第五章 温度检测技术.ppt

检测技术与控制工程基础 第五章 温度检测技术 材料成型及控制工程专业（必修） 温度检测技术 温度和测温方法分类 接触式测温方法 非接触式测温方法 5.1 温度和测温方法分类 前言 温度与标定 测温方法分类及其特点 前言 温度是反映物体冷热状态的参数。从热平衡的观点来看， 温度是物体内部分子无规则热运动剧烈程度的标志， 温度高的物体， 其内部分子平均动能大； 温度低的物体， 其内部分子的平均动能小。 两个物体处于同一热平衡状态就具有一个共同的物理性质，表征这一性质的量就是温度，即两物体温度相等。如果两物体温度不同，它们之间不会平衡，会有热交换，热量由高温物体传输到低温物体。 前言 热平衡是温度测量的基本出发点，只有通过测定某一物质的某方面物理特性（诸如尺寸、密度、硬度、弹性模量、辐射强度等）随温度而变化的情况，才能判断温度的变化，这种物质称为测温物质。 用来判断温度变化的物理特性，应当与温度成连续的单值线性函数关系，基本上能满足要求的物质种类较多，但常用的只有几种。 温度与标定 温标的基本概念 为了保证温度量值的准确和便于传递，需要建立一个衡量温度的统一标准尺度，即温标——用来衡量物体温度的标尺。 建立一个温标包括2个方面：采用什么测量物质，利用哪一物理特性；如何分度。 温度与标定 温标有下面几种： 经验温标 热力学温标 绝对气体温标 国际实用温标和国际温标 1) 经验温标 借助于某一种物质的物理量与温度变化的关系，用实验方法或经验公式所确定的温标，称为经验温标，有华氏、摄氏、兰氏、列氏温标等。  （1） 华氏温标 1714年德国人法勒海特(Fahrenheit)以水银为测温介质，制成玻璃水银温度计。它规定水的沸腾温度为212度， 氯化铵和冰的混合物为0度， 这两个固定点中间等分为212份， 每一份为1度，记为℉。按照华氏温标，则水的冰点为32℉。 1)经验温标 （2）摄氏温标 1740年瑞典人摄氏(Celsius)提出在标准大气压下，把水的冰点规定为0度，水的沸点规定为100度。将两个固定点之间的距离等分为100份，每一份为1度，记为℃。 摄氏温度和华氏温度的关系为 T ℉ = 1.8t℃ + 32 式中 T——华氏温度值; t——摄氏温度值。 1)经验温标 经验温标的缺点在于其局限性和随意性。例如，若选用水银温度计作为温标规定的温度计， 那么别的物质（例如酒精）就不能用了，而且使用温度范围也不能超过上下限（如0℃， 100℃），超过了就不能标定温度了。 2)热力学温标 热力学温标是由开尔文(Ketvin)在1848年提出的，以卡诺循环(Carnot cycle)为基础。 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1 K (Kelvin) 。 3)绝对气体温标 从理想气体状态方程入手，来复现热力学温标叫绝对气体温标。 由波义耳定律： PV=RT 当气体的体积为恒定(定容)时，其压强就是温度的单值函数。这样就有： T2/T1=P2/P1 4)国际实用温标 第一个国际温标是1927年第七届国际计量大会决定采用的温标,称为“1927年国际温标”，记为ITS-27。此后大约每隔20年进行一次重大修改，相继有ITS-48、IPTS-68和EPT-76、ITS-90。 国际温标做重大修改的原因，主要是由于温标“三要素”发生变化。ITS-90是1989年7月第77届国际计量委员会批准的、国际温度咨询委员会制定的新温标。 从1994年1月1日起全面实行新温标。指导思想：尽可能地接近热力学温标，复现精度要高，制作较容易，性能稳定，使用方便。 4)国际实用温标 ITS一90基本内容为： 1）重申国际实用温标单位仍为K； 2）ITS-90的热力学温度仍记作T，为了区别于以前的温标，用T90代表新温标的热力学温度，其单位仍是K。与此并用的摄氏温度记为t90，单位是℃。T90与t90的关系仍是 4)国际实用温标 3）把整个温标分成4个温区，其相应的标准仪器如下： ①0.65—5.0K，用3He和4He蒸汽温度计； ②3.0—24.5561K，用3He和4He定容气体温度计； ③13.803K—961.78℃，用铂电阻温度计； ④961.78℃以上，用光学或光电高温计； 4）新确认和规定17个固定点温度值以及借助依据这