自动检测技术实用教程 教学配套课件 周征 第3章 温度传感器.pdfVIP

第3章 温度检测技术 内容提要  在本章中，首先介绍温度的检测方法及其特 点，通过对接触式温度检测（热电阻、热敏电 阻、热电偶、集成温度传感器）及非接触式温 度检测器（光学高温计、辐射温度计、红外温 度传感器、光纤温度传感器）工作原理的分 析，详细地介绍了温度测量的各种方法及应用 技术。  通过本章学习，要求学会利用各种测温元件实 现温度的接触式和非接触式测量。 3.1 概述  温度是与人类的生活、工作关系最密切 的物理量，也是各门学科与工程研究设 计中经常遇到和必须精确测量的物理 量。从工业炉温、环境气温到人体温 度；从空间、海洋探测到家用电器，各 个领域都离不开测温和控温。因此，测 温-控温技术是自动检测技术中发展最 快、范围最广的技术之一。 3.1.1 温度与温标  温度是表征物体冷热程度的物理量，是物体内 部分子无规则剧烈运动程度的标志，是工业生 产中最普遍、最重要的热工参数之一。由于温 度是直接影响生产安全、产品质量、生产效 率、能源使用情况等的因素，因而对温度的检 测提出了更高的要求。  为了定量地描述温度，引入一个概念─—温 标。温标是衡量物体温度的标准尺度，是温度 的数值表示方法，是规定温度的读数起点（零 点）和测量的基本单位。温标的种类很多，目 前国际上常用的温标有摄氏温标、华氏温标、 热力学温标和国际实用温标。 1. 摄氏温标  摄氏温标是根据液体（水银）受热后体 积膨胀的性质建立起来的。  摄氏温标规定在标准大气压下纯水的冰 融点为0℃，水沸点为100℃，在0℃～ 100℃之间分一百等份，每一等份定义为 1摄氏度。  单位符号为℃，变量符号记作t 。 2. 华氏温标  华氏温标也是根据液体（水银）受热后体积膨胀 的性质建立起来的。  华氏温标规定在标准大气压下纯水的冰融点为 32℃，水沸点为212℃，中间180等份，每一等 份定义为1华氏度。  单位符号为°F，变量符号记作tF。  上述两种温标所测得的温度数值与所采用的物体 的物理性质（如水银的纯度）及玻璃管材料等因 素有关，因此不能保证各国所采用的基本测温单 位完全一致。 3. 热力学温标  1948年，威廉.汤姆首先提出的；  热力学温标又称开氏温标；  是以热力学第二定律为基础的理论温标， 与物体任何物理性质无关，是国际统一的 基本温标。  单位符号为K，变量符号记作T 。  热力学温标有一个绝对零度，它规定分子 运动停止时的温度为绝对零度，因此它又 称为绝对温标。 热力学第二定理的表述  ①热不可能自发地、不付代价地从 低温物体传到高温物体(不可能使热量由 低温物体传递到高温物体，而不引起其 他变化，这是按照热传导的方向来表述 的)。  ②不可能从单一热源取热，把它全 部变为功而不产生其他任何影响(这是从 能量消耗的角度说的,它说明第二类永动 机是不可能实现的）。 4. 国际实用温标  由于热力学温标是理论温标无法付诸实用。为 此需要建立一种紧密接近热力学温标的简单温 标，即国际实用温标。  （International practical Termperture scale of 1968）简称IPTS-68，又称国际温标。  国际实用温标是用来复现热力学温标的；  温标单位大小定义为水三相点（固、液、气三 相并存）的热力学温度的1/273.16，  其单位符号为K （开尔文），变量符号记作 T90。  T90：1990年国际温标（ITS－90 ）定义的国际开尔文 温度。 4. 国际实用温标  摄氏温标与华氏温标的换算关系为： 5 t t  F 32 9  摄氏温标与华氏温标：摄氏温标与国际 实用温标：