B-第二章温度测量

1、第二章温度测量，温度及温标1, 温度(Temperature)(1) 温度的基本概念温度1:通俗说，是物体状态函数，是表示物体冷、热程度的物理量。温度2:微观说，温度是对分子平均动能大小的一种度量，其高低标志着组成物体的大 量分子无规则运动的剧烈程度，温度是物体大量分子热运动的共同表现。温度含有统计意 义，对于单个分子，温度是无意义的。温度3:温度反应了热平衡。温度的宏观概念是建立在热平衡基础上的。物体或空间区 域与邻近物体或空间区域是否存在热流(能量交换)及流动方向，描述这种行为的量称为 温度。若无热量流动，则称该物体或空间在这个温度下达到了热力学平衡。(2) 温度的测量 理论基础设计与制作

2、温度计的理论基础：如果已知一个物体的某些性质或状态随温度变化的定量关系，就可以通过该物体的性 质或状态的变化情况来获知温度。当两个物体处于一个系统中而达到热平衡时，二者就具有相同的温度。因而可以从一 个物体的温度得知另一个物体的温度。 测温物质自然界中有很多物质，其性质或状态，如电阻、热电势、体积、长度、辐射功率等，都 与温度有关，但并不是所有物质都可作为感温元件，测温物质的选择必须满足以下条件：A，物质的某一属性 G仅与温度T有关，即G =G(T)，其函数关系必须是单调的，且 最好是线性的。B，随温度变换的属性应是容易测量的，且输出信号较强，以保证仪表的灵敏度和测量 的准确度。C,应有较宽的

3、测量范围。D，应有较好的复现性和稳定性。完全满足上述条件的物质是难以找到的，一般只能在一定的范围内近似满足，因此由不同材料和结构形式制成的温度计各有优缺点。2, 温标(Temperature Scale)(1) 概念温度的数值表示方法叫温标。温标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，并明确了温度的测量单位。各种测温仪表的分度值就是由温标决定的。温标就是温度的标识。（2）建立温标三要素 选择温度固定点； 选择测温物质，确定它随温度变换的属性及测温属性； 规定测温属性随温度变化的规律。（3）常用温标经验温标借助于某种物质的物理量与温度变化的关系，用实验方法或经验公式所确定的温标

4、称 为经验温标。它主要指摄氏温标和华氏温标。这两种温标都是根据液体受热后体积膨胀的 性质建立起来的。A ，摄氏温标 原始的摄氏温标的建立是选择装在玻璃毛细管中的液体作为测温物质。随着温度的变 化，毛细管中液体的长短反映了液体体积膨胀这一测温属性。选择1.01325*10 5Pa下水的冰点温度作为下限（0C）、水的沸点作为上限100C,并且认为在两点之间液柱的长短与温度的关系是线性的，在0-100OC 之间均分 100等分，每一等分为1摄氏度，单位符号为 C。摄氏温标虽不是国际统一规定的温标，但我国目前还在 继续使用。摄氏温标特点：易复现，但不确定，不能外推，缺乏理论基础。B, 华氏温标（Fah

5、renheit）华氏温标的建立与摄氏温标类似。华氏以实验室所能达到的最低温度（水+纯水+氯液或冰+盐）为0F，实际为-17.8C，以它的体温口或腋下为 100F，实际为37.8C，创建 了首个温标。后来规定在1.01325*105Pa下水的冰点为32 F。水的沸点为212 F，中间划分为180 等分，每一等分为华氏度，单位符号为 F。华氏温标已淘汰，不再使用。华氏和摄氏的关系为：可见： -40 oC =-40 oF 。C, 结论：摄氏温标和华氏温标在测温学的发展中起过重要的作用，但存在明显缺点： 温度测量依赖于选用的测温物质，且应用范围受制作温度计的材料和工作物质的 限制；温标的定义具有较大的

6、随机性。 虽然它们都选用冰点温度和沸点温度作为固定点， 但基本单位不同，所确定的温度数值也就不同，不能严格保证世界各国所采用的 基本测温单位完全一致。 假设温度与工作物质的关系为线性，而实际情况并非如此，从而造成中间温度的 测量差异。 热力学温标热力学温标又称绝对温标或开尔文温标，单位为K。热力学温标是以热力学第二定律（热只能从热处传递到冷处 ）为基础的一种理论温标，也是理想气体温标。已被国际计量大会采 纳作为国际统一的基本温标。其特点是不与某一特定的温度计联系，且与测温物质无关， 是由卡诺定理推导出来的，所以热力学温标是一种纯理论的理想温标，无法直接实现。规定一个绝对零度 -273.15 o

7、C ，低于零度的温度不可能存在， 绝对零度下原子停止运动， 0k 是不会向外界放出热量的状态。绝对零度是自然界的所能达到的最低温度。在热力学中从理论上证明，热力学温标与理想气体温标完全一致。所以经常借助气体 温度计经示值修正后来复现热力学温标，但设备复杂、价格昂贵，不适用于实际应用。 国际实用温标为了使用方便，国际上协商确定，建立一种既使用方便、容易实现、各国通用，又能 体现热力学温度的温标，这就是国际实用温标，又称国际温标。国际温标通常具备三个条 件：A，尽可能以当代科技水平接近热力学温度；B，复现准确度高，使各国都能准确地复现同一国际温标，确保温度量值的统一性；C,用于复现温标的标准温度计

8、，使用方便，性能稳定。国际温标的基本内容如下：A，选择一些纯物质的固定点（可复现的平衡态）的温度作为温标的基准点；即按某些 材料的特殊热力学状态，确定了一组参考温度值。这些特殊的热力学状态，其温度是确定 的（不一定都有三态点，如玻璃。凝聚态：固液态、及液晶、等离子体等态）。金点：固液平衡 -1064.18 oC银点：固液平衡 -961.78 oC铝点：固液平衡 -660.323 oC锌点：固液平衡 -419.527 oC锡点：固液平衡 -231.928 oC水三态点： 0.010oC氩三态点； -189.3442 oC氖三态点：-248.5939 C 氡三态点；-259.3467 CB, 规定

9、了不同温度范围内的基准仪器（或称内插仪器），也就是测温物质；C, 在温标基准点上分度，确定各固定点温度间的内插公式，这些公式建立了标准仪器示值与国际温标数值之间的关系，是反映温度计特性曲线的函数。（确定温度和测温物质之间的对应关系）*温标基准点、基准仪器、内插公式被称为国际实用温标“三要素”。D，第一个国际温标 1927年建立，此后大约每隔 20年进行一次重大修改：ITS 27 ；ITS 48 ；ITS 68 ；ITS 90 ；（3）ITS 90被我国广泛采用：A，定义固定点。ITS 90中定义固定点17个，固定点两个温度的关系为： t90摄氏温度，CC。T90热力学温标，K。B，基准仪器。I

10、TS 90的内插用标准仪器，是将整个温标分为4个温区。温标的下限为0.65K，向上到用单色普朗克辐射定律实际可测得的最高温度：3He和4He蒸汽温度计；0.655.0K。（用这种仪器作为温度基准，复现温标）3He 和 4He 定容温度计：3.024.5561K。铂电阻温度计：13.8033 1234.93K。光学或光电高温计：1234.93K以上。上述1、2属于低温区；3属于中温区；4属于高温区。C,内插公式。每种内插标准仪器在n个固定点温度下分度，以此求得相应温度区内插公式中的常数。（如铂R=f （T）（4）温标的传递国际上为了统一温度测量标准，相应建立自己国家的温度标准作为本国温度测量的最

11、高 依据一国家基准。我国的温度基准建立在中国计量科学院。各地区、省、市建立的为次级标准，需定期由国家基准检定。测温仪表按工作准确度可分为： 基准、工作基准、一等基准、二等基准以及工作用仪表。 不管哪一级仪表都得定期到上一级计量部门进行检定。对测量仪表进行检定是对测温仪表进行分度的另一项重要任务。二，温度测量仪表的分类根据工作原理分类温度测量仪表：（1）基于物体受热膨胀原理的膨胀式温度计；（2）基于导体或半导体电阻值随温度变化关系的热电阻温度计；（ 3）基于热电效应的热电偶温度计；（4）基于普朗克定律的辐射温度计：全辐射温度计、亮度温度计（光学高温计和光电 高温计）、比色温度计（双比色、三比色）

12、 。（5）基于全反射原理的光纤温度计；（6）其它温度计。如集成温度传感器制成的温度计、晶体管温度计等。 根据测温范围：高温、中温和低温温度计。根据仪表准确度等级：基准、标准和工业温度计。 根据测量方法或温度传感器使用方式：接触式测温仪表（低温区） 、非接触式测温仪表（高温区） 。2，接触式测温仪表（1）原理由热平衡原理可知， 两个物体接触后经过足够长时间达到热平衡， 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， 这种测温方式称为接 触法测温， 以此为基础设计的温度计称为接触式测温仪表。 测量时温度计必须与被测物体直 接接触，充分换热。主要是测量低温。（2

13、）优点A ，测温准确度相对较高；主观可靠；B，系统结构相对简单，测温仪表价格较低；C,可测量任何部位温度；D，便于多点集中测量和自动控制。（3）缺点A ， 测温有较大滞后；B，接触过程中易破坏被测对象的温度场分布和热平衡状态；C,不能测量移动的或太小的物体；D，测温上限受到温度计材质的限制，故所测温度不能太高；E,易受被测介质的腐蚀作用，对感温元件的结构、性能要求苛刻，恶劣环境下使用需 外加保护套管。（4）重要接触式测温仪表有：膨胀式温度计、热电阻温度计和热电偶温度计。3，非接触测温仪表（1）原理基于物体的热辐射原理设计而成。测量时感温元件不与被测对象直接接触。通常用来测定1000 以上，移动

14、、旋转或反应迅速的高温物体的温度或表面温度。（2）优点A，测温范围广，适于高温物体测量；B，测温过程中不破坏被测对象温度场，不影响原温度场分布；C,能测运动物体温度；D，热惯性小，探测器的响应时间短，测温响应速度快，约2-3秒。易于实现快速与动态温度测量。在一些特定条件下，例如：核子辐射场，辐射测温可以进行准确而可靠的测量。（3）缺点A，不能直接测得被测对象的真实温度，精度不高；B，辐射温度计的测量受中间介质的影响较大特别是工业现场条件下，周围环境比较恶劣，中间介质对测量结果影响较大。这种情况下温度计波长范围的选择是很重要的。C,辐射测温原理复杂，导致温度计结构复杂，价格较高；（4 ）非接触式

15、测温仪表主要有辐射温度计、光纤辐射温度计等，其中前者又分为全辐射温度计、亮度温度计（光学温度计、光电高温计）和比色温度计。三，膨胀式温度计利用物质的热膨胀（体膨胀或线膨胀）性质与温度的物理关系制作的温度计称为膨胀式 温度计。玻璃液体温度计。1，热胀冷缩（1）液体、固体体积会随着温度升高而增大，反之减小。如钢轨缝隙、热管道串入膨胀节或弯头、电缆线留余长。线膨胀公式：L L T （在一定温度范围内视为线性）。其中，：是物质的线膨胀系数。面膨胀系数2 =（1:匕）2 -1-22 V 2。体积膨胀系数 =（1 什二）3 _1 = ： 3 3二3-2 13。例如：在 20 CC 附近铅=25 10/ o

16、C ;钢 12 10“/C ;石英 0.4 10“/C ;汽油的体积膨胀系数 2 -25 10/C。可见汽油膨胀比钢油箱还大，故夏天汽油会溢出。（2）气体，因占满整个空间，表现为 T P ，欲占据更大空间的趋势愈强。可以从分子、原子震动观点看，T 动能变大，相邻分子碰撞加剧，拉长了分子之间的距离；从每个原子看，四周任何方向都会增长一定的距离，原子更多的物质，膨胀更多；（3 ）热固性体既不能熔化，也不能溶解，无膨胀性，如：胶木、甲醛树脂、环氧树脂（粘件时会剥离 下来的原因）。（4 ）带孔物体的涨缩T ，孔的面积也增大，约：A=2y A T，2 一是物体的面膨胀系数就像插入一个扦子一样，也可空画一

17、条线圈，这个圈也会胀大，而不是向内收缩。（5）热应力热胀冷缩时，各部分因物质不同，温度不均而导致的力，如玻璃杯碎掉，复杂的说热胀量与曲率凸凹状况有关。（7）应用液氮下低温装配，骨折手术卡等。2,玻璃液体温度计（1）简介玻璃液体温度计是利用 感温液体（水银、酒精、煤油等）在透明玻璃温泡和毛细管内的热膨胀作用来测量温度的，它广泛应用于工业、 农业、科研等部门，是最常用的测温仪表。特点：玻璃液体温度计具有结构简单，读数直观、使用方便、价格便宜等优点，其测温范围-100 c 600oc。（2）结构玻璃液体温度计主要由感温泡，玻璃毛细管和刻度标尺三部分组成，根据用途不同其 结构也不完全相同，如有的温度计

18、在玻璃毛细管上装有安全泡与中间泡。A，感温泡位于温度计的下端，使玻璃液体温度计的感温部分，如夹在腋下或舌下。可容纳绝大部分的感温液，也称储液泡。感温泡直接由玻璃毛细管加工制成（拉泡）。或由焊接一段薄壁玻璃管制成（接泡），玻璃比较软的时候拉泡。B，玻璃毛细管玻璃毛细管是连接在感温泡上的中空细玻璃管，感温液体随温度变化在其内上下移动。C，标尺标尺用来表明所测温度的高低，其上标有数字和温度单位的符号，可将表示标尺的分 度线直接刻在毛细管表面，或单独刻在白瓷板上衬托在毛细管背面。D，安全泡位于玻璃毛细管顶部的扩大泡，其容积大约为毛细管容积的三分之一，安全泡的作用 有两个：一是当测温液体超过测量上限时，

19、防止由于温度过高而使玻璃管破裂和液体膨胀 冲破温度计。二是便于接上中断的液柱。E，中间泡中间泡是为了提高示值的准确度，在感温泡和标尺下限刻度之间制作的一个储液泡，目的是当温度计上升到下限刻度时，能容纳膨胀的液体，这样可使具有较高测量上限的温度计的标尺缩短，或提高测量上限。对于比较精密的温度计还设有辅助标尺，即在中间泡 下面刻有零位线，以便检查温度计的零位变化，提高了测量下限。F，感温液封装在感温泡内的测温物质，需根据温度计的测量范围、准确度、灵敏度、稳定性、使用场所、结构和生产成本等因素选择感温液种类。感温液应满足如下条件：体膨胀系数大；黏度小，表面张力大；较宽的温度范围内保持液态；使用温度范

20、围内，化学性能稳定，不能起化学反应，改变物质性质；高温状态下，蒸汽压低；便于提纯，不变质，无沉淀现象。常用感温液：水银、甲苯、乙醇、煤油等。（2）测量原理玻璃液体温度计是根据物质的热胀冷缩原理制成的，它利用作为介质的感温液体随温 度变化而体积发生变化与玻璃随温度变化而体积发生变化之差来测量温度的。温度计所显 示的示值为液体与玻璃毛细管体积变化的差值。A，体膨胀物体受热后体积膨胀称为体膨胀，还包括压力膨胀。体膨胀系数：把温度变化 1 C所引起的物质体积的变化与其在0oC时的体积之比称为平均体膨胀系数，用表示。当温度由t,变化到t2时，有：式中：1为感温液的平均体膨胀系数，C 4。乂为温度为时的工

21、作物质的体积，m3。V 为温度为t2时的工作物质的体积，m3。当t, =0 C时，令t “2，则:一0 或 一 v（1t）tVoB,视膨胀当温度受热时，感温液体受热膨胀， 使感温液体在毛细管中上升，同时感温泡和毛细管 也因受热膨胀而容积增大， 使感温液柱下降。 但由于感温液的体膨胀系数大， 而玻璃的体膨 胀系数小，其结果是感温液体上升了一段距离， 感温液体在玻璃毛细管中随温度上升而上升， 随温度下降而下降，这种现象称视膨胀。综上所述，玻璃液体温度计的示值实际上是感温液体积与玻璃体积变化之差。（3）分类A，按结构 棒式温度计：厚壁毛细管，标尺直接刻度在毛细管表面。透明棒式（一等标准水银温 度计）

22、，可以正反两面读数，消除插入不垂直误差。釉带棒式（二等标准水银温度计） ，刻 度标尺背面熔入乳白色釉带，读数清晰直观。在玻璃制造过程中形成。内标式温度计：薄片长方形标尺板：乳白色玻璃或白瓷板，温度计毛细管紧贴标尺板， 一起封装在一个玻璃外套管内，一般为实验室温度计、工作温度计。外标式温度计：玻璃毛细管紧贴在标尺板上（塑料的、金属的、木板）的室内温度计 等。B，按标准度等级标准温度计、高精密温度计、工作温度计。 标准温度计：计量部门量值传递使用的标准器。一等水银温度计测量范围-60C 500C，最小分度0.05C或0.1C。二等水银温度计， 最小分度0.1C。棒式标准 温度计：一等正反两面读数。

23、二等精度较低，无需正反两面读数。高精密温度计：专门用于精密测量的温度计，用于实验室中，最小分度0.05 C，精度较高，检定时用一等铂电阻温度计。工业用温度计：直接用于生产和科学实验中的温度计，包括：实验室用和工业用两种。C,按使用方式 全侵式和局侵式。（4）误差分析 玻璃液体温度计误差来源基本可分为两大类：A，玻璃液体温度计在分度或检定时由标准器和标准设备带来的。标准器的误差是由标 准器本身的不确定度引入的。 标准设备的误差， 包括电测设备的不确定度， 恒温槽的温场不 均匀性等。这类误差是可以估算的。B，玻璃液体温度计的特性及测试方法所引起的，又可分为：零位变化对示值的影响；标尺位移对示值的影

24、响；露出液柱对示值的影响；读数误差； 毛细管不均匀对示值的影响；时间滞后误差；（5）标定A，一般选两个点作为基准，其它点线性划分；B，若要求精度高，就要考虑毛细管径不均，两者的膨胀系数不是恒值，可用5个基准点，其它点再线性划分。C，若精度要求再高，还要考虑环境温度对管径的影响，用公式进行补偿。（6）注意是利用液体的膨胀性质测温，不是重力所致，故可用于任何方位，太空亦可。四，固体式温度计简介：主要指双金属温度计，结构简单，抗震性好，无汞害。读数指示明显，准确度不高。使用范围：-80 C 600 oC。（1）工作原理A，双金属温度计利用两种膨胀系数不同的材料制成，焊接在一起，其中一端固定，另 一端

25、为自由端。B,当温度升高时，膨胀系数较大的金属伸长较多，必然会向膨胀系数较小的金属片一 面弯曲变形，温度越高，弯曲越大。以偏转角度或位移指示温度。C，膨胀系数较小的一层为被动层，膨胀系数较大的一层称为主动层。D，双金属片在一定温度范围内受热变形弯曲的规律：由公式可知，在双金属片长度L,被动层和主动层厚度 、f、：2 定时，而且2,：在规定温度范围内保持常数时，双金属片的偏转角或位移与温度t成线性关系。（2）双金属片的选择A，材料的膨胀系数差别要大，即主动层膨胀系数要高，被动层膨胀系数要尽量低，热 膨胀系数在使用范围内保持稳定。B,为在较宽的温度范围内保持稳定，双金属片要具有较高的弹性模量，较低

26、的弹性模 量温度系数。被动层常用因瓦钢（铁镍合金、含镍36%，其余为铁，g =1210* /C ）。主动层常用黄铜，合金钢等，:-=1819 10/C。五，压力式温度计利用封装于密闭容器内的工作介质随温度升高而压力升高的性质，通过工作介质的压力测量来测量温度的机械式测量仪表。（1）结构A，温度计是一个密闭系统，填充工作介质，可以是液体、气体；B，是一个定容系统；C,系统由温包（感温球泡）、金属导管（可弯曲但容积一定），用于传递压力。（2 ）测温原理弹簧管内腔与金属导管相通。另一端封死为自由端，在温度变化时，对于定容，密闭系 统内的填充介质有如下变化：对液体填充介质，温度升高则膨胀，但在定容情况

27、下，膨胀则压力升高，引起弹簧管压力计的膨胀，即伸展。此时体积略有胀大。对气体填充介质，温度升高膨胀，膨胀在定容下直接导致压力升高。（3）特点A，因要热平衡，热惯性较大，动态性能差，不利于测量快速变化的温度；B，金属导管受热膨胀，影响精度，测量准确度一般，可采用高温包/容积比减小导管直径。（4）应用用在不需要任何电源，又要直观显示之处，如飞机、汽车、拖拉机也可用于温度控制。 举例：冰箱、调温钮就是调节压力开关位置。六，电阻式温度计1概述（1 ）利用物质随温度变化时，本身电阻随之变化的特性测量温度。（2）电阻的温度特性。电阻的阻值随温度变化的特性可用电阻温度系数:表示：电阻温度系数，C ； R :

28、温度为t时，热电阻分电阻值，1 ； Rt0:温度为t。时，热电阻的电阻值，门。电阻的温度系数：给出了温度每变化1 C时，热电阻的阻值的相对变化量。：是t。-1之间的平均电阻温度系数。（3）温度系数特点对于金属热电阻:-0，即随着温度升高，电阻增加。半导体热敏电阻，:-正负都可。（4）热电阻的纯度A，热电阻纯度对温度系数 :影响很大，纯度越高，:越大。B，电阻纯度用百度电阻比表示。w 100 , w越大，纯度越高。Ro（5）热电阻的材料要求A，大而稳定的温度系数 :oB, 电阻率大，减小元件尺寸（电阻丝可以短，减小热惯性，缠绕方便）。C, 电阻值随温度变化要有单值的函数关系，最好线性。D，延展性

29、好，易于拉成细丝。E, 耐腐蚀、不易发生物理化学反应（电阻要发热和测温） 。F, 易于提纯。针对上述材料要求， 没有那种材料是完全合适的。常用的就是：金属热电阻、半导体热敏电阻A，金属热电阻在温度每升高 1 C时，电阻增加0.4%-0.6%B，半导体热敏电阻在每升高 1 C时，电阻变化2%-6%可见，半导体热敏电阻灵敏度比金属高，但复现性和稳定性比较差。每支需单支标定， 应用受到一定的限制。（5）热电阻的特点A，工业上广泛用于测量-200 C-850 C的温度，低温至1K，高温达1000 C。B，与同材料热电偶相比，中低温度稳定，适合测低温。C,标准铂电阻的准确度最高，在JTS-90国际温标中

30、作为 13.8033-1234.93K范围内的内插用标准温度计。2,金属热电阻温度计简介：热电阻导电性能良好的金属：镍、镉、铜、铂、银等，当温度升高时，电阻增加。最常用的是铜和铂。（锰铜是温度系数极小的材料，作电阻箱用，有些场合不需要高的温度系数）（1）结构普通热电阻温度计主要由感温元件、引线、保护管和接线盒组成。外形和热电偶很相似，特别是保护管和接线盒很难区分。上图中，感温元件是热电阻温度计的核心，是由热电阻丝和绝缘骨架构成（电阻丝缠绕在绝缘骨架上）。热电阻丝包括：绝缘骨架：材料：云母、陶瓷、玻璃；形状：棒、片接法：为使感温元件没有电感，采用无感绕法。（2）温度和电阻的关系式R0 :0C 时

31、的电阻值Pt100、Pt50、Cu50、CU100，表明 R0 = 1000、5曲。A, B :系数，与材料有关，铂、铜不一样。一般在小的温度范围内。如0 C-50 C，将高次项略去。即将 B略去，这样 Rt和T呈线性关系。T :摄氏温度。由此关系式可见：Rt和T之间关系与 R0有关，R0有规定：Ro大二.体积大=电流流过产生热量增加 =引线电阻的影响变小。只0小=.体积大=.电流流过产生热量减小 =引线电阻的影响变大。R0选择要适当，即热电阻要有一定的基础阻值，所以要加一定的长度粗细要求。Rt-的关系还可见分度表。（3）铂电阻温度计RTD铂是一种贵金属，铂电阻温度计具有较高的准确度。A, 特

32、点：稳定性好，抗氧化性强，可以工作在较宽的温度范围内，1200 C以下保持温度特性；温度系数比较大，0-100 C内电阻平均温度系数 3.925 10； C；电阻值与温度的关系是 非线性的。铂丝：铂电阻率大（单位长度电阻）=电阻丝不必太长铂的机械强度较大=不必太粗C：0.03mm-0.07mm）=只绕一层于绝缘骨架 =可以裸丝=铂电阻体积较小=响应较快。B, 温度特性关系式：标准铂电阻，可以用一种严密，合理的方程来表示电阻和温度的关系，比较复杂工业用铂电阻测温范围-200-850 C，分两个测温范围表示：对于-200-0 C :对于0-850 C式中：A =3.9083 10” C，B=-5.

33、775 10”，C=-4.183 102C*。（5）铜电阻温度计用于测量准确度不高，温度低的场合，便宜价廉。A，特点温度系数也比较高，a =4.26 4.38汇10；电阻和温度线性关系。测温低，范围宽150 C -200 C机械强度下降。250 C氧化，一般工作在-50 C -150 C ；铜丝：良导体，电阻率小 =电阻丝要长铜软强度强度小 =粗（门=0.13mm）=绝缘骨架上绕多层（体积大）=不能裸丝，包漆包线=铜电阻体积大=响应较慢（热惯性大）。B,温度特性0-100 C 时，Rt=R0（1 At），呈线性关系， A =4.33 10“ C*-50-150 C 时，R R0（1 At Bt

34、2 Ct3） ， A = 4.28899 10 C* ，B = -2.1133 10- C - , C =1.233 10- C。(6 )金属热电阻温度计的测量电路 一调理电路A，作用和分类如何将电阻的变化变成电信号反映出来；消除电阻引线的影响；分为二线制、三线制、四线制。B，二线制结构：热电阻两端各引一根导线的形式；两引线电阻RA, RB ；桥路；RA, RB, R 一起构成电桥测量臂；引线随环境和被测对象温度的变化量厶RA RB与被测对象引起的热电阻Rt的阻值变化量 Rt 一起被转化为有用信号转化测量信号造成误差。工作原理：调Rt，电桥平衡：温度变化：R t = Rtvl Rt， RA=

35、Rl Ra，Rb= RB *lRb。则：因此可求：但是 r t对应关系，Rt RA R t，显然有误差了。结论：二线制结构简单、安装方便，但导线电阻附加误差。适用于准确度不高、引线不长的场合。C, 三线制结构：在热电阻的一段连接两个导线，另一端连接一根导线构成三线制。工作原理：调R1，电桥平衡：设计成：R2 = R3，则：设 Ra 二 Rb，则：当温度升高，电桥不平衡，则：(RaR 查表求出 T。*如果冷端变化了，即冷端受到干扰波动了，T)T0T T)未知，则：此时查表测温有误差了，要想等式相等，现在等式变成：因此，补偿的含义是：在热电偶回路中，将E(T0,T0)补偿上，使回路:mv= E(T

36、,T0)+E(To，T0)=E(T,To)这样：mv+ E(To,O) = E(T,0)即可以准确的测量温度了。怎样补偿：补偿电桥法。即在回路中串联电桥进行补偿。电桥中R,R2,R为温度系数小的锰铜电阻，R为金属热电阻，使 R与热电偶冷端处于同温度。当冷端温度为T0时，设计成R = R2 = R3 = R，电桥调平衡，此时电桥输出 Uab = 0v , 整个热电偶电路测量值 mv= E(T,T0)。当冷端温度变化时，即冷端温度扰动时：TT0 . T6, 实际热电偶(1) 热电偶材料A，热电特性好，热电势与温度成单值关系，线性的或单值线性的，这样可以使显示仪表的刻度线性化，提高内插准确度，在测温

37、范围内，热电势在规定的温度范围内变化。B，物理化学性稳定，不易氧化腐蚀。C,测温范围宽，熔点高，测温上限高。D，物理特性好，高的导电率，小的电阻温度系数。E, 机械性能好，强度高，易加工。常用的热电偶包括：E型-镍铬/康铜(一种铜镍合金，体电阻很大，温度系数小)；T型-铜/康铜；S型铂铑/铂；K型-镍铬/镍铅；B型-铂铑30/铂铑6 (铂铑的含量不同)；(2) 热电偶的分类热电偶有多种分类方法：如标准热电偶和非标准热电偶；高温热电偶和低温热电偶；金属热电偶和半导体热电偶；贵金属热电偶(铂铑类)和廉金属热电偶(镍铬，康铜)。标准热电偶：具有统一的分度表，不用单只标定，有可互换的配套仪表。国际标准

38、中，有8种标准热电偶，它们的分度号：S、R、B、K、N、E、J、To其中，贵金属热电偶：S （铂铑10/铂）、R （铂铑13/铂）、B （铂铑30/铂铑6）,可在1000度以上使用。廉价金属热电偶：K （镍铬/镍硅）、N （镍铬硅/镍硅）、E （镍铬/康铜）、J（铁/康铜）、T （铜/康铜）。（3）热电偶的结构（普通型热电偶）A，热电极：贵金属热电极直径0.3-0.65mm，廉金属热电极直径 0.5-3.2mm ,热电偶长度 350mm-2000mm。B，绝缘套管：防止热电极之间或热电极与保护套管之间发生短路，绝缘套管材料，由测量范围决定：1000度以下为普通套管，1000-1300之间为高纯

39、度氧化铝。1300-1600之间为刚玉（氧 化铝晶体，耐高温材料）。C,保护管：使热电偶不直接与被测物质接触。包括金属材料和非金属材料。一般用金 属陶瓷，导热性好，机械性能好。D，接线盒：固定接线座，连接热电极和补偿导线。从结构看对于裸丝电偶，保护管具有防护作用，但对动态性能有影响。引线绝缘，绝缘套管填氧化铝粉末等。（4）热电偶的应用A，工业用热电偶测温的基本线路热电偶测温线路由热电偶，中间连接部分（补偿导线，恒温箱或补偿桥，铜导线等）和 显示部分组成，连接时热电偶冷端和补偿导线接点两个端子必须保持在同一温度上。B，热电偶的正向串联同型号热电偶异名极串联接法：同型号热电偶正向串联称为热电堆，其总电势：采用热电堆来测量同一温