第3章_温度测量

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1、1.接触法接触法u当两个物体接触后，经过足够长的时间达到热平当两个物体接触后，经过足够长的时间达到热平衡后，则它们的温度必然相等。如果其中之一为衡后，则它们的温度必然相等。如果其中之一为温度计，就可以用它对另一个物体实现温度测量，温度计，就可以用它对另一个物体实现温度测量，这种测温方式称为接触法这种测温方式称为接触法。u特点：特点：温度计要与被测物体有良好的热接触，使温度计要与被测物体有良好的热接触，使两者达到热平衡。两者达到热平衡。u接触式测温法是使感温元件直接与被测物体或直接触式测温法是使感温元件直接与被测物体或直接与被测介质接触，感受被测物体或被测介质的接与被测介质接触，感受被测物体或被

2、测介质的温度变化。温度变化。u膨胀式、压力式、热电阻与热电偶温度计膨胀式、压力式、热电阻与热电偶温度计2.非接触法非接触法u利用物体的热辐射能随温度变化的原理测定物利用物体的热辐射能随温度变化的原理测定物体温度，体温度，这种测温方式称为非接触法这种测温方式称为非接触法。u特点：特点：不与被测物体接触，也不改变被测物体不与被测物体接触，也不改变被测物体的温度分布，热惯性小。的温度分布，热惯性小。u通常用来测定通常用来测定10001000以上的移动、旋转或反应以上的移动、旋转或反应迅速的高温物体的温度。迅速的高温物体的温度。u例如：辐射式、红外式等。例如：辐射式、红外式等。一、液体膨胀式温度计一、

3、液体膨胀式温度计1、玻璃液体温度计（1）测温原理 （2）构造 （3）分类2、工作用玻璃液体温度计3、水银做温度计工作液的优点：不沾玻璃、易提纯、液态范围广、200度以下体膨胀系数与T几乎成很好的线性关系。如何提高测温上限：水银液面上空加氮，采用热变形较小的石英做玻璃管，可使测温上限达600度。4、温度计使用注意事项二、压力式温度计二、压力式温度计n1、原理、结构n2、类型：根据所充介质的不同n（1）液体压力式温度计n（2）气体压力式温度计n（3）蒸汽压力式温度计n（4）压力式温度计型号n3、压力式温度计特点 图3-5 WT型压力表式温度计的结构n1-温包；2-毛细管；3-弹簧管；4-刻度盘；5

4、-齿轮传动机构；6-示值指针；7-表壳温包毛细管弹簧管三、双金属温度计双金属温度计 n（1）原理）原理n（2）分类）分类n（3）型号）型号 WS -双金属温度计是采用金属片为感温元件的一种测量仪表，广泛用于机械、化工、轻纺、制药、食品、船舶等生产过程中的测量和控制。型号：型号：WS-71 WSX-71 WSS-301 WSS-311 WSS-321 WS-70 WSS-401 WSS-411 WSSX-401 WSSX-411 WSSX-421 WSS-401F WSS-411F WSSX-401F WSSX-411F WSS-421F WSSX-421F WSS-501 WSS-511 WS

5、SX-501 WSSX-511 WSS-501F WSS-511F WSS-461 WSS-561 WSSX-461 WSS-481 WSS-581 WSSX-48 WSS型双金属温度计的结构主要内容主要内容 v 一、热电偶测温原理、基本定律一、热电偶测温原理、基本定律v 二、热电偶的连接、结构与类型二、热电偶的连接、结构与类型 v 三、常用热电偶三、常用热电偶标标准化和非标准化准化和非标准化v 四、热电偶的冷端温度补偿、检修问题四、热电偶的冷端温度补偿、检修问题v 五、热电偶的示值标定、安装注意事项五、热电偶的示值标定、安装注意事项3.3 热电偶温度计1、热电偶测温原理2、热电偶的三条基本定

6、律一、热电偶测温原理、基本定律一、热电偶测温原理、基本定律 热电偶特点：范围热电偶特点：范围-27035000C, 温度信号温度信号变成电信号，结构简单、性能稳定、容易制造，变成电信号，结构简单、性能稳定、容易制造，测量准确度高、动态特性好及远传。测量准确度高、动态特性好及远传。热电偶测温原理1.热电偶：两种不同材料的导体（或半导体）A和B组成闭合回路。A、B是热偶丝，也叫热电极。2.热电势：热电偶放在被测对象中，两端温度不同时，会产生的电动势3.热电流：回路中通过的电流。4.热端（工作端）、冷端（自由端）：感受温度变化的那端称为工作端或热端，另一端称为自由端或冷端（参考端）。 热电现象（热电

7、效应）热电偶的测温依据。测温原理：热电偶的冷端温度在保持不变的条件下，回路产生的热电势与热端温度有但只函数关系。先看一个实验热电偶工作原理演示 结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。 热电极热电极A A右端称为：右端称为：自由端自由端（参考端、（参考端、冷端）冷端） 热电偶的工作原理热电偶的工作原理 左端称为：左端称为：测量端测量端（工作端、（工作端、热端）热端） 热电极热电极B B热电势热电势A AB B上述现象称为热电现象，上述现象称为热电现象，18211821年赛贝克发现的，也年赛贝克发现的，也称赛贝克效应称赛贝克效应 接触电

8、势BAABNNekTTeln)(k 玻耳兹曼常数k=1.3810-23(J/K) ；T 接触面的绝对温度；e 单位电荷量，e=1.610-19(C) ；NA金属电极A的自由电子密度NA金属电极B的自由电子密度接触电势接触电势帕尔帖电势帕尔帖电势温差电势TTAdTTTe0),(0 汤姆逊系数，它表示温度为汤姆逊系数，它表示温度为1时所产生的电动势值，时所产生的电动势值， 它与材料的性质有关。它与材料的性质有关。 温差电势温差电势（汤姆逊电势）（汤姆逊电势） 热电偶的分度表n不同金属组成的热电偶，温度与热电动势之间有不同的函数关系，一般通过实验的方法来确定，并将不同温度下测得的结果列成表格，编制出

9、热电势与温度的对照表，即分度表。n供查阅使用，每10分档 。中间值按内插法计算。()MLMLHLHLEEttttEES型型(铂铑铂铑10-铂铂)热电偶分度表热电偶分度表 热电偶的四条基本定律 均匀导体定律、 中间导体定律、 中间温度定律、参考电极定律1. 均匀导体定律 1）定律内容：由一种均匀导体（或半导体）组成的闭合回路，不论温度如何分布，都不能产生电动势。 2）定律推论q（1)热电偶必须由两种不同材料组成q（2)由一种材料组成的闭合回路存在温差时，如回路有热电势，则材料不均匀2 中间导体定律1）定律内容：不同材料组成的闭合回路中，若各种材料接触点的温度都相同，则回路中热电势的总和等于零。2

10、）定律推论及应用q推论：在热电偶回路接入第三种导体，若第三种导体的两接点温度相同，对回路中总热电势无影响。q应用：用任意导线焊接热电偶，开路热电偶测温等。2. 中间导体定律在热电偶回路中接入与另一种导体称中间导体C，只要中间导体的两端温度相同，热电偶回路总电动势不受中间导体接入的影响。测量仪表及引线作为第三种导体的热电偶回路 2 中间导体定律 EABC(t,t1,t0)=eAB(t)+ eBC(t1) + eCB(t1)+ eBA(t0) = eAB(t)eAB (t0) = EAB(t,t0) 1 1）第一种连接方式）第一种连接方式EABC(t,t1,t0)=eAB(t)+ eBC(t0)

11、+ eCA(t0)若设若设tt1t0 ，则根据本定律有，则根据本定律有 eAB(t0)+ eBC(t0) + eCA(t0) 0EABC(t,t1,t0)=eAB(t)- eAB(t0)=EAB(t,t0)2 2）第二种连接方式）第二种连接方式3 中间温度定律1）定律内容： 热电偶在两接点温度t1、t3时的热电动势等于接点温度分别为t1、t2和t2、t3 的两支同性质热电偶的热电动势的代数和。EAB(t1, t2) EAB(t2, t3) = eAB(t1)+ eBA(t2)+ eAB(t2) + eBA(t3)= eAB(t1) + eBA(t3)= EAB(t1, t3)2)定律的应用：1