2008測試技術(shù)第05章溫度測量

本章學(xué)習(xí)要求：1.認識溫標的看法及溫度計的分類；2.掌握熱電偶溫度計、熱電阻溫度計的測溫原理、及有關(guān)電路；3.掌握光學(xué)輻射式測溫計的測溫原理；4.能正確地采用溫度計并認識溫度計的標定方法；5.認識幾種其余形式溫度計的測溫原理?！?溫度測量概括1.溫度、溫標溫度：是表示物體冷熱程度的物理量，從分子運動論的看法看，溫度也是物體內(nèi)部分子運動均勻動能大小的一個量度標記。溫標：用來量度溫度高低的尺度稱為溫度標尺，簡稱溫標。應(yīng)用許多的有攝氏溫標和華氏溫標、熱力學(xué)溫標、國際溫標。攝氏溫標：規(guī)定標準大氣壓下純水的冰融點為0度，水沸點為100度，中間均分為100格，每格為攝氏1度，符號為℃。華氏溫標：規(guī)定標準大氣壓下純水的冰融點為32度，水沸點為212度，中間均分180格，每格為華氏1度，符號為℉。攝氏溫標與華氏溫標的關(guān)系為：熱力學(xué)溫標：又稱開氏溫標（K）或絕對溫標，它規(guī)定分子運動停止時的溫度為絕對零度。它建于熱力學(xué)基礎(chǔ)，表現(xiàn)出溫度僅與熱量有關(guān)而與測溫物質(zhì)的任何物理性質(zhì)沒關(guān)的理想溫標，已作為國際一致的基本溫標?？ㄖZ定理：溫標的確定：開爾文溫度規(guī)定水在標準大氣壓下的三相點溫度為273.16K；三相點到沸點之間分為100等份，每等份記為1K；將三相點以下273.16K定為絕對零度，記為0K，符號：T。絕對溫標T與攝氏溫標t的關(guān)系為T＝t+273.15國際溫標:ITS—90（InternationalTemperatureScaleof1990）是一種吻合熱力學(xué)溫標又使用簡單的溫標，國際計量委員會引入了在各個測溫范圍內(nèi)使用的標準測溫元件系列利用它們進行溫標確定的方法稱作國際溫標。ITS一90基本內(nèi)容為：重申國際適用溫標單位仍為K；國際攝氏溫度和國際適用溫度關(guān)系為：把整個溫標分紅4個溫區(qū)，其相應(yīng)的標準儀器，以下：①0.65—5.0K，用3He和4He蒸汽溫度計；②3.0—24.5561K，用3He和4He定容氣體溫度計；③13.803K—961.78℃，用鉑電阻溫度計；④961.78℃以上，用光學(xué)或光電高溫計；新確認和規(guī)定17個固定點溫度值以及借助依照這些固定點和規(guī)定的內(nèi)插公式分度的標準儀器來實現(xiàn)整個熱力學(xué)溫標。2、溫度計分類依據(jù)溫度測量儀表的使用方式，平時可分為接觸法與非接觸法兩大類。（1）接觸法當(dāng)兩個物體接觸后，經(jīng)過足夠長的時間達到熱均衡后，則它們的溫度必然相等。假如其中之一為溫度計，即可以用它對另一個物體實現(xiàn)溫度測量，這種測溫方式稱為接觸法。特點：溫度計要與被測物體有優(yōu)異地?zé)峤佑|，使二者達到熱均衡。熱電偶式、熱電阻式與膨脹式溫度計（2）非接觸法利用物體的熱輻射能隨溫度變化的原理測定物體溫度，這種測溫方式稱為非接觸法。特點：不與被測物體接觸，也不改變被測物體的溫度分布，熱慣性小。全輻射高溫計、單色高溫計與比色高溫計。§2接觸式溫度計一、膨脹式溫度計（利用物質(zhì)的體積隨溫度高升而膨脹的特征制作的溫度計）1．玻璃管液體溫度計常用：水銀溫度計和有機液體溫度計兩種。前者不粘玻璃，不易氧化，簡單獲取很高的精度，在相當(dāng)大的溫度范圍內(nèi)(－38～356℃)保持液態(tài)，在200℃以下，其膨脹系數(shù)幾乎和溫度成線性關(guān)系，所以可作為精美的標準溫度計。注意：1)零點漂移：玻璃的熱脹冷縮也會惹起零點地點的挪動，所以使用玻璃管液體溫度計時，應(yīng)按期校驗零點地點。2)露出液柱的校訂：使用時一定嚴格掌握溫度計的插入深度，因為溫度刻度是在溫度計液柱所有浸入介質(zhì)中標定的，而使用時液柱可按下式求其修正當(dāng)n為露出液柱所占的度數(shù)；K為工作液體在玻璃中可見的膨脹系數(shù)；t為主溫度計指示的讀數(shù)(℃)；t0為由次溫度計讀出的液柱露出部分的均勻溫度(℃)。2．壓力式溫度計壓力式溫度計由溫包、毛細管和彈簧管所構(gòu)成的密閉系統(tǒng)及傳動指示機構(gòu)構(gòu)成(圖5—1)。依據(jù)密閉系統(tǒng)內(nèi)所充工作物質(zhì)的不同，壓力式溫度計可分為三種：(1)充氣體的壓力式溫度計其工作原理是利用溫度變化時密閉系統(tǒng)中充填氣體膨脹或縮短產(chǎn)生的壓力變化來測量溫度。所充氣體平時為氮氣。測溫范圍為-80～550℃。(2)充蒸氣的壓力式溫度計其工作原理是利用溫度變化時密閉系統(tǒng)中所充低沸點液體飽和蒸氣壓力的變化測溫。所充低沸點液體有：氯甲烷(CH3Cl)、氯乙烷(CH2CH2C1)、丙酮(CH3-CO-CH3)、氟里昂12(CCl2F2)、乙醚(CH3OCH3)等。測溫范圍為-20～200℃(3)充液體的壓力式溫度計其工作原理是利用溫度變化時密閉系統(tǒng)中所充液體的體積變化測溫。所充液體有：水銀(Hg)、二甲苯(C8H10)、甲醇(CH3OH)等。測溫范圍為－40～550℃3．雙金屬溫度計雙金屬溫度計是用線脹系數(shù)不同的兩種金屬構(gòu)成的金屬片作為感溫元件，當(dāng)溫度變化時，兩種金屬的膨脹不同，雙金屬片就產(chǎn)生與被測溫度大小成比率的變形，這種變形經(jīng)過相應(yīng)的傳動機構(gòu)由指針指示出溫度數(shù)值，其測量范圍在－60～500℃。依據(jù)感溫雙金屬片結(jié)構(gòu)形狀的不同，有螺旋形雙金屬溫度計和盤形雙金屬溫度計兩種。二、電阻式溫度計（熱電溫度計)原理：利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度而變化的特征所制成的測溫儀表。構(gòu)成：由熱電阻、顯示儀表或變送器、調(diào)理器和連結(jié)導(dǎo)線等幾部分構(gòu)成。熱電阻的資料常用的有鉑熱電阻和銅熱電阻兩類。三、熱電偶溫度計原理：熱電偶是利用“熱電效應(yīng)”制成的一種測溫元件。結(jié)構(gòu)：工業(yè)熱電偶的結(jié)構(gòu)如圖5—3所示，它由熱電偶、絕緣體、保護管和接線盒構(gòu)成。熱敏電阻器thermistor四、溫度計標定1．壓力表式溫度計的標定標定設(shè)備：恒溫器、標準溫度計、盛有冰水共存的容器。標定方法：把溫度計垂直掛在支柱上，將溫包所有浸在恒溫器內(nèi)(或浸有冰水共存的容器內(nèi))，調(diào)整溫度計到等于恒溫器內(nèi)溫度的刻度點(或0℃)。一般標定點許多于三點，馬上度標尺的起點、中點和終點。對每一刻度點的標定，均要在恒溫器的溫度上升和下降時進行，并取其均勻值。指示值的讀數(shù)要進行兩次，一次是在不敲表殼的狀況下讀出，一次是在輕敲一下表殼以后讀出，輕敲表殼后的指針變化不該超出贊成偏差的一半。2．熱電阻的標定標定設(shè)備：標準熱電阻溫度計(標準熱電阻溫度計所用的資料與被標定的相同)、加熱恒溫器、冰水共存容器、標準電位計或不低于0.05級雙臂電橋一只。校驗方法：有兩個點一定進行標定，即0℃時的電阻值R0和100℃時的電阻值R100，并檢查100℃時的電阻值Rl00對于0℃時的電阻值R0之比值(即R100/R0)能否吻合規(guī)定。在測定R0時，要將熱電阻放在冰水共存容器中。在標定R100／R0的數(shù)值時，應(yīng)當(dāng)與標準熱電阻溫度計比較，標準熱電阻溫度計所用的資料應(yīng)與被標定的相同，測量應(yīng)當(dāng)用雙臂電橋進行，把標準熱電阻溫度計的電阻看作標準電阻，而被標定熱電阻作為未知電阻。測試時，先在冰點恒溫器中擱置30min進行電橋均衡，而后在沸點校驗器中擱置30min再進行電橋均衡。在讀數(shù)值時，應(yīng)當(dāng)注意兩個熱電阻能否在相同的溫度條件下。在獲得讀數(shù)此后，用以下公式確定被標定的熱電阻的R100/R0(Rl00／R0)B為標準熱電阻的值，此值可由判定書獲取或從國家標準中查得；Ak為擱置在沸點恒溫器中時電橋的讀數(shù)；A0為擱置在冰點恒溫器中時電橋的讀數(shù)。3．熱電偶的標定標定設(shè)備和資料：標準鉑銠－鉑熱電偶、能夠調(diào)理溫度的管式電爐、擁有冰水混淆共存容器、試管、變壓器油、變換開關(guān)、電壓計或電位差計。標定方法：熱電偶的標定方法是把所測量的幾支熱電偶與標準鉑銠－鉑熱電偶一起放在管式爐中比較它們的讀數(shù)。使接觸式測溫的感覺元件的輸出能反應(yīng)被測對象的真切溫度，一定滿足兩個條件：①熱力學(xué)均衡的條件，即要使溫度汁和被測對象構(gòu)成熱力學(xué)孤立系統(tǒng)，并經(jīng)歷足夠時間；②當(dāng)對象溫度變化時，溫度計的溫度能夠不延緩地跟著變化，即要使溫度計的熱容和熱阻為零。但是，實質(zhì)測溫中不可能滿足上述條件，比如溫度計除了與被測對象要進行熱量交換外，還要和四周環(huán)境交換熱量，從而產(chǎn)生偏差；溫度計的熱容與熱阻實質(zhì)上也不可能為零。事實上，接觸式溫度計指示的溫度不過感溫部自己的溫度(比如熱電偶熱接點的溫度)，將感溫部的溫度看作被鍘對象種近似，某些狀況下二者的差異可能很大。五、接觸式溫度測量偏差(一)測溫元件吸熱與發(fā)熱的基本狀況吸熱：一是被測介質(zhì)傳給測溫元件的熱量，包含介質(zhì)對測溫元件的導(dǎo)熱、輻射和對流換熱；二是因為測溫元件阻攔了流動介質(zhì)而在測溫元件周邊發(fā)生氣流絕熱壓縮，因此使流體的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，這種現(xiàn)象在測量高速氣流的溫度時應(yīng)當(dāng)賜予足夠重視。散熱：一種是由測溫元件向四周冷壁的輻射散熱和傳熱，一種是沿著測溫元件向外面介質(zhì)的傳導(dǎo)散熱(包含測溫元件露在外面介質(zhì)中的部分輻射散熱)。后者在靜態(tài)或中低速流動介質(zhì)中測量時惹起偏差較大(二)測溫元件的安裝1.測溫元件安裝的基本要求測溫元件應(yīng)與被測介質(zhì)形成逆流，即安裝時測溫元件應(yīng)迎著被測介質(zhì)的流向插入(a)。若不可以迎著被測介質(zhì)的流向插入，可采用迎著被測介質(zhì)的流向斜插(b)的方式，最少也須與被測介質(zhì)正交(即90°)(c)，應(yīng)盡量防止與被測介質(zhì)形成順流。測定液體溫度時，插入深度應(yīng)是保護管直徑的9～12倍。在直徑小的管道上安裝測溫元件時，可裝置擴大管(圖5—18)。在測溫元件插入處周邊的管道或容器壁外，要有足夠的絕熱層，以減少因為輻射和導(dǎo)熱損失而惹起的偏差。使測溫元件處于管道中心，即應(yīng)使它處于流速最大處。當(dāng)在管道上傾斜安裝時(b)，保護管頂端要高出管中心線5～10mm。跟著測溫元件插入深度的增加，測量偏差減少。插入深度應(yīng)吻合國家有關(guān)試驗規(guī)范或出廠使用說明的要求。如不用保護管時，熱電偶插入深度不該小于熱電偶絲直徑的50倍。2．熱電偶與被測表面的接觸方式接觸方式：點接觸式（圖a），熱電偶的測量端接點直接與被測表面相接觸。面接觸式（圖b），先將熱電偶的測量端接點與導(dǎo)熱性能優(yōu)異的金屬薄片(如銅片)焊在一起，而后再與被測表面接觸。等溫線接觸式（圖c），即熱電偶測量端接點固定在被測表面后沿被測表面等溫線絕緣敷設(shè)最少20倍線徑的距離，再引出。分立接觸式（圖d），兩熱電極分別與被測表面接觸。(三)溫度測量偏差1.安裝偏差圖5—20所示，地點(b)利用直角彎頭逆向插入必定深度，能夠測得真切溫度地點(a)因為插入深度淺，露在大氣中不保溫的部分長，所以測定值低于真切值；地點(c)因為插入深度稍淺，地點(d)插入深度不夠，所以都將產(chǎn)生偏差。這種因為插入深度產(chǎn)生的偏差，就是熱電偶的保護管和電偶線的熱傳導(dǎo)所產(chǎn)生的偏差。2．環(huán)境溫度與壓力的影響對充液溫度計，因流體和毛細管資料的溫度膨脹系數(shù)不同將惹起偏差，把充液球的容積做得大些，把毛細管和壓力彈簧管的容積做得小些可減少偏差。對高精度充液溫度計，常常將一根能使空間的體積膨脹和液體的膨脹相般配的細金屬絲，穿到毛細管孔中來獲得賠償；也有采用一根帶有二次壓力彈簧管的賠償毛細管或在指針聯(lián)接裝置中采用一雙金屬賠償片來提高溫度計精度的。因為壓力彈簧管平時用做測量大氣壓力，所以大氣壓的變化將對壓力彈簧管式的溫度示值發(fā)生變化而產(chǎn)生偏差。采用高壓充注系統(tǒng)可大大減少偏差。對于熱電偶，采用冷端賠償。3.輻射惹起的偏差因溫度計的測溫元件在測量氣體溫度時存在著輻射傳熱而使測溫讀數(shù)(測量值)低于被測氣體的實質(zhì)溫度。測量時輻射惹起的偏差與輻射傳熱系數(shù)C成正比，與氣體向測溫元件表面的傳熱系數(shù)h成反比。為減少測量偏差，應(yīng)采用表面圓滑的測溫元件保護套管，以減少輻射傳熱系數(shù)；同時改良對流傳熱條件，以增大氣體向測溫元件表面的傳熱系數(shù)。4．因為熱傳導(dǎo)惹起的偏差當(dāng)測溫元件保護套管頂部的溫度與裝置保護套管的管道壁的溫度不同時，就會有熱量沿測溫元件套管流向溫度較低的管壁，因為熱傳導(dǎo)的存在，使測溫元件感覺的溫度低于被測介質(zhì)的溫度。在安裝測溫元件時，應(yīng)減少惹起熱傳導(dǎo)偏差的因素。3.輻射惹起的偏差因溫度計的測溫元件在測量氣體溫度時存在著輻射傳熱而使測溫讀數(shù)(測量值)低于被測氣體的實質(zhì)溫度。測量時輻射惹起的偏差與輻射傳熱系數(shù)C成正比，與氣體向測溫元件表面的傳熱系數(shù)h成反比。為減少測量偏差，應(yīng)采用表面圓滑的測溫元件保護套管，以減少輻射傳熱系數(shù)；同時改良對流傳熱條件，以增大氣體向測溫元件表面的傳熱系數(shù)。4．因為熱傳導(dǎo)惹起的偏差當(dāng)測溫元件保護套管頂部的溫度與裝置保護套管的管道壁的溫度不同時，就會有熱量沿測溫元件套管流向溫度較低的管壁，因為熱傳導(dǎo)的存在，使測溫元件感覺的溫度低于被測介質(zhì)的溫度。在安裝測溫元件時，應(yīng)減少惹起熱傳導(dǎo)偏差的因素。5.高速流動氣體的溫度測量偏差在測量高速流動氣體的溫度時，因測溫元件固定安裝于管道中心，特別是在測溫元件迎氣流的端部，將會產(chǎn)生前面所述的氣體動能變換為熱能的現(xiàn)象，因此使測溫元件周邊溫度高升，從而所測得的溫度要比氣體的實質(zhì)溫度高。氣流的速度大于50m/s時，須考慮此項偏差，偏差值可由上式表示。6.時滯現(xiàn)象和時滯的測定1．時滯現(xiàn)象用溫度計測量溫度的變化時，儀表的指示值要經(jīng)過必定的時間才逐漸湊近被測介質(zhì)的溫度，這個時間的滯后或叫時滯、滯后或滯延。時滯參數(shù)因素：1)測溫元件的熱慣性：由測溫元件自己原來的熱狀況T1過渡到新的熱狀況T2的溫度時需要必定的時間或滯后。2)指示儀表的機械慣性及阻尼：測溫元件將所獲取的“熱信號”傳遞到指針和儀表刻度尺上需要有必定的時間，這種滯后是傳遞機構(gòu)所固有的，取決于傳遞機構(gòu)的特征2．時滯的測定(1)衡量時滯的單位衡量測溫元件時滯大小是以時間常數(shù)來衡量的。是指測溫元件從T1的恒溫槽中插入T2的恒溫槽中的這一時刻開始，直到測溫元件的溫度達到T2溫度的63.2％時所需的時間。(2)影響時間常數(shù)的因素影響時間常數(shù)的因素有測溫元件的質(zhì)量、比熱容、插入的表面積和放熱系數(shù)。(3)時間常數(shù)的測定可采用瞬時反響法（階躍響應(yīng)）測定各種資料和結(jié)構(gòu)的熱電阻的時間常數(shù)。結(jié)論：1)時間常數(shù)其實不是不變的，它是被測溫度的函數(shù)，也就是說，某一測溫元件的時間常數(shù)不過指這一測溫元件在某一溫度地區(qū)內(nèi)的時間常數(shù)。在高溫時，輻射對于測溫元件的熱傳導(dǎo)影響是很明顯的，這時測溫元件的時滯能夠變小。2)當(dāng)被測溫度的物體是流體時，流體的流速變化也會使時滯變化，如圖5—23所示。所以，要在流速無規(guī)律變化的流體中測量測溫元件的時間常數(shù)仿佛是不可能的。§3非接觸式溫度計工作原理：測定物體輻射能的方法測定溫度。它不與被測介質(zhì)接觸，不會破壞被測介質(zhì)的溫度場，動向響應(yīng)好，所以可用于測量非穩(wěn)態(tài)熱力過程的溫度值。依據(jù)普朗克定律，絕對黑體的單色輻射強度為T≤3000K用維恩(Vien)公式Cl＝3.68×10-16W/m2為普朗克第一輻射常量；C2＝1.438×10-2m·K為普朗克第二輻射常量；λ為波長(m)；T為黑體的熱力學(xué)溫度(K)一、單色輻射式光學(xué)高溫計原理：利用亮度比較取代輻射強度比較進行測溫的。因為物體的溫度高于700℃時就會明顯地發(fā)出可見光，并擁有必定的亮度，其單色亮度與單色輻射強度成正比，代人維恩公式Ts為黑體的溫度灰體為灰體的亮度，為灰體單色輻射強度，為物體的單色灰度，T為灰體的溫度灰體黑體的亮度與灰體的亮度相等時0＜ελ＜1，所以：Ts＜T。需要依據(jù)物體表面的ελ灰度用上式加以修正1．燈絲隱滅式光學(xué)高溫計特點：燈絲隱滅式光學(xué)高溫計是一種典型的單色輻射光學(xué)高溫計，在所有的輻射式溫度計中，它的精度最高，因此可用作復(fù)現(xiàn)黃金凝結(jié)點溫度以上的國際適用溫標。圖27為隱絲式光學(xué)高溫計原理圖。它是將被測物單色輻射亮度與一個可調(diào)電流的溫度燈的亮度進行比較，每一個電流對應(yīng)的燈絲溫度是已知的，假如二者的亮度相同，則燈絲輪廓就隱滅于被測物體的影像中(圖28c)。電流的讀數(shù)用溫度直接刻度，此溫度即為物體的亮度溫度，再依據(jù)圖5—26求出物體的真切溫度。各種物體的單色黑度系數(shù)可從有關(guān)資猜中查得。2．光電高溫計光電高溫計采用光電器件作為敏感元件感覺輻射源的亮度變化，并將其變換成與亮度成比率的電信號，此信號經(jīng)電子放大器放大后被自動記錄下來作為被測物體的溫度值。圖29為光電高溫計原理圖。工作過程：被測物體2發(fā)射的輻射能量由物鏡3聚焦，經(jīng)過光闌4和遮光板8上的孔9，透過安裝在遮光板內(nèi)的紅色濾光片(圖上未示)射至光電器件(硅光電池)12上，由對準透鏡6、反射鏡5和觀察孔7構(gòu)成對準觀察系統(tǒng)，使被測物體發(fā)出的光束蓋滿孔9。從反應(yīng)燈11發(fā)出的輻射能量，經(jīng)過遮光板8上的孔10并透過同一塊紅色濾光片，也投射到同一光電器件上。在遮光板8前面擱置光調(diào)制器，光調(diào)制器的勵磁繞組17通以50Hz交流電，所產(chǎn)生的交變磁場與永久磁鋼16相互作用，使調(diào)制片15產(chǎn)生50Hz的機械振動或轉(zhuǎn)動一只圓盤，交替地打開和遮住孔9和10，使被測物體和反應(yīng)燈的輻射能量交替地投射到光電器件12上。當(dāng)兩輻射能量不相等時，光電器件就產(chǎn)生一個脈沖光電流I，它與這兩個單色輻射能量之差成比率。當(dāng)I的數(shù)值經(jīng)過放大器負反應(yīng)，使反應(yīng)燈的亮度與被測物體的亮度相等時，脈沖光電流為零。電子電位差計I用來自動指示和記錄光電流I的數(shù)值，其刻度用溫度值表示。二、全輻射高溫計原理：借助于測量物體所有輻射能來確定物體溫度的。＝5.6669×10-8W／(m2．K)。當(dāng)某個基準溫度T1下的黑體輻射能（E0）1為已知時，測量未知溫度T的黑體輻射能E0蒂芬—玻耳茲曼公式所測物體為灰度為ε的灰體時，其溫度可修正三、比色高溫計原理：比色高溫計是利用兩種不同波長的輻射強度的比值來測量溫度的，所以又稱雙色高溫計。特點：對于黑體有ελ1＝ελ2＝1，灰體有ελ1＝ελ2，此時都有P＝0。所以，用雙色高溫計測定灰體時，其溫度測定值與相同輻射強度比的黑體溫度相等，故無需修正。單色輻射率為ελ物體的單色輻射強度兩個單色波長為λ1和λ2的同溫度的輻射強度之比三、比色高溫計1.單通道光電比色高溫計圖5—33為單通道光電比色高溫計的原理圖。被測物體的輻射能經(jīng)物鏡組1聚焦，經(jīng)過通孔成像鏡2被硅光電池接受器5接受。同步電動機4帶動調(diào)制盤3轉(zhuǎn)動，盤上裝有兩種不同顏色的濾光片，交替經(jīng)過兩種波長的光，使接受器5輸出兩個相應(yīng)的電信號。對被測對象的對準由反射鏡8、倒像鏡7和目鏡6來實現(xiàn)。為使光電池工作穩(wěn)固，將其安裝在一恒溫容器內(nèi)，容器溫度由光電池恒溫電路自動控制。2．雙通道比色高溫計圖5—34為雙通道比色高溫計原理圖。它采用分光鏡把輻射能分紅不同波長的兩路，即紅外光透過分光鏡7投射到硅光電池6上；可見光則被分光鏡反射到另一光電池10上。利用兩個硅光電池輸出信號的差值，即可求得被測物體的比色溫度值。四、紅外測溫儀當(dāng)被測物體的溫度低于700℃時，不會明顯地發(fā)出可見光，難以使用輻射式溫度計來測溫。需要用紅外敏感元件來檢測。圖5—35為紅外測溫儀的工作原理圖，它和光電高溫計的工作原理相像，為光學(xué)反應(yīng)式結(jié)構(gòu)。被測物體S和參照源R的紅外輻射經(jīng)調(diào)制盤T調(diào)制后輸至紅外探測器D。調(diào)制盤T由同步電動機M帶動，探測器D的輸出電信號經(jīng)放大器A和相敏整流器K后送至控制放大器C，控制參照源的輻射強度。當(dāng)參照源和被測物體的輻射強度一致時，參照源的加熱電流即代表被測溫度。熱像儀是利用紅外掃描原理來測量物體表面溫度分布的，它攝入來自被測物體各部分射向儀器的紅外輻射通量的分布，利用紅外探測器水平掃描和垂直掃描，次序地直接測量被測物體各部發(fā)散射出的紅外輻射，綜合起來就獲取物體發(fā)射的紅外輻射通量的分布圖像，這種圖像稱為熱像圖或稱為溫度場圖。一、氣體溫度計1.氣體溫度計的基本源理原理:依據(jù)熱力學(xué)原理，理想氣體狀態(tài)方程.種類：定容氣體溫度計、定壓氣體溫度計和測溫泡定溫氣體溫度計。因為定壓的方法測量體積比較困難，定溫法合用于高溫，而在低溫時，氣體分子吸附作用的影響不大，定容技術(shù)上又要求簡單，并且有較高的敏捷度，所以低溫氣體溫度計大多半采用定容法?！?氣體溫度計定容氣體溫度計：由測溫泡、一根熱導(dǎo)率小的德銀毛細管和壓力表構(gòu)成。其原理圖如圖5—36所示。平時，測溫泡用銅制作，體積約幾十㎝3，設(shè)其體積為VB。壓力表(能夠用水銀壓力計，也能夠用彈簧壓力表)的容積為VM，測溫泡和壓力表之間平時用一根外徑為0.5mm、內(nèi)徑為0.3mm的德銀(或不銹鋼)毛細管連結(jié)，其體積為Vd，Vd稱有害體積或死體積常數(shù)在兩個已知溫度下測出相應(yīng)的壓力值，其中一個選為室溫T0及T0下的充氣壓力P0，進一步即可求得a、b，可算出所測得的某一壓力p下的溫泡溫度TVB為測溫泡容積；VM為室溫壓力計容積；T0為室溫；T為測溫泡的溫度；P為壓力計指示壓力；P0為充氣壓力。2.試驗室用氣體溫度計結(jié)構(gòu)圖為試驗室用氣體溫度計的結(jié)構(gòu)表示圖。從溫泡B內(nèi)引出德銀毛細管C，用環(huán)氧樹脂封接到玻璃毛細管G上，W和V用相同管徑(φ10mm)的玻璃管制作，W處的水銀面要盡量高，以減小VM，但不可以進入玻璃管直徑有變化處，并且每次測量時要在同一地點(基準O)上，從而保證測溫泡氣體體積的恒定。加一段玻璃毛細管的目的是為了能觀察有否水銀有時進入毛細管中。水銀面的起落是靠向F充氣或減壓來實現(xiàn)的。N是一針尖閥，N前再加一個可控制水銀面高度的微調(diào)閥S。測溫泡受熱后，氣體能夠存在泡D中，使水銀面降到了以下。能夠經(jīng)過管V對溫度計進行抽空或充氣，跟著測溫泡溫度了而變化的氣體壓力戶由管V中水銀面相對于標記O的高度讀出3.氣體溫度計的基本源理1）工作氣體的非理想性修正真切氣體的狀態(tài)方程式，即用無量級數(shù)或維里系數(shù)表示式表示充氣溫度或標定溫度與待測溫度越湊近，值越小，氣體的非理想性惹起的偏差也越小。相同，溫度越低，壓力越高，產(chǎn)生的偏差也越大。B(T)和C(T)分別是第二、三維里系數(shù)，是溫度的函數(shù)，可由試驗測定。在室溫下充氣，T=Ts，充氣壓力為Ps當(dāng)VM≤VB、T0≥T氣體非理想性惹起的溫度偏差2）毛細管體積修正因為毛細管的上部處于室溫中，它的體積能夠認為已包含在VM中，但它的溫度從室溫到低溫變化很大，要正確計算這段毛細管惹起的偏差是十分困難的。一般假定這段毛細管各部分的溫度均等于測溫泡的溫度，則由毛細管惹起的最大溫度偏差為從上式可知，若要求溫度計的正確度高于1％，則當(dāng)毛細管內(nèi)徑為0.5mm，長50cm(VC＝0.1cm3)時，測溫泡的體積應(yīng)大于10cm3。在使用時還要注意，毛細管的溫度不該比溫泡低，不然大多半氣體