《第九章 温度测量》.pptVIP

第九章 温度测量 §9-1 温度和测温方法的分类 一、基本概念： 温度：是表征物体冷热程度的物理量 。 测温物质：通过测量某种物质的某一物理特性随温度变化的情况，来判断温度的变化， 则这种物质称为测温物质。 温标：用来衡量物体温度的标尺，称为温标。 1.摄氏温标，用字母t表示(单位摄氏度 ℃) 2.国际实用温标，用字母T表示(单位开尔文 K） 3.不同温标间的转换：T=t+273.15 接触法是基于热平衡原理。测温传感器敏感元件直接与被测物体接触，在足够长的时间内，使传感器与被测点达到热平衡，以实现温度测量。 其特点是：由于传感器与被测物体接触，所以测量比较直观、可靠，测温准确度较高，但它直接影响被测物体温度场的分布。使用该种方法需要使测温元件与被测物体达到热平衡，所以测温时产生较大的时间滞后，并由此带来测量误差。测温范围在1600℃以下，通常1000℃以下的温度容易测量，1200℃以上的温度不易测量。 (2)非接触式测温法 测温传感器不接触被测物体，利用物体的热辐射随温度变化的原理测定物体温度，故又称辐射测温。 其特点是：测温传感器不与被测物体接触，也不改变被测物体的温度分布，热惯性小，动态测量反应快，适于测量高温；但是受环境条件影响较大，测量精度较低。从理论上讲，其测温上限是无限的，实际上一般只用到3000℃。在高温领域中，使用较多的有辐射高温计、光学高温计和光电高温计等。近些年来，红外辐射高温计、比色温度计的应用也在逐渐扩大。 一、热膨胀式温度计 常用的有水银、双金属、压力等类型温度计。 1. 双金属温度计 测温原理：是一种固体膨胀式温度计，由两种热膨胀系数不同的金属箔片组成测温敏感元件，一端固定,另一端自由，当温度变化时，由于两者伸缩不一致而发生弯曲，自由端就产生位移。如图9-1所示。 2. 压力式温度计 测温原理：是利用液体或蒸汽压力使其工作的接触式测温方法。感温筒置于被测介质中,随温度升高，筒内的酒精或水银等液体受热膨胀。通过毛细管使波登管端部产生角位移，指示温度值。 b.测温范围： 常用测温电阻丝材料有铂、镍、铜等。 其中：铂 -259.32～630.74℃，常用作国际实用温标的基准器。铜及镍一般用于低温测量，铜0～180℃，镍50～300 ℃ 。 c.接线法： 一般采用电桥转换为电压的变化,并由动圈式仪表(毫伏计等)直接测量或经放大器输出，实行自动测量或记录。 1. 热电偶 测量原理：基于两种不同材料的热电效应，输入是温度，输出是热电势。 基本要求：在所测温度范围内具有较好的灵敏度和直线性；熔点足够高，物理化学性能稳定；导电性和抗氧化性能好，电阻温度系数小等。 2.热电势测量： 测温仪表：测量热电势可用动圈式仪表、电位差计以及电子电位差计等。 采用动圈式仪表测量热电势时，注意外接电阻不能太大，这样有： 测温仪表同热电偶的组合 针对不同的测温目的和要求，测温仪表与热电偶可采用不同的组合方式。 （1）平均温度测量 （2）两点温度测量 （3）多点温度测量 （4）自然热电偶法 3、冷端补偿 （1）冷端恒温 4、标定 §9-3 非接触式测温法 一:辐射温度计 工作原理如图9-5所示基于全辐射定律(即黑体的全范辐射出射度和它的绝对温度的四次方成正比)通常被测物体是 的灰体( 称为黑度)， 如果以黑体辐射作为基准进行定标刻度，知道了物体的 值，即可根据公式求得物体的温度。 二. 红外测温 红外测温与辐射温度计测温原理相同， 都是基于热辐射原理。不同之处是它有一 个红外探测器，辐射温度计多用于 以上的高温和可见光范围，而红外测温则 用于低温和红外线范围。 中国矿业大学机电学院 测试技术 二、测温法分类 （1）接触式测温法： 第九章 温度测量 §9-2 接触式测温法 热膨胀式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计 图9-1 双金属温度计 第九章 温度测量 应用：可制成不同形式的温度计。还可以制作自动调节装置的敏感元件如图9-2所示。 E 1 2 图9-2 双金属温度计 1- 指示灯 2-双金属感温元件 第九章 温度测量 1-感温筒 2-酒精或水银 3-毛细管 4-波登管 图9-3 压力式温度传感器 第九章 温度测量 二、电阻温度计 1）全属丝热电阻 a.金属丝电阻与温度的关系： Rt=R0[1+ ? (t-t0)]=R0(1+ ? ? t) 式中 Rt —温度为t的电阻, R0—温度为t0时的电阻, α—电阻温度系数,随不同材料而异。