第二章 温度测量(修改).ppt

measure technology 第二章 温度的测量 §2.1温度的基本概念和测量方法 温度是一个基本物理量。 温度的宏观概念是冷热程度的表示，或者说，互为热平衡的两物体，其温度相等。 温度的微观概念是大量分子运动平均强度的表示。分子运动愈激烈其温度表现越高。 §2.1温标 1.经验温标 经验温标的基础是利用物质体膨胀与温度的关系。认为在两个易于实现且稳定的温度点之间所选定的测温物质体积的变化与温度成线性关系。把在两温度之间体积的总变化分为若干等分，并把引起体积变化一份的温度定义为1度。经验温标与测温介质有关，有多少种测温介质就有多少个温标。 按照这个原则建立的有摄氏温标、华氏温标 。 §2.3测温方法与测温仪器的分类 按照所用方法之不同，温度测量分为接触式和非接触式两大类。 1. 接触式测温 接触式的特点是测温元件直接与被测对象相接触，两者之间进行充分的热交换，最后达到热平衡，这时感温元件的某一物理参数的量值就代表了被测对象的温度值。 优点：直观可靠。 缺点：是感温元件影响被测温度场的分布，接触不良等都会带来测量误差，另外温度太高和腐蚀性介质对感温元件的性能和寿命会产生不利影响。 2、非接触式测温  非接触测温的特点是感温元件不与被测对象相接触，而是通过辐射进行热交换，故可避免接触测温法的缺点，具有较高的测温上限。此外，非接触测温法热惯性小，可达千分之一秒，故便于测量运动物体的温度和快速变化的温度。 §2.4测温仪器 对应于两种测温方法，测温仪器亦分为接触式和非接触式两大类。 接触式仪器又可分为: 膨胀式温度计(包括液体和固体膨胀式温度计、压力式温度计)、 电阻式温度计(包括金属热电阻温度计和半导体热敏电阻温度计)、 热电式温度计(包括热电偶和P-N结温度计)以及其它原理的温度计。 非接触式温度计又可分为辐射温度计、亮度温度计和比色温度计，由于它们都是以光辐射为基础，故也统称为辐射温度计。 按照温度测量范围，可分为超低温、低温、中高温和超高温温度测量。超低温一般是指0～10K，低温指10～800K，中温指800～1900K，高温指1900～2800K的温度，2800K以上被认为是超高温。 §2.5 膨胀式温度计 1. 液体膨胀式温度计 这是应用最早而且当前使用最广泛的一种温度计，典型结构如图所示。它由液体储存器、毛细管和标尺组成。 液体玻璃温度计的测温上限取决于所用液体汽化点的温度，下限受液体凝点温度的限制．为了防止毛细管中液注出现断续现象，并提高测温液体的沸点温度，常在毛细管中液体上部充以一定压力的气体。   §2.6 ???????? 热电偶测温? 一、热电偶的测温原理 热电偶温度计以热电偶作为感温元件，一般用于测量500℃以上的高温，长期使用时其测温上限可达1300℃，短期使用时可达1600℃，特殊材料制成的热电偶可测量的温度范围为2000～3000℃。如电厂生产过程中的主蒸汽温度、过热器管壁温度、烟气高温等都是采用热电偶来测量的。 热电偶具有性能稳定、测温高、结构简单、使用方便、经济耐用、容易维护和体积小等优点，还便于信号远传和实现多点切换测量，  1、热电现象 热电偶 接触电势产生  将两种不同材料的导体（或半导体）A和B组成闭合回路称之为热电偶。A、B是热偶丝，也叫热电极。放在被测对象中，感受温度变化的那端称为工作端或热端，另一端称为自由端或冷端。当热端和冷端温度不同时回路中有电流流过，此电流称为热电流，产生热电流的电动势称为热电势，这种物理现象称为热电现象。此热电势由接触电势和温差电势两部分组成的 （1）接触电势: 接触电势的大小可用下式表示： 式中 e—一单位电荷，等于4.802×10-10绝对静电单位； K—一波尔兹曼常数，等于1.38×10-28 J / K； NA(t), NB（t）——金属A、B在温度t时的自由电子密度； T——A、B金属接触处的绝对温度，K。 （2）温差电势: 温差电势是同一金属体两端温度不同而产生的。 式中 NA（t）——金属A的电子密度，它是温度函数。 为了分析方便，温差电势可由下面函数差来表示： (