西交09春学期《动力测试技术》第四章课堂笔记-奥鹏教育.docVIP

西交09春学期《动力测试技术》第四章课堂笔记 4.1 温度测量基础 4.1.1热力学第零定律：假如有两个系统，它们分别与第三个系统处于热平衡。这两个系统相互也一定处于热平衡，在此状态下它们一定拥有某种共同的宏观性质，人们把这一决定系统热平衡的宏观性质叫温度。 4.1.2 温度测量基本原理 通过测出某个参数(如几何尺寸、密度、粘度、弹性、导电率、导热率、热容量、热电势以及辐射强度等)变化就可以间接地知道被测物体的温度。 4.1.4 温标及其传递关系 (2) 经验温标 华氏温标 摄氏温标 (3) 热力学温标 (4) 理想气体温标 然而实际上理想气体也是不存在的，但有些气体（如氦、氢和氮等）在低压和较高温度时，其性质接近于理想气体，利用这种气体制造的气体温度计可用来实现热力学温标的测量。 气体温度计一般有三种： ※ 定容气体温度计----比较简单，较高的灵敏度. ※ 定压气体温度计-----测量气体体积比较困难. ※ 测温泡定温气体温度计-----适用于高温。 在低温时，由于气体分子吸附作用影响不大，而且技术上要求简单，所以低温气体温度计大多数采用定容法。 (5) 国际温标 国际实用温标的三要素: 基准固定点温度、基准仪器和插补公式 (6) 温标的传递 4.2 玻璃管式液体温度计 三种浸没方式: 测温误差主要来源: 插入深度不够带来测温误差和读数误差。在较高精度测量中必须进行改善和修正。 读数误差改善: 提高观察者操作水平，避免不良习惯；保证在同一水平面内观察读数，可借助于读数望远镜，减少额外人为偏差. 插入深度不够误差 ： n： 液体柱露出部分的度数（℃）， t： 温度计指示度数（℃）， t1： 液柱露出部分所处环境温度（℃）， α：工作液体体膨胀系数。 4.3 热电偶温度计 1、热电偶回路热电势 它是由四个热电势串联而成。热电偶回路的总电势即为四个电势的代数和 结论： (1) 热电偶回路的热电势大小只与组成热电偶的材料及两端温度有关，与热电偶丝的长短和粗细无关。 (2 ) 只有不同的材料才能构成热电偶，而相同材料不可能产生热电势。 (3) 只有热电偶两端温度不同时才会产生热电势。 (4) 当材料选定以后，热电势的大小仅与两端温度有关，如果设法将其一个端点温度固定，就与T建立一一对应关系，这就是热电偶测温的原理。 2、基本定律 (1) 若要构成一热电偶，必须采用两种不同性质的材料。 (2) 由同一种材料组成的闭合回路存在温差时，若回路中产生热电势便说明该材料是不均匀的。此定律可作为检验材质均匀性的原则。 (1) 在热电偶回路中加入一种或几种其它均质材料，只要加入的材料两端温度相同，则对整个回路的热电势没有影响。根据该结论，就可以在热电偶回路中接入仪表以便检测热电势的大小从而测出温度 热电偶回路接入第三种金属情况 （2）任何一种金属A或B对另一种金属C的热电势为已知，则该两种金属组成的热电偶的热电势为它们对金属C热电势的代数和。 利用这一结论可以建立通用分度关系，使得热电偶的选配工作大大简化 (1) 无论热电偶的工作温度为多少，都可以用一具有相同参考温度的分度表来确定其电势温度函数关系，该定律提供了电势与温度间的转换关系。 (2) 只要已知T1和T2任一温度下的电势，则对应于T1和T2温差下的热电势便为已知。该定律为热电偶的温差测量（差分热电偶）提供理论依据。 4.3.3、热电偶参比端温度补偿 由热电偶测温原理可知，热电势的大小不仅与工作端温度有关，而且也与参比端（自由端）温度有关.只有当自由端温度不变时，热电势才是热端温度的单值函数。自由端温度的选择以及波动的大小，直接影响着温度测量准确度和可靠性，因此必须对自由端温度采取措施加以处理。 例4-1 用铜-康铜热电偶测量某介质温度，测出热电偶输出的热电势为-6.282mV，参比端置于恒温室内t0=20℃，求该介质温度为多少？ 解：根据参比端温度t0=20℃查表4-4，得E(t0,0℃）=0.789mV，则有 E(T，273.15）= E(T,t0)+E(t0,0℃) =-6.282+0.789 =-5.493mV 用此电势值再查表4-4，得该介质温度为T=79.56K 注意：E（T,T0）=-E(T0,T)， E(T,273.15）=-E(273.15,T) 3) 补偿电桥法 对于室温以上的温度测量，T0越高，热电偶回路产生的热电势绝对值也就越小，反之就越大。在工业应用中，有时将参比端置于室温环境，环境温度的变化对测温会造成一定影响。 实际上，由于热电偶的热电特性和补偿电桥输出