过程检测仪表一体化教程 教学课件 ppt 作者 程蓓 主编2第2章1-2节.ppt

第二章  温度测量及仪表 第一节 温度测量的基本知识 一、温度和温标 二、温度表的分类和特点 第一节 温度测量的基本知识 一、温度和温标 1．温度 从宏观上看，温度是表示物体冷热程度的物理量 从微观上看，温度标志着物质分子热运动的剧烈程度 温度的宏观概念是建立在热平衡基础上的。任意两个冷热程度不同的物体相互接触，它们之间必然会发生热交换现象，热量要从温度高的物体传向温度低的物体，直到两物体之间的温度完全一致时，这种热传递现象才能停止。热力学第零定律 2．温标 温标是温度数值化的标尺。各种温度计的刻度数值均由温标确定。 华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。 热力学温标 热力学温标又称开氏温标（K）或绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度。它建于热力学基础，体现出温度仅与热量有关而与测温物质的任何物理性质无关的理想温标，已由国际权度大会采纳作为国际统一的基本温标。 3．国际温标 为了使用方便，国际上经协商，决定建立一种既使用方便，又具有一定科学技术水平的温标，这就是国际温标的由来。 具备的条件： 尽可能接近热力学温标 复现精度高，各国均能以很高的准确度复现同样的温标，确保温度量值的统一 用于复现温标的标准温度计，使用方便，性能稳定 二、温度表的分类和特点 温度不能直接测量，而是借助于物质的某些物理特性是温度的函数，通过对某些物理特性变化量的测量间接地获得温度值。 根据温度测量仪表地使用方式，通常可分类为接触法与非接触法两大类。 1.接触法 当两个物体接触后，经过足够长的时间达到热平衡后，则它们的温度必然相等。如果其中之一为温度计，就可以用它对另一个物体实现温度测量，这种测温方式称为接触法。 特点：温度计要与被测物体有良好的热接触，使两者达到热平衡。 2.非接触法 利用物体的热辐射能随温度变化的原理测定物体温度，这种测温方式称为非接触法。 特点：不与被测物体接触，也不改变被测物体的温度分布，热惯性小。 通常用来测定1000℃以上的移动、旋转或反应迅速的高温物体的温度。 接触式测温法是使感温元件直接与被测物体或直接与被测介质接触，感受被测物体或被测介质的温度变化。 膨胀式、压力式、热电阻与热电偶温度计 膨胀式温度计 压力式温度计 第二节 热电偶 热电偶是目前世界上科研和生产中应用最普遍、最广泛的温度测量元件。 结构简单 标准化 量程广 精度较高 适用性好 远传 一、热电偶测温原理 热电效应 Seeback effect 一、热电偶测温原理 两种不同的导体（或半导体）A和B组成闭合回路，当A和B相接的两个接点温度T和T0不同时，则在回路中就会产生一个电势，这种现象叫做热电效应。由此效应所产生的电势，通常称为热电势。 图中的闭合回路称为热电偶，导体A和B称为热电偶的热电极。热电偶的两个接点中，置于被测介质（温度为T）中的接点称为工作端或热端，温度为参考温度T0的一端称为参考端或冷端。热电偶产生的热电势由两部分组成：接触电势和温差电势。 1．接触电势 2．温差电势 温差电势可表示为 式中符号同前式。 3．热电势 对于由A和B两种导体组成的热电偶闭合回路，设两端温度接点温度分别为T和T0，且TT0，NANB；那么回路中存在两个接触电势EAB(T)和EAB(T0)，两个温差电势EA(T,T0)和EB(T,T0)。因此回路的总热电势为 进行推导整理后，可得 对于确定的材料A和B，NA和NB与T的关系已知，则上式可简写成下面的形式 EAB(T,T0)= f(T) － f(T0) 如果冷端温度T0保持恒定，这个热电势就是热端温度T的单值函数，即 EAB(T,T0)= f(T) －C 从以上式子可以得到如下结论： 热电偶回路热电势的大小只与组成热电偶的材料和材料两端连接点所处的温度有关，与热电偶丝的直径、长度及沿程温度分布无关。 只有用两种不同性质的材料才能组成热电偶，相同材料组成的闭合回路不会产生热电势。 热电偶的两个热电极材料确定之后，热电势的大小只与热电偶两端接点的温度有关。如果T0已知且恒定，则f（T0）为常数，回路总热电势EAB（T，T0）只是温度T的单值函数。 工程上所使用的各种类型的热电偶均把E(t)和t的关系制成易于查找的表格形式，这种表格称为热电偶的分度表。 回顾第一章第二节 仪表的组成 热工测量仪表的组成与分类 一、组成 二、热电偶的基本定律 1．均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路中，不论其截面和长度如何以及