第7章光纤热工量传感器.PDFVIP

第七章 光纤热工量传感器 传统温度传感器 光纤温度传感器 辐射型温度传感器 传光型温度传感器 传感型温度传感器 光纤流量、流速传感器 温度传感器是实现温度检测和控制的重要器件。在种类繁多的传 感器中，温度传感器是应用最广泛、发展最快的传感器之一。 一、温度的基本概念 热平衡：温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量。 分子物理学：温度反映了物体内部分子无规则运动的剧 烈程度。 能量：温度是描述系统不同自由度间能量分配状况的物 理量。 表示温度大小的尺度是温度的标尺，简称温标。 热力学温标 国际实用温标 摄氏温标 华氏温标 1 ．热力学温标 1848年威廉·汤姆首先提出以热力学第二定律为基础，建立 温度仅与热量有关，而与物质无关的热力学温标。因是开尔 文总结出来的，故又称开尔文温标，用符号K表示。它是国 际基本单位制之一。 根据热力学中的卡诺定理，如果在温度T 的热源与温度为T 1 2 的冷源之间实现了卡诺循环，则存在下列关系式 T Q Q ——热源给予热机的传热量 1 1 1  T Q Q ——热机传给冷源的传热量 2 2 2 如果在式中再规定一个条件,就可以通过卡诺循环中的传热 量来完全地确定温标。1954年，国际计量会议选定水的三相 点为273.16，并以它的1/273.16定为一度，这样热力学温标 就完全确定了，即T=273.16(Q /Q ) 。 1 2 热力学第二定律: 热力学基本定律之一，内容为不可能把热从低温 物体传到高温物体而不产生其他影响；不可能从 单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生 其他影响；不可逆热力过程中熵的微增量总是大 于零。 2 ．国际实用温标 为解决国际上温度标准的统一及实用问题，国际上协 商决定，建立一种既能体现热力学温度 （即能保证一定的 准确度），又使用方便、容易实现的温标，即国际实用温 标International Practical Temperature Scale of 1968(简称IPTS- 68) ，又称国际温标。 1968年国际实用温标规定热力学温度是基本温度，用T 表示，其单位是开尔文，符号为K 。1K定义为水三相点热 力学温度的1/273.16，水的三相点是指纯水在固态、液态及 气态三项平衡时的温度，热力学温标规定三相点温度为 273.16 K ，这是建立温标的惟一基准点。 四个温度段：规定各温度段所使用的标准仪器 ①低温铂电阻温度计 （13.81K—273.15K ）； ②铂电阻温度计 （273.15K—903.89K ）； ③铂铑-铂热电偶温度计 （903.89K—1337.58K ）； ④光测温度计 （1337.58K 以上）。 3 ．摄氏温标 摄氏温标是工程上最通用的温度标尺。摄氏温标是在标准 大气压( 即101325Pa)下将水的冰点与沸点中间划分一百个等份， 每一等份称为摄氏一度(摄氏度，℃) ，一般用小写字母t表示。 摄氏温标与国际实用温标温度之间的关系如下： t=T-273.15 ℃ T=t+273.15 K 国际实用开尔文温度与国际实用摄氏温度分别用符号T68 和t68来区别（一般简写为T与t ）。 注意：摄氏温度的分度值与开氏温度分度值相同，即温 度间隔1K=1℃。T 是在标准大气压下冰的融化温度，T =