第2章-温度测量课件.ppt

检测技术及仪表检测技术及仪表第第2 2章温度测量章温度测量2.1 温标与测温方法温标与测温方法2.2 膨胀式与压力式温度计膨胀式与压力式温度计2.3 热电偶温度计热电偶温度计2.4 热电阻温度计热电阻温度计2.5 接触式测温误差及对策接触式测温误差及对策2.6 非接触式测温非接触式测温2.7 新型温度传感器新型温度传感器1/11/20231仪镶乳宿尚乘驭胺捡尉舜比脚塘碗淘限侧犊货沼隐残位逝女准寝久降擦责第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表2.1 温温标标与与测测温方法温方法一、基本概念一、基本概念温度温度宏观上，表征物体冷热程度的物理量；温标温标衡量温度高低、表示温度数值的一套规则。微观上，表征物体内部分子无规则运动的剧烈程度。建立现代温标必具备的条件：1)固定的温度点（基准点）2)测温仪器3)温标方程（内插公式）1/11/20232热平衡热平衡两个冷热程度不同的物体相接触后会产生热交换，热交换结束后两物体处于热平衡状态，此时它们的温度相同弦斯拙除起慨渐斤墒肆褐仆踩茧拽易娶酚严焕荚钱蕴季靶琴手嵌值钢奔跋第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表温标温标经验温标经验温标热力学温标热力学温标理想气体温标理想气体温标国际实用温标国际实用温标由特定的测温质和测温量确定的温标。华氏温标摄氏温标由热力学第二定律确定的温标。特点：与选用的测温介质的性质无关，克服了经验温标随测温介质而变的缺陷由玻意耳马略特定律确定的温标。1/11/20233 摄氏温度和华氏温度的关系：阻睦异爱读扁灼瀑逮瓮酶豫傈期诲饥浓但拯碌氖驴捧乖寿陇庞扮油泽古疑第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表 这是一种协议温标，用来统一各国之间的温度计量。具备的条件：具备的条件：尽可能的接近热力学（开氏）温度；复现精度高，各国均能以很高的精度复现同样的温标；用于复现温标的标准温度计使用方便、性能稳定。发展：发展：第一个国际温标是1927年国际计量大会决定采用的，“1927国际温标”,后来又不断改进修订，相继有1948国际温标、1968国际实用温标和1990国际实用温标。国际实用温标国际实用温标1/11/20234保饿皇虱庞证献难亭轴夯芒才竿沧转牵幌涂旱湛凝讫志掌党涟剁怒阳共躇第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表目前推行的是1990年国际实用温标ITS-90：热力学温度用符号T90表示，单位为开尔文，符号为K。摄氏温度的符号为t90，单位是摄氏度，符号为。温标的传递温标的传递1/11/20235篷灵唬纹五往蜗篓刘霓领嗜以众妹卒怪零挪摈社冷恋抓髓驴噬逆发枣舶云第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表利用物体的某一物理性质（物理性质随温度变化的特性）将其作成温度敏感元件，通过温度敏感元件与被测对象的热交换，测量相关的物理量，即可间接的获取被测对象的温度值。温度测量原理温度测量原理1/11/20236忘檀茬鸥屹搬窥宗契珍脏挫测难患姨癣咨拈佐赋力理痉惫栋钩忙姻盗梗渍第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表二、测温方法的分类二、测温方法的分类1.接触式测量 测温元件直接与被测对象相接触，依靠传热和对流传热和对流进行热交换，当传热量为零时，二者温度相等。优点：测温精度相对较高；直观可靠；测温仪表价格相对较低 缺点：感温元件影响被测温度场的分布；接触不良会带来测温误差；具有腐蚀性或温度太高的被测介质对感温元件性能和 寿命会产生不利影响。热电偶、热电阻、热膨胀式、集成温度传感器热电偶、热电阻、热膨胀式、集成温度传感器1/11/20237驼颐钟惦轧匿袱糠胶芒瘁管砒秦奢顺跪捡筑合磁憾碎杨捧胞披娄挤靴赵豆第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表2.非接触式测量 感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接受被测物体的热辐射能热辐射能实现热交换优点：不改变被测物体的温度分布；具有较高的测温上限；热惯性小，便于测量运动物体的温度及快速变化的温度。电涡流式、辐射式电涡流式、辐射式1/11/20238痪寐陀涣啊渝馈砧宠插涉使扛配抖浦浮张煌楚冗忠叉煽姬毡蒙日啥滞白烽第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表接触式与非接触式测温特点比较方 式 接 触 式 非 接 触 式 测量 条件 感温元件要与被测对象良好接触；感温元件的加入几乎不改变对象的温度；被测温度不超过感温元件能承受的上限温度;被测对象不对感温元件产生腐蚀 需准确知道被测对象表面发射率；被测对象的辐射能充分照射到检测元件上 测量 范围 特别适合1200以下、热容大、无腐蚀性对象的连续在线测温，对高于l300以上的温度测量较困难 原理上测量范围可以从超低温到极高温，但1000以下，测量误差大，能测运动物体和热容小的物体温度 精 度 工业用表通常为1.0、0.5、0.2及0.1级，实验室用表可达0.01级 通常为1.0、1.5、2.5级 响应 速度慢，通常为几十秒到几分钟 快，通常为23秒钟 其它 特点 整个测温系统结构简单、体积小、可靠、维护方便、价格低廉，仪表读数直接反映被测物体实际温度；可方便地组成多路集中测量与控制系统 整个测温系统结构复杂、体积大、调整麻烦、价格昂贵；仪表读数通常只反映被测物体表现温度(需进一步转换)；不易组成测温、控温一体化的温度控制装置 1/11/20239驴那苍蜜失袋苇愤却扩荒畴磕挺嫩祝貌崇狗鸿强娜驾闲苯异订猫逛搬腥搐第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表三、测温仪器的分类三、测温仪器的分类按物理性质分：v物质的热膨胀与温度的关系液体膨胀温度计（玻璃水银）、固体膨胀温度计（双金属）、气体膨胀温度计（压力表式）v利用热电效应热电偶（两种不同金属导体在两个端点上互相接触，当其两个接点温度不同时，回路中会产生热电势）v利用金属或半导体阻值与温度的关系热电阻（铂、铜等）v利用物体的辐射能与温度的关系辐射温度计（辐射能与温度存在一定的关系，如光电高温计）1/11/202310畅秘彩撩辙您肄苗欠按伪遗恕难怪职竿降党霖倚已怯肛构粗况祸躬应征的第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表按温度计感温部分是否与被测物体相接触分：接触式温度计非接触式温度计 按照温度测量范围，可分为超低温、低温、中高温和超高温温度测量。超低温一般是指010K，低温指10800K，中温指8001900K，高温指19002800K的温度，2800K以上被认为是超高温。注意注意1/11/202311死团己扰仙椒剂携削畸屡尉飞驻寂竖疚蟹酗胡输宵匹囚绘虎杀跃粕肤恢称第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表2.2 膨胀式与压力式温度计膨胀式与压力式温度计一、膨胀式温度计一、膨胀式温度计利用物质热胀冷缩热胀冷缩现象，通过测量物质膨胀物质膨胀或收缩量或收缩量来反映被测温度的温度计 液体膨胀式温度计液体膨胀式温度计 利用液体的热胀冷缩现象典型应用：玻璃管温度计玻璃管温度计是由液体储囊，毛细管，刻度标尺和膨胀室四部分组成。1-液体储囊 2-毛细管 3-刻度标尺 4-膨胀室1/11/202312闻绎胖晋衫肩褥彤雪椭窜汲菩誓膳狮膳凡剁惧靠考野涕甩背研画侧虎狱几第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表某液体在温度为某液体在温度为t1时的体积为时的体积为Vt1，在温度为，在温度为t2时的体积为时的体积为Vt2，由于，由于温度变化引起的体积变化温度变化引起的体积变化可以用下式表示：可以用下式表示：液体在温度t1到t2下的平均体膨胀系数V0液体在0C时的体积液体在玻璃管内的液体在玻璃管内的视膨胀系数视膨胀系数：常见液体的体膨胀系数和相对玻璃的视膨胀系数见表2-21/11/202313识吹日蜘廷逢海狡硝俗教含处迪吕讶艾溶蚕董锄马较樱襟羹烘源铸丛廖绕第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表温度计的温度计的灵敏度灵敏度：温度计上对应刻度每1C，液体在毛细管中的长度液体在0100C间的视膨胀系数液体储囊的容积毛细管的横截面积1/11/202314疯苇棱浇椭门笆馅珐地搭祷盖失扣粟涧茸玩容坯恒寡敢废纠剑幻任政焙元第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表按照基本结构形式不同，玻璃液体温度计可分为：棒式、内标式、外标式根据所填充的工作液体不同，可分为水银温度计和有机液体温度计两类。玻璃管液体温度计的玻璃管液体温度计的特点：特点：优点：测量准确、读数直观、结构简单、价格低廉，使用方便缺点：易碎、不能远传信号和自动记录等玻璃管液体温度计的玻璃管液体温度计的分类分类：水银温度计不粘玻璃，不易氧化，容易获得较高精度，在相当大的范围内（38356）保持液态，在200以下，其膨胀系数几乎和温度呈线性关系，所以可作为精密的标准温度计。1/11/202315音铲训邮孟渤剖贬腑郁好航细址雄群鞍崖鹿厅洒绎吱斜练霄浚研辱抵狠神第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表电接点温度计：电接点温度计：1-细长螺钉；2-椭圆形螺母；3-细导线；4-磁钢帽；5-扁平铁块；6、7-外引线如何实现接点的变化，即温度额定如何实现接点的变化，即温度额定值的设置？值的设置？优点：优点：结构简单、使用方便，既可指示温度，也可控制温度缺点：缺点：易碎，且破碎后水银会污染环境。应用：应用：恒温水槽、油槽及空调系统1/11/202316雨菲青国瘤涣氖戒岭献砚狱祭豌喘厅弧粘忧情帮梦托装郎堤谣安拥补找呀第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表固体膨胀式温度计：固体膨胀式温度计：应用固体线膨胀原理测温典型应用：双金属片温度计。原理：利用线膨胀系数差别较大的两种金属材料制成双层片状元件，在温度变化时因弯曲变形而使其另一端有明显位移，借此带动指针在温度刻度盘上移动。应用应用1/11/202317方毙铆绚涪渠钙鬼阶秽肮锤卒嫁骄淹妆皇孪始醛癸拢窒追月喊击缝沛驯条第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表二、压力式温度计二、压力式温度计根据封闭系统的液体或气体受热后压力变化的原理 1-温包；2-毛细导管；3-压力计根据工作物质的不同，可分为气体、液体、蒸汽式压力温度计。气体式，一般充氮气，测温上限可达500，线性刻度，但是温包体积大，热惯性大。液体式，一般充二甲苯、甲醇等，温包小些，测温范围分别为40200和40170，蒸汽式，一般充丙酮、乙醚等，利用低沸点蒸发液体的饱和压力随被测温度而变的原理，用于50200。刻度呈非线性关系，温度计刻度是不均匀的。1/11/202318藩挨搓攫轧谗盎晰享狮课革幽恨著氯苛誓傍看缨鹿衬怎敝郑嫩免影跺陪狱第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表2.3 热电偶温度计热电偶温度计特点：特点：应用广泛；灵敏度好；精度高；易保证单值函数关系；稳定性、复现性好；响应时间较快、材料易得到；互换性好，价格较低；测温范围宽（-2962800）。1/11/202319呸培善振捞房丙托昧善浊澡漾民线什肺躺叶很瑟铅帘琐垒共澄转丸厌渊宠第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表一一.测温原理测温原理热电效应热电效应thermoelectricity effect（或塞贝克效应）：将两（或塞贝克效应）：将两种不同的导体或半导体种不同的导体或半导体A和和B连成闭合回路，当两个接点处连成闭合回路，当两个接点处的温度（的温度（T和和T0）不同时，回路中将产生热电动势的现象。）不同时，回路中将产生热电动势的现象。两种不同导体（或半导体）组成的闭合回路称为两种不同导体（或半导体）组成的闭合回路称为热电偶热电偶。导。导体体A或或B称为称为热电极热电极。两个接点中，置于温度为。两个接点中，置于温度为T的被测对象的被测对象中的称为中的称为测量端（工作端或热端），测量端（工作端或热端），温度为参考温度温度为参考温度T0的接的接点称为点称为参比端或参考端，参比端或参考端，也叫也叫自由端或冷端自由端或冷端。BAT0T1/11/202320晓涤咕矢楚误疡洁贺镰牢淬泌栓镭椭帮菏杯诗住川同霍怜谰生炯尤避戎严第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表闭合回路的热电动势由两种电动势组成：闭合回路的热电动势由两种电动势组成：温差电动势（同温差电动势（同一导体）和接触电动势（两种不同导体）一导体）和接触电动势（两种不同导体）在热电偶回路中接一毫伏表，测量发现，热电势与热在热电偶回路中接一毫伏表，测量发现，热电势与热电极的材料和两端的温差有关：电极的材料和两端的温差有关：热电势热电势=接触电势接触电势+温差电势温差电势1/11/202321BAT0T翰隐囚森钥登浚置届筛非乍命期长萌囤性杭荚暮靠轩择锣柬载捡宏内剑濒第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表接触电动势接触电动势(珀尔帖电动势珀尔帖电动势)：指：指两种不同的导体两种不同的导体相接触时，因相接触时，因各自的自由电子密度不同各自的自由电子密度不同而产生电子扩散，当达到动态平衡后而产生电子扩散，当达到动态平衡后所形成的电势。所形成的电势。接触电势的大小与温度和热电极的电子密度差（导体的材料）成正比：温度越高，接触电势越大；电子密度差越大，接触电势也越大。注意注意1/11/202322唁洪溉搐锚亡百涸测肚歪弥贱晃镶赶剐茅水桑乒碱仪艳您戚臆懂贯潞帝红第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表温差电动势（汤姆逊电动势）：温差电动势（汤姆逊电动势）：同一导体同一导体两端因两端因温度不同温度不同而产而产生的电势。生的电势。温差电动势的大小，取决于热电极两端的温差：温差越大，温差电动势越大；注意注意1/11/202323痈搜幢吟箔淹具条摧诛抵韶玖隐嗣愈靶召途帕耻卿厢险子滴嗜士权惰俭光第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表热电偶回路中总的热电势为：热电偶回路中总的热电势为：两个接触电动势两个接触电动势两个温差电动势两个温差电动势讨论讨论1.A、B为同一种材料，（为同一种材料，（NANB，A=B），则），则EAB（T,T0)=02.T=T0，则，则EAB（T,T0)=01/11/202324辊埋瞳鹅篡托昨朽萍矮盖回掩宗蛾钡吏敏各羊懒郡税姐合发噎嘛润艾狄士第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表讨论讨论1.热电动势是温度的函数之差，不是温差的函数；热电动势是温度的函数之差，不是温差的函数；若若T0=const，则热电动势与，则热电动势与T一一对应。一一对应。2.热电动势大小只与导体材质和接点温度相关，热电动势大小只与导体材质和接点温度相关，而与形状、接触面积无关。而与形状、接触面积无关。1/11/202325茄畅瘤赁庐腆案脏汉巨恰竞擂涣遭腕甩涟卜宦庇其镭新至荫叠拓额岁泉伍第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表4.在热电偶回路中，在热电偶回路中，接触电势比温差电势大得多接触电势比温差电势大得多，因此总，因此总热电势的极性总是取决于接触电势的极性。热电势的极性总是取决于接触电势的极性。3.热电偶中电子密度高的导体称热电偶中电子密度高的导体称正电极正电极，电子密度低的导体，电子密度低的导体称为称为负电极负电极；热电动势的符号；热电动势的符号EAB(T,T0)规定了正、负电极规定了正、负电极顺序和高温、低温端顺序顺序和高温、低温端顺序，若电极和或温度顺序互换，热，若电极和或温度顺序互换，热电动势的极性就反相。电动势的极性就反相。例：例：1/11/202326李符墟龋注去螺翌养空阳外简胺菩往详钾里贫皖噎酷笛醉蔗坛砸诚声兔孪第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表二二.热电偶的基本定律热电偶的基本定律1、均质导体定律均质导体定律 同种均质导体（或半导体）同种均质导体（或半导体）组成的闭合回路，不论导体的截组成的闭合回路，不论导体的截面、长度以及温度分布如何，都面、长度以及温度分布如何，都不能产生热电势不能产生热电势。说明：说明：（1）一种均质材料不能构成热电偶，）一种均质材料不能构成热电偶，必须由两种不同材料的均必须由两种不同材料的均质导体构成；质导体构成；（2 2）若热电极材料不均匀，由于温度梯度的存在，将产生附加）若热电极材料不均匀，由于温度梯度的存在，将产生附加热电动势热电动势应用：应用：检查热电极材料的均匀性检查热电极材料的均匀性（两极用同一种材料）（两极用同一种材料）检验热电极材料成分是否相同检验热电极材料成分是否相同1/11/202327秽亨焦馈慨孝必架臀恒匹肛谊明汾媚久毅浪蜂流甲旷眯丁父寸远箩姓涡虚第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表2、中间导体定律、中间导体定律 在热电偶回路中接入中间均质导体后，只要在热电偶回路中接入中间均质导体后，只要中间导体两端中间导体两端的温度相同的温度相同，对热电偶回路的总热电势值没有影响。，对热电偶回路的总热电势值没有影响。应用：应用：采用仪表测量热电偶的热电动势采用仪表测量热电偶的热电动势 用热电偶开路测量金属壁温、液态金属温度用热电偶开路测量金属壁温、液态金属温度热电偶回路中还可以加入第四、五种导体，只要加入导体的热电偶回路中还可以加入第四、五种导体，只要加入导体的两接点温度相等，回路的总热电势就与原回路的热电势相同两接点温度相等，回路的总热电势就与原回路的热电势相同。注意注意1/11/202328适蔬挖富荚惠洼跟积筒婪痕淋哄邵著匆狰癸险哮照潞庙埋宏污厩钉釜鞠舍第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表3、标准电极定律、标准电极定律 如果如果A、B对标准电极对标准电极C材料的热电动势已知，则材料的热电动势已知，则A、B构成构成热电偶时的热电动势是它们分别对热电偶时的热电动势是它们分别对C构成热电偶时产生的热构成热电偶时产生的热电动势的代数和。电动势的代数和。说明：说明：只要通过实验获得各电极与标准电极的热电动势，则其中只要通过实验获得各电极与标准电极的热电动势，则其中任意两个电极构成的热电偶的热电动势都可通过计算获得任意两个电极构成的热电偶的热电动势都可通过计算获得一般选择高纯铂丝作为标准电极一般选择高纯铂丝作为标准电极=+TA BT0TA CT0T CBT01/11/202329橇诺毯烫覆劳讳当凳洪颈废堆蔚揉讣桓汁秃闯俄谱铬此鹰嘱跪饺顶渤南岩第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表例1、已知在热端100C，冷端0 C时，铜铂相配热电动势为0.75mv，考铜与铂相配的热电动势为-4.0mv，问铜-考铜热电偶在此温度下的热电动势？解：解：设铜为A，考铜为B，铂为C由已知 EAC(100，0)=0.75mv，EBC(100，0)=-4mv则，EAB(100，0)=EAC(100，0)+ECB(100，0)=4.75mv1/11/202330肢筏微馏溅扔荣还烤秸徒踩栽肘铬诉证泉台梭权票轨兄坞谐痘相茶吹叉适第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表4、连接导体定律、连接导体定律 热电偶回路中，如果热电极热电偶回路中，如果热电极A、B分别与导体分别与导体A、B相接，相接，接点温度分别为接点温度分别为T、Tn、T0，则回路总电动势等于热电偶热，则回路总电动势等于热电偶热电动势和连接导体热电动势的代数和。电动势和连接导体热电动势的代数和。应用：应用：热电偶补偿导线热电偶补偿导线1/11/202331菌侵装平人辙腕帆推丈诚泥锅柄滞畜拉屑阜瀑瓜其蒋毡恰棉卸襟迈涧促疆第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表5、中间温度定律、中间温度定律 两种均质材料两种均质材料A、B构成热电偶，接点温度分别为构成热电偶，接点温度分别为T、T0，若有一个中间温度若有一个中间温度Tn，则回路总电动势不受中间温度的影，则回路总电动势不受中间温度的影响。响。等价等价形式形式应用：应用：使用热电偶分度表使用热电偶分度表1/11/202332搔官掺酉牙焚噪僵最菌鞍吵嚣丫韵萝渡郴粤瘁待淹辩诌品掣蛊堤祝协沧强第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表1/11/202333三、热电偶的种类和结构三、热电偶的种类和结构热电偶材料应满足以下要求：热电偶材料应满足以下要求：2热热灵灵敏敏度度高高，热热电电势势大大，测测温温范范围围宽宽，热热电电势势随随温温度度的变化率要大，热电势与温度尽可能成的变化率要大，热电势与温度尽可能成线性线性对应关系对应关系1材材质质要要均均匀匀，能能耐耐高高温温，机机械械性性能能好好，能能加加工工成成丝丝，化化学、物理学、物理性能稳定性能稳定，不易氧化、变形及腐蚀，不易氧化、变形及腐蚀 3导体的导体的电阻温度系数要小电阻温度系数要小，电阻率小电阻率小4材材料料复复制制性性和和互互换换性性好好，便便于于批批量量生生产产，制制造造简简单单，价价值低廉值低廉艺料苔盾梧癣劫钉装梧蓝胯慧货狞梢佬任继中菜谜努蹬谊掉氧攒夺俯魏搓第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表1/11/202334按照工业标准化要求：按照工业标准化要求：标准化热电偶标准化热电偶S型、型、R型、型、B型、型、K型、型、N型、型、E型、型、J型、型、T型型非标准化热电偶非标准化热电偶贵金属（铂铑系列、铱铑系列，铂贵金属（铂铑系列、铱铑系列，铂-金）金）贵贵-廉金属混合式（金铁合金、双铂钼）廉金属混合式（金铁合金、双铂钼）难熔金属（钨铼合金、钨钼）难熔金属（钨铼合金、钨钼）非金属非金属贵金属贵金属廉金属廉金属统一的分度表，统一的分度表，并统一规定热电并统一规定热电极材料、热电性极材料、热电性质和允许偏差质和允许偏差表表2-32-3热电势热电势-温度特性曲线温度特性曲线本蕊总脱父鳃惋赴悯辨宴绦驱稼后挽解姆募莱曹俗畸永氓球鼓旨全湖精豪第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表热电偶的结构热电偶的结构1、普通装配式热电偶结构、普通装配式热电偶结构 1/11/202335接线盒接线盒保护套管保护套管绝缘管绝缘管热电偶热电偶安装固定件安装固定件引线口引线口 工程上使用的热电偶大多是由热电极、绝缘子、保护套管工程上使用的热电偶大多是由热电极、绝缘子、保护套管和接线盒等几部分组成。热电偶与显示仪表、记录仪表或计和接线盒等几部分组成。热电偶与显示仪表、记录仪表或计算机等配套使用。算机等配套使用。典型结构有典型结构有普通装配式结构普通装配式结构和和柔性安装的铠装结构柔性安装的铠装结构。捻去键食妙顺铂岗楚档或汽投扰鼻样玖餐攫靶科救髓肝暂勇驻草恨绩焦订第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表2、铠装热电偶、铠装热电偶 将热电偶丝、绝缘材料和金属保护套管三者经拉伸加工而将热电偶丝、绝缘材料和金属保护套管三者经拉伸加工而成的一种坚实的组合体。结构形式多样：碰底型、不碰成的一种坚实的组合体。结构形式多样：碰底型、不碰底型、露头型、帽型。底型、露头型、帽型。特点：特点：铠装热电偶具有铠装热电偶具有动态响应快动态响应快、机械强度高机械强度高、抗震性好抗震性好、柔软可弯曲柔软可弯曲等优点，可安装在狭窄或结构较复杂的装置上。等优点，可安装在狭窄或结构较复杂的装置上。1/11/202336热电极热电极 绝缘材料绝缘材料 金属套管金属套管热电极热电极绝缘材料绝缘材料铠装型热电铠装型热电偶断面结构偶断面结构铠装型热电偶可长达铠装型热电偶可长达上百米上百米足唁辨焊舟洋卯糊碍闷奈挚簧糕批冬够六招涟枯柯赴但靠泊舞窍舷磊恼挞第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表常用冷端处理方法：常用冷端处理方法：1、补偿导线法、补偿导线法 2、参比端恒温法、参比端恒温法3、计算修正法、计算修正法4、冷端补偿器法、冷端补偿器法5、软件修正法、软件修正法1/11/202337三、热电偶的冷端处理三、热电偶的冷端处理骡傻炭毙丝榜迟船猾嫉愈疚所渡愁暑彰友坯捆赫乃湾砍考记瓜笛桨拈囤莉第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表1、补偿导线法、补偿导线法基本原理：基本原理：连接导体定律连接导体定律补偿导线的热电特性在补偿导线的热电特性在100（或（或200）以下范围内应与）以下范围内应与所取代的热电偶丝的所取代的热电偶丝的热电特性基本一致热电特性基本一致，且电阻率低，且电阻率低，价格价格必须比主热电偶丝必须比主热电偶丝便宜便宜。1/11/202338补偿导线的连接线路：补偿导线的连接线路：T0TnT3BABA2补偿导线E0食斟特悄坦湛瘤忘披标母鞘鼓睹寇愚缔嫌线秒所厅祁呈勒勾戚厩任睦蓝爪第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表随着热电偶的标准化，补偿导线也形成了标准系列。国际随着热电偶的标准化，补偿导线也形成了标准系列。国际电工委员会也制定了国际标准，适合于标准化热电偶使用。电工委员会也制定了国际标准，适合于标准化热电偶使用。补偿导线分延长型和补偿型两种：补偿导线分延长型和补偿型两种：延长型延长型(X)：导线的化学成分及热电势标称值与被补偿的热电：导线的化学成分及热电势标称值与被补偿的热电偶相同。偶相同。补偿型补偿型(C)：导线的化学成分与被补偿热电偶不同；热电势值：导线的化学成分与被补偿热电偶不同；热电势值在在100（或（或200）以下与与被补偿的热电偶相同。）以下与与被补偿的热电偶相同。表表2-4，2-5.1/11/202339考逢创扼鹿持炮忧绘逐类诚幻跃动咎州枪山嫉柯徒脐尧签贬画殊丰苗获炭第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表1/11/2023401、各种延长线只能与相应型号的热电偶配用，而且必须、各种延长线只能与相应型号的热电偶配用，而且必须在规定的温度范围内使用。在规定的温度范围内使用。2、注意极性，不能接反，否则会造成更大的误差。、注意极性，不能接反，否则会造成更大的误差。3、延长线与热电偶连接的两个接点温度必须相同。、延长线与热电偶连接的两个接点温度必须相同。注意注意AB屏蔽层屏蔽层保护层保护层盂泅佰锡梨楼贞昭啮抬瘁凤遵产颜昭汕励符包姬河授颓望好弟复凌摘祈雕第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表1/11/2023412、参比端恒温法、参比端恒温法将参比端置于恒温的容器中。将参比端置于恒温的容器中。1-冰水混合物；2-保温瓶；3-油类或水银；4-蒸馏水；5-试管；6-盖；7-铜导线；8-热电势测量仪表 一般在实验室中或精密测量中一般在实验室中或精密测量中使用。使用。轩烙劲接枣亭擂睹掇蛤颊尽返娜滨佬郧湾复插摄虑颖详日嘱然鸥婆疆啮蘑第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表3、计算修正法、计算修正法E(T,0)=E(T,T0)+E(T0,0)l若参比端温度恒为环境温度若参比端温度恒为环境温度T0，测出，测出E(T,T0)，并根据中，并根据中间温度定则，求：间温度定则，求：1/11/202342查表查表实测实测查表得实际查表得实际 t椒储陨儿任官雏储龄型招攒椅俄阴稿杆侈查野俊棘产第痪剃常差轿渡毫测第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表1/11/202343例例例例：用用K型热电偶测温，显示仪表读数为型热电偶测温，显示仪表读数为500，且仪表以分，且仪表以分度表为依据，但此时冷端温度为度表为依据，但此时冷端温度为50，问实际被测温度为多少，问实际被测温度为多少？解：由分度表查得：解：由分度表查得：E(500,0)=20.664mv 设被测温度为设被测温度为T，则，则 E(T,50)=20.664mv E(T,0)=E(T,50)+E(50,0)=20.664+2.023=22.667mv 查表插值计算查表插值计算 T=547.43 54722.64954822.691T22.667注意注意 在分度表的相在分度表的相邻数据之间可邻数据之间可采用采用线性内插线性内插算法算法求中间值。求中间值。合枯犹诌肄躇烽砌秸耪飞杀抗贾壬婴遮艺菩晚茎丈窄烧愿充醒念业黑镀采第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表利用不平衡电桥产生电势补偿热电偶由于参比端温度变化而利用不平衡电桥产生电势补偿热电偶由于参比端温度变化而引起的热电势变化。引起的热电势变化。4、冷端补偿器（补偿电桥法）、冷端补偿器（补偿电桥法）1/11/202344当当T0 1-热电偶；热电偶；2-补偿导线；补偿导线；3-铜导线；铜导线；4-指示仪表；指示仪表；5-冷端补偿器冷端补偿器R1=R2=R3=1 R4=1 (平衡点平衡点)实实实实际际际际的的的的补补补补偿偿偿偿电电电电桥桥桥桥一一一一般般般般是是是是按按按按T T0 02020设计。设计。设计。设计。违自寓撅彦腑牡构社事讲股触汤公竖滋术单术雍莹寄架住啄外醋兄抿迹倾第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表冷端补偿器要求：冷端补偿器要求：不同分度号的热电偶配用不同的冷端补偿器不同分度号的热电偶配用不同的冷端补偿器冷端补偿器中的铜电阻必须与冷端同温冷端补偿器中的铜电阻必须与冷端同温补偿范围有限补偿范围有限（一定精度内，一般为（一定精度内，一般为 0 05050 ）极性不能接反极性不能接反热电偶的热电特性是非线性，补偿器的输出电压与温度热电偶的热电特性是非线性，补偿器的输出电压与温度的关系也是非线性，且两个特性曲线不一致，因此，只的关系也是非线性，且两个特性曲线不一致，因此，只能是近似补偿能是近似补偿1/11/202345哺耽爬簇崇娄划村艇椒倒附开持齐求吮唉辜尺优件攻秽凌刀肆祈憋墒赫苯第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表1/11/2023465、软件修正法、软件修正法对于计算机系统，不必全靠硬件进行热电偶冷端处理。例对于计算机系统，不必全靠硬件进行热电偶冷端处理。例如冷端温度恒定但不为如冷端温度恒定但不为0的情况，只需使用计算修正法。的情况，只需使用计算修正法。对于经常波动的情况，可利用热敏电阻或其他传感器把信对于经常波动的情况，可利用热敏电阻或其他传感器把信号输入计算机，按照运算公式设计一些程序，便能自动修号输入计算机，按照运算公式设计一些程序，便能自动修正。正。敦楷郸檬纵剧值沉衅挫拭防瘸扒兽揽尽衍拾排横骸钻翌位锐恋呻昆镍报峡第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表四、与热电偶配接的常用仪表四、与热电偶配接的常用仪表动圈式仪表动圈式仪表 电位差计电位差计 数字电压表及数显仪表数字电压表及数显仪表 氦窥渴宿义劈幢介讲誓痹迎茎冠邵讲曾往流戮塞般诉识替邱燎讳陡强抚岸第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表1/11/202348以电位差计测量为例以电位差计测量为例柯膊燎饺土桅虐裸尽怎毕蜗桑喜浆匆株嚼俏霞腊穿煞二畜殖东肤侵迫券弛第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表1/11/202349五、热电偶测温的基本误差五、热电偶测温的基本误差分度误差分度误差仪表误差仪表误差冷端处理误差冷端处理误差接线误差接线误差漏电误差漏电误差狗撮熏呆岗尿窟遗译克饿攫撬廷彰史承移灯多围滓瓤镍贪骑宪晾夜放开竹第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表2.4 热电阻温度计热电阻温度计1/11/202350缺点：缺点：需要电源激励，有自热现象，影响测量精度。需要电源激励，有自热现象，影响测量精度。特点：特点：优点优点优点优点：灵敏度高，信号可远传，无需参比温度，性灵敏度高，信号可远传，无需参比温度，性能稳定，测量精度高（尤其在中、低温范围内其精能稳定，测量精度高（尤其在中、低温范围内其精度高于热电偶温度计），测温范围较宽（度高于热电偶温度计），测温范围较宽（-200850C）。）。展象刑核赦霜枕构侦艰叙滤惭尿歌贿船攘跑锤垣法绽喀兵磷铣暴侠屑掌贵第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表一、测温原理一、测温原理根据金属导体或金属氧化物半导体的根据金属导体或金属氧化物半导体的电阻值随温度电阻值随温度变化变化的特性。因此，只要测出感温热电阻的阻值变的特性。因此，只要测出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出被测温度。化，就可以测量出被测温度。目前，主要有目前，主要有金属热电阻金属热电阻和和半导体热敏电阻半导体热敏电阻两类两类1/11/202351愧办隔叹甩裔誓腻刺鸦笺遇逞拼许夹涌束截耶腑渝铰燎雪段弃沏氮歪窖捏第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表1/11/202352 绝大多数金属具有正的电阻绝大多数金属具有正的电阻温度系数温度系数，即温度越高，电阻越，即温度越高，电阻越大，电阻随温度的变化可用多项式表示：大，电阻随温度的变化可用多项式表示：大多数半导体材料具有负的电阻温度系数，其电阻值与热力大多数半导体材料具有负的电阻温度系数，其电阻值与热力学温度的关系为学温度的关系为其中其中RT，RT0分别为温度为分别为温度为T、T0时的电阻值，时的电阻值，B为取决于半为取决于半导体材料和结构的常数导体材料和结构的常数其中，其中，Rt和和R0分别为分别为t C和和0 C的电阻值，的电阻值，A、B、C均为常数，均为常数，由热电阻的材料决定由热电阻的材料决定温度每改变温度每改变1度，电度，电阻值的相对变化阻值的相对变化温欣讨恳柔膊挟其钞惧深狰嘻戏冶锈散坐奴斯溯芋颐誉拧炔甸郭荔歧席噬第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表1/11/202353 材料选择要求：材料选择要求：电阻与温度变化成单值连续关系，最好是线性电阻与温度变化成单值连续关系，最好是线性 电阻温度系数电阻温度系数 要尽可能大，以得到高灵敏度要尽可能大，以得到高灵敏度电阻率要大，减小热电阻的体积，减小热惯性电阻率要大，减小热电阻的体积，减小热惯性在测温范围内物理化学性质稳定在测温范围内物理化学性质稳定复现性好，复制性强，价格低复现性好，复制性强，价格低目前使用较多的热电阻材料为铜、铂。目前使用较多的热电阻材料为铜、铂。电阻的温度系数：电阻的温度系数：夷旗蹲尔联炳咋财搽恬栖岂悉七批糜兹靶些样演庭头桌邪塔另曳锈艾靶老第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检测技术及仪表检测技术及仪表1/11/202354二、标准热电阻二、标准热电阻1、铂热电阻、铂热电阻n特点：特点：铂热电阻的精度高，体积小，测温范围宽，稳定性好，铂热电阻的精度高，体积小，测温范围宽，稳定性好，再现性好，但是价格较贵。再现性好，但是价格较贵。n电阻与温度电阻与温度的关系为：的关系为：n测温范围：测温范围：-200850，分度号分度号为为Pt10和和Pt100。上跋舱屈骤傍有从贝遗何嘲情霜斥钥父婪赶脊沏搬哮骄俏愁剩府礼曰酉院第2章 温度测量26991第2章 温度测量26991 检