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1精思国计，细量民生第十章温度计量

温度计量与人类生产生活有着亲密关系，正确测量温度有十分主要意义。第1页第一节温度与温标一、温度温度是表征物体冷热程度物理量。温度单位是开尔文(K)，定义为水三相点热力学温度1/273.16，含有很高准确度和复现性(优于±0.1mK)。二、温标温标是温度量值表示法。在日常中惯用有华氏、摄氏、热力学和国际温标。2精思国计，细量民生第2页3精思国计，细量民生（一）华氏温标17华伦海特首先制造了性能可靠水银温度计,并于1724年公布该温标。单位为华氏度，表示为正。当前已用得较少，它要求在标准大气压下冰融点为32华氏度，水沸点为212华氏度，中间等分为180份，每一等份称为华氏一度，符号用℉，它和摄氏温度n关系以下：m=1.8n+32℉（二）摄氏温标第一个提出baidu温标是摄尔修斯。1742年他建立了baidu温标，以冰点为0度，沸点为100度。1750年他接收斯托墨提议。把两点对调，这才变成现在摄氏温标。单位为摄氏度，表示为oＣ。第一节温度与温标第3页（三）热力学温标

热力学温标也称开尔文温标，它是把-273.15℃作为零度温标。两个热源热力学温度比值被定义为在这两个热源之间工作可逆热机所吸收和放出热量比值，选水三相点为标准点，要求其值为273.16

热力学温标特点：热量反应是物体相互热传递作用过程中特征，所以热力学温标不依赖测温质，含有普遍性，绝对性4精思国计，细量民生第一节温度与温标第4页（四）国际温标

国际温标是经国际协商、决定采取一个国际上通用温标。他是热力学温标详细表达。我国从1991年7月1日开始施行“1990年国际温标”。90温标定义了国际开尔文温度符号T90；摄氏符号为t90。5精思国计，细量民生第一节温度与温标第5页建立温标三要素：

①选择测温物质，确定它温度改变属性

②选择温度固定点

③要求测温属性随温度改变关系奶瓶温度计6精思国计，细量民生第一节温度与温标第6页

温度直接计量方法，就是指计量温度元件与被计量对象直接接触。温度直接计量方法所用仪器有金属电阻温度计、玻璃液体温度计、热电偶等。第二节温度计量方法和仪器第7页1、电阻温度计

电阻温度计包含金属(如：铂、铟、铜等)、合金(如：铑铁、铂钴、金钴等)和半导体温度计(如锗、硅等)。纯金属和合金制成温度计含有正电阻温度系数，而半导体温度计含有负电阻温度系数。普通，电阻温度计计量范围较宽，从0.lK一1000K，都能够找到适当温度计；第二节温度计量方法和仪器第8页1）电阻温度计测温原理金属电阻率ρ与金属散射概率p成正比，而金属晶格中离子振动随温度上升而增强，这增加电子与离子间碰撞概率，电阻率随温度T上升而增加。利用这种关系能够制成温度敏感元件，做成电阻温度计。第二节温度计量方法和仪器第9页2）理想测温金属应满足以下要求：(1)金属纯度要高，使剩下电阻在较宽温区内没有影响；(2)电阻温度系数α要大，使能到达比较高灵敏度。α定义是：温度T改变1℃时电阻值R相对改变量。第二节温度计量方法和仪器第10页(3)电阻率要比较大。因为电阻率大，电阻体体积就能够相对缩小，从而使得元件热容量和热惯性对应减小．改进响应时间；(4)电阻与温度函数关系应尽可能靠近线性。使得计算温度程序简化。(5)应易于加工，亦就是能够拉制成丝状，并能够绕成一定形状。第二节温度计量方法和仪器第11页3）铂电阻温度汁铂电阻温度计是用高纯铂丝制成温度汁，它准确度高，稳定性好，性能可靠。按ITS—90要求，铂电阻必须是用退过火、无应力纯铂丝制成，其电阻比W(T90)定义为第二节温度计量方法和仪器第12页4)玻璃体温度计玻璃液体温度计是基于工作物质液体在玻璃毛细管中热胀冷缩作用原理进行测温。使用简单，测量结果有足够高准确度，而且价格廉价，广泛应用于-100～500℃范围测量。5）热电偶温度计热电偶温度计是利用热电效应进行测温。两种不一样导体两端结合组成回路，当两个结合点温度不一样时，会在回路中产生热电势，即热电现象。热电偶按使用情况可分为标准和工作用。第二节温度计量方法和仪器第13页2、低温计量

在第一温区（0.65-5.00K），ITS-90要求由3He和4He蒸气压与温度关系式来定义，它是基于封闭系统中两相系饱和蒸汽压与温度对应关系。

在第二温区（3.0-24.5661K），用氦气体温计来定义。

原理是波尔定律：一定质量理想气体在温度保持不变情况下，它压强与体积成反比。14精思国计，细量民生第二节温度计量方法和仪器第14页3、中温计量

在第三温区（13.8033-1234.93K),内插仪器是铂电阻温度计。原理是金属电阻随温度改变而改变。惯用有三种：标准长杆式铂电阻温度计标准套管杆式铂电阻温度计标准高温杆式铂电阻温度计。15精思国计，细量民生第二节温度计量方法和仪器第15页4、高温计量第四温区（温度大于1234.93K），按照普朗克辐射定律来定义，内插仪器是光电高温计，并经过温度灯来复线亮度温度。1）计量原理普朗克定律是19普朗克利用统计理论推到出黑体单位表面积向外发射单位波长能量是温度单指函数。经过辐射测量某一波长下单色辐射出射度测量得出黑体温度。16精思国计，细量民生第二节温度计量方法和仪器第16页

2）计量器具最早辐射测温仪表是以光学高温计为代表亮度测温仪表，1968年国际使用温标要求银凝固点以上温度采取光学高温计作为内插仪器。以后人们利用光电检测元件代替人眼，发展了光电高温计。

17精思国计，细量民生第二节温度计量方法和仪器第17页精思国计，细量民生18第二节温度计量方法和仪器第18页5、固定点复现

ITS-90温标定义固定点主要是三相点和金属凝固点，水三相点地实现是用水三相点瓶。当前大量使用是玻璃水三相点瓶。图：水三相点瓶19精思国计，细量民生第二节温度计量方法和仪器第19页6、热流和热度计热流是温度导出量，用仪器来测量热量转移。测量热量转移仪器称为热流计或热流传感器。当前应用最多热流计有两种：一个是导热式测量原理，另一个是辐射式测量原理。7、温度指示和调整仪温度指示和调整仪是利用被测物体温度改变时，感温元件将被测对象温度转变成为电量信号传递给温度指示和调整仪，由温度指示仪、温度指示和调整仪；指示方式分为模拟式和数字式。第二节温度计量方法和仪器第20页8、湿度湿度是描述空气（或其它气体）中水汽含量参数。湿度表示方法：①混合比②水汽分压③摩尔浓度④相对湿度⑤漏点温度第二节温度计量方法和仪器第21页1、玻璃液体温度计结构如图所表示。贮液泡中贮有测温介质（如水银、酒精、甲苯等）。毛细管与贮液泡相溶接,测温介质充满贮液泡和毛细管中一部分。当贮液泡温度发生改变时,毛细管中液柱弯月面就升高或降低,升或降数值与温度改变大小相关,从液柱高低就能够读出温度。玻璃液体温度计结构图补充：惯用温度计第22页2、压力式温度计

压力式温度计结构如图所表示,它由密闭温度测量系统和指示仪表两部分组成。密闭温度测量系统由温泡、毛细管及弹簧管组成。压力式温度计利用气体、液体或低沸点液体作为感温物质填充于密闭温度测量系统内,当温泡内感温物质受到温度作用时,密闭系统内压力产生改变,同时引发了弹簧管弯曲率改变并使其自由端发生位移,然后经过连杆和传动机构带动指针,在刻度盘上直接显示出温度改变值。

压力式温度计结构图补充：惯用温度计第23页补充：惯用温度计3、热电偶

由导体材料A、B组成闭合回路，其接点温度分别为T、T0,假如T＞T0，则必存在着两个接触电势和两个温差电势，回路总电势：T0TeAB(T)eAB(T0)eA(T,T0)eB(T,T0)ABNAT、NAT0——导体A在结点温度为T和T0时电子密度；NBT、NBT0——