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热工测量仪表 ——温度测量概述 一、温度测量的意义 温度：衡量物体冷热程度的物理量、分子无序运动平均动能的体现 对于平衡系统,它标志物体内部分子无规则热运动的剧烈程度 借助某种物质的某种特性(如体积,长度和电阻)随温度变化规律测量,从而形成各种不同温度计 温度为内涵量，不像其它基本物理量（广延量）可以叠加 二、温标 温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。 它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。 温标三要素（基本条件）：温度计、固定点、内插函数 目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。 1 华氏温标和摄氏温标 华氏温标（oF）规定：在标准大气压下，冰的熔点为32度，水的沸点为212度，中间划分180等分，每等分为华氏1度，符号为oF。 摄氏温标（℃）规定：在标准大气压下，冰的熔点为0度，水的沸点为100度，中间划分100等分，每等分为摄氏1度，符号为℃。 2 热力学温标（绝对温标） 热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度，记符号为K。1848年汤姆逊首先依据卡诺循环为基础提出。在卡诺循环中有以下方程式： 表示工质在温度为T1的热源吸收热量Q1，而在温度为T2的能源释放热量Q2。如果指定定点温度T2，就可以根据上式求得未知温度T1。显然上式与工质本身的种类和性质无关，所以这个方法建立起来的热力学温标就避免了分度的“任意性”。（针对华氏和摄氏温标） 但卡诺循环是理想循环，不是真实存在的。实际上使用氢、氦和氮等近似理想气体作出定容式温度计，并根据热力学第二定律定出这种气体温度计的修正值，然后用气体温度计来制定热力学温标。 3 国际温标 由于气体温度计结构复杂，使用不便，除了在低温测量中使用外，还必须建立一种能够用计算公式传递的、既能高精度复现温标，又在使用上简便的温标，用它来统一各国之间的温度计量，这就是国际温标。 经国际上协商建立的国际温标，它通常具备的条件： 尽可能接近热力学温度 复现精度高，各国均能以很高的准确度复现同样的温标 用于复现温标的标准温度计使用方便、性能稳定 国际温标 （1）温度的单位 热力学温度（符号T或T90）：K（开尔文） 它规定水的三相点热力学温度为273.16K，定义开尔文一度等于水三相点热力学温度的1/273.16。 由于习惯，温度也可以使用摄氏温度来表示，其符号为t，单位为 。它定义为： t=T-273.15 因此水的三相点为0.01 （2）国际温标ITS-90的温度范围 ITS-90由0.65K向上到基于普朗克辐射定律使用单色辐射实际可测量的最高温度。 与直接测量热力学温度相比，T90的测量要方便得多，而且更为精密，并具有很高的复现性。 （3）ITS-90的定义第一温区为0.65K到5.00K之间, T90由3He和4He的蒸气压与温度的关系式来定义。第二温区为3.0K到氖三相点(24.5661K)之间T90是用氦气体温度计来定义.第三温区为平衡氢三相点(13.8033K)到银的凝固点(961.78℃)之间,T90是由铂电阻温度计来定义.它使用一组规定的定义固定点及利用规定的内插法来分度.第四温区:银凝固点(961.78℃)以上的温区,T90是按普朗克辐射定律来定义的,复现仪器为光学高温计 ITS-90温度范围内插仪器 （4） 温标的传递 国际温标由各国计量部门按规定分别保持和传递。 在我国由中国计量科学研究院用国际温标规定的各定义固定点和一整套基准仪器来复现，并由各省级计量局逐级传递到测温仪表和实验用精密测温仪表。 我国温标传递系统示意图 三、测温原理 1、接触式测温原理 2、热辐射测温原理 普朗克辐射定律 黑体辐射亮度与波长及温度的关系 四、测温方法的分类 按测温原理及所用的感温元器件的不同可分为：膨胀式、电阻式、热电式和辐射式以及比较特殊的半导体温度传感器、光纤温度传感器等 按测温元件是否与被测物体接触，可分为接触式和非接触式 常见的几种测温方法 五、利用热胀冷缩原理的温度计 1 膨胀式温度计： 液体膨胀式温度计 固体膨胀式温度计 2 压力式温度计： 液体压力式温度计 气体压力式温度计 蒸气压力式温度计 5.1 膨胀式温度计 练习题 某测量蒸气管道中蒸汽温度的水银温度计指示值为280℃，温度计浸没深度处的刻度为60℃，液柱露出部分的环境平均温度为30℃，试求蒸汽的真实温度？ 2 固体膨胀式温度计 双金属温度计又可分为杆型和盒型两种，通常以杆型双金属温度计使用最多，杆型中按其表盘位置的不同可分为轴向型和径向型，也有设计成表盘位置可以任意转动的。双金属温度计的准确度等级自1.0级至2.5级都有。 双金属温度计