNX(鎳硅)±2.5±1.5±2.5±1.5EXEEPX(鎳鉻)ENX(銅鎳)±2.5±1.5±2.5±1.5JXJJPX(鐵)JNX(銅鎳)±2.5±1.5±2.5±1.5TXTTPX(銅)TNX(銅鎳)±2.5±1.5±2.5±1.5補(bǔ)償導(dǎo)線型號(hào)分度號(hào)補(bǔ)償導(dǎo)線合金絲100℃時(shí)允差(℃)200℃顯示儀表（變送器）變送器直流電源轉(zhuǎn)換電阻顯示儀表（變送器）變送器直流電源轉(zhuǎn)換電阻補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線參考端溫度的處理1）冷端恒溫及計(jì)算修正法原理：用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端延長(zhǎng)到某一溫度T0處（通常是環(huán)境溫度），然后再對(duì)冷端溫度進(jìn)行修正。中間溫度定律：EAB(T,0)=EAB(T,T0)+EAB(T0,0)補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線參考端溫度的處理1）冷端恒溫及計(jì)算修正法中間例：用分度號(hào)為K的鎳鉻鎳硅熱電偶及毫伏表刻度的顯示儀表測(cè)量爐溫，在自由端溫度為20oC時(shí)，測(cè)得的熱電勢(shì)Et=39.17mV問(wèn)爐溫為多少度？解：由得則根據(jù)插值法得例：用分度號(hào)為K的鎳鉻鎳硅熱電偶及毫伏表刻度的顯示儀表測(cè)量爐4）補(bǔ)償電橋法原理：在熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)中串聯(lián)一個(gè)不平衡電橋，此電橋輸出的電壓隨熱電偶冷端溫度變化而變化，從而修正熱電偶冷端溫度波動(dòng)引入的誤差。假定0oC度時(shí)電橋平衡，溫度升高后a、b點(diǎn)間的電勢(shì)如何變化？4）補(bǔ)償電橋法假定0oC度時(shí)電橋平衡，溫度升高后a、b點(diǎn)間的熱電偶的檢定為了保證熱電偶的測(cè)量精度，必須定期進(jìn)行檢定。熱電偶的檢定方法有兩種，比較法和定點(diǎn)法。熱電偶的檢定為了保證熱電偶的測(cè)量精度，必須定期進(jìn)行檢定。熱電1）分度誤差：指檢定時(shí)產(chǎn)生的誤差，其值不得超過(guò)允許誤差。2）冷端溫度引起的誤差。3）補(bǔ)償導(dǎo)線的誤差：由于補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電特性與所配熱電偶不完全相同所造成的4）熱交換所引起的誤差5）測(cè)量線路和顯示儀表的誤差6）其他誤差熱電偶的誤差分析1）分度誤差：指檢定時(shí)產(chǎn)生的誤差，其值不得超過(guò)允許誤差。4）熱電偶的使用與安裝流體溫度測(cè)量管道上測(cè)溫元件斜插安裝測(cè)表面溫度的熱電偶安裝帶防腐蝕套管的熱電偶熱電偶的使用與安裝流體溫度測(cè)量管道上測(cè)溫元件斜插安裝測(cè)表面溫?zé)犭娮枋怯媒饘賹?dǎo)體或半導(dǎo)體材料制成的感溫元件。導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率與溫度有關(guān)，利用此特性制成電阻溫度感溫件，它與測(cè)量電阻阻值的儀表配套組成電阻溫度計(jì)。3.4熱電阻測(cè)溫?zé)犭娮枋怯媒饘賹?dǎo)體或半導(dǎo)體材料制成的感溫元件。導(dǎo)體或3.4.1熱電阻的特性電阻溫度系數(shù)：電阻比：百度電阻比：?jiǎn)挝粸?/℃3.4.1熱電阻的特性電阻溫度系數(shù)：電阻比：百度電阻比：?jiǎn)?.4.2常用熱電阻元件

常用的熱電阻有鉑熱電阻、銅熱電阻、鎳熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻。

鉑熱電阻和銅熱電阻屬?lài)?guó)際電工委員會(huì)推薦的，也是我國(guó)國(guó)標(biāo)化的熱電阻。3.4.2常用熱電阻元件常用的熱電阻有鉑熱電阻、一、鉑熱電阻特點(diǎn)：精度高，穩(wěn)定性好，性能可靠。有良好的工藝性，可以制成極細(xì)的鉑絲或極薄的鉑箔。與其他熱電阻材料相比，有較高的電阻率。電阻溫度系數(shù)較小，價(jià)格較貴。電阻溫度關(guān)系：－200℃~0℃：Rt=R0[1+At+Bt2+C(t－100)t3]

0~650℃：Rt=R0(1+At+Bt2)

式中，A（3.96847×10-3）、B（-5.847×10-7)、C（-4.22×10-12)。百度電阻比W（100）=1.387~1.390純度越高，W（100）越高。

一、鉑熱電阻電阻溫度關(guān)系：二、銅熱電阻特點(diǎn)：它的電阻值與溫度的關(guān)系是線性的，電阻溫度系數(shù)也比較大，而且材料易提純，價(jià)格比較便宜，但它的電阻率低，易于氧化。在－50℃~150℃范圍內(nèi)，銅的電阻溫度關(guān)系為Rt=R0(1+αt)式中，α—銅的電阻溫度系數(shù)，α＝4.25×10-3~4.28×10-3℃-1測(cè)溫范圍-50~150二、銅熱電阻三、鎳熱電阻特點(diǎn)：電阻溫度系數(shù)較鉑大，約為鉑的1.5倍。在－50～150℃內(nèi)，其電阻與溫度關(guān)系為

Rt=100+0.5485t+0.665×10-3t2+2.805×10-9t4200℃左右具有特異點(diǎn)，故多用于150℃以下

三、鎳熱電阻四、半導(dǎo)體熱敏電阻

大多數(shù)半導(dǎo)體熱敏電阻具有負(fù)的溫度系數(shù)，其電阻值與溫度的關(guān)系為：RT=AeB/T測(cè)溫范圍：-40~350℃

優(yōu)點(diǎn)：具有較大的負(fù)電阻溫度系數(shù)電阻率遠(yuǎn)比金屬材料大得多

缺點(diǎn)是電阻溫度特性分散性大，非線性嚴(yán)重，元件性能不穩(wěn)定，因此互換性差，精度較低。四、半導(dǎo)體熱敏電阻優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)是電阻溫度特性分散性大，3.4.3熱電阻測(cè)溫電路平衡/不平衡電橋測(cè)溫3.4.3熱電阻測(cè)溫電路平衡/不平衡電橋測(cè)溫3.4.3熱電阻測(cè)溫電路平衡/不平衡電橋測(cè)溫三線制的優(yōu)勢(shì)？3.4.3熱電阻測(cè)溫電路平衡/不平衡電橋測(cè)溫三線制的優(yōu)勢(shì)？比較熱電阻與熱電偶兩種測(cè)溫方法的異同？接觸式測(cè)溫方法的共同特點(diǎn)？比較熱電阻與熱電偶兩種測(cè)溫方法的異同？接觸式測(cè)溫方法的共同特3.5非接觸測(cè)溫非接觸測(cè)溫主要是利用光輻射來(lái)測(cè)量物體溫度，與被測(cè)對(duì)象無(wú)直接的物理接觸。3.5非接觸測(cè)溫非接觸測(cè)溫主要是利用光輻射來(lái)測(cè)量普朗克定律3.5.1熱輻射基本定律式中，C1=3.74×10-16W·m2，普朗克第一輻射常數(shù);C2=1.4388×10-2m

·K，普朗克第二輻射常數(shù);λ輻射波長(zhǎng)，m；T黑體絕對(duì)溫度，K；E0λ光譜輻射強(qiáng)度，W/m3。任何物體都會(huì)有一部分的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠?，溫度越高，則發(fā)射到周?chē)臻g的能量就越多。絕對(duì)黑體的單色輻射強(qiáng)度：普朗克定律3.5.1熱輻射基本定律式中，C1=3.5.1熱輻射基本定律任何物體都會(huì)有一部分的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠埽瑴囟仍礁?，則發(fā)射到周?chē)臻g的能量就越多。式中，C1=3.74×10-16W·m2，普朗克第一輻射常數(shù);C2=1.4388×10-2m

·K，普朗克第二輻射常數(shù);λ輻射波長(zhǎng)，m；T黑體絕對(duì)溫度，K；E0λ光譜輻射強(qiáng)度，W/m3。絕對(duì)黑體的單色輻射強(qiáng)度：普朗克定律3.5.1熱輻射基本定律任何物體都會(huì)有一部分的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椌S恩公式溫度在3000K以下普朗克公式可用維恩公式代替。維恩公式維恩位移定律

熱輻射電磁波中包含著各種波長(zhǎng)．物體峰值輻射波長(zhǎng)與物體自身的絕對(duì)溫度T成以下關(guān)系：維恩位移定律斯忒潘—玻耳茲曼定律

物體的總的輻射出射度E與溫度的四次方成正比。式中，E—某物體在溫度T時(shí)單位面積和單位時(shí)間的輻射總能量；σ—斯忒藩-玻爾茲曼常數(shù)，等于5.67×10-8W/(m2·K4)；ε—輻射率

0.65微米單色光輻射強(qiáng)度全輻射能量斯忒潘—玻耳茲曼定律

物體的總的輻射出射度E與溫度的四次方成3.5.2單色輻射溫度計(jì)對(duì)于灰體：高溫物體會(huì)明顯發(fā)出可見(jiàn)光，具有一定亮度。亮度溫度同樣溫度下黑體與灰體哪個(gè)亮度更高？同樣亮度下黑體與灰體哪個(gè)溫度更高？亮度溫度和實(shí)際溫度之間的關(guān)系？3.5.2單色輻射溫度計(jì)對(duì)于灰體：高溫物體會(huì)明顯發(fā)一、光學(xué)高溫計(jì)光學(xué)高溫計(jì)結(jié)構(gòu)原理圖

1-物鏡；2-吸收玻璃；3-高溫計(jì)燈泡；4-目鏡；5-紅色慮光片；6-顯示儀表；7-滑線電阻一、光學(xué)高溫計(jì)光學(xué)高溫計(jì)結(jié)構(gòu)原理圖二、光電高溫計(jì)

光電高溫計(jì)用光電器件作為敏感元件感受輻射源的亮度變化，并將其轉(zhuǎn)換成與亮度成比例的電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)電子放大器放大，最后輸出被測(cè)溫度值，并將自動(dòng)記錄下來(lái)。

二、光電高溫計(jì)光電高溫計(jì)用光電器件作為敏感元件感受輻光學(xué)高溫計(jì)光電高溫計(jì)使用單色高溫計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)？

光學(xué)高溫計(jì)光電高溫計(jì)使用單色高溫計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)？使用單色高溫計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)

①非黑體輻射的影響由于被測(cè)物體均為非黑體，其ελ隨波長(zhǎng)、溫度、物體表面情況而變化，使被測(cè)物體溫度示值可能具有較大的誤差。

②中間介質(zhì)的吸收其間的灰塵、煙霧、水蒸氣和二氧化碳等對(duì)熱輻射均可能有散射效應(yīng)或吸收作用而造成測(cè)量誤差，一般在1～2m比較合適。

③被測(cè)對(duì)象

光學(xué)高溫計(jì)不宜測(cè)量反射光很強(qiáng)的物體；不能測(cè)量不發(fā)光的透明火焰。使用單色高溫計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)？

使用單色高溫計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)①非黑體輻射的影響使用單色高溫

根據(jù)絕對(duì)黑體全輻射定律的原理設(shè)計(jì)的高溫計(jì)稱(chēng)為全輻射高溫計(jì)。當(dāng)測(cè)出黑體全輻射強(qiáng)度E0后就可知溫度T。

全輻射高溫計(jì)是按絕對(duì)黑體對(duì)象進(jìn)行分度的，則溫度Tp稱(chēng)為被測(cè)物體的輻射溫度。1物鏡；2光欄；3玻璃泡；4熱電堆；5灰色濾光片；6目鏡；7鉑箔；云母片；9顯示儀表3.5.3全輻射高溫計(jì)根據(jù)絕對(duì)黑體全輻射定律的原理設(shè)計(jì)的高溫計(jì)稱(chēng)為全輻射高溫計(jì)使用全輻射高溫計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)：

①盡可能確定被測(cè)物體發(fā)射率。

②被測(cè)物體與高溫計(jì)之間的距離L和被測(cè)物體的直徑D之比（L/D）有一定限度。

③環(huán)境溫度不宜太高。使用全輻射高溫計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)：①盡可能確定被測(cè)物體發(fā)射率2.5.4光電比色高溫計(jì)

采用顏色比較法，測(cè)量?jī)蓚€(gè)波長(zhǎng)下輻射強(qiáng)度之比而確定物體的溫度

若、

一定，且對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)下的黑度系數(shù)、已知，則R-T呈單值函數(shù)關(guān)系。讓兩個(gè)波長(zhǎng)下的輻射強(qiáng)度分別作用于相應(yīng)的光電池上轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娏?，該電流在?fù)載電阻上轉(zhuǎn)換為電位差，測(cè)出此二個(gè)電位差之比，就測(cè)得輻射強(qiáng)度之比，也就測(cè)知了被測(cè)物體的溫度。2.5.4光電比色高溫計(jì)若、一定，且對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)下比色測(cè)溫法精度較高原因：①如果兩黑度系數(shù)相近，則比色溫度與真實(shí)溫度接近。大多數(shù)金屬的、相接近，故比色溫度較接近真實(shí)溫度；②測(cè)試兩波長(zhǎng)黑度系數(shù)的比值要比單獨(dú)測(cè)試物體的黑度系數(shù)準(zhǔn)確；③采用輻射強(qiáng)度對(duì)比的方法，中間介質(zhì)吸收的影響較小比色測(cè)溫法精度較高原因：①如果兩黑度系數(shù)相近，則比色溫度與非接觸式測(cè)溫與接觸式測(cè)溫方法的優(yōu)缺點(diǎn)？非接觸式測(cè)溫與接觸式測(cè)溫方法的優(yōu)缺點(diǎn)？本章主要知識(shí)點(diǎn)：一、基本概念溫度、溫標(biāo)、溫度測(cè)量方法分類(lèi)二、接觸式測(cè)溫

膨脹式溫度計(jì)、熱電偶、熱電阻

熱電偶的冷端溫度處理、補(bǔ)償導(dǎo)線、測(cè)溫電路設(shè)計(jì)

熱電阻的三線制接法三、非接觸式測(cè)溫

各種方法的測(cè)溫原理、誤差分析

亮度溫度、輻射溫度、比色溫度本章主要知識(shí)點(diǎn)：一、基本概念用分度號(hào)Cu100的銅電阻溫度計(jì)測(cè)得發(fā)電機(jī)冷卻水溫度為56℃，但檢定時(shí)確知銅熱電阻的R0

＝100.8Ω，電阻溫度系數(shù)α’＝4.29×10-3/℃，試求冷卻水的實(shí)際溫度。用分度號(hào)Cu100的銅電阻溫度計(jì)測(cè)得發(fā)電機(jī)冷卻水溫度為56℃1、測(cè)溫線路如圖所示，其間由于補(bǔ)償導(dǎo)線不夠長(zhǎng)采用一段銅導(dǎo)線代替；所用顯示儀表為k分度的電子電位差計(jì)?，F(xiàn)在儀表指示值為900℃。求：被測(cè)點(diǎn)的真實(shí)溫度t為多少？2、測(cè)溫線路如圖所示，由于工人疏忽，補(bǔ)償導(dǎo)線極性接反，并且由于補(bǔ)償導(dǎo)線不夠長(zhǎng)而采用一段銅導(dǎo)線代替；所用顯示儀表為k分度的電子電位差計(jì)。現(xiàn)在儀表指示值為900℃。求：被測(cè)點(diǎn)的真實(shí)溫度t為多少？3、用分度號(hào)Cu100的銅電阻溫度計(jì)測(cè)得發(fā)電機(jī)冷卻水溫度為56℃，但檢定時(shí)確知銅熱電阻的R0

＝100.8Ω，電阻溫度系數(shù)α’＝4.29×10-3/℃，試求冷卻水的實(shí)際溫度。1、測(cè)溫線路如圖所示，其間由于補(bǔ)償導(dǎo)線不夠長(zhǎng)采用一段銅導(dǎo)線代

3溫度測(cè)量溫度測(cè)量概述膨脹式溫度計(jì)熱電偶測(cè)溫?zé)犭娮铚y(cè)溫非接觸式測(cè)溫3溫度測(cè)量溫度測(cè)量概述3.1溫度測(cè)量概述3.1.1溫度與溫標(biāo)一、溫度溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度是描述熱平衡系統(tǒng)冷熱程度的物理量，標(biāo)志著系統(tǒng)內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。3.1溫度測(cè)量概述二、溫標(biāo)

溫標(biāo)是溫度數(shù)值化的標(biāo)尺。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)和測(cè)量溫度的基本單位。各種溫度計(jì)的刻度數(shù)值均由溫標(biāo)確定。溫標(biāo)的三要素：溫度計(jì)、固定點(diǎn)和內(nèi)插函數(shù)。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)國(guó)際溫標(biāo)

二、溫標(biāo)溫標(biāo)是溫度數(shù)值化的標(biāo)尺。它規(guī)定了溫度經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)華氏溫標(biāo)以水銀為測(cè)溫介質(zhì)，規(guī)定水沸點(diǎn)為212度，氯化氨和冰的混合物為0度，兩固定點(diǎn)間等分212格，每格為華氏1度，符號(hào)為℉。1714Fahrenheit攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰融點(diǎn)為0度，水沸點(diǎn)為100度，中間等分為100格，每格為攝氏1度，符號(hào)為℃。

1740Celsius類(lèi)似的經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)還有蘭氏、列氏等經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的缺點(diǎn)在于它的局限性和隨意性經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)華氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)類(lèi)似的經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)還有蘭氏、列氏等熱力學(xué)溫標(biāo)

熱力學(xué)溫標(biāo)又稱(chēng)開(kāi)氏溫標(biāo)（K）或絕對(duì)溫標(biāo)，它規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為絕對(duì)零度。它建于熱力學(xué)基礎(chǔ)，體現(xiàn)出溫度僅與熱量有關(guān)而與測(cè)溫物質(zhì)的任何物理性質(zhì)無(wú)關(guān)的理想溫標(biāo)，已由國(guó)際權(quán)度大會(huì)采納作為國(guó)際統(tǒng)一的基本溫標(biāo)。熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)又稱(chēng)開(kāi)氏溫標(biāo)

熱力學(xué)中卡諾定理指出：一個(gè)理想的卡諾機(jī)，當(dāng)它工作于溫度為T(mén)2的熱源與溫度為T(mén)1的冷源之間，它從熱源中吸收的熱量Q2與向冷源中放出的熱量Q1，應(yīng)遵循以下關(guān)系：這就是建立熱力學(xué)溫標(biāo)的物理基礎(chǔ)。如果指定了一個(gè)定點(diǎn)溫度數(shù)值，就可以通過(guò)熱量比求得未知溫度值。熱力學(xué)溫標(biāo)規(guī)定水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的三相點(diǎn)為273.16K。

熱力學(xué)中卡諾定理指出：一個(gè)理想的卡諾機(jī)，當(dāng)

國(guó)際溫標(biāo)為了使用方便，國(guó)際上經(jīng)協(xié)商，決定建立一種既使用方便，又具有一定科學(xué)技術(shù)水平的溫標(biāo)，這就是國(guó)際溫標(biāo)的由來(lái)。具備的條件：盡可能接近熱力學(xué)溫標(biāo)復(fù)現(xiàn)精度高，各國(guó)均能以很高的準(zhǔn)確度復(fù)現(xiàn)同樣的溫標(biāo)，確保溫度量值的統(tǒng)一用于復(fù)現(xiàn)溫標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，使用方便，性能穩(wěn)定

國(guó)際溫標(biāo)

國(guó)際溫標(biāo)

ITS-27，第七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定

ITS-48IPTS-68ITS-90

1）固定點(diǎn)2）標(biāo)準(zhǔn)儀器0.65~5.2K，3He和4He蒸氣壓溫度計(jì)3.0~24.6K，3He或4He氣體溫度計(jì)13.8K~962℃，鉑電阻溫度計(jì)~962℃以上，光學(xué)或光電高溫計(jì)3）內(nèi)插公式國(guó)際溫標(biāo)ITS-27，第七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定1溫度不能“直接”測(cè)量，而是借助于物質(zhì)的某些物理特性是溫度的函數(shù)，通過(guò)對(duì)某些物理特性變化量的測(cè)量“間接”地獲得溫度值。按工作原理來(lái)劃分，也根據(jù)溫度范圍（高溫、中溫、低溫等）或儀表精度（基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)等）來(lái)劃分。根據(jù)溫度測(cè)量?jī)x表的使用方式，通?？煞诸?lèi)為接觸法與非接觸法兩大類(lèi)。

3.1.2溫度測(cè)量方法及測(cè)量?jī)x表的分類(lèi)溫度不能“直接”測(cè)量，而是借助于物質(zhì)的某些物理特性是溫度的一、接觸法當(dāng)兩個(gè)物體接觸后，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間達(dá)到熱平衡后，則它們的溫度必然相等。如果其中之一為溫度計(jì)，就可以用它對(duì)另一個(gè)物體實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量，這種測(cè)溫方式稱(chēng)為接觸法。特點(diǎn)：溫度計(jì)要與被測(cè)物體有良好地?zé)峤佑|，使兩者達(dá)到熱平衡。一、接觸法接觸式：測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象接觸，依靠傳熱和對(duì)流進(jìn)行熱交換。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，測(cè)溫精度較高。缺點(diǎn)：由于測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象必須經(jīng)過(guò)充分的熱交換且達(dá)到平衡后才能測(cè)量，這樣容易破壞被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)，同時(shí)帶來(lái)測(cè)溫過(guò)程的延遲現(xiàn)象，不適于測(cè)量熱容量小的對(duì)象、極高溫的對(duì)象、處于運(yùn)動(dòng)中的對(duì)象。不適于直接對(duì)腐蝕性介質(zhì)測(cè)量。接觸式：測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象接觸，依靠傳熱和對(duì)流進(jìn)行熱交換。二、非接觸法利用物體的熱輻射能隨溫度變化的原理測(cè)定物體溫度，這種測(cè)溫方式稱(chēng)為非接觸法。特點(diǎn)：不與被測(cè)物體接觸，也不改變被測(cè)物體的溫度分布，熱慣性小。通常用來(lái)測(cè)定1000℃以上的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)或反應(yīng)迅速的高溫物體的溫度。二、非接觸法非接觸式：測(cè)溫元件不與被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過(guò)熱輻射進(jìn)行熱交換，或測(cè)溫元件接收被測(cè)對(duì)象的部分熱輻射能，由熱輻射能大小推出被測(cè)對(duì)象的溫度。優(yōu)點(diǎn)：從原理上講測(cè)量范圍從超低溫到極高溫，不破壞被測(cè)對(duì)象溫度場(chǎng)。非接觸式測(cè)溫響應(yīng)快，對(duì)被測(cè)對(duì)象干擾小，可用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)的被測(cè)對(duì)象和有強(qiáng)電磁干擾、強(qiáng)腐蝕的場(chǎng)合。缺點(diǎn)：容易受到外界因素的干擾，測(cè)量誤差較大，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格比較昂貴。

非接觸式：測(cè)溫元件不與被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過(guò)熱輻射進(jìn)行熱交換3.2膨脹式溫度計(jì)

膨脹式溫度計(jì)是利用物體受熱膨脹的原理制成的溫度計(jì)，主要有液體膨脹式溫度計(jì)、固體膨脹式溫度計(jì)和壓力式溫度計(jì)三種。3.2膨脹式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)是利用物3.2.1液體膨脹式溫度計(jì)一、測(cè)溫原理

液體膨脹系數(shù)遠(yuǎn)比玻璃的膨脹系數(shù)大，因此當(dāng)溫度變化時(shí)，引起工作液體在玻璃管內(nèi)體積的變化，進(jìn)而表現(xiàn)為液柱高度的變化。玻璃棒式溫度計(jì)

留點(diǎn)水銀溫度計(jì)

銅套溫度計(jì)

3.2.1液體膨脹式溫度計(jì)一、測(cè)溫原理玻璃棒式溫度計(jì)留點(diǎn)二、主要特點(diǎn)直觀，測(cè)量準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉三、分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，實(shí)驗(yàn)室用溫度計(jì)，工業(yè)用溫度計(jì)，電接點(diǎn)溫度計(jì)四、測(cè)溫誤差分析玻璃材料的熱滯后效應(yīng)導(dǎo)致溫度計(jì)零點(diǎn)漂移插入深度不夠引起測(cè)溫不準(zhǔn)3.2.1液體膨脹式溫度計(jì)二、主要特點(diǎn)3.2.1液體膨脹式溫度計(jì)利用密閉容積內(nèi)工作介質(zhì)隨溫度升高而壓力升高的性質(zhì)，通過(guò)對(duì)工作介質(zhì)的壓力測(cè)量來(lái)判斷溫度值工作介質(zhì)是氣體、液體或蒸氣3.2.2壓力式溫度計(jì)簡(jiǎn)單可靠、抗振性能好，具有良好的防爆性動(dòng)態(tài)性能差，示值的滯后較大，不能測(cè)量迅速變化的溫度利用密閉容積內(nèi)工作介質(zhì)隨溫度升高而壓力升高的性質(zhì)，通過(guò)對(duì)工作雙金屬片式3.2.3固體膨脹式溫度計(jì)雙金屬片式3.2.3固體膨脹式溫度計(jì)3.3.1熱電偶的測(cè)溫原理

兩種不同的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）相接的兩個(gè)接點(diǎn)溫度不同時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)，這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)。由此效應(yīng)所產(chǎn)生的電勢(shì)，通常稱(chēng)為熱電勢(shì)。熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)由兩部分組成：接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)。熱電極B熱電極ATT0參考端冷端工作端熱端3.3熱電偶測(cè)溫3.3.1熱電偶的測(cè)溫原理兩種不同的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）兩種不同材料接觸處會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)EAB（T）原因：A、B材料不同，自由電子濃度不同，設(shè)NA>NB在結(jié)點(diǎn)處要發(fā)生電子擴(kuò)散，且在兩個(gè)方向上擴(kuò)散的速率不同?？傮w是：A的濃度高，其擴(kuò)散的速率大?！郃失去的電子比得到的多，故帶“+”電荷∴B失去的電子比得到的少，故帶“-”電荷一、接觸電勢(shì)(帕爾貼電勢(shì))兩種不同材料接觸處會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)原因：A、B材料不同，自由電子濃

接觸電勢(shì)：式中e——單位電荷，4.802×10-10C；

K——波爾茲曼常數(shù)，K=1.38×10-23J/K；

NA(T)、NB(T)——材料A、B在溫度T時(shí)的自由電子密度；

T——A、B接觸點(diǎn)的溫度，K。從理論上可以證明該接觸電勢(shì)的大小和方向主要取決于兩種材料的性質(zhì)（電子密度）和接觸面溫度的高低。溫度越高，接觸電勢(shì)越大；兩種導(dǎo)體電子密度比值越大，接觸電勢(shì)也越大。一、接觸電勢(shì)(帕爾貼電勢(shì))接觸電勢(shì)：從理論上可以證明該接觸電勢(shì)的大小和方向主要

溫差電勢(shì)：高溫端：自由電子活動(dòng)能力強(qiáng)低溫端：自由電子活動(dòng)能力弱二、溫差電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）∴熱端失去的電子比得到的多，故帶“+”電荷∴冷端失去的電子比得到的少，故帶“-”電荷溫差電勢(shì)：高溫端：自由電子活動(dòng)能力強(qiáng)低溫端：自由電子三、熱電偶閉合回路的總熱電勢(shì)TT0AB設(shè)T>T0，NA>NB；那么回路中存在兩個(gè)接觸電勢(shì)EAB(T)和EAB(T0)，兩個(gè)溫差電勢(shì)EA(T,T0)和EB(T,T0)EB（T，T0）EA（T，T0）EAB（T）EAB（T0）三、熱電偶閉合回路的總熱電勢(shì)TT0AB設(shè)T>T0，N三、熱電偶閉合回路的總熱電勢(shì)TT0ABEB（T，T0）EA（T，T0）EAB（T）EAB（T0）

代入前述公式，可得：材料A和B確定，可簡(jiǎn)化：EAB(T,T0)=f(T)－

f(T0)冷端溫度恒定，可簡(jiǎn)化：EAB(T,T0)=f(T)－C

三、熱電偶閉合回路的總熱電勢(shì)TT0ABEB（T，T0）EA（TT0ABEB（T，T0）EA（T，T0）EAB（T）EAB（T0）

代入前述公式，可得：3.3.2熱電偶的基本定律——均質(zhì)導(dǎo)體定律

不論其截面和長(zhǎng)度如何以及沿長(zhǎng)度方向上各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。反之，若回路中存在熱電勢(shì)則材料必為非均質(zhì)的。

若閉合回路由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成，TT0ABEB（T，T0）EA（T，T0）EAB（T）EABTT0ABEB（T，T0）EA（T，T0）EAB（T）EAB（T0）3.3.2熱電偶的基本定律TT0ABC回路中引入第三種導(dǎo)體不改變回路總電勢(shì)?！虚g導(dǎo)體定律TT0ABEB（T，T0）EA（T，T0）EAB（T）EABTT0AB3.3.2熱電偶的基本定律——中間溫度定律TTnABTnT0ABEAB(T,T0)=EAB(T,TN)+EAB(TN,T0)TT0AB3.3.2熱電偶的基本定律——中間溫度定律TTn中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體兩端溫度相同，對(duì)熱電偶回路的總電勢(shì)沒(méi)有影響。熱電偶回路中可接入各種儀表或連接導(dǎo)線。只要所處的環(huán)境溫度穩(wěn)定，回路熱電勢(shì)將不受影響。熱電偶的接點(diǎn)不僅可以焊接而成，也可以借助均質(zhì)等溫的導(dǎo)體加以連接。3.3.2熱電偶的基本定律

均質(zhì)導(dǎo)體定律：由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路中，不論其截面和長(zhǎng)度如何以及沿長(zhǎng)度方向上各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。同理，熱電偶回路中接入多種導(dǎo)體后，只要保證接入的每種導(dǎo)體的兩端溫度相同，則對(duì)熱電偶的熱電勢(shì)沒(méi)有影響。中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體兩端溫度相同，對(duì)回路總電勢(shì)沒(méi)有影響。3.3.2熱電偶的基本定律

均質(zhì)導(dǎo)體定律：由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路中，不論其截面和長(zhǎng)度如何以及沿長(zhǎng)度方向上各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。中間溫度定律：熱電偶回路中，兩接點(diǎn)溫度分別為T(mén)、T0時(shí)的熱電勢(shì)，等于接點(diǎn)溫度為T(mén)、TN和TN、T0的兩支同性質(zhì)熱電偶的熱電勢(shì)的代數(shù)和。EAB(T,T0)=EAB(T,TN)+EAB(TN,T0)當(dāng)熱電偶參比端溫度t0≠0℃時(shí)，只要能測(cè)得熱電勢(shì)E(t,t0)，且t0已知，仍可以采用熱電偶分度表求得被測(cè)溫度t值。中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第例：用熱電偶測(cè)量金屬壁面溫度有兩種方案，如下圖所示，當(dāng)熱電偶具有相同的參考端溫度t0時(shí)，問(wèn)在壁溫相等的兩種情況下，儀表的示值是否一樣？為什么？例：用熱電偶測(cè)量金屬壁面溫度有兩種方案，如下圖所示，當(dāng)熱例：用兩支分度號(hào)為K的熱電偶測(cè)量A區(qū)和B區(qū)的溫差，連接回路如右圖所示。當(dāng)熱電偶參考端溫度t0為0℃時(shí)，儀表指示200℃。問(wèn)在參考端溫度上升25℃時(shí)，儀表的指示值為多少？為什么？例：用兩支分度號(hào)為K的熱電偶測(cè)量A區(qū)和B區(qū)的溫差，連接回?zé)犭娕冀Y(jié)構(gòu)3.3.3熱電偶的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)

熱電偶結(jié)構(gòu)3.3.3熱電偶的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)溫測(cè)量課件兩個(gè)熱電極兩個(gè)建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)溫測(cè)量課件熱電偶接點(diǎn)熱電偶接點(diǎn)鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶表面熱電偶表面熱電偶熱電偶的分類(lèi)根據(jù)熱電偶的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的不同，可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。

國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）推薦了七種標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶：非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：鎢-錸系熱電偶(max:2600~3000oC)、鎢-銥系熱電偶(max:2200oC)熱電偶的分類(lèi)根據(jù)熱電偶的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的不同，可分為標(biāo)廉金屬熱電偶

1）T型（銅－康銅）熱電偶

-20~350oC，在廉金屬熱電偶中準(zhǔn)確度最高，熱電勢(shì)較大

2）K型（鎳鉻－鎳鋁或鎳硅）熱電偶

-200~1100oC，在廉金屬熱電偶中測(cè)溫范圍最寬，溫度-毫伏信號(hào)接近線性，熱電勢(shì)較大

3）E型（鎳鉻－康銅）熱電偶靈敏度最高，氧化氣氛中可使用到1000oC4）J型（鐵－康銅）熱電偶

0~750oC（氧化氣氛），0~950oC（還原氣氛），在很多國(guó)家工業(yè)上最通用，價(jià)廉、靈敏廉金屬熱電偶貴金屬熱電偶

1）S型（鉑銠10－鉑）熱電偶

0~1600oC，準(zhǔn)確度等級(jí)最高，熱電勢(shì)小，熱電特性曲線非線性較大

2）R型（鉑銠13－鉑）熱電偶

0~1600oC，熱電勢(shì)稍大

3）B型（鉑銠30－鉑銠6）熱電偶

0~1800oC，抗污染能力強(qiáng)，具有較好穩(wěn)定性，熱電勢(shì)極小貴金屬熱電偶3.3.4熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)是由熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線、顯示儀表及相應(yīng)的電路構(gòu)成的。3.3.4熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)是由熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線型號(hào)分度號(hào)補(bǔ)償導(dǎo)線合金絲100℃時(shí)允差(℃)200℃時(shí)允差(℃)正極負(fù)極普通級(jí)精密級(jí)普通級(jí)精密級(jí)SCSSPC(銅)SNC(銅鎳)±5±3±5－KCKKPC(銅)KNC(銅鎳)±2.5±1.5－－KXKKPX(鎳鉻)KNX(鎳硅)±2.5±1.5±2.5±1.5EXEEPX(鎳鉻)ENX(銅鎳)±2.5±1.5±2.5±1.5JXJJPX(鐵)JNX(銅鎳)±2.5±1.5±2.5±1.5TXTTPX(銅)TNX(銅鎳)±2.5±1.5±2.5±1.5補(bǔ)償導(dǎo)線型號(hào)分度號(hào)補(bǔ)償導(dǎo)線合金絲100℃時(shí)允差(℃)200℃顯示儀表（變送器）變送器直流電源轉(zhuǎn)換電阻顯示儀表（變送器）變送器直流電源轉(zhuǎn)換電阻補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線參考端溫度的處理1）冷端恒溫及計(jì)算修正法原理：用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端延長(zhǎng)到某一溫度T0處（通常是環(huán)境溫度），然后再對(duì)冷端溫度進(jìn)行修正。中間溫度定律：EAB(T,0)=EAB(T,T0)+EAB(T0,0)補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線參考端溫度的處理1）冷端恒溫及計(jì)算修正法中間例：用分度號(hào)為K的鎳鉻鎳硅熱電偶及毫伏表刻度的顯示儀表測(cè)量爐溫，在自由端溫度為20oC時(shí)，測(cè)得的熱電勢(shì)Et=39.17mV問(wèn)爐溫為多少度？解：由得則根據(jù)插值法得例：用分度號(hào)為K的鎳鉻鎳硅熱電偶及毫伏表刻度的顯示儀表測(cè)量爐4）補(bǔ)償電橋法原理：在熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)中串聯(lián)一個(gè)不平衡電橋，此電橋輸出的電壓隨熱電偶冷端溫度變化而變化，從而修正熱電偶冷端溫度波動(dòng)引入的誤差。假定0oC度時(shí)電橋平衡，溫度升高后a、b點(diǎn)間的電勢(shì)如何變化？4）補(bǔ)償電橋法假定0oC度時(shí)電橋平衡，溫度升高后a、b點(diǎn)間的熱電偶的檢定為了保證熱電偶的測(cè)量精度，必須定期進(jìn)行檢定。熱電偶的檢定方法有兩種，比較法和定點(diǎn)法。熱電偶的檢定為了保證熱電偶的測(cè)量精度，必須定期進(jìn)行檢定。熱電1）分度誤差：指檢定時(shí)產(chǎn)生的誤差，其值不得超過(guò)允許誤差。2）冷端溫度引起的誤差。3）補(bǔ)償導(dǎo)線的誤差：由于補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電特性與所配熱電偶不完全相同所造成的4）熱交換所引起的誤差5）測(cè)量線路和顯示儀表的誤差6）其他誤差熱電偶的誤差分析1）分度誤差：指檢定時(shí)產(chǎn)生的誤差，其值不得超過(guò)允許誤差。4）熱電偶的使用與安裝流體溫度測(cè)量管道上測(cè)溫元件斜插安裝測(cè)表面溫度的熱電偶安裝帶防腐蝕套管的熱電偶熱電偶的使用與安裝流體溫度測(cè)量管道上測(cè)溫元件斜插安裝測(cè)表面溫?zé)犭娮枋怯媒饘賹?dǎo)體或半導(dǎo)體材料制成的感溫元件。導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率與溫度有關(guān)，利用此特性制成電阻溫度感溫件，它與測(cè)量電阻阻值的儀表配套組成電阻溫度計(jì)。3.4熱電阻測(cè)溫?zé)犭娮枋怯媒饘賹?dǎo)體或半導(dǎo)體材料制成的感溫元件。導(dǎo)體或3.4.1熱電阻的特性電阻溫度系數(shù)：電阻比：百度電阻比：?jiǎn)挝粸?/℃3.4.1熱電阻的特性電阻溫度系數(shù)：電阻比：百度電阻比：?jiǎn)?.4.2常用熱電阻元件

常用的熱電阻有鉑熱電阻、銅熱電阻、鎳熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻。

鉑熱電阻和銅熱電阻屬?lài)?guó)際電工委員會(huì)推薦的，也是我國(guó)國(guó)標(biāo)化的熱電阻。3.4.2常用熱電阻元件常用的熱電阻有鉑熱電阻、一、鉑熱電阻特點(diǎn)：精度高，穩(wěn)定性好，性能可靠。有良好的工藝性，可以制成極細(xì)的鉑絲或極薄的鉑箔。與其他熱電阻材料相比，有較高的電阻率。電阻溫度系數(shù)較小，價(jià)格較貴。電阻溫度關(guān)系：－200℃~0℃：Rt=R0[1+At+Bt2+C(t－100)t3]

0~650℃：Rt=R0(1+At+Bt2)

式中，A（3.96847×10-3）、B（-5.847×10-7)、C（-4.22×10-12)。百度電阻比W（100）=1.387~1.390純度越高，W（100）越高。

一、鉑熱電阻電阻溫度關(guān)系：二、銅熱電阻特點(diǎn)：它的電阻值與溫度的關(guān)系是線性的，電阻溫度系數(shù)也比較大，而且材料易提純，價(jià)格比較便宜，但它的電阻率低，易于氧化。在－50℃~150℃范圍內(nèi)，銅的電阻溫度關(guān)系為Rt=R0(1+αt)式中，α—銅的電阻溫度系數(shù)，α＝4.25×10-3~4.28×10-3℃-1測(cè)溫范圍-50~150二、銅熱電阻三、鎳熱電阻特點(diǎn)：電阻溫度系數(shù)較鉑大，約為鉑的1.5倍。在－50～150℃內(nèi)，其電阻與溫度關(guān)系為

Rt=100+0.5485t+0.665×10-3t2+2.805×10-9t4200℃左右具有特異點(diǎn)，故多用于150℃以下

三、鎳熱電阻四、半導(dǎo)體熱敏電阻

大多數(shù)半導(dǎo)體熱敏電阻具有負(fù)的溫度系數(shù)，其電阻值與溫度的關(guān)系為：RT=AeB/T測(cè)溫范圍：-40~350℃

優(yōu)點(diǎn)：具有較大的負(fù)電阻溫度系數(shù)電阻率遠(yuǎn)比金屬材料大得多

缺點(diǎn)是電阻溫度特性分散性大，非線性嚴(yán)重，元件性能不穩(wěn)定，因此互換性差，精度較低。四、半導(dǎo)體熱敏電阻優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)是電阻溫度特性分散性大，3.4.3熱電阻測(cè)溫電路平衡/不平衡電橋測(cè)溫3.4.3熱電阻測(cè)溫電路平衡/不平衡電橋測(cè)溫3.4.3熱電阻測(cè)溫電路平衡/不平衡電橋測(cè)溫三線制的優(yōu)勢(shì)？3.4.3熱電阻測(cè)溫電路平衡/不平衡電橋測(cè)溫三線制的優(yōu)勢(shì)？比較熱電阻與熱電偶兩種測(cè)溫方法的異同？接觸式測(cè)溫方法的共同特點(diǎn)？比較熱電阻與熱電偶兩種測(cè)溫方法的異同？接觸式測(cè)溫方法的共同特3.5非接觸測(cè)溫非接觸測(cè)溫主要是利用光輻射來(lái)測(cè)量物體溫度，與被測(cè)對(duì)象無(wú)直接的物理接觸。3.5非接觸測(cè)溫非接觸測(cè)溫主要是利用光輻射來(lái)測(cè)量普朗克定律3.5.1熱輻射基本定律式中，C1=3.74×10-16W·m2，普朗克第一輻射常數(shù);C2=1.4388×10-2m

·K，普朗克第二輻射常數(shù);λ輻射波長(zhǎng)，m；T黑體絕對(duì)溫度，K；E0λ光譜輻射強(qiáng)度，W/m3。任何物體都會(huì)有一部分的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠?，溫度越高，則發(fā)射到周?chē)臻g的能量就越多。絕對(duì)黑體的單色輻射強(qiáng)度：普朗克定律3.5.1熱輻射基本定律式中，C1=3.5.1熱輻射基本定律任何物體都會(huì)有一部分的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠埽瑴囟仍礁?，則發(fā)射到周?chē)臻g的能量就越多。式中，C1=3.74×10-16W·m2，普朗克第一輻射常數(shù);C2=1.4388×10-2m

·K，普朗克第二輻射常數(shù);λ輻射波長(zhǎng)，m；T黑體絕對(duì)溫度，K；E0λ光譜輻射強(qiáng)度，W/m3。絕對(duì)黑體