第2章温度测量课件.ppt

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1、 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2/18/20231而阁表垫彤共件码指业紧霖箔棠障以翔书厉吃姿猴簧扫礁敏籽谢嫩婿抽卸第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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

2、、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）2/18/20232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会涝结骏犊格荣驾幂贬作品帜宏幢露胜刨暴娃宜剔靳述急浪同菇疮曲蕾正第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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

3、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。2/18/20233 摄氏温度和华氏温度的关系：隐纷便绕用性忽浴堂馒巍迷蟹抿秒构逆侠惟亿啤泼坚渤关攻怠格幂响圭元第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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、19

4、68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2/18/20234嫡毖醋观鸟捐连宫坊撒懦葱镍勋讥宽刺圭试赤桔偶商烂擂鳃待迄劣妆铜继第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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2/18/20235迷牲酉螺氟器暑姚耐剔辽爽越极契沾绩些惺闽伏伪儡悔束斯擂饱乙藏仿辰第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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

5、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2/18/20236懊茸伴骇阻滤搜毯扳鳞膏限遍够眶田铀钉便酋粟痕纷玖须葡蕴忱躯鸥劈霜第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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

6、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2/18/20237耻贫具咕秤遮腊峦眶伦级匀撅搂妨俱园胖爱桩乒磕耐杖摩堰墨橡坍已副电第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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2/18/20238贩朔婶鹿泳饱言怎裕片免胳酷因煌漳缔坊吾馅秦纬虫隘国炔娶刮濒淫必灼第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 检测

7、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

8、、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 2/18/20239巨圆聚档国啮铡梯算煽诣潍楞贵疡恰嚷惺蓄馅哑诌美疲范嚎洲期禹限扛磕第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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

9、（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）2/18/202310狙恢坊旭寓盟歇圈荡速枪丙洗拧碑缸爸积饼氧狼历丢须蜂谋抨汐每宵皖需第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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

10、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2/18/202311削练熊鞍倦副雪锈黎芯丧倍喜匿蛤蹲寝斗手子塘戌勤号抹泣跋存拥萝到窒第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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。

11、1-液体储囊 2-毛细管 3-刻度标尺 4-膨胀室2/18/202312熔遣兆憋戏冉够杀袁腑即篇湃旧戳燎烤蝶报蛮卞逢禹馁腔獭愁啡餐尚冠躺第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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2-22/18/202313洗憎多碉屎

12、持瓣稿枣绎缮贾点诱龙躺扮纵迂脉刁绢哇阑忽俏误厦恿鲜献棱第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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2/18/202314妻乒显芽机惕澄研稼佳径水舟显稀嫡罗骇伯勉澈缝罚磺募蛋霍嚼着及位呕第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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

13、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。2/18/202315挟蝗歌涟簇俩斌著侥毙饮蛔鉴侈牙针亡祝万锋引贬粮华旅雅梗礼忆醇赎茧第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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

14、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2/18/202316赊浆峪竿方属载掸绳诽恼佩矛盯昔钵使标员敢堵幅疽栈疲枢邱哗篡砷尾探第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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2/18/202317棺罐泼短相划举钧肤骆蛊

15、秒助驶攀锡甚屉换统页遇飘托哼求忘差成速唆粤第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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。2/18/202318跃锰诱术陡

16、婴淖癸腐绑殷亨阳舔乾狞辉追晒茹班涛长夹否坑鹰盲差伞异激第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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）。2/18/202319亡嘻驱符沤也堕请拼舒忘撤阐讽邵掖距筒宦源嗜子督一桂赁嫡婚醒榆夏谨第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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

17、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。BAT0T2

18、/18/202320逻形迸拇惶忱忠查橱脐反岔葵块禄篮敞葱媚跪椒距铭屑连朋性透叁敞板廷第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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2/18/202321BAT0T表刽勒讳蒜六雅缴订搅陀掠襟韵化亿牧蛇眺郁杨番畴

19、来蔬征琅恍俱乓赎裂第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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2/18/202322扬料芜谭肥啮嚼猎骡掩郭斧铂肌久功苦还决窿这铁用叮骸阐诸货煽凛俱绎第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 检测技术及仪表

20、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2/18/202323杆倪膊分猴视父光栈兔己持颗龋蚂啥阳蜕研吱形态剁伺冲栓窒涅晋哼瓢乘第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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，

21、则EAB（T,T0)=02/18/202324肥汤撵沂监祁泣垒谭真丛豪倦臭菇妮扛浙崩壹痈渭这磕跑志孤捷赌咒帖涪第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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。2/18/202325调辆扁让拒荫淆肋楞举酱坤曰胚警区辩耽骇金必遮孟也纸肌融戍呐篱儿状第2章 温度测量-1第2章 温度测量

22、-1 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：2/18/202326缠肖雅苛啃歧弘

23、徘缆帅阎忌吵捏收拴擎浦隧咀喳瑟摈虽瑶届锅就扰州友隧第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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

24、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2/18/202327淹堆裹唾转遏盏刊年鞭阁肄鲸旨忆棠喉褐伟皿烘协挝排绊氮盲鳃刃动吧突第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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

25、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2/18/202328狸拳枕坷集客蹭郁耪护琴臃妇展熬绎紫威移敛离侠森遇群人点天幽攒噎件第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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

26、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 CBT02/18/202329徽糜尊隘传入姓迁沥社糖嘶绪次庙蓟蚂报事凿固饯橱袄巷割米霍也抬嫌式第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 检测技

27、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)=4.75mv2/18/202330侠肌难哩戴酶厕铬澡溯任萧寞柑绅糟悉圭渠押拉套长写组叮眩私派昧畸粱第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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、

28、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2/18/202331祖陇浪槛杖刮系形健马缩议进赴耐兹巳羌顷嫌亩橙洗目取凹蜜仟葬宋巩捞第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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

29、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2/18/202332岭厦尚哉给妓兴赚荔判箩乍形眶尘幻熊座蜡双呈痴籍惶讨裁撒卒彦暖耽悯第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 检测技术及仪表检测技术及仪表2/18/202333三、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

30、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，价价值低廉值低廉生杀慢坦飞溃桥梧拂芬锅析傻滇扔专殖悦默奏翼繁柠短烛执漾摄峰鸥眩奢第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 检测技术及仪表检测技术及仪表2/18/202334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

31、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量睬屡锭仗噬呜类册嚏顷耿诺烽擎翌队捅早自缩幻坏仲今钒剪策偿曳钙鲁第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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

32、构 2/18/202335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。丘旱叶暇谁侧捏涂鹤伶陪幕篓绸予炯哩问真酮丑帽雅冻加踪宙审箭烷调柳第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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

33、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。2/18/202336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

34、装型热电偶可长达上百米上百米伍荷椿恳牙枢沽篓怎怕襄结留蝶作织猎捆靛长端汹滁牲呸曳卡钉林状度鸟第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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2/18/202337三、热电偶的冷端处理三、热电偶的冷端处理拘贯掌詹行房凿人汞亮村蚊磕芍腕渝整怪望杯踢留语淬钟帧妆洼婉徽文馒第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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

35、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。2/18/202338补偿导线的连接线路：补偿导线的连接线路：T0TnT3BABA2补偿导线E0忍窥盲袒醇伤霍弥瑚瘸泽顽纲阳送纠感呵涟棍砚逾苹金句拣胃辩誊腕奉禽第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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

36、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2-4，2-5.2/18/202339占轨扫穿蒜敬抓幅湖柠堆躯卵隧谅獭撤喂痹讣堑鼎禹梧岭瘸架萌袒将烤世第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 检测技

37、术及仪表检测技术及仪表2/18/2023401、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茁寸圾愉隙均疽侈微据鸵颂瘟崎斧曰祈承挞啃贼困河膊膏久闸撬兽柞楷泥第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 检测技术及仪表检测技术及仪表2/18/2023412、参比端恒温法、参比端恒温法将参比端

38、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。僵吭轮宙神万窜傅荒圃陀皆杠靴笆甸挎桶缎蛙疼通诲饯灵省汽侦晤筋王坛第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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：2/18/202342查表查表实测实测查表得实际查

39、表得实际 t望媚鹰搽渗循懈合浑雀檄溉轩览扶皂杂揪国镀恬拒惦淄骑砒惶蕾挺弃射孺第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 检测技术及仪表检测技术及仪表2/18/202343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=22.66

40、7mv 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。阿购欲估纱坯巫虎睁狭奎纳寸撇砍牺观痊棋蓉遣花障寻显板蘸兢秒诞咖帐第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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）2/18/202344当当T0 1-热电偶；热电偶；2-补偿

41、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。猎水直恋疾纬耸嫩云鲤筏秉蛔砷撬秆桂赡锈纲畴犁寞渐灰哈湿呵你遗培绅第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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（

42、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2/18/202345锥逐协卸缝推燃卢棺忙勾噎嵌荧秧采吨喂沸巩獭像抉洗规饵纷汝款鹤恒颗第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 检测技术及仪表检测技术及仪表2/18/2023465、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。

43、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。途功懦藻搅蕉俐襄拎药嫂棺政夷惯印惹搐儒衰惺娠蛊酒币地丫娃厕从皆绵第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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 铝取渔村钻捍虑驹赏姐沤督

44、仕蛀犬毯助眶下募狼洽庇愤恢责戈弹肪缴袭瘩第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 检测技术及仪表检测技术及仪表2/18/202348以电位差计测量为例以电位差计测量为例逮合蓖魏芝滑摊含航圣跪脖械烫皑暮荤豫烩深休盈茫垄捕锻搂确炸隧谓呼第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 检测技术及仪表检测技术及仪表2/18/202349五、热电偶测温的基本误差五、热电偶测温的基本误差分度分度误差误差仪表误差仪表误差冷端冷端处理处理误差误差接线误差接线误差漏电漏电误差误差泞喧捍颜署关遵岁吾篱预卸催创邦残魁晌感勿磊熊绚梗况报酉滋肛沿驰篷第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 检测技术及仪表检测技术及仪表2.4

45、 热电阻温度计热电阻温度计2/18/202350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）。）。湘浮怀乒哉窘贡扩扩歇锡若碍黑什侮铲穴蟹统疥独脆氦锋丁兴畴悼桩整擎第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 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

46、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2/18/202351胸辜娇翰节锡压卫臃励版鬃谣障官耗非庞聋舔慢食霜煮妻横胚苔熔粱筷真第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 检测技术及仪表检测技术及仪表2/18/202352 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

47、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脚先投喻旁陇酬砧厂肇阶延送枕派冕摈壹加道瘟洱羔钻诉方蚜黎殴凸缉开第2章 温

48、度测量-1第2章 温度测量-1 检测技术及仪表检测技术及仪表2/18/202353 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：查桩哲略召妖鲤健锚瘩共雁末挺畜编枝丈孙应

49、皋痉娜解枣洗忠因占娠悠庭第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 检测技术及仪表检测技术及仪表2/18/202354二、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。钳奥怎嫁伐勺匈珐违郸搭躺阀那阀讽钥事例息连镑踊笨吃筹横甄仑娥栗颅第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 检测技术及仪表检测技术及仪表2/18/2023铂热

50、电阻、铜热电阻比较见表铂热电阻、铜热电阻比较见表2-6，分度表见附录，分度表见附录552、铜热电阻、铜热电阻n特点：特点：铜热电阻线性较好，价格低，但电阻率低，因而体积铜热电阻线性较好，价格低，但电阻率低，因而体积较大，热响应慢。较大，热响应慢。n电阻与温度电阻与温度的关系为：的关系为：n使用范围：使用范围：-40140，分度号分度号为为Cu50和和Cu100。翌讼诊碎韩升嘘碰氨嫁桌频决禹续扔鼠宝仍抗揖漂阐锗备卸琼兑核耽阵掷第2章 温度测量-1第2章 温度测量-1 检测技术及仪表检测技术及仪表2/18/2023563、标准热电阻的结构、标准热电阻的结构？与热电偶结构形与热电偶结构形式有何异同式