机械工程测试技术 教学课件 作者 谢里阳 13温度的测量.pptVIP

12 温度的测量 学习导航 13.1 温度标准与测量方法 13.1.1 温度和温标 1 摄氏温标(℃) 3 热力学温标（开氏温标 (K)、国际温标）(K)) 13.1.2 温度的测量方法 13.2接触式测温传感器13.2.1 热电偶 1 热电效应 (1)接触电势 2 单一导体的温差电势 热电偶的总电动势： 2 热电偶的基本定律(1)中间温度定律 (2) 中间导体定律 (3)标准电极定律 3 标准化热电偶 4 热电偶冷端的温度补偿 （2）冷端补偿法 (3)电桥补偿法 13.2.2 热电阻温度计1 常用的热电阻温度计(1)铂热电阻 (2)铜热电阻 13.2.3 热敏电阻和集成温度传感器 (2) NTC热敏电阻的温度特性 2集成温度传感器 集成温度传感器是将温敏晶体管及其辅助电路集成在同一芯片上的传感器，它能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于-50℃～+150℃之间测量 。 与传统的热敏电阻、热电阻、双金属片等其他温度传感器相比，具有测温精度高、复现性好、线性优良、体积小、热容量小、稳定性好、输出电信号大、成本低、使用方便等优点，因此广泛应用于温度检测、控制和许多温度补偿电路中。 集成温度传感器采用一对非常匹配的差分对管作为温度敏感元件，使其直接给出正比于绝对温度的严格的线性输出。其中BG1和BG2是结构和性能完全相同的晶体管，都处于正向工作状态 。 （1） 电流型集成温度传感器 电路是在差分对管电路的基础上，用两只PNP管分别与BG1和BG2串联组成所谓的电流镜，两只PNP管BG3、 BG4具有完全相同的结构和性能，且发射极偏压相同，BG3与BG4组成恒流源，且两者集电极电流相同 。 美国AD公司生产的AD590、我国生产的SD590都是典型的电流型集成温度传感器。AD590的电流-温度特性曲线如图所示。 2．电压型集成温度传感器 电压型集成温度传感器是指输出电压与温度成正比的温度传感器。BG3、BG4、BG5是结构和性能完全相同的PNP晶体管，发射极偏压又相同，BG3与BG4组成恒流源，且两者集电极电流相同（称为电流镜），与电流型集成温度传感器相同。 13.2.4 机械温度传感器 双金属温度计属于机械温度传感器，由两种线膨胀系数不同的金属薄片焊接在一起制成的，一种固体膨胀式温度计。 结构简单、牢固，又可将温度变化转换成机械量变化，不仅用于测量温度，而且还用于温度控制装置(尤其是开关的“通-断”控制)，其使用范围相当广泛。 13.3 非接触式测温 13.3.1 热辐射原理 热辐射理论是辐射式测温仪表的理论依据。任何受热物体都有一部分热能转化为辐射能，并以电磁波的形式向外辐射。不同的物体是由不同的原子组成的，因此能发出不同波长的波，其辐射波长的范围可以从γ射线一直到无线电波，其中能被其它物体吸收并重新转化为热能的波长范围有0．4～0．77μm的可见光和0．77～40μ m的红外线，这部分射线称为热射线，所传递过程称为热辐射。物体所发射辐射能的多少与物体温度有一定的关系，所以热辐射现象可以用来测温。 辐射式测温计的类型及性能 13.3.2 红外测温 13.3.2 红外测温1．红外测温仪（点温仪） 按测温范围可分为：高温测温仪 (700℃～3200℃) 中温测温仪（100℃～700℃) 低温测温仪（100℃以下〉。 按成像特性可分为：望远型（测量远距离目标的温度） 一般型（测量1?5m处目标的温度） 显微型（用于测量微小物体的温度）。 红外测温仪的一些主要技术参数有：测温范围、工作波段、测温精确度、最小可分辨温差、读数重复一致性、响应时间、焦点处目标尺寸、距离系数﹑实际工作距离﹑辐射率调整范围等。 2．红外热像仪 热像仪的主要参数 1）工作波段：工作波段是指红外热像仪中所选择的红外探测器的响应波长区域，一般是3～5μm或8～12μm。 2）探测器类型：探测器类型是指使用的一种红外器件。是采用单元或多元（元数8、10、16、23、48、55、60、120、180等）光电导或光伏红外探测器，其采用的元素有硫化铅（PbS）、硒化铅（PnSe）、碲化铟（InSb）、碲镉汞（HgCdTe）、碲锡铅（PbSnTe）、锗掺杂（Ge：X）和硅掺杂（Si：X）等。 3）扫描制式：一般为我国标准电视制式、PAL制式。 4）显示方式：指屏幕显示是黑白显示还是伪彩显示。 5）温度测定范围：指测定温度的最低限与最高限的温度值的范围。 6）测温准确度。 7）最大工作时间：红外热像仪允许连续的工作时间。 13.3.3 全辐射温度计