沈航传感与测试技术参数检测技术剖析学习教案.pptx

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1、会计学1沈航传感与测试技术沈航传感与测试技术(jsh)参数检测技术参数检测技术(jsh)剖析剖析第一页，共62页。2023/2/272参数参数(cnsh)检测技术检测技术(机械量检测技术机械量检测技术(温度测量技术温度测量技术(振动振动(zhndng)(zhndng)测试技术测试技术第1页/共62页第二页，共62页。2023/2/273机械机械(jxi)量检测量检测技术技术Mechanicalquantitymeasurement第2页/共62页第三页，共62页。2023/2/274机械机械(jxi)量检测技术量检测技术(位移检测位移检测(jin c)(jin c)(速度、加速度检测速度、加速

2、度检测(jin c)(jin c)(力、重量和质量的检测力、重量和质量的检测(jin c)(jin c)(转矩测量转矩测量 第3页/共62页第四页，共62页。2023/2/275&位移检测包括：直线位移检测和角位移检测两种。位移检测包括：直线位移检测和角位移检测两种。位移检测包括：直线位移检测和角位移检测两种。位移检测包括：直线位移检测和角位移检测两种。&常用的检测方法：积分法、相关测距法、回波法、线位常用的检测方法：积分法、相关测距法、回波法、线位常用的检测方法：积分法、相关测距法、回波法、线位常用的检测方法：积分法、相关测距法、回波法、线位移和角位移相互转换法、位移传感器法。移和角位移相互

3、转换法、位移传感器法。移和角位移相互转换法、位移传感器法。移和角位移相互转换法、位移传感器法。&位移检测方式位移检测方式位移检测方式位移检测方式(fngsh)(fngsh)(fngsh)(fngsh)分类（传感器输出信号）：分类（传感器输出信号）：分类（传感器输出信号）：分类（传感器输出信号）：&模拟式位移传感器：电容式位移检测、电感式位移检测模拟式位移传感器：电容式位移检测、电感式位移检测模拟式位移传感器：电容式位移检测、电感式位移检测模拟式位移传感器：电容式位移检测、电感式位移检测 、差动变压器式位移检测、光纤位移检测。、差动变压器式位移检测、光纤位移检测。、差动变压器式位移检测、光纤位移

4、检测。、差动变压器式位移检测、光纤位移检测。&数字式位移传感器：利用栅格编码器将长度或角度的变数字式位移传感器：利用栅格编码器将长度或角度的变数字式位移传感器：利用栅格编码器将长度或角度的变数字式位移传感器：利用栅格编码器将长度或角度的变化直接转换成脉冲个数或二进制符号的方法。包括光化直接转换成脉冲个数或二进制符号的方法。包括光化直接转换成脉冲个数或二进制符号的方法。包括光化直接转换成脉冲个数或二进制符号的方法。包括光电码盘、感应同步器和光栅标尺、容栅标尺和磁栅标电码盘、感应同步器和光栅标尺、容栅标尺和磁栅标电码盘、感应同步器和光栅标尺、容栅标尺和磁栅标电码盘、感应同步器和光栅标尺、容栅标尺和

5、磁栅标尺等多种方式尺等多种方式尺等多种方式尺等多种方式(fngsh)(fngsh)(fngsh)(fngsh)。位移位移位移位移(wiy)(wiy)检测检测检测检测第4页/共62页第五页，共62页。2023/2/2761.1.1.1.模拟式位移检测模拟式位移检测模拟式位移检测模拟式位移检测2.2.2.2.模拟式位移检测是指将位移量转换为模拟量的检模拟式位移检测是指将位移量转换为模拟量的检模拟式位移检测是指将位移量转换为模拟量的检模拟式位移检测是指将位移量转换为模拟量的检测方法。常用的有滑线电阻测方法。常用的有滑线电阻测方法。常用的有滑线电阻测方法。常用的有滑线电阻(dinz)(dinz)(di

6、nz)(dinz)式位移检测、式位移检测、式位移检测、式位移检测、电容式位移检测、电感式位移检测、差动变压器电容式位移检测、电感式位移检测、差动变压器电容式位移检测、电感式位移检测、差动变压器电容式位移检测、电感式位移检测、差动变压器式位移检测和光纤位移检测等几种。式位移检测和光纤位移检测等几种。式位移检测和光纤位移检测等几种。式位移检测和光纤位移检测等几种。3.3.3.3.电感式位移计电感式位移计电感式位移计电感式位移计位移位移(wiy)检测检测(2)(2)差动变压器位移差动变压器位移(wiy)(wiy)计计第5页/共62页第六页，共62页。2023/2/2772.2.2.2.数字式位移检测

7、数字式位移检测数字式位移检测数字式位移检测3.3.3.3.利用栅格编码器将长度利用栅格编码器将长度利用栅格编码器将长度利用栅格编码器将长度(chngd)(chngd)(chngd)(chngd)或角度的变化直或角度的变化直或角度的变化直或角度的变化直接转换成脉冲个数或二进制符号的方法。包括光接转换成脉冲个数或二进制符号的方法。包括光接转换成脉冲个数或二进制符号的方法。包括光接转换成脉冲个数或二进制符号的方法。包括光栅标尺、容栅标尺、磁栅标尺等多种方式。栅标尺、容栅标尺、磁栅标尺等多种方式。栅标尺、容栅标尺、磁栅标尺等多种方式。栅标尺、容栅标尺、磁栅标尺等多种方式。4.4.4.4.光电脉冲式位移

8、传感器光电脉冲式位移传感器光电脉冲式位移传感器光电脉冲式位移传感器位移位移位移位移(wiy)(wiy)检测检测检测检测第6页/共62页第七页，共62页。2023/2/278uu光栅标尺光栅标尺光栅标尺光栅标尺uu 在基体上刻制有等在基体上刻制有等在基体上刻制有等在基体上刻制有等间距均匀分布黑白条间距均匀分布黑白条间距均匀分布黑白条间距均匀分布黑白条纹纹纹纹(tio wn)(tio wn)(tio wn)(tio wn)的光学的光学的光学的光学元件，指示光栅短于元件，指示光栅短于元件，指示光栅短于元件，指示光栅短于主光栅。光源发出的主光栅。光源发出的主光栅。光源发出的主光栅。光源发出的光经光栅缝

9、隙透过，光经光栅缝隙透过，光经光栅缝隙透过，光经光栅缝隙透过，由光电元件（光电池、由光电元件（光电池、由光电元件（光电池、由光电元件（光电池、光敏三极管）检测透光敏三极管）检测透光敏三极管）检测透光敏三极管）检测透射光强，可通过计数射光强，可通过计数射光强，可通过计数射光强，可通过计数测位移，可由相位判测位移，可由相位判测位移，可由相位判测位移，可由相位判断移动方向。断移动方向。断移动方向。断移动方向。位移位移位移位移(wiy)(wiy)检测检测检测检测两排光栅相位两排光栅相位(xingwi)(xingwi)相差相差1/41/4周期，通过周期，通过S1S1、S2S2输出信号的相位输出信号的相位

10、(xingwi)(xingwi)关系，可以判断关系，可以判断G1G1的移动方向。的移动方向。第7页/共62页第八页，共62页。2023/2/279光电脉冲光电脉冲(michng)(michng)式位移传感器式位移传感器位移位移位移位移(wiy)(wiy)检测检测检测检测实际上是一个实际上是一个(y)位移位移数字编码器，工作时可数字编码器，工作时可将机械位移转换成数量的电脉冲信号输出。将机械位移转换成数量的电脉冲信号输出。1圆盘圆盘2被测轴被测轴3光源光源4光敏二极管光敏二极管5平板平板第8页/共62页第九页，共62页。2023/2/2710光电脉冲光电脉冲(michng)(michng)式位移

11、传感器式位移传感器位移位移位移位移(wiy)(wiy)检测检测检测检测光电脉冲式位移传感器的后续光电脉冲式位移传感器的后续(hux)测量电路和显示记录测量电路和显示记录装置如图所示。装置如图所示。若判断位移的方向，那若判断位移的方向，那若判断位移的方向，那若判断位移的方向，那么该如何改变？么该如何改变？么该如何改变？么该如何改变？第9页/共62页第十页，共62页。2023/2/2711&速度检测分为线速度检测和角速度检测。速度检测分为线速度检测和角速度检测。速度检测分为线速度检测和角速度检测。速度检测分为线速度检测和角速度检测。&常用的检测方法：微积分法、线速度和角速度相常用的检测方法：微积分

12、法、线速度和角速度相常用的检测方法：微积分法、线速度和角速度相常用的检测方法：微积分法、线速度和角速度相互转换测速法、速度传感器法、时间、位移互转换测速法、速度传感器法、时间、位移互转换测速法、速度传感器法、时间、位移互转换测速法、速度传感器法、时间、位移(wiy)(wiy)(wiy)(wiy)计算测速法。计算测速法。计算测速法。计算测速法。&加速度检测是基于检测质量块敏感加速度产生惯加速度检测是基于检测质量块敏感加速度产生惯加速度检测是基于检测质量块敏感加速度产生惯加速度检测是基于检测质量块敏感加速度产生惯性力的测量。性力的测量。性力的测量。性力的测量。速度速度速度速度(sd)(sd)、加速

13、度、加速度、加速度、加速度(sd)(sd)检测检测检测检测第10页/共62页第十一页，共62页。2023/2/2712&加速度传感器主要采用加速度传感器，并配用适当加速度传感器主要采用加速度传感器，并配用适当加速度传感器主要采用加速度传感器，并配用适当加速度传感器主要采用加速度传感器，并配用适当的检测电路。的检测电路。的检测电路。的检测电路。&磁电感应式速度测量磁电感应式速度测量磁电感应式速度测量磁电感应式速度测量(cling)(cling)（机（机（机（机-电能转换型）电能转换型）电能转换型）电能转换型）速度速度速度速度(sd)(sd)、加速度、加速度、加速度、加速度(sd)(sd)检测检测

14、检测检测2.2.电磁脉冲式转速电磁脉冲式转速(zhun s)(zhun s)计（数字式仪表）计（数字式仪表）3.微机电系统加速度计微机电系统加速度计第11页/共62页第十二页，共62页。2023/2/2713&按力产生的原因不同，力分为重力、弹性力、惯按力产生的原因不同，力分为重力、弹性力、惯按力产生的原因不同，力分为重力、弹性力、惯按力产生的原因不同，力分为重力、弹性力、惯性力、膨胀力、摩擦力、浮力、电磁力等。性力、膨胀力、摩擦力、浮力、电磁力等。性力、膨胀力、摩擦力、浮力、电磁力等。性力、膨胀力、摩擦力、浮力、电磁力等。&按力对时间的变化性质按力对时间的变化性质按力对时间的变化性质按力对时

15、间的变化性质(xngzh)(xngzh)(xngzh)(xngzh)可分为静态力和可分为静态力和可分为静态力和可分为静态力和动态力。静态力是指不变的力或变化很缓慢的力；动态力。静态力是指不变的力或变化很缓慢的力；动态力。静态力是指不变的力或变化很缓慢的力；动态力。静态力是指不变的力或变化很缓慢的力；动态力是指随时间变化显著的力，如冲击力、交动态力是指随时间变化显著的力，如冲击力、交动态力是指随时间变化显著的力，如冲击力、交动态力是指随时间变化显著的力，如冲击力、交变力等。变力等。变力等。变力等。&力的测量方法力的测量方法力的测量方法力的测量方法&利用力的动力效应（将使物体的运动状态或动量利用力

16、的动力效应（将使物体的运动状态或动量利用力的动力效应（将使物体的运动状态或动量利用力的动力效应（将使物体的运动状态或动量改变，使物体产生加速度）和力的静力效应（使改变，使物体产生加速度）和力的静力效应（使改变，使物体产生加速度）和力的静力效应（使改变，使物体产生加速度）和力的静力效应（使物体产生应力，发生变形），力的测量方法可归物体产生应力，发生变形），力的测量方法可归物体产生应力，发生变形），力的测量方法可归物体产生应力，发生变形），力的测量方法可归纳为力平衡法、测位移法和利用物理效应测力等。纳为力平衡法、测位移法和利用物理效应测力等。纳为力平衡法、测位移法和利用物理效应测力等。纳为力平衡法

17、、测位移法和利用物理效应测力等。力、重量力、重量力、重量力、重量(zhngling)(zhngling)和质量的检测和质量的检测和质量的检测和质量的检测第12页/共62页第十三页，共62页。2023/2/27141.1.1.1.力的测量方法力的测量方法力的测量方法力的测量方法2.2.2.2.力平衡力平衡力平衡力平衡(pnghng)(pnghng)(pnghng)(pnghng)法法法法3.3.3.3.力平衡力平衡力平衡力平衡(pnghng)(pnghng)(pnghng)(pnghng)式测量法是基于比较测量的原理，用一个已式测量法是基于比较测量的原理，用一个已式测量法是基于比较测量的原理，用

18、一个已式测量法是基于比较测量的原理，用一个已知力来平衡知力来平衡知力来平衡知力来平衡(pnghng)(pnghng)(pnghng)(pnghng)待测的未知力，从而得出待测力的值。待测的未知力，从而得出待测力的值。待测的未知力，从而得出待测力的值。待测的未知力，从而得出待测力的值。平衡平衡平衡平衡(pnghng)(pnghng)(pnghng)(pnghng)力可以是已知质量的重力、电磁力或气动力等。力可以是已知质量的重力、电磁力或气动力等。力可以是已知质量的重力、电磁力或气动力等。力可以是已知质量的重力、电磁力或气动力等。力、重量和质量力、重量和质量力、重量和质量力、重量和质量(zhlin

19、g)(zhling)的检测的检测的检测的检测托盘托盘被测物被测物刻度板刻度板弹簧弹簧k阻尼阻尼cyx图图5.12 重力平衡式测力法重力平衡式测力法机械式力平衡装置机械式力平衡装置磁电式力平衡装置磁电式力平衡装置(b)机械杠杆机械杠杆(a)天平天平0 00 0未知力未知力GGFiFgFiab图图5.14 电磁式力平衡测力系统电磁式力平衡测力系统NS磁铁磁铁标准质量标准质量m线圈线圈光电管光电管放大器放大器RU0Fi液压和气压式测力液压和气压式测力(c l)(c l)系统系统第13页/共62页第十四页，共62页。2023/2/27151.1.1.1.力的测量方法力的测量方法力的测量方法力的测量方法

20、2.2.2.2.测位移法测位移法测位移法测位移法3.3.3.3.在力作用下，弹性元件会产生变形。测位移法就是通过测量在力作用下，弹性元件会产生变形。测位移法就是通过测量在力作用下，弹性元件会产生变形。测位移法就是通过测量在力作用下，弹性元件会产生变形。测位移法就是通过测量未知力所引起的位移（线位移或角位移），从而未知力所引起的位移（线位移或角位移），从而未知力所引起的位移（线位移或角位移），从而未知力所引起的位移（线位移或角位移），从而(cng r)(cng r)(cng r)(cng r)间接地测得未知力值。间接地测得未知力值。间接地测得未知力值。间接地测得未知力值。力、重量力、重量力、重量

21、力、重量(zhngling)(zhngling)和质量的检测和质量的检测和质量的检测和质量的检测支架支架极板极板弹性体弹性体绝缘材料绝缘材料Fi图图5.16 电容式测力装置电容式测力装置弹簧弹簧线圈线圈Fi（a）（b）铁心铁心Fi变形部变形部线圈线圈下部下部上部上部图图5.17 差动变压器式测力装置差动变压器式测力装置第14页/共62页第十五页，共62页。2023/2/27161.1.1.1.力的测量方法力的测量方法力的测量方法力的测量方法2.2.2.2.利用某些利用某些利用某些利用某些(mu xi)(mu xi)(mu xi)(mu xi)物理效应测力物理效应测力物理效应测力物理效应测力 3

22、.3.3.3.物体在力作用下会产生某些物体在力作用下会产生某些物体在力作用下会产生某些物体在力作用下会产生某些(mu xi)(mu xi)(mu xi)(mu xi)物理效应，如应变效应、压磁物理效应，如应变效应、压磁物理效应，如应变效应、压磁物理效应，如应变效应、压磁效应、压电效应等可以利用这些效应间接检测力值。效应、压电效应等可以利用这些效应间接检测力值。效应、压电效应等可以利用这些效应间接检测力值。效应、压电效应等可以利用这些效应间接检测力值。力、重量和质量力、重量和质量力、重量和质量力、重量和质量(zhling)(zhling)的检测的检测的检测的检测2.电子电子(dinz)皮带秤皮带

23、秤3.电子电子(dinz)皮带秤是一种能连续称量散装颗粒物料重量的装置，它不但可以对某一瞬间在输送带上的输送物料重量进行称重，而且还可以在某段时间内对输送的物料总重进行称重。皮带秤是一种能连续称量散装颗粒物料重量的装置，它不但可以对某一瞬间在输送带上的输送物料重量进行称重，而且还可以在某段时间内对输送的物料总重进行称重。第15页/共62页第十六页，共62页。2023/2/2717&转矩可分为静态转矩可分为静态转矩可分为静态转矩可分为静态(jngti)(jngti)转矩和动态转矩。转矩和动态转矩。转矩和动态转矩。转矩和动态转矩。&静态静态静态静态(jngti)(jngti)转矩是指不随时间变化或

24、变化很小、转矩是指不随时间变化或变化很小、转矩是指不随时间变化或变化很小、转矩是指不随时间变化或变化很小、很缓慢的转矩，包括静止转矩、恒定转矩、缓变转很缓慢的转矩，包括静止转矩、恒定转矩、缓变转很缓慢的转矩，包括静止转矩、恒定转矩、缓变转很缓慢的转矩，包括静止转矩、恒定转矩、缓变转矩和微脉动转矩。矩和微脉动转矩。矩和微脉动转矩。矩和微脉动转矩。&动态转矩是指随时间变化很大的转矩，包括振动转动态转矩是指随时间变化很大的转矩，包括振动转动态转矩是指随时间变化很大的转矩，包括振动转动态转矩是指随时间变化很大的转矩，包括振动转矩、过度转矩和随机转矩三种。矩、过度转矩和随机转矩三种。矩、过度转矩和随机转

25、矩三种。矩、过度转矩和随机转矩三种。&根据转矩的不同情况，可以采取不同的转矩测量方根据转矩的不同情况，可以采取不同的转矩测量方根据转矩的不同情况，可以采取不同的转矩测量方根据转矩的不同情况，可以采取不同的转矩测量方法。法。法。法。转矩的测量转矩的测量转矩的测量转矩的测量(cling)(cling)第16页/共62页第十七页，共62页。2023/2/27181.1.转矩的测量方法转矩的测量方法转矩的测量方法转矩的测量方法2.2.转矩的测量方法可以分为平衡力法、能量转换法和转矩的测量方法可以分为平衡力法、能量转换法和转矩的测量方法可以分为平衡力法、能量转换法和转矩的测量方法可以分为平衡力法、能量转

26、换法和传递法。其中传递法涉及的转矩测量仪器种类传递法。其中传递法涉及的转矩测量仪器种类传递法。其中传递法涉及的转矩测量仪器种类传递法。其中传递法涉及的转矩测量仪器种类(zh(zh ngli)ngli)最多，应用也最广泛。最多，应用也最广泛。最多，应用也最广泛。最多，应用也最广泛。3.3.平衡力法及平衡力类转矩测量装置平衡力法及平衡力类转矩测量装置平衡力法及平衡力类转矩测量装置平衡力法及平衡力类转矩测量装置 转矩的测量转矩的测量转矩的测量转矩的测量(cling)(cling)通过测量机体上的平衡通过测量机体上的平衡(pnghng)(pnghng)力矩力矩(实际上是测量力和力臂实际上是测量力和力臂

27、)来确定动力机来确定动力机械主轴上工作转矩的方法称为平衡械主轴上工作转矩的方法称为平衡(pnghng)(pnghng)力法。力法。平衡力法直接从机体上测转矩，不存在从旋转件到静止件的转矩传平衡力法直接从机体上测转矩，不存在从旋转件到静止件的转矩传递问题。但它适合测量匀速工作情况下的转矩，不能测动态转矩。递问题。但它适合测量匀速工作情况下的转矩，不能测动态转矩。(2)能量转换法能量转换法依据能量守恒定律，通过测量其他形式能量如电能、热能参数来测量旋依据能量守恒定律，通过测量其他形式能量如电能、热能参数来测量旋转机械的机械能，进而求得转矩的方法即能量转换法。从方法上讲，能转机械的机械能，进而求得转

28、矩的方法即能量转换法。从方法上讲，能量转换法就是对功率和转速进行测量的方法。量转换法就是对功率和转速进行测量的方法。第17页/共62页第十八页，共62页。2023/2/27191.1.转矩的测量方法转矩的测量方法转矩的测量方法转矩的测量方法2.2.传递传递传递传递(chund)(chund)法法法法转矩的测量转矩的测量转矩的测量转矩的测量(cling)(cling)传递法是指利用弹性元件在传递转矩时物理传递法是指利用弹性元件在传递转矩时物理(wl)(wl)参数的变化与转矩的对应参数的变化与转矩的对应关系来测量转矩的一类方法。常用弹性元件为扭轴，故传递法又称为扭轴法。关系来测量转矩的一类方法。常

29、用弹性元件为扭轴，故传递法又称为扭轴法。传递法转矩测量传递法转矩测量应变式转矩测量应变式转矩测量 (2)压磁式转矩传感器压磁式转矩传感器(3)扭转角式转矩测量扭转角式转矩测量光电式转矩传感器光电式转矩传感器 相位差式转矩传感器相位差式转矩传感器振弦式转矩传感器振弦式转矩传感器受扭轴受扭轴振弦振弦测量环测量环l l图图5.23 振弦式转矩传感器振弦式转矩传感器第18页/共62页第十九页，共62页。2023/2/2720温度温度(wnd)测量测量技术技术Temperaturemeasurementtechnology第19页/共62页第二十页，共62页。2023/2/2721温度温度(wnd)测量

30、技术测量技术(温标与标定温标与标定(测温法分类及其特点测温法分类及其特点(热阻式测温方法热阻式测温方法(fngf)(fngf)(热电式测温方法热电式测温方法(fngf)(fngf)(集成温度传感器集成温度传感器AD590 AD590(热辐射测温热辐射测温第20页/共62页第二十一页，共62页。2023/2/2722&温度是反映物体的冷热程度的物理量。温度是反映物体的冷热程度的物理量。温度是反映物体的冷热程度的物理量。温度是反映物体的冷热程度的物理量。&温度的测量只能利用一些物质温度的测量只能利用一些物质温度的测量只能利用一些物质温度的测量只能利用一些物质(wzh)(wzh)(wzh)(wzh)

31、的某些物性的某些物性的某些物性的某些物性(如尺如尺如尺如尺寸、密度、硬度、弹性模量、辐射强度等寸、密度、硬度、弹性模量、辐射强度等寸、密度、硬度、弹性模量、辐射强度等寸、密度、硬度、弹性模量、辐射强度等)随温度变化随温度变化随温度变化随温度变化的规律，通过这些量来对温度进行间接测量。为了保证的规律，通过这些量来对温度进行间接测量。为了保证的规律，通过这些量来对温度进行间接测量。为了保证的规律，通过这些量来对温度进行间接测量。为了保证温度量值的准确并利于传递，需要建立一个衡量温度的温度量值的准确并利于传递，需要建立一个衡量温度的温度量值的准确并利于传递，需要建立一个衡量温度的温度量值的准确并利于

32、传递，需要建立一个衡量温度的同一尺度，即温标。同一尺度，即温标。同一尺度，即温标。同一尺度，即温标。&温标温标温标温标衡量温度的标尺。是温度数值化的标尺，它给衡量温度的标尺。是温度数值化的标尺，它给衡量温度的标尺。是温度数值化的标尺，它给衡量温度的标尺。是温度数值化的标尺，它给出了温度数值化的一套规则和方法，并明确了温度的测出了温度数值化的一套规则和方法，并明确了温度的测出了温度数值化的一套规则和方法，并明确了温度的测出了温度数值化的一套规则和方法，并明确了温度的测量单位和温度起点。量单位和温度起点。量单位和温度起点。量单位和温度起点。温标温标温标温标(wnbio)(wnbio)与标定与标定与

33、标定与标定第21页/共62页第二十二页，共62页。2023/2/27231.1.1.1.经验温标经验温标经验温标经验温标2.2.2.2.根据某些物质的体积膨胀与温度的关系，用实验方法或经验公根据某些物质的体积膨胀与温度的关系，用实验方法或经验公根据某些物质的体积膨胀与温度的关系，用实验方法或经验公根据某些物质的体积膨胀与温度的关系，用实验方法或经验公式所确定的温标称为经验温标。式所确定的温标称为经验温标。式所确定的温标称为经验温标。式所确定的温标称为经验温标。3.3.3.3.华氏温标华氏温标华氏温标华氏温标4.4.4.4.德国人法勒海特德国人法勒海特德国人法勒海特德国人法勒海特(Fahrenh

34、eit)(Fahrenheit)(Fahrenheit)(Fahrenheit)在在在在1714171417141714年以水银为测温介质，制年以水银为测温介质，制年以水银为测温介质，制年以水银为测温介质，制成玻璃水银温度计，选取氯化铵和冰水混合物的温度作为温度成玻璃水银温度计，选取氯化铵和冰水混合物的温度作为温度成玻璃水银温度计，选取氯化铵和冰水混合物的温度作为温度成玻璃水银温度计，选取氯化铵和冰水混合物的温度作为温度计的零摄氏度，人体温度为温度计的计的零摄氏度，人体温度为温度计的计的零摄氏度，人体温度为温度计的计的零摄氏度，人体温度为温度计的100100100100度，把水银温度计从度，把

35、水银温度计从度，把水银温度计从度，把水银温度计从0 0 0 0度到度到度到度到100100100100度按水银的体积膨胀距离分成度按水银的体积膨胀距离分成度按水银的体积膨胀距离分成度按水银的体积膨胀距离分成100100100100份，每一份为份，每一份为份，每一份为份，每一份为1 1 1 1华氏度，华氏度，华氏度，华氏度，记作记作记作记作“1”“1”“1”“1”。按照华氏温标，水的冰点为。按照华氏温标，水的冰点为。按照华氏温标，水的冰点为。按照华氏温标，水的冰点为32323232，沸点为，沸点为，沸点为，沸点为212212212212。5.5.5.5.摄氏温标摄氏温标摄氏温标摄氏温标6.6.6

36、.6.1740174017401740年瑞典人摄氏年瑞典人摄氏年瑞典人摄氏年瑞典人摄氏(Celsius)(Celsius)(Celsius)(Celsius)提出提出提出提出(t ch)(t ch)(t ch)(t ch)在标准大气压下，把在标准大气压下，把在标准大气压下，把在标准大气压下，把水的冰点规定为水的冰点规定为水的冰点规定为水的冰点规定为0 0 0 0度，水的沸点规定为度，水的沸点规定为度，水的沸点规定为度，水的沸点规定为100100100100度。根据水这两个固度。根据水这两个固度。根据水这两个固度。根据水这两个固定温度点来对玻璃水银温度计进行分度，平均分成定温度点来对玻璃水银温度

37、计进行分度，平均分成定温度点来对玻璃水银温度计进行分度，平均分成定温度点来对玻璃水银温度计进行分度，平均分成100100100100等份，每等份，每等份，每等份，每一份为一份为一份为一份为1 1 1 1摄氏度，记作摄氏度，记作摄氏度，记作摄氏度，记作1111。7.7.7.7.摄氏温度摄氏温度摄氏温度摄氏温度t t t t和华氏温度和华氏温度和华氏温度和华氏温度T T T T的关系为：的关系为：的关系为：的关系为：温标温标温标温标(wnbio)(wnbio)与标定与标定与标定与标定第22页/共62页第二十三页，共62页。2023/2/27241.1.1.1.经验经验经验经验(jngyn)(jng

38、yn)(jngyn)(jngyn)温标温标温标温标温标温标温标温标(wnbio)(wnbio)与标定与标定与标定与标定除华氏温标和摄氏温标外，还有一些类似除华氏温标和摄氏温标外，还有一些类似(li s)(li s)经验温标，如列氏温标、兰氏温标经验温标，如列氏温标、兰氏温标等。经验温标均依赖于其规定的测量物质，测温范围也不能超过其上、下限等。经验温标均依赖于其规定的测量物质，测温范围也不能超过其上、下限(如摄氏温如摄氏温标为标为00、100)100)，超过了这个温区，摄氏温标将不能进行温度标定。，超过了这个温区，摄氏温标将不能进行温度标定。2.2.热力学温标热力学温标1848年由开尔文年由开尔

39、文(Kelvin)提出的以卡诺循环提出的以卡诺循环(CarnotCycle)为基础建为基础建立的热力学温标，把理想气体压力为零时对应的温度立的热力学温标，把理想气体压力为零时对应的温度绝对零度绝对零度(在实在实验中无法达到的理论温度，低于验中无法达到的理论温度，低于0K的温度不可能存在的温度不可能存在)与水的三相点与水的三相点温度分成温度分成273.16份，每份为份，每份为1K(Kelvin)。热力学温度的单位为。热力学温度的单位为“K”。是一种理想而不能真正实现的理论温标，它是国际单位制中七个基本量单位是一种理想而不能真正实现的理论温标，它是国际单位制中七个基本量单位之一。之一。第23页/共

40、62页第二十四页，共62页。2023/2/2725温标温标温标温标(wnbio)(wnbio)与标定与标定与标定与标定3.3.绝对气体温标绝对气体温标4.4.从理想气体状态方程入手，复现的热力学温标叫绝对气体温标。当气体的而体积为恒定从理想气体状态方程入手，复现的热力学温标叫绝对气体温标。当气体的而体积为恒定(定容定容)时，其压强就是时，其压强就是(jish)(jish)温度的单值函数，即有：温度的单值函数，即有：这种比值关系与开尔文给出的热力学温标的比值关系完全类似。这种比值关系与开尔文给出的热力学温标的比值关系完全类似。因此若选用同一固定点因此若选用同一固定点(水的三相点水的三相点)作参考

41、点，两种温标在数值作参考点，两种温标在数值上就完全相同。上就完全相同。理想气体仅是一种数学模型，实际上并不存在，故只能用真实气理想气体仅是一种数学模型，实际上并不存在，故只能用真实气体来制作气体温度计。因此，直接用气体温度计来统一体来制作气体温度计。因此，直接用气体温度计来统一(tngy)(tngy)国际温标，不仅技术上难度很大，很复杂，而且操作非常复杂，国际温标，不仅技术上难度很大，很复杂，而且操作非常复杂，困难。于是，出现了协议性的国际实用温标。困难。于是，出现了协议性的国际实用温标。国际实用温标和国际温标国际实用温标和国际温标经国际协议产生的国际实用温标的指导思想是要尽可能地接近热经国际

42、协议产生的国际实用温标的指导思想是要尽可能地接近热力学温标，力学温标，1989 1989年年7 7月第月第7777届国际计量委员会批准建立了新的国届国际计量委员会批准建立了新的国际温标，简称际温标，简称ITS-90ITS-90。为和。为和IPTS-68IPTS-68温标相区别，用表示温标相区别，用表示ITS-90ITS-90温温标。我国从标。我国从19941994年开始全面推行年开始全面推行ITS-90ITS-90新温标。新温标。第24页/共62页第二十五页，共62页。2023/2/2726温标温标温标温标(wnbio)(wnbio)与标定与标定与标定与标定5.5.标定标定6.6.对温度计的标

43、定，有标准对温度计的标定，有标准(biozhn)(biozhn)值法和标准值法和标准(biozhn)(biozhn)表法两种方法。表法两种方法。7.7.标准标准(biozhn)(biozhn)值法就是用适当的方法建立起一系列国际温标定义的固定温度点值法就是用适当的方法建立起一系列国际温标定义的固定温度点(恒温恒温)作标准作标准(biozhn)(biozhn)值，把被标定温度计值，把被标定温度计(或传感器或传感器)依次置于这些标准依次置于这些标准(biozhn)(biozhn)温度值之下，记录下温度计的相应示值温度值之下，记录下温度计的相应示值(或传感器的输出或传感器的输出)，并利用国际温标规定

44、的内插公式对温度计，并利用国际温标规定的内插公式对温度计(传感器传感器)的分度进行对比记录，从而完成对温度计的标定。标定后的温度计可作为标准的分度进行对比记录，从而完成对温度计的标定。标定后的温度计可作为标准(biozhn)(biozhn)温度计使用。温度计使用。8.8.标准标准(biozhn)(biozhn)表法是把被标定温度计表法是把被标定温度计(传感器传感器)与已被标定好的更高一级精度的温度计与已被标定好的更高一级精度的温度计(传感器传感器)，紧靠在一起，共同置于可调节的恒温槽中，分别把槽温调节到所选择的若干温度点，比较和记录两者的读数，获得一系列对应差值，经多次升温、降温，重复测试，若

45、这些差值稳定，即可把记录下的这些差值作为被标定温度计的修正量，完成对被标定温度计的标定。，紧靠在一起，共同置于可调节的恒温槽中，分别把槽温调节到所选择的若干温度点，比较和记录两者的读数，获得一系列对应差值，经多次升温、降温，重复测试，若这些差值稳定，即可把记录下的这些差值作为被标定温度计的修正量，完成对被标定温度计的标定。第25页/共62页第二十六页，共62页。2023/2/2727测温法分类测温法分类测温法分类测温法分类(fnli)(fnli)及其特点及其特点及其特点及其特点&按测量体与被测介质接触按测量体与被测介质接触(jich)(jich)与否来分，有接触与否来分，有接触(jich)(j

46、ich)式测温和非接触式测温和非接触(jich)(jich)式测温两大类。式测温两大类。&接触接触(jich)(jich)式测温是基于热平衡原理，温度敏感元件与被测对象接触式测温是基于热平衡原理，温度敏感元件与被测对象接触(jich)(jich)，依靠传热和对流进行热交换，当传热量为零，二者温度相等。，依靠传热和对流进行热交换，当传热量为零，二者温度相等。&根据测温转换的原理，接触根据测温转换的原理，接触(jich)(jich)式测温可分为膨胀式、热阻式、热电式等多种形式。如水银温度计、热电偶温度计等。式测温可分为膨胀式、热阻式、热电式等多种形式。如水银温度计、热电偶温度计等。非接触式测温时温

47、度敏感元件不与被测对象接触，而是通过热辐射进行热交换，或者是温度敏感元件接收被测对象的部分热辐射能，由热辐射能的大小推出被测对象的温度，如辐射测温；或是非接触式测温时温度敏感元件不与被测对象接触，而是通过热辐射进行热交换，或者是温度敏感元件接收被测对象的部分热辐射能，由热辐射能的大小推出被测对象的温度，如辐射测温；或是(hu sh)(hu sh)利用敏感元件感受温度使其参数发生变化，通过非接触的场的耦合进行检测，如电涡流式测温。利用敏感元件感受温度使其参数发生变化，通过非接触的场的耦合进行检测，如电涡流式测温。第26页/共62页第二十七页，共62页。2023/2/2728测温法分类测温法分类测

48、温法分类测温法分类(fnli)(fnli)及其特点及其特点及其特点及其特点&热膨胀热膨胀(png zhng)(png zhng)式测温方法：式测温方法：&膨胀膨胀(png zhng)(png zhng)式测温是基于物体受热时产生膨胀式测温是基于物体受热时产生膨胀(png zhng)(png zhng)的原理，分为液体膨胀的原理，分为液体膨胀(png zhng)(png zhng)式式和固体膨胀和固体膨胀(png zhng)(png zhng)式两类。式两类。&膨胀膨胀(png zhng)(png zhng)式温度计按膨胀式温度计按膨胀(png zhng)(png zhng)基体基体可分为液体膨

49、胀可分为液体膨胀(png zhng)(png zhng)式玻璃温度计、液体或式玻璃温度计、液体或气体膨胀气体膨胀(png zhng)(png zhng)式压力温度计及固体膨胀式压力温度计及固体膨胀(png zhng)(png zhng)式双金属温度计。式双金属温度计。&玻璃温度计玻璃温度计&玻璃温度计按使用方式又可分为全浸式和局浸式两大玻璃温度计按使用方式又可分为全浸式和局浸式两大类。类。(2)(2)压力温度计压力温度计(3)(3)压力温度计是根据一定压力温度计是根据一定(ydng)(ydng)质量的液体、气体、质量的液体、气体、蒸汽在体积不变的条件下，其压力与温度呈确定函蒸汽在体积不变的条件

50、下，其压力与温度呈确定函数关系的原理来实现测温功能。数关系的原理来实现测温功能。第27页/共62页第二十八页，共62页。2023/2/2729测温法分类测温法分类测温法分类测温法分类(fnli)(fnli)及其特点及其特点及其特点及其特点&热膨胀式测温方法热膨胀式测温方法(fngf)(fngf)(3)(3)双金属温度计双金属温度计(4)(4)基于固体受热膨胀原理，通常基于固体受热膨胀原理，通常(tngchng)(tngchng)是把是把两片线膨胀系数相对差异很大的金属片叠焊在两片线膨胀系数相对差异很大的金属片叠焊在一起，构成双金属感温元件。当温度变化时，一起，构成双金属感温元件。当温度变化时，