测 控 基 础(5-1)温度08-5.ppt

第五章 温度的测量与变送 温度是一个很重要的物理量，它是国际单位制中基本物理量之一，也是工业生产中的主要工艺参数。 物体的许多物理现象和化学性质都与温度有关，大多数生产过程均是在一定温度范围内进行的。因此，温度的测量是保证生产正常进行，确保产品质量和安全生产的关键环节。 一、温标 温度是表示物体冷热程度的物理量。用来量度物体温度高低的标尺叫温度标尺，简称温标。它规定了温度的起点和测量温度的基本单位。各种温度计的分度值都是由温标决定的。目前国际上用的较多的温标有摄氏温标和国际实用温标，我国法定计量单位现已采用了这两种温标。 1．摄氏温标 摄氏温标是根据物体受热后体积膨胀的性质建立起来的，一般用符号t表示，单位是度，记作℃。规定在标准大气压下冰的熔点为零度（0℃），将水的沸点定为100℃。在0～100℃之间划分100等分，每一等分为1度（1℃）。摄氏温标是工程上通用的温度标尺。 2．国际实用温标 国际温标是一个国际协议性温标。由英国物理学家开尔文提出了热力学温标和绝对零度的概念。从绝对零度算起，水的冰点为273.15K ，沸点为373.15K 。用符号T表示，单位是开尔文，记为K。它与摄氏温度之间的关系为： t＝T－273.15 ? 式中：T——单位是开尔文，K； t——单位是摄氏度，℃。 二、膨胀式温度计 基于物体受热膨胀的性质而制成的温度计叫做膨胀式温度计。它又分为液体膨胀、气体膨胀和固体膨胀三大类。 （一）玻璃管液体温度计 液体膨胀式温度计中应用最广泛的是玻璃管液体温度计，其结构简单、使用方便、精确度高、价格低廉。 1．测温原理 当玻璃温包插入被测介质中，由于被测介质的温度变化，使感温液体膨胀或收缩，因而沿毛细管上升或下降，由刻度标尺显示出温度的数值。 液体受热后体积膨胀和温度的关系可用下式表示： Vt＝Vt0(α – α’)(t-t0) ?式中：Vt——液体在温度为t℃时的体积； Vt0——液体在温度为t0℃时的体积； α——液体的体积膨胀系数； α’——盛液容器的体积膨胀系数。 从式可以看出，液体的膨胀系数α越大，温度计的灵敏度就越高。一般多常采用水银和酒精做工作液，其中水银工作液较其它液体有许多优点，如不粘玻璃，不易氧化，容易提纯，线性较好等 。 2．结构与分类 按结构可分为三种：棒状温度计、内标尺式温度计和外标尺式温度计。 棒状温度计如图（a）所示，它的标尺直接刻在玻璃管的外表面上。 图（b）是内标尺式温度计，它有乳白色的玻璃片温度标尺，该标尺放置在连通玻璃温包的毛细管后面，将毛细管和标尺一起套在玻璃管内，此温度计热惰性较大，但观测比较方便。外标尺式温度计是将连通玻璃温包的毛细管固定在标尺板上，这种温度计多用来测量室温。 按用途分类又可分为：工业、标准和实验室用三种。 标准玻璃温度计有棒状、内标尺式的，其分度值为0.05～0.1℃；作为标准，用于校验其它温度计。 工业用温度计一般做成内标尺式的，其尾部有直的、弯成90°或135 角，为了避免工业用温度计在使用时被碰伤，在玻璃管外通常罩有金属保护套管，在玻璃温包与金属套管壁之间填有良好的导热物质。实验室用温度计形式和标准的相仿，精度也较高 三、压力式温度计 压力式温度计是根据封闭容器中的液体、气体或低沸点液体的饱和蒸汽压，受热后体积膨胀或压力变化这一原理而制作的，并用压力表来测量此变化，从而测得温度。 1．测温原理 对一定质量的气体或液体，如果它的体积一定，则它的压力与温度之间的关系可用下式表示： 式中：Pt——气、液体在温度t时的压力； Pt0——气、液体在温度t0时的压力； α——气、液体的体积膨胀系数； β——气、液体的压缩系数。 当密封系统的容积不变时，气体或液体的压力与温度呈线性关系，由此原理制成的压力式温度计的标尺应为均匀刻度。蒸气的压力与温度之间也呈一定的函数关系。这就是压力式温度计的测温原理。 压力式温度计的基本结构如图所示。它是由充有感温介质的温包、传压元件（毛细管）及压力敏感元件（弹簧管）构成的全金属组件。温包内充填的感温介质有气体、液体及蒸发液体等。测温时将温包置于被测介质中，温包内的