《第三章　温度测量与控制系统》.ppt

第三章　温度测量与控制系统 （二）温标 为了保证温度量值的准确和利于传递，需要建立一个衡量温度的统一标准尺度，定量描述温度的高低所建立温度标尺, 即温标。温标就是温度的数值表示。 利用一些物质的某些物性（诸如尺寸、密度、硬度、弹性模量、辐射强度等）随温度变化的规律，通过这些量来对温度进行间接测量。 历史上提出过多种温标 经验温标（华氏温标、摄氏温标） 热力学温标 国际温标 经验温标 热力学温标 1848年开尔文（Ketvin）以卡诺循环为基础提出了热力学温标，即热量起着测温质的作用 。 热力学温标是国际单位制中七个基本物理单位之一。 热力学温标为了在分度上和摄氏温标相一致，把理想气体压力为零时对应的温度——绝对零度与水的三相点温度分为273.16份，每份为1K（Kelvin） 。 国际温标 指导思想：国际协议性温标，与热力学温标相接近，复现精度要高，制作较容易，性能稳定，使用方便； 1989年7月第77届国际计量委员会批准建立了新的国际温标，简称ITS—90。 (三)温度标准的传递 与国际实用温标有关的基准仪器均由国家指定机构（我国由中国计量科学研究所）保存，并通过下级计量机构（如省、市级的技术监督局）进行传递，通常采用较高级对较低级进行校验。 接触式温度测量 1) 测温精度相对较高，直观可靠及测温仪表价格相对较低； 2) 由于感温元件与被测介质直接接触，从而要影响被测介质热平衡状态，而接触不良则会增加测温误差；被测介质具有腐蚀性及温度太高亦将严重影响感温元件性能和寿命等缺点。 非接触式温度测量 1） 感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接受被测物 体的热辐射能实现热交换，据此测出被测对象的温度； 2） 非接触式测温具有不改变被测物体的温度分布，热惯性 小，测温上限可设计得很高，便于测量运动物体的温度和 快速变化的温度等优点。 接触式与非接触式测温特点比较 各类温度检测方法构成的测温仪表的大体测温范围 热电偶的冷端处理和补偿 中间温度定律： 热电偶AB在接点温度为T、T0时的热电势EAB(T,T0)等于热电偶AB在接点温度为T、TC和TC 、 T0时的热电势EAB(T,TC)、EAB(TC,T0)的代数和。 计算公式： 工业中用得最多的是铂电阻和铜电阻，也有镍电阻、铟电阻、锰电阻及碳电阻等用于低温及超低温测量。 小型铂热电阻 防爆型铂热电阻 汽车用水温传感器及水温表 铂电阻温度显示、变送器 可设定温度的温度控制箱 旋转式机械 设定开关 两线制 这种引线方式简单、费用低，当由于环境温度或通过电流引起导线温度变化时会带来附加电阻，引起测测量误差。 两线制适于引线不长、测温精度要求较低的场合。 热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度显著变化这一特性制成的一种热敏元件，其特点是电阻率随温度而显著变化。 热敏电阻是由某些金属氧化物按不同的配方比例烧结制成的。 一般说，半导体比金属具有更大的电阻温度系数。 半导体热敏电阻包括: 正温度系数（PTC） 负温度系数（NTC） 热敏电阻的电阻－温度特性 大多数：负温度系数。温度越高，阻值越小，且有明显的非线性。NTC热敏电阻具有很高的负电阻温度系数 特别适用于：－100～＋300℃之间测温。 PTC热敏电阻的阻值随温度升高而增大，且有斜率最大的区域，当温度超过某一数值时，其电阻值朝正的方向快速变化。其用途主要是彩电消磁、各种电器设备的过热保护等。 CTR也具有负温度系数，但在某个温度范围内电阻值急剧下降，曲线斜率在此区段特别陡，灵敏度极高。主要用作温度开关。 各种热敏电阻的阻值在常温下很大，给使用带来方便。 热敏电阻的主要特性： 1.温度特性（为指数关系）热敏电阻在温度为T时的电阻值为： MF12型 NTC热敏电阻 贴片式NTC热敏电阻 热敏电阻 热敏电阻体温表 热敏电阻用于CPU的温度测量 热敏电阻用于电热水器的温度控制 任何物体处于绝对零度以上时，都会以一定波长电磁波的形式向外辐射能量。辐射式测温仪表就是利用物体的辐射能量随其温度而变化的原理制成的。 测量时，只需把温度计光学接收系统对准被测物体，而不必与物体接触，因此可以测量运动物体的温度并不会破坏物体的温度场。此外，由于感温元件只接收辐射能，不必达到被测物体的实际温度.从理论上讲，它没有上限，可以测量高温。故高温测量中应用最广泛，主要应用行业为冶金、铸造、热处理以及玻璃、陶瓷和耐火材料等生产过程中。