现代大气探测学讲温度的测量夏俊荣.pptVIP

6.1 热滞系数 温度表与被测介质进行热量交换的过程可以用下式表示： dQ=-hs(t-θ)dτ 式中：dQ是温度表在时间dτ内吸收（或损失）的热量 ｈ是温度表与介质的热交换系数 Ｓ是实现热量交换作用的温度表的表面积 ｔ是温度表的温度 θ是介质温度，负号表示热量从高温流向低温 6.1 热滞系数 当热量交换时，温度表温度的变化决定于它所取得的热量，以下式表示： dQ=mcdt ｍｃ是温度表的热容量 上述两式联立得出： 其中 λ＝mc/hs称为热滞系数。从式中可以看出：温度表感应介质温度的速度，与λ值成反比，λ值越小，ｔ趋近于θ就越快。要使温度表的热滞系数小，必须选用比热小，质量小的测温元件，并增大感应表面积和热交换系数，而热交换系数的大小取决于介质流速大小，这样λ的大小也就与风速有一定关系 6.1 热滞系数 根据实验得出如下经验关系式： 式中Ｋ为与感应元件形状有关的系数，ρ为空气密度，Ｖ为通风速度。表５－２给出几种不同类型温度表的λ、Ｋ、ｎ值，以供参考 类 型 球部形状 直经 (cm) V（米/秒） λ （秒） K n 玻璃 水银 球形 1.12 4.6 56 117 0.48 玻璃 水银 球形 1.07 4.6 50 98 0.43 玻璃 酒精 球形 1.44 4.6 85 158 0.41 6.2 介质温度保持不变时的热滞误差 设θ、λ均为常数 设初始条件τ＝0时，t＝t0, 则： 6.2 介质温度保持不变时的热滞误差 1、τ一定时，λ愈小，ｔ愈趋近于θ 2、λ一定时，τ愈长，ｔ愈趋近于θ 3、τ＝λ时，ｔ－θ＝ (t0－θ)ｅ－1 热滞系数λ的物理意义为：当介质温度保持不变时，温度表示度和介质温度之差ｔ－θ减小到起始温度差t0－θ的１／ｅ，即减小到起始温差的３７％时所需要的时间(环工) §3双金属片温度计 若此时，双金属片焊接面自由端的位移量为λ，则： λ＝Ｒ－Ｒcosψ=2Rsin2(ψ/2) 当ψ很小时，可以认为 Ｒ≈L0/ψ, sin2(ψ/2) ≈(ψ/2 )2=ψ2/4 双金属片自由端位移量的大小是与温度变化成正比的，故温度自记纸具有等分的刻度 §3双金属片温度计 ２ 传递放大部分 主要作用是把双金属片变形的位移量，进行传递和放大。这是因为双金属片的位移量是很小的，需要在本部分中利用杠杆原理加以放大；为了将感应部分所得的温度信号记录下来，也需要通过本部分传递到记录部分 ３ 自记部分 包括自记钟、自记纸和自记笔三部分 温度计应稳固地安装在大百叶箱中下面架子上，底座保持水平，感应部分中部离地1.5m §4 电测温度表 4.1 热电偶温度表 利用热电原理进行温度测量的仪器称为热电偶温度表 若将两个不同的金属导体，连接成一个闭合回路。由于不同导体的自由电子密度不同，在接触处就会发生电子的扩散，若两端接触点的温度不同，就会产生温差电动势，回路中就有电流产生。接触点的温差越大，回路中电动势也就越大，这种现象叫热电现象 §4 电测温度表 4.1 热电偶温度表 利用热电现象的装置称为热电偶或温差电偶 利用这种原理进行温度测量的仪器称热电偶温度表 实验表明，在气象测温范围内，热电偶电动势Ｅ和温度差（t2- t1）有这样的关系： 式中ε为与两金属性质有关的常数，称为热电系数 热 电 现 象 §4 电测温度表 根据导体的物理性质及所组成的热电回路的电流方向，可以将各种金属导体排列成一定的次序 一些常用金属的热电序为：铋、康铜、镍、钴、铂、铝、镁、铅、锡、银、锰铜、铜、镉、铁、锑、硅 §4电测温度表 一般由于温差电动势很小，为了提高测温灵敏度，往往将若干对热电偶串连起来，组成热电堆 §4电测温度表 一种是测定热电偶回路中温差电动势的电位计法；另一种是测定热电偶回路中电流的 检流计法 §4电测温度表 感应元件体积小、惯性系数小、受辐射影响较小。常用于测量小空间的脉动温度和平均温度，对直接测量近地层