表面温度测量方法分析.doc

《表面温度测量方法分析.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《表面温度测量方法分析.doc（36页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流表面温度测量方法分析.精品文档.第1章 绪 论1.1表面温度基本概念及意义1基本概念 （1）表面温度传热：表面温度传热是研究表面温度热量传递规律的学科。1)物体内只要存在温差，就有热量从物体的高温部分传向低温部分； 2)物体之间存在温差时，热量就会自发的从高温物体传向低温物体。 （2）表面温度热量传递过程：根据物体温度与时间的关系，表面温度热量传递过程可分为两类：（1）稳态传热过程；（2）非稳态传热过程。 1）稳态传热过程（定常过程）：凡是物体中各点温度不随时间而变的热传递过程均称稳态传热过程。 2）非稳态传热过程（非定常过程）：凡是物体中各

2、点温度随时间的变化而变化的热传递过程均称非稳态传热过程。 2表面温度传递测量的重要性及必要性 （1）表面温度传递测量是热工系列课程教学的主要内容之一，是热能动力专业必修的专业基础课。是否能够熟练掌握课程的内容，直接影响到后续专业课的学习效果。 （2）在生产技术领域中的应用十分广泛。如：热能动力学、环境技术、材料学、微电子技术、航空航天技术存在着大量的传热学问题，而且起关键性作用。随着大规模集成电路集成温度的不断提高，电子器件的冷却问题越显突出。 （3）表面温度测量的发展和生产技术的进步具有相互依赖和相互促进的作用。 1.2 热量传递的三种基本方式1导热（热传导） （1）定义：物体各部分之间不发

3、生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称导热。 从微观角度分析气体、液体、导电固体与非金属固体的导热机理，如图1.1所示。1 ）气体中：导热是气体分子不规则热运动时相互碰撞的结果，温度升高，动能增大，不同能量水平的分子相互碰撞，使热能从高温传到低温处。 2 ）导电固体：其中有许多自由电子，它们在晶格之间像气体分子那样运动。自由电子的运动在导电固体的导热中起主导作用。 3 ）非导电固体：导热是通过晶格结构的振动所产生的弹性波来实现的，即原子、分子在其平衡位置附近的振动来实现的。 4 ）液体的导热机理：存在两种不同的观点：第一种观点类似于气体，只是复杂些，因液体分

4、子的间距较近，分子间的作用力对碰撞的影响比气体大；第二种观点类似于非导电固体，主要依靠弹性波（晶格的振动，原子、分子在其平衡位置附近的振动产生的）的作用。 说明：只研究导热现象的宏观规律。 如图1.1所示。图1.1 通过平板的维导热1.3表面传热过程和传热系数1.3.1表面传热过程 1概念：热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中去的过程称传热过程。 2表面传热过程的组成：传热过程一般包括串联着的三个环节组成，即： 1） 热流体 壁面高温侧； 2） 壁面高温侧 壁面低温侧； 3） 壁面低温侧 冷流体。 若是稳态过程则通过串联环节的热流量相同。 3传热过程的计算 针对稳态的传热过程，即 Q=

5、const 如图 1 3 ，其传热环节有三种情况，则其热流量的表达式如下： （1.1）变形 （1.2）整理 （1.3）可写成 （1.4）此式称为传热方程式。 （1.5）其中 K 传热系数。 1.3.2传热系数 1 概念是指用来表征传热过程强烈程度的指标。数值上，它等于冷热流体间温差 C ，传热面积 时热流量的值。 K 值越大，则传热过程越强，反之，则弱。其大小受较多的因素的影响： 1）参与传热过程的两种流体的种类； 2）传热过程是否有相变 说明：若流体与壁面间有辐射换热现象，上述计算未考虑之。要计算辐射换热，则：表面传热系数应取复合换热表面传热系数，包含由辐射换热折算出来的表面传热系数在内。2

6、 传热系数 K 的表达式 （1.6）表示 K 的构成：是由组成传热过程诸环节的之和的倒数组成。 或写成 （1.7）或 （1.8）传热方程式可变为以下形式： （1.9）此式与欧姆定律： 比较， 具有电阻之功能。 由此可见：传热过程热阻是由各构成环节的热阻组成。串联热阻叠加原则：在一个串联的热量传递过程中，如果通过各个环节的热流量都相等，则串联热量传递过程的总热阻等于各串联环节热阻之和。第2章 表面温度传感器2.1表面温度传感器分类及发展2.1.1表面温度传感器分类温度传感器分类方法很多，常用的有2种:一种是按被测的参数分，另一种是按变换原理来分。通常按被测的参数来分类，可分为热工参数:温度、比热

7、、压力、流量、液位等;机械量参数:位移、力、加速度、重量等;物性参数:比重、浓度、算监度等;状态量参数:颜色、裂纹、磨损等。温度传感器属于热工参数。 温度传感器按传感器于被测介质的接触方式可分为2大类:一类是接触式温度传感器，一类是非接触式温度传感器，接触式温度传感器的测温元件与被测对象要有良好的热接触，通过热传导及对流原理达到热平衡，这时的示值即为被测对象的温度。这种测温方法精度比较高，并在一定程度上还可测量物体内部的温度分布，但对于运动的、热容量比较小的、或对感温元件有腐蚀作用的对象，这种方法将会产生很大的误差。2.1.2表面温度传感器发展1传统的分立式温度传感器热电偶传感器 热电偶传感器

8、是工业测量中应用最广泛的一种温度传感器，它与被测对象直接接触，不受中间介质的影响，具有较高的精确度;测量范围广，可从-50-1600进行连续测量，特殊的热电偶如金铁-镍铬，最低可测到-269，钨-铼最高可达2800。2集成(IC)温度传感器1）模拟集成温度传感器 集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、

9、控测，不需要进行非线性校准，外围电路简单。目前在国内外仍普遍应用的一种集成传感器，下面介绍一种具有高灵敏度和高精度的IC温度传感器AN6701。2）智能温度传感器 传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU);

10、并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化和谐也取决于软件的开发水平。 3智能温度传感器发展的新趋势 21世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。2.2温度传感器热电偶的应用原理、优点及种类2.2.1 温度传感器热电偶的应用原理当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO，称为自由端(也称参考端)或冷端，则回路中就有电流产生，即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的

11、现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个：其一，当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向)，称为珀尔帖效应；其二，当有电流流过存在温度梯度的导体时，导体吸收或放出热量(取决于电流相对于温度梯度的方向)，称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T，T0)是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势，此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关，而与导体的长度、截面大小、沿其长度方

12、向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势，热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时，在断开之间便有一电动势差V，其极性和大小与回路中的热电势一致。并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B为负极。实验表明，当V很小时，V与T成正比关系。定义V对T的微分热电势为热电势率，又称塞贝克系数。塞贝克系数的符号和大小取决于组成热电偶的两种导体的热电特性和结点的温度差。2.2.2温度传感器热电偶的优点1测量精度高因温度传感器热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。2测量范围广常用的温度传感器热电偶从-50+1600均可边续测量，某些特殊温度传

13、感器热电偶最低可测到-269（如金铁镍铬），最高可达+2800（如钨-铼）。3构造简单，使用方便温度传感器热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。2.2.3温度传感器热电偶的种类常用温度传感器热电偶可分为标准温度传感器热电偶和非标准温度传感器热电偶两大类。所调用标准温度传感器热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的温度传感器热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化温度传感器热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化温度传感器热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化温度传感器热

14、电偶 我国从1988年1月1日起，温度传感器热电偶和温度传感器热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化温度传感器热电偶为我国统一设计型温度传感器热电偶。2.3数字温度传感器AD7416及其应用AD7416 是美国模拟器件公司（ADI）出品的单片机温度监控系统集成电路。其内部包含有带隙温度传感器和10位模数转换器，可将感应温度转换为0.25量化间隔的数字信号，以便用来与用户设置的温度点进行比较。AD7416片内寄存器可以进行高/低温度门限的设置当温度超过设置门限时，过温漏级开路指示器（OTI）将输出有效信号。另外，可以通过I2C接口对AD7416的内部寄存器进行

15、读/写操作，最多可允许8片AD7416挂接在同一个串行总线上。该温度传感器可广泛应用于数据采集系统中的环境温度监测、工业过程控制、电池充电以及个为计算机等系统。 1基本特性与引脚功能AD AD7416具有如下基本特性：工作电压范围为+2.7V+5.5V；测温范围为-55+125；具有10位数字输出温度值，分辨率为0.25；精度为2(-25+100)和3（-55+125）；转换时间为1530s，更新速率为400s；带有过温漏级开路指示器（OTI）；具有I2C兼容的串行接口和可选的串行总线地址；具有低功耗关闭模式（典型值为0.2A）；可用来升级替换LM75，如图2.1。图2.1 AD7416引脚排

16、列图AD7416采用8脚表面贴SO和8脚小型SOIC封装形式，图1所示为AD7416的引脚排列图，各引脚功能如表1所列。表1 AD7416引脚功能引脚符号功 能 描 述1SDA串行数据输入、输出端2SCL时钟信号输入端3OTI过温漏级开路输出端4GND接地端5A2串行总线地址输入端6A1串行总线地址输入端7A0串行总线地址输入端8VDD电源端2 工作原理图2.2 AD7416的内部功能框图AD7416的内部功能框图如图2.2所示。它的片内带隙温度传感器可按预先设置的工作方式对环境温度进行实时测量，并将结果转化为数字量存入到温度值寄存器中（地址00H），其环境温度与输出数据的关系如表2所列。表2

17、 环境温度与输出数据的关系环境温度二进制数字输出-5011 0011 1000-2511 1001 1100-0.2511 1111 1111000 0000 0000+0.2500 0000 0001+1000 0010 1000+2500 0110 0100+5000 1100 1000+7501 0010 1100+10001 1001 0000+12501 1111 0100AD7416预先设置的工作方式分两种：自动测温方式，在这种方式下，AD7416每隔400s对环境温度测量一次，每次的量化转换时间为1530s，其余时间芯片则自动转入休眠状态，参照表3。表3 自动测温状态D7 D6

18、D5D4 D3D2D1D0通道选择故障排队OTI输出极性比较/中断工作方式低功耗方式，这种方式通常应用在测温频率较低的场合。当用户需要对环境温度进行测量时，可通过I2C串行接口总线来写入操作命令，此时，芯片将由休眠状态转入测温状态。当温度量化转换结束后，芯片将重新转入休眠状态。AD7416内部的配置寄存器（地址01H）为8位读/写寄存器，可用于设置操作方式，其格式为：配置寄存器各部分的功能如下：D7D5始终设置为000；D4和 D3用于设置故障排队长度，以防止测温系统在受到干扰时错误地触发过温指示器（OTI），故障排队长度可分别设置为1、2、4和6次；D2用于设置OTI的输出极性。0表示低电平

19、输出，1表示高电平输出；D1 用于设置OTI的工作方式。0表示采用比较方式工作，即当环境温度超过TOTI时触发OUT输出，其输出电平一直保持到环境温度降至THYST；1表示采用中断方式工作，即当环境温度超过TOTI的触发OTI输出，其输出电平将一直保持到下一次读操作，而在这期间，即使环境温度降到THYST，输出电平也不翻转；D0用于设置工作方式。0表示采用自动测温方式，1表示采用低功耗方式。THYST温度点寄存器（地址02H）和TOTI温度点寄存器（地址03H）均是16位读/写寄存器，分别用于设置低端和高端温度点的门限值，所设数值以二进制补码的形式存入高9位，其余位置0。图2.3 AD7416

20、与外设进行数据传输的时序AD7416采用I2C串行总线和数据传输协议来实现同外设的数据传输。在数据传输过程中AD7416作为从器件通过数据输入/输出线SDA以及时钟信号线SCL与总线相连。其传输时序如图2.3所示。当SCL保持高电平时，SDA从高电平到低电平的跳变为数据传输的开始信号，随后传送AD7416的地址信息的读/写控制位。其地址信息的格式为：100A2A1A0R/W。 根据A2A1A0的不同编码，最多可允许8片AD7416挂接同一个串行总线上。读/写控制位为1时，表示对AD7416进行读操作，为0时，则表示进行写操作。当每个字节传送结束时，必须在收到接收数据一方的确认信号（ACK）后方

21、可开始下一步的操作。然后在地址信息和读/写控制位之后传送片内寄存器地址和数据。最后，在SCL保持高电平的情况下，当SDA从低电平跳变到高电平时将终止数据的传输操作。3 应用实例AD7416在每次上电时的默认参数如下：TOUI设置为80、THYST设置为75；OTI采用比较方式工作；OTI输出低电平有效；故障排队长度设置为1。这些默认值可使该温度传感器在不连接串行总线时用作自动调温器，图2.4所示就是AD7416作为自动调温器的典型应用电路原理图。当被测量的环境温度低于 THYST时，OTI输出高电平，Q1导通，继电器吸合，加热器开始工作；当被测量的环境温度高于TOTI时，OTI输出低电平，将Q

22、1的基极电位拉低以使其截止，继电器释放，加热器停止工作。图2.4 AD7416典型应用电路图实际应用中应注意以下几个问题：为防止环境干扰，AD7416的电源同地线之间要并接容值大于0.1F的钽电容；AD7416的感温器件在芯片内部，因此芯片表面要被测物体紧密接触；由于芯片自耗电的存在，AD7416工作时的自身温升约为0.2，所以在精确测温时应采取低功耗的工作方式；OTI输出端的上拉电阻的阻值越大，流入AD7416的电流越小，其温升也越小，但上拉电阻最大不能超过30k，通常选10k；第3章 表面温度计检定装置表面温度计试行检定规程本规程适用于新制的、使用中和修理后的测温范围为0300以热电偶作感

23、温元件的弓形表面温度计的检定。不适用于其它类型表面温度计的检定。本章主要介绍表面温度试行检定规程及其检定装置特点要求及其方法。3.1表面温度计试行规程简介1表面温度计弓形表面温度计(以下简称温度计)主要用于测量圆柱形或球形静态固体表面的温度。温度计用热电偶为镍铬-镍硅及镍铬-考铜热电偶。温度计由焊在一起的扁带形热电极组成的热电偶、补偿导线及温度指示仪表组成。热电偶固定在弓形支架上，热电极与弓形支架间用垫片绝缘，再由延长型补偿导线通过保护管与指示仪表连接。为补偿热电偶参考端温度不为0的影响，在温度计手柄处装有温度补偿元件。温度计的外型结构如图3.1所示。图3.1温度计的外形结构2技术要求外观（1

24、）热电偶的测量端应焊接牢固，并处于中心位置，其偏移不大于5mm，表面平滑、无气孔、毛刺。如有严重的腐蚀，电极脆弱或严重磨损不予检定。（2）温度计电路连接部分的极性应正确，接触应良好；机械连接部分应牢固可靠；活动部分应转动自如。（3）指示仪表的刻度盘的刻线应清晰，其上应标有制造厂名(或厂标)，温度计型号与准确度等级，国际实用温标答号()，温度计编号和出厂年、月。对指示仪表的要求（1）指示仪表不应有影响使用准确度和内部零件损坏的缺陷，否则应进行修理。（2）温度计的零位起点为30(感温元件与补偿热电偶均处于相同的室温下)，零位调节器应能保证指针向右移动到40，向左移动到20。（3）温度计指示仪表的基

25、本误差、回程误差、指针不回机械零位以及修理后阻尼时间等，应符合JJG187-78配热电偶用动圈式温度指示仪表，指示位式调节仪表检定规程的规定。注：指示仪表的检定条件、检定方法以及数据处理按规程中有关条款进行。（4）倾斜的影响：指示仪表的规定工作位置应与水平成30角。当指示仪表自规定工作位置向任何方向倾斜45角时，其示值变化不应超过允许基本误差。允许温差条件热电偶和补偿导线的允许误差应符合JJG141-83工作用镍铬-镍硅、镍铬-考铜热电偶检定规程的规定(镍铬-镍硅热电偶允许误差应符合级)。注：热电偶与补偿导线的检定条件、检定方法与数据处理均按规程中有关条款进行。温度计允许基本误差计算（3.1）

26、式中：t1-热电偶的允许误差()；t2-指示仪表的允许基本误差()；t3-补偿导线的允许误差()。绝缘电阻当环境温度为205，相对湿度不大于80%时，热电极和保护管之间的绝缘电阻不小于5M。3检定条件（1）温度计进行分立元件检定时，所需标准仪器和设备按第2.2条、第3条有关规定。（2）表面温度计检定炉一台。热板最高使用温度为300，并在热板中心位置具有2050mm2的恒温面，不均匀温场不于2。热板表面应平整、光滑、无油垢和灰尘等物质。热板表面不允许有影响检定准确度的表面氧化。1）在检定炉的热板下，沿等温面敷设二等标准铂铑10-铂热电偶，该热电偶不应破坏热板的温场。2）不低于0.05级低电势直流

27、电位差计及配套装置。3）炉温自动控制仪DWK-702一台，或其它控温设备。4）标准热电偶用参考端恒温槽一个。5）分度值为0.1，测量范围为050的贴附温度计一支。4检定项目及检定方法温度计的检定项目见表3.1。表3.15检定结果的处理综合示值误差计算方法如下：热板表面的实际温度t实可由公式计算：（3.2）式中：e实-热板表面温度相应的热电动势(mV)；e-标准热电偶4次读数的算术平均值(mV)；e-标准热电偶的修正值(mV)。算毕，查该热电偶的分度表，得温度值为t实。被检温度计指示温度，按如下式计算： （3.3）式中：t被-被检温度计修正参考端温度后的示值()；t示-被检温度计指示仪表的示值(

28、)；t参-被检温度计参考端温度()。被检温度计的修正值按如下式计算： （3.4）式中：C-被检温度计修正值()；t实，t被-同式(2)，(3)。例：有一支WREA-891M型表面温度计，温度范围为0300，准确度等级为3级。在表面温度计检定装置的热板上与标准热电偶用比较法进行整体检定。当热板温度恒定在200附近时，测得标准铂铑10-铂热电偶热电动势平均值为1.402mV，标准热电偶修正值为+0.011mV，得被检温度计指示值为200，参考端温度为20，求该温度计在200处的修正值。（3.5）查分度表1.413mV对应的温度值为197，即t实=197。（3.6）该支表面温度计在200点的修正值为

29、+7。经检定符合本规程要求的温度计，发给检定证书，并给出修正值；不符合本规程要求的，发给检定结果通知书。温度计检定周期一般为半年，也可根据具体使用情况确定。3.2表面温度计检定的特点表面温度温度计是一种测量中低温度的现场检测仪表。可以直接测量各种生产过程中的-80-+500范围内液体蒸汽和气体介质温1表面温度计特点现场显示温度，直观方便，安全可靠，使用寿命长；抽芯式温度计可不停机短时间维护或更换机芯。轴向型、径向型、135型、万向型等品种齐全，适应于各种现场安装的需要。表面温度温度计是基于绕制成环性弯曲状的双金属片组成。一端受热膨胀时，带动指针旋转，工作仪表便显示出热电势所应的温度值。工作原理

30、热电阻是利用物质在温度变化时，其电阻也随着发生变化的特征来测量温度的。当阻值变化时，工作仪表便显示出阻值所对应的温度2表面温度计技术参数 产品执行标准： JB/T8803-1998 GB3836-83 标度盘公称直径：60、100、150 精度等级：1.0、1.5 热响应时间：40s 防护等级：IP55 角度调整误差： 角度调整误差应不超过其量程的1.0 回差： 表面温度温度计回差应不大于基本误差限的绝对值 重复性：表面温度温度计重复性极限范围切应不大于基本误差限绝对值的12 3.3双金属温度计3.3.1双金属温度计适用1主题内容与适用范围本标准规定了工业双金属温度计（以下简称温度计）的术语及

31、定义、产品分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装等。本标准适用于由双金属元件和护套组成温度检测元件，具有圆形标度盘，以及测量范围为-80+500的温度计。2引用标准ZBY 002 仪器仪表运输、运输贮存基本环境条件及试验方法ZBY003 仪表仪表包装技术条件ZBY120 工业自动化仪表工作条件温度、湿度和大气压力ZBY122 工业自动化仪表指针指示部分的基本型式、尺寸及指针的一般技术要求3.3.2术语及定义本标准除采用ZB Y247外，还有以下术语及定义适用于本标准。1角型检测元件轴线与标度盘平面垂直的型式，亦称轴向型。2直型检测元件轴线与标度盘平面平行的型式，亦称径向型。3插入长度从

32、检测元件下端至安装连接接合面或锥螺纹下端的长度。4置入长度从检测元件下端算起，检测元件处于被测介质中的长度。3.3.3产品分类和基本参数1型式温度计按指示装置与检测元件连接安装方式不同分为下列四种型式；1）径向2）轴向3）万向4）角型机械电子工业部1988-06-12批准-1989-01-01实施2标度盘公称直径温度计的标度盘公称直径为60，100，1500mm3测量范围温度计的测量范围应符合表3.2的规定。表3.2测 量 范 围-80 +40-40 +800 500 1000 1500 2000 3000 4004精确度等级温度计的精确度等级为1，1.5，（2.5）注：括号内的精确度等级不推

33、荐采用。5检测元件直径及安装螺纹检测元件直径及安装螺纹应符合表3.3规定。表3.3标度盘公称直径检测元件直径安装螺纹604，6M 161.5100，1508，10M272插入长度温度计的插入长度为75，100，150，200，250，300，400，500mm。注：插入长度大于500mm的，由制造厂与用方商定。6护套的公称压力温度计护套的公称压力应从1.0，1.6，2.5，4.0，6.4MPa系列中选取。7安装连接方式温度计的安装连接方式分为下列四种1）可调管接头；2）管接头（外螺纹）；3）管接头（内螺纹）；4）固定螺纹。8指示调整机构温度计按指示装置有无指示调整机构分为下列三种：1）无指示调

34、整机构；2）外部指示调整机构；3）内部指示调整机构。3.3.4技术要求1正常工作条件温度计的正常工作条件应符合表3.4规定。表3.4工 作 场 所温 度 相 对 湿 度 %掩蔽场所-25 +555 100户外场所-40 +855 100注：特殊的工作条件，由制造厂与用户商定。外观、结构及装配质量：温度计的外观、结构及装配质量应符合下列要求：温度计各零部件不得有锈蚀，保护层应牢固、均匀和光洁；温度计表面的玻璃或其他透明材料应保持透明，不得有妨碍正确读数的缺陷；温度计的型式、基本参数及尺寸（尺寸公差按制造厂有关规定）应符合规定；温度计的指针和标度盘应符合ZBY122和ZBY123的规定；指针长度（

35、指针的回转中心到指示尖端的长度）应符合表3.5规定；指针指示部分与标度盘平面间的距离应不大于5mm；圆形标度为270 300的部分圆形；指针、标度盘及标度和标志应不变色和褪色。表3.5标度盘公称直径指针长度602310036150572基本误差限温度计的基本误差限应符合表3.6规定。表3.6精度等级基本误差 %1.0量程的1.01.5量程的1.5(2.5)量程的2.51）回差温度计的回差应不大于基本误差限的绝对值。2）重复性温度计的重复性应不大于基本误差限绝对值的二分之一。3）热稳定性温度计的检测元件在测量上限保持表3.7规定的时间后，仍应符合要求。表3.7测量上限保持时间h300244001

36、250044）时间常数 温度计的时间常数应不大于40s。5）耐振性温度计应能承受频率为25Hz，位移幅值为0.6mm，振动波形为正弦波，总计24h的耐振性试验。试验后，渴度计应符合相应规定，且无机械损坏。6）位置影响温度计从参比工作位置向前、后、左、右倾斜90时造成的示值变化应不大于基本误差限的绝对值。7）耐压温度计的护套应能承受1.5倍公称压力的耐压试验，不出现损坏和渗漏。8）运输、运输贮存基本环境条件带出厂包装的温度计应能承受按ZBY002规定的高温（+55）、低温（-40）、连续冲击（加速度：98m/s2，脉冲持续时间：11ms）和自由跌落（高度：250mm）试验。3试验方法1）外观、结

37、构及装配质量检查根据要求要用目检法和相应的工具进行检查。试验条件：环境温度为1535，相对温度为45%75%，大气压力为86kPa106kPa；温度计的置入长度应符合产品使用说明书的要求；无颠震和振动。2）试验设备和标准仪表试验设备为恒温槽，标准仪表为标准温度计。测量恒温槽温度时，所采用的测量方法的极限误差应不大于被试温度计基本误差限的四分之一。3）试验点每台温度计的试验点不得少于4个，且应均匀分布在测量范围内的长标度线上（包括测量上限、下限和0）。4）试验要求将被试温度计的检测元件与标准温度计插在恒温槽中，恒温槽温度应稳定在规定的试验点温度，由标准温度计读数，然后读取被试温度计的示值。被试温

38、度计与标准温度计示值的差值，即为温度计在该试验点的基本误差。应沿正反行程在各试验点至少各试验一次，每次试验的结果均应符合规定。5）回差试验回差试验采用与基本误差限试验相同的试验条件、试验设备、标准仪表、试验点（除被测量上限和下限外）和方法，并与基本误差限试验同时进行。在每一试验点正、反行程的示值的差值，即为温度计的回差，它应符合规定。6）重复性试验重复性试验采用与基本误差限试验相同的试验条件、试验设备、标准仪表和试验点。应沿同一行程（正行程或反行程）在每个试验点至少读取三次的示值。沿同一行程在每个试验点诸示值间的最大差值即为温度计的重复性，它应符合规定。同时，仍应符合相应的其他的规定。4热稳定

39、性试验温度计的检测元件插入恒温装置中，在测量上限保持表3.7规定的时间。试验时，恒温装置的温度表化应不大于2。试验后，温度计仍应符合规定。1）时间常数试验温度计的检测元件处于是温度较低的介质中，待示值稳定后迅速移入处于另一温度较高的恒温槽内（前一种介质的温度与恒温槽的温度之差大于温度计量程的50%，以形成温度阶跃），同时启动秒表，当温度计示值的变化达到温度之差（阶跃值）的63.2%时，嵌停秒表，秒表所记下的时间即为时间常数。2）耐振性试验将温度计安装在振动台上。温度计的标度盘应与重力加速度向平行。然后经受符合铅垂方向振动。3）位置影响试验将在室温条件下的温度计从参比工作位置前、后、左、右各倾斜

40、90，然后测量由此产生的示值变化。4）耐压试验温度计护套的耐压试验应在室温条件下用水进行外压试验，试验压力为公称压力的1.5倍，试验时间为1min。试验过程中，护套应不损坏和渗漏。5）运输、运输贮存基本环境条件试验将带出厂包装的温度计按ZBY002规定进行高温、低温、连续冲击和自由跌落试验。5检验规则1）出厂检验每台温度计均应按相应试验方法进行出厂检验。经出厂检验合格的温度计方能出厂，并应附有合格证。2）检验温度计有下列情况之一，应进行型式检验：新产品试制或老产品转厂生产时；正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能时；正常生产时，定期或积累一定产量后，应周期性进行一次检验；产

41、品长期停产后，恢复生产时；出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时；国家质量监督机构提出进行型式检验的要求时。6标志、包装1）标志温度计的标度盘上应有以下标志：制造厂名或厂标；产品名称；产品型号；测量单位符号“”；精确度等级；产品编号与制造年月。2）包装温度计的包装应符合ZBY003的规定。第4章 辐射温度计测量4.1 红外线测量仪4.1.1 红外线测温仪原理红外测温仪的测温原理是将物体（如钢水）发射的红外线具有的辐射能转变成电信号，红外线辐射能的大小与物体（如钢水）本身的温度相对应，根据转变成电信号大小，可以确定物体（如钢水）的温度。红外测温技术已发展到可对有热变化表面进行扫描测温，确定其温度

42、分布图像，迅速检测出隐藏的温差， 这就是红外热像仪红外热像仪最先应用于军事上，美国TI公司19“年研制出世界上第一台红外扫描侦察系统。以后，红外热成像技术在西方国家陆续用于飞机、坦克、军舰和其他武器上，作为侦察目标的热瞄系统，大大提高了搜索、命中目标的能力。瑞典AGA公司生产的红外热像仪在民用技术上处于领先地位。但是，怎样使红外测温技术得到广泛应用，目前仍然是一个值得研究的应用课题。先进的光学技术，能够以更远的距离测量更小的目标发射率可调，更加精确地测量温度可选的最大、最小、差分和平均功能，可以即时显示数值，并具有Hi/Lo报警温度测量范围扩展至 750 (1400 F)选配探针附件，用于双接

43、触或非接触式温度测量Fluke 68:激光瞄准系统，能以1%的准确度进行瞄准12个点的数据记录先进的光学技术，能够以更远的距离测量更小的目标发射率可调，更加精确地测量温度可选的最大、最小、差分和平均功能，可以即时显示数值，并具有Hi/Lo报警温度测量范围扩展至760 oC (1400 oF)选配探针附件，用于双接触式或非接触式温度测量 4.1.2 红外测温仪工作原理 红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处

44、理电路，并按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布 与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。 黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为 1 。但是，自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体，为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑

45、体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称 黑体辐射定律 。所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、制备方法、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。因此，为使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即发射率。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在零和小于 1 的数值之间。根据辐射定律，只要知道了材料的发射率，就知道了任何物体的红外辐射特性。影响发射率的主要因纱在：材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等。 当用红外辐射测温仪测量目标的温度时首先要测量出目标在其波段范围内的红外辐射量，然后由测温仪计算出被测目标的温度。单色测温仪与波段内的辐射量成比例；双色测温仪与两个波段的辐射量之比成比例。 选择红外测温仪可分为三个方面：性能指标方面,如温度范围、光斑尺寸、工作波长、测量精度、响应时间等;环境和工作条件方面,如环境温度、窗口、显示和输出、保