温测量资料PPT学习教案

1、会计学1温测量资料温测量资料第四章第四章 温度测量温度测量第1页/共83页宏观：热平衡状态系统的宏观性质。宏观：热平衡状态系统的宏观性质。微观：分子平均动能大小的量度。微观：分子平均动能大小的量度。温度测量的基本依据温度测量的基本依据-热力学热力学第零第零定律定律如果两个热力系的每一个都与第三个热力如果两个热力系的每一个都与第三个热力系处于系处于热平衡热平衡，则它们，则它们彼此彼此也处于热平衡。也处于热平衡。物理概念物理概念第2页/共83页衡量温度的标准尺度。譬如规定什么样的温度是衡量温度的标准尺度。譬如规定什么样的温度是150150，什么样的温度是，什么样的温度是200200。国际普遍使用的

2、温标有四种：国际普遍使用的温标有四种：热力学温标、热力学温标、 国际实用温标、摄氏温标、华氏温标国际实用温标、摄氏温标、华氏温标。温标三要素：温度计、固定点、内插方程温标三要素：温度计、固定点、内插方程温标：温标：表示温度的尺度表示温度的尺度第3页/共83页Q1/Q0 =T1/T0 假设一卡诺热机工作在假设一卡诺热机工作在温度为温度为T T0 0的低温热源和的低温热源和未知温度的高温热源之未知温度的高温热源之间，如果该卡诺热机向间，如果该卡诺热机向低温热源放出的热量为低温热源放出的热量为Q Q0 0 ，从高温热源吸收的，从高温热源吸收的热量为热量为Q Q1 1 T0T1卡诺热机Q0Q10011

3、T/Q Q T热力学温度热力学温度的内插方程的内插方程1 1、热力学温标、热力学温标 （开尔文（开尔文 1848年）年）第4页/共83页 开尔文引出此温标后，于开尔文引出此温标后，于18541854年建议用一个固年建议用一个固定点来确定此温标。人们发现水的三相点定点来确定此温标。人们发现水的三相点(273.16K)(273.16K)的的稳定性能长期维持在稳定性能长期维持在0.1mK0.1mK范围内。因此，范围内。因此，19541954年第年第1010届国际计量大会决定采用届国际计量大会决定采用水的三相点作为热力学温际水的三相点作为热力学温际的基本固定点的基本固定点此温标的表达式为：此温标的表达

4、式为：2273.161QTKQ 这种温标的最大特点是与选用的测温介质性质无这种温标的最大特点是与选用的测温介质性质无关，克服了经验温标随测温介质而变的缺陷，故称它为关，克服了经验温标随测温介质而变的缺陷，故称它为科学的温标科学的温标或或绝对热力学温标绝对热力学温标。由此而得的温度称为热。由此而得的温度称为热力学温度。从此所有的温度测量都以热力学温标作为基力学温度。从此所有的温度测量都以热力学温标作为基准。准。1 1、热力学温标、热力学温标 （开尔文（开尔文 1848年）年）第5页/共83页恒量TPV16.273参PTP（气体定容温度计）（气体定容温度计）1 1、热力学温标、热力学温标 （开尔文

5、（开尔文 1848年）年）选用水的三相点温度为选用水的三相点温度为273.16273.16，定义水三相点温度，定义水三相点温度的的1/273.161/273.16为为1 1度，单位为度，单位为K K，就建立了热力学温标，就建立了热力学温标。只要确定一个基准点，整个温标就确定了。只要确定一个基准点，整个温标就确定了。第6页/共83页2 2、 国际实用温度计（温标的二级标准）国际实用温度计（温标的二级标准）指导思想指导思想: : 应尽量与热力学温标接近，温度的复现性要好。应尽量与热力学温标接近，温度的复现性要好。内容：内容：（1）定义了）定义了固定点固定点，共有，共有1111个。个。（2）规定不同

6、区域内的）规定不同区域内的基准仪器基准仪器。（3）建立基准仪器示值与国际温标之间的）建立基准仪器示值与国际温标之间的插补公式插补公式。第7页/共83页3 3、摄氏温标、摄氏温标-摄氏温标摄氏温标：所用标准仪器是水银玻璃温度计：所用标准仪器是水银玻璃温度计。分度方法是规定在标准大气压力下，。分度方法是规定在标准大气压力下，水的水的冰点为冰点为0度，沸点为度，沸点为100度度，水银体积膨胀，水银体积膨胀被分为被分为100等份，对应每份的温度定义为等份，对应每份的温度定义为1摄氏度，单位为摄氏度，单位为“oC”。摄氏温标和热力学温标的换算关系可表示为摄氏温标和热力学温标的换算关系可表示为： t =

7、T - 273.15 应用最为广泛的温标之一。应用最为广泛的温标之一。第8页/共83页4 4、华氏温标、华氏温标- oF华氏温标与摄氏温标的换算关系为：华氏温标与摄氏温标的换算关系为： tF = 32 + 9/5 t 现在许多英语国家仍采用华氏温标。现在许多英语国家仍采用华氏温标。第9页/共83页华氏温标和摄氏温标的来历华氏温标和摄氏温标的来历第10页/共83页第四章第四章 温度测量温度测量第11页/共83页工作原理：工作原理：利用玻璃管内利用玻璃管内液体的体积随温度的液体的体积随温度的升高而膨胀升高而膨胀的原理。的原理。组成：组成：液体存储器液体存储器、毛细管毛细管、标尺标尺、安全泡安全泡四

8、部分。四部分。液体可为：水银、酒精、甲苯等。液体可为：水银、酒精、甲苯等。当温度超过当温度超过300时，应采用硅硼时，应采用硅硼玻璃，玻璃，500500以上要采用石英玻璃以上要采用石英玻璃。4第12页/共83页玻璃管温度计玻璃管温度计第13页/共83页玻璃温度计使用时注意点玻璃温度计使用时注意点: : a、玻璃、玻璃易破碎易破碎，因此不能受到撞击、折拗以及骤冷，因此不能受到撞击、折拗以及骤冷骤热等。骤热等。b、必须等待温度计与被测物体间达到热平衡、水银、必须等待温度计与被测物体间达到热平衡、水银柱液面不再移动后方可读数，一般情况下温度计浸在柱液面不再移动后方可读数，一般情况下温度计浸在被测物体

9、中被测物体中约约1 1 6 6分钟才能达到热平衡分钟才能达到热平衡。c、为了防止液体在毛细、为了防止液体在毛细管壁上的粘附管壁上的粘附；在读数前常；在读数前常常必须轻轻敲击温度计，这一点在使用精密温度计时常必须轻轻敲击温度计，这一点在使用精密温度计时尤其必须注意。尤其必须注意。第14页/共83页d、读数时，液柱液面，刻度和眼睛应、读数时，液柱液面，刻度和眼睛应保持在同一水保持在同一水平面平面上，以避免读数误差。上，以避免读数误差。e、由于温度计制作上的问题或者温度计使用日久可、由于温度计制作上的问题或者温度计使用日久可能造成温度计玻璃球变形而使温度计读数与真实温度能造成温度计玻璃球变形而使温度

10、计读数与真实温度不符，此时温度计必须进行不符，此时温度计必须进行校正校正。第15页/共83页第四章第四章 温度测量温度测量第16页/共83页4.3 热电偶热电偶 所形成的热电势包括两部分：所形成的热电势包括两部分：接触电势接触电势和和温差温差电势电势。一、热电偶的工作原理一、热电偶的工作原理 热电效应热电效应：将将两种不同材料的导体或半导两种不同材料的导体或半导体体组成一个闭合回路，如果组成一个闭合回路，如果两端点的温度不同两端点的温度不同，则回路中将产生一定大小的电流，这个电流，则回路中将产生一定大小的电流，这个电流的大小同的大小同材料的性质材料的性质以及以及节点温度节点温度有关，上述有关，

11、上述现象称为现象称为热电效应热电效应。这个现象是。这个现象是1821年年Seebeck发现的故又称为发现的故又称为塞贝克效应塞贝克效应。BTAT04.3.1 4.3.1 热电偶原理热电偶原理第17页/共83页A、接触电势、接触电势：当两种不同的导体接触时，由于两：当两种不同的导体接触时，由于两者者有有不同的电子密度而产生的电势不同的电子密度而产生的电势。（指向电子密。（指向电子密度大）度大） BAABNNeKTTEln)(11式中式中EAB(T1)为为A、B两种材料两种材料在温度为在温度为T1时的接触电动势；时的接触电动势；K为玻耳兹曼常数；为玻耳兹曼常数；e为电子电荷：为电子电荷：NA、NB

12、为为A、B两种材料在温两种材料在温度度T1时的自由电子密度。时的自由电子密度。一一一一一一一一一一一一一一一一一一+-电子e运动方向接触电动势EAB(T1) AB 电子电子e运动方向与电动势运动方向与电动势方向相反。方向相反。4.3 热电偶热电偶第18页/共83页10101),(TTAAdTTTE10101),(TTBBdTTTEA，B材料的汤姆逊系数ABB B、温差电势、温差电势（汤姆逊温差电势）（汤姆逊温差电势）: :由于导体或半导体由于导体或半导体两端温度不同而产生的一种电动势。（指向高温）两端温度不同而产生的一种电动势。（指向高温）+-高温T1低温T0EA(T1,T0)4.3 热电偶热

13、电偶第19页/共83页4.3 热电偶热电偶C C、回路总热电势、回路总热电势: :10101010101)(ln)(),(),()()(),(10dTNNTTeKTTETTETETETTEATTBBAABABABAB)()(),(),(010101TfTfTTfTTEAB如果如果T0=const.，则，则EAB=f(T1)，即，即总热电势总热电势是是T1的单值函数。的单值函数。),()(),()(),(10001101TTETETTETETTEABABABAB),()(),()(010011TTETETTETEAABBABBEAB（T1）EAB（T0）EA（T1 ，T0 ）EB（T1 ，T0

14、）A第20页/共83页4.3 热电偶热电偶推论：推论：1 1、当、当A A、B B同种材料，同种材料，E EABAB(t(t1 1，t t0 0)=0)=02 2、材料不同，若、材料不同，若t t1 1=t=t0 0，则，则E EABAB(t(t1 1，t t0 0)=0)=03 3、热电势仅与、热电势仅与材料种类材料种类、两节点温度两节点温度有关，与热电偶有关，与热电偶的长短、粗细、形状、沿热电偶线的温度分布无关。的长短、粗细、形状、沿热电偶线的温度分布无关。第21页/共83页4.3.2 4.3.2 热电偶的基本定理热电偶的基本定理 （一）热电偶（一）热电偶均质导体均质导体定律定律: 由同一

15、均质导体（电子密度处处相等）组成的由同一均质导体（电子密度处处相等）组成的闭合回路中，闭合回路中， 不论导体的截面、长度以及温度不论导体的截面、长度以及温度分布如何，均不产生热电势。分布如何，均不产生热电势。可检验热电偶丝的均匀性。可检验热电偶丝的均匀性。4.3 热电偶热电偶第22页/共83页 （二）（二）中间导体中间导体定律定律: 在热电偶回路中接入第三导在热电偶回路中接入第三导体，只要与第三种导体相连体，只要与第三种导体相连接的两端温度相同，接入第接的两端温度相同，接入第三种导体后，对热电偶回路三种导体后，对热电偶回路中的总热电势没有影响。中的总热电势没有影响。),(),(00TTETTE

16、ABCAB4.3 热电偶热电偶第23页/共83页思考题:ABCDEFT1T1T1T1T2T2 六种不同的导体组成如图回路，写出回路中总的六种不同的导体组成如图回路，写出回路中总的热电势。（假设热电势。（假设AF电子密度逐渐下降，电子密度逐渐下降，T2T1）21(,)BDET T4.3 热电偶热电偶第24页/共83页 （三）热电偶的（三）热电偶的中间温度中间温度定律定律补偿导线补偿导线 热电偶在两接点温度为热电偶在两接点温度为T T、T T0 0时的热电势时的热电势等于该热电偶在两接点温度分别为等于该热电偶在两接点温度分别为T T、T TN N和和T TN N、T T0 0时相应热电势的代数和。

17、时相应热电势的代数和。),(),(),(00TTETTETTENABNABABTT0TNABBA4.3 热电偶热电偶第25页/共83页结论：结论：已知热电偶在某一冷端温度下进行分度，只已知热电偶在某一冷端温度下进行分度，只要引入适当的修正就可在另一冷端温度下使用。要引入适当的修正就可在另一冷端温度下使用。热电偶分度表中冷端温度为热电偶分度表中冷端温度为0，在实际测量中若，在实际测量中若热电偶的冷端温度为热电偶的冷端温度为20，则可应用中间温度定律，则可应用中间温度定律进行计算。进行计算。)0 ,20()20,()0 ,(ABABABETETEmV811. 0143. 0668. 0)0 ,25

18、()25,()0 ,(sssetete例：用铂铑例：用铂铑10铂热电偶测温，冷端温度为铂热电偶测温，冷端温度为25，输出电势为输出电势为0.668mV0.668mV，试求被测对象的温度。，试求被测对象的温度。查表得被测温度为查表得被测温度为122。查表得查表得25时输出电势为时输出电势为0.143mV，所以有，所以有4.3 热电偶热电偶第26页/共83页锅炉mVTT0 T0 T0 T0 参考点温度不易保证锅炉mVTT0 T0 T0 T0 贵AB4.3 热电偶热电偶长度有限，冷端温度不易恒定长度有限，冷端温度不易恒定-补偿导线补偿导线第27页/共83页 如果在如果在T T0 0TT0 0范围内，

19、某对廉价导线的范围内，某对廉价导线的热电性能与热电性能与贵金属热电偶贵金属热电偶相同，则可以用这对导线代替从相同，则可以用这对导线代替从T T0 0点到点到T T0 0点一段的热电偶线，而不影响热电偶的热电点一段的热电偶线，而不影响热电偶的热电势值，同时降低热电偶测量成本。势值，同时降低热电偶测量成本。4.3 热电偶热电偶第28页/共83页锅炉mVTT0 T0 T0 T0 补偿导线：补偿导线：将热电偶全用补偿导线代替行吗？将热电偶全用补偿导线代替行吗？热电极材料的热电极材料的基本要求基本要求: :l性质稳定（在测量范围不易氧化或不发生其它变化）性质稳定（在测量范围不易氧化或不发生其它变化）l温

20、差系数大（温度每变化一度产生的温差电势较大）温差系数大（温度每变化一度产生的温差电势较大）4.3 热电偶热电偶第29页/共83页性能：性能： 在一定温度范围和误差范围内与热电偶在一定温度范围和误差范围内与热电偶的热电性能相同。的热电性能相同。作用：作用： 使热电偶冷端远离热源。使热电偶冷端远离热源。注意注意： 两个接点温度不能超过规定温度。两个接点温度不能超过规定温度。 两个接点温度应当相同。否则，由于热电偶两个接点温度应当相同。否则，由于热电偶与补偿导线的热电特性并不完全相同，可能与补偿导线的热电特性并不完全相同，可能会引起较大的测量误差。会引起较大的测量误差。 正负极不能接反。正负极不能接

21、反。补偿导线补偿导线4.3 热电偶热电偶第30页/共83页4.3.3热电偶的种类及结构形式热电偶的种类及结构形式（一）（一）热电偶种类热电偶种类：国际电工委员会（：国际电工委员会（ICE）对热电）对热电偶公认性能比较好的材料制定了统一的标准，偶公认性能比较好的材料制定了统一的标准，ICE推推荐的标准化热电偶荐的标准化热电偶7种。种。名称名称分分度度号号名称名称分度分度号号名称名称分分度度号号铂铑铂铑10-铂铂S铜铜-康铜康铜T镍铬镍铬-镍硅镍硅K铂铑铂铑30-铂铂铑铑6B镍铬镍铬-康康铜铜E铂铑铂铑13-铂铂R铁铁-康铜康铜J4.3 热电偶热电偶第31页/共83页4.3 热电偶热电偶标准热电偶

22、的热电势与温度的曲线关系标准热电偶的热电势与温度的曲线关系第32页/共83页（二）热电偶结构类型（二）热电偶结构类型（1 1）普通热电偶）普通热电偶（2 2）铠装热电偶）铠装热电偶（3 3）快速反应薄膜热电偶）快速反应薄膜热电偶（4 4）快速消耗微型热电偶）快速消耗微型热电偶1.普通热电偶普通热电偶结构结构：热电极，绝缘套管，：热电极，绝缘套管，接线盒，保护套管接线盒，保护套管4.3 热电偶热电偶第33页/共83页2.2.铠装热电偶铠装热电偶结构结构：热电极，绝缘材：热电极，绝缘材料，保护套管料，保护套管特点特点：测量端热容量小，：测量端热容量小，动态响应快，机械强度高动态响应快，机械强度高，

23、挠性好挠性好，耐高压，耐振，耐高压，耐振动，寿命长，适用各种工动，寿命长，适用各种工业测量。业测量。4.3 热电偶热电偶第34页/共83页3.3.小惯性热电偶（快速反应薄膜热电偶）小惯性热电偶（快速反应薄膜热电偶）特点特点：响应快，时间：响应快，时间常数小，可作温度变常数小，可作温度变化的动态测量。化的动态测量。4.3 热电偶热电偶第35页/共83页4.3.4热电偶冷端温度的补偿热电偶冷端温度的补偿4.3 热电偶热电偶（1 1）冷端恒温）冷端恒温（2 2）补偿导线）补偿导线（3 3）冷端补偿器）冷端补偿器1.冷端恒温冷端恒温冰浴法，精度高冰浴法，精度高,多用于实验室多用于实验室；工业则常用冷工

24、业则常用冷端恒温器。端恒温器。第36页/共83页4.3 热电偶热电偶2.2.计算补偿法计算补偿法),(),(),(00TTETTETTENABNABABTT0TNABBA第37页/共83页4.3 热电偶热电偶例用镍铬例用镍铬-镍硅热电偶测温，冷端镍硅热电偶测温，冷端Tn=25，EAB(T，Tn)=40.347mV，求被测对象的实际温度。，求被测对象的实际温度。由分度表知：由分度表知：EAB(25，0)=1mVEAB(T，0)=40.347+1.0041.347mV由分度表知，由分度表知，T1002第38页/共83页3.3.补偿电桥法补偿电桥法利用电桥不平衡原理，桥利用电桥不平衡原理，桥臂热电阻

25、随温度变化，产臂热电阻随温度变化，产生补偿电压生补偿电压V。电桥也叫电桥也叫毫伏发生器毫伏发生器。),(),(),(00TTETTETTENABABNAB),(),(0TTEVTTEABNAB),(0TTEVNAB4.3 热电偶热电偶第39页/共83页R1=R2=R3=1, 不随温度不随温度变化变化热电阻热电阻20时，时，RCU= 1，Vab=0环境不等于环境不等于20 时，电桥时，电桥失去平衡，产生电势失去平衡，产生电势Vab与与E(Tn,T0)相等，叠加补偿相等，叠加补偿使用时，注意零点是使用时，注意零点是20 4.3 热电偶热电偶第40页/共83页热电偶的连接方式热电偶的连接方式（1 1

26、）单点）单点连接连接（2 2）并联）并联连接连接（3 3）串联）串联连接连接（4 4）反）反接接与热电偶配套的测温仪表与热电偶配套的测温仪表直流电位差计、自动电子电位差计、热电偶温度变直流电位差计、自动电子电位差计、热电偶温度变送器送器4.3 热电偶热电偶第41页/共83页热电偶测温的主要优点热电偶测温的主要优点（1 1）结构）结构简单简单，使用，使用方便方便，制造容易制造容易，热电偶的大，热电偶的大小和形状可按照需要自行配置；小和形状可按照需要自行配置；（2 2）测量温度）测量温度范围广范围广，低温用热电偶可达，低温用热电偶可达-270-270，高温用热电偶可达高温用热电偶可达3000300

27、0；（3 3）测量）测量精确度精确度较高；较高；（4 4）属于）属于自源传感器自源传感器，无须外加电源；，无须外加电源；（5 5）易于实现远距离传输和测量易于实现远距离传输和测量。4.3 热电偶热电偶第42页/共83页第四章第四章 温度测量温度测量第43页/共83页4.4 热电阻热电阻对于一个对于一个给定电阻，电阻给定电阻，电阻值是温度的值是温度的单值单值函数函数，可以通过，可以通过测量电阻值来推测量电阻值来推算温度。算温度。TRt铂电阻热敏电阻原理原理：金属或半导体的：金属或半导体的电阻值随温度的变化电阻值随温度的变化第44页/共83页4.4 热电阻热电阻优点：优点：1.1.结构简单、工作可

28、结构简单、工作可靠靠2.2.测温范围广、不需测温范围广、不需要冷端补偿要冷端补偿3.3.精度高精度高要求：要求：1.1.电阻温度系数要大电阻温度系数要大，电阻率大，热容，电阻率大，热容量小量小2.2.R-TR-T关系最好线性关系最好线性3.3.物理化学性能稳定物理化学性能稳定4.4.易提纯，易加工，易提纯，易加工，价格便宜，可延性价格便宜，可延性好好第45页/共83页4.4 热电阻热电阻与热电偶区别：与热电偶区别：1.1.测温原理不同测温原理不同2.2.热电偶要冷端，热电阻不需要热电偶要冷端，热电阻不需要3.3.热电偶有源、热电阻无源，即热电偶无需热电偶有源、热电阻无源，即热电偶无需外部电路，

29、热电阻必须有外部辅助电路外部电路，热电阻必须有外部辅助电路4.4.热电阻热电阻感温部分尺寸较大，因而热电阻测感温部分尺寸较大，因而热电阻测温的反应速度比热电偶慢温的反应速度比热电偶慢5.5.精度：热电阻精度：热电阻 热电偶热电偶第46页/共83页4.4 热电阻热电阻A A、铂电阻（、铂电阻（WZPWZP）,Pt,Pt1010, Pt, Pt100100 , Pt , Pt10001000优点优点：稳定、易提纯、精度高、电阻率大：稳定、易提纯、精度高、电阻率大 电阻比电阻比：W W（100100）= 1.3925= 1.3925金属导体纯度越高，电阻比越大。金属导体纯度越高，电阻比越大。0100

30、RRW(100)=1.393,W(100)=1.393,对应纯度为对应纯度为99.9995%99.9995%缺点缺点：价格高、：价格高、R-TR-T非线性，非线性，R Rt t=R=R0 0(1+At+Bt(1+At+Bt2 2) )广泛应用于广泛应用于基准、标准化仪器基准、标准化仪器中，是目前测温复现性最好的一种。中，是目前测温复现性最好的一种。第47页/共83页结构结构：电阻丝、绝缘管、保护套管、接线盒：电阻丝、绝缘管、保护套管、接线盒4.4 热电阻热电阻第48页/共83页4.4 热电阻热电阻常见金属电阻率常见金属电阻率第49页/共83页4.4 热电阻热电阻B B、铜电阻（、铜电阻（WZC

31、WZC），），CuCu5050，CuCu100100优点优点：易加工提纯、价格便宜，：易加工提纯、价格便宜，R-TR-T线性线性、电阻温、电阻温度系数高度系数高缺点缺点：易氧化、测温范围窄（：易氧化、测温范围窄（-50-50180180）、电阻）、电阻率小率小002. 0428. 1)100(W)1 (0tRRt电阻值与温度关系：电阻值与温度关系：为避免接线电阻随温度的变化引起的误差，为避免接线电阻随温度的变化引起的误差，可通过三线法接线。可通过三线法接线。第50页/共83页C C、半导体热敏电阻、半导体热敏电阻随着随着温度的增高阻值降低温度的增高阻值降低，具有，具有负的温负的温度系数度系数，

32、测温范围，测温范围-40350。电阻值随温度电阻值随温度按按指数曲线指数曲线变化。变化。)11(exp00TTBRRtTRt热敏电阻4.4 热电阻热电阻第51页/共83页与金属热电阻比较与金属热电阻比较：电阻温度系数大电阻温度系数大，热敏电阻的电阻温度系数约，热敏电阻的电阻温度系数约为为-(3-(36)%6)%，金属热电阻约为，金属热电阻约为0.40.40.6%0.6%电阻率大电阻率大，可将电阻作的很大而体积很小，电，可将电阻作的很大而体积很小，电阻阻值大，连接导线所用的电阻可忽略不计阻阻值大，连接导线所用的电阻可忽略不计结构简单，结构简单，体积小体积小，可用于测量点温度，可用于测量点温度热惯

33、性小热惯性小工艺和互换性差，精度低工艺和互换性差，精度低4.4 热电阻热电阻第52页/共83页NSP功率型功率型NTC热敏电阻器热敏电阻器 CWF型型NTC精密温度传感器精密温度传感器 MF11型型NTC热敏电阻器热敏电阻器 温度传感器温度传感器 第53页/共83页第四章第四章 温度测量温度测量第54页/共83页4.5 辐射式温度计辐射式温度计辐射测温法辐射测温法：1.1.亮度法（光学高温计）亮度法（光学高温计）2.2.辐射法（辐射高温计）辐射法（辐射高温计）3.3.比色法（比色温度计）比色法（比色温度计）原理原理：利用：利用热接收器热接收器接收被测物体在接收被测物体在不同温度下辐射能量的不同

34、不同温度下辐射能量的不同来确定对象的温度。来确定对象的温度。第55页/共83页4.5 辐射式温度计辐射式温度计 黑体和灰体概念：黑体和灰体概念：第56页/共83页热辐射：热辐射：0，主要在，主要在可见光可见光和和红外线红外线4.5 辐射式温度计辐射式温度计第57页/共83页4.5 辐射式温度计辐射式温度计A A、光学高温计、光学高温计原理：原理：受热物体的单色受热物体的单色辐射强度辐射强度随随温度温度升高而升高而增加。增加。E普朗克定律（黑体）普朗克定律（黑体）1T/c510) 1e (CE2T/c5102eCE维恩公式维恩公式（T3000K，误差，误差0.20.3时，须考虑速度的影响。时，须

35、考虑速度的影响。静温静温：气体无规则的分子运动的平均动能，：气体无规则的分子运动的平均动能，T0总温总温：气体运动中的总能，：气体运动中的总能，T*动温动温：总能与分子运动平均动能之差，：总能与分子运动平均动能之差，Tv(气流方向气流方向)pVcVTTTT2200*第65页/共83页恢复系数恢复系数(复温系数复温系数)：002*0rV2ggpTTTTTTc有效温度有效温度：传感器测试得到的温度：传感器测试得到的温度Tg22*g*M21k1M21kT) r1 (TT其中，其中，k气体的等熵过程系数；气体的等熵过程系数；M马赫数马赫数恢复系数恢复系数r越高，越高，M数越低，误差越小数越低，误差越小

36、d1/d224s424s412g1m21g1m1273t273t273t273tttdttd4.6 测温技术测温技术第73页/共83页(3)(3)、遮热罩、遮热罩提高热电偶周围壁温提高热电偶周围壁温ts可减小辐射误差可减小辐射误差加遮热罩加遮热罩加遮热罩只能减小部分辐射误差，不能消除误差，加遮热罩只能减小部分辐射误差，不能消除误差，10252156-8342643 1 2150a)b)a)耐热钢遮热罩耐热钢遮热罩 1-罩座罩座2- 榫销槽榫销槽b)耐火塑料遮热罩耐火塑料遮热罩4.6 测温技术测温技术第74页/共83页(4)(4)、抽气热电偶、抽气热电偶原理原理：增大气流速度以提高传热系数：增大

37、气流速度以提高传热系数速度太低，传热改善不够，温度偏差较大速度太低，传热改善不够，温度偏差较大流速太高，也会使温度指示值下降流速太高，也会使温度指示值下降故一般流速范围以故一般流速范围以100200m/s为主为主压缩空气5614231-铠装热偶铠装热偶2-喷嘴喷嘴3-遮热罩遮热罩4-混合式扩张管混合式扩张管5-外金属套管外金属套管6-内金属套管内金属套管4.6 测温技术测温技术第75页/共83页(5)(5)、气动式高温计（文丘里式）、气动式高温计（文丘里式）原理：原理：气体密度气体密度与与绝对温度绝对温度呈反比的原理来间接测呈反比的原理来间接测量高温气体温度的一种温度计。量高温气体温度的一种温

38、度计。pp113245T1T2+ -21-热端节流元件热端节流元件2-冷端节流元件冷端节流元件3-水冷套水冷套4-冷端测温元件冷端测温元件5-抽气喷管抽气喷管2121PPkTT其中其中k为仪器特性系数为仪器特性系数4.6 测温技术测温技术第76页/共83页(6)(6)、动态热偶法、动态热偶法原理原理：非热平衡法，将热电偶突然插入高温介质，等：非热平衡法，将热电偶突然插入高温介质，等热电偶热电偶尚未达到平衡温度尚未达到平衡温度，即尚未超过允许温度就拔，即尚未超过允许温度就拔出来，如假设热惯性系数不变，则出来，如假设热惯性系数不变，则K/0ggretttt其中热惯性系数其中热惯性系数AcVK比前几种误差更大，因为实际热惯性系数是温度的比前几种误差更大，因为实际热惯性系数是温度的函数，而非常数。函数，而非常数。4.6 测温技术测温技术第77页/共83页4.6 测温技术测温技术C C、壁面温度测量、壁面温度测量常用热电偶测壁面温度，热电