热工参数测量之温度测量课件(模板)

热工参数测量之温度测量热工参数测量之温度测量1第二章温度测量

第一节温度测量的基本知识 第二节膨胀式温度计 第三节热电偶温度计 第四节热电阻温度计第二章温度测量 第一节温度测量的基本知识2温度是火电厂最普遍最重要的热工参数之一。温度是蒸汽质量的重要指标之一。温度是影响热力设备效率的主要因素。温度是影响传热过程的重要因素。温度是保证热力设备安全运行的重要参数。

温度的准确测量对保证火电厂安全、经济生产具有重大的意义。温度是火电厂最普遍最重要的热工参数之一。温31.温度一、温度和温度测量第一节温度测量的基本知识-宏观上：表示物体或热平衡系统冷热程度的物理量。-微观上：物体内部大量分子无规则热运动平均动能大小的标志。

2.温度测量标准物体被测物体温度测量的基本原理热力学第零定律：热平衡状态下的两种物体具有相同的温度。标准物体的某些物理性质随温度连续地变化，具有较好的复现性。1.温度一、温度和温度测量第一节温度测量的基本知识-4二、温标：衡量温度高低的标准尺度。即温度的数值表示方法，规定了温度的读数起点和测量温度的基本单位。

国际普遍使用的温标有四种：摄氏温标、华氏温标、热力学温标、国际温标。温标建立的三要素（基本条件）选择某种物质（测温物质）的某一随温度变化的属性（测温属性）来标志温度。选定固定点（即物质不同相之间可以复现的平衡温度），便于与其他温度比较，确定测量温度数值。对测温属性随温度的变化关系作出规定，确定任意点温度值的数学关系表达式-分度方法（内插函数）。二、温标：衡量温度高低的标准尺度。即温度的数值表示方法，规定5温标传递系统：包括生产中对各种温度测量仪表的分度，把标准传递到测量仪表以及对使用中或修理后的温度测量仪表进行检定两方面内容。由研究机构（我国为中国计量科学研究院）按照国际温标要求，建立国家基准器具，复现国际温标。三级温标传递系统由国家掌握的基准器具和工作基准器具向省级一等标准器具进行检定。由省级掌握的一等标准器具向厂级二等、三等标准器具进行检定。由厂级二等、三等标准器具向工业用现场仪表进行检定。温标传递系统：包括生产中对各种温度测量仪表的分度，把标准传递6三、温度测量仪表的分类测温方式温度计种类测量原理

优点

缺点接触式温度计：感受件与被测介质直接接触膨胀式温度计利用液体或者固体热胀冷缩的性质，以液体的体积变化或固体的变形量测量温度构造简单，使用方便，测量精度高，价格低，性能可靠量程和使用范围有限，惰性大，不能自动记录及远距离传送

压力式温度计（属于膨胀式温度计）利用定容气体或液体受热膨胀时压力随温度变化的性质测量温度构造简单、坚固，防震，可以远距离测量,并可制成自动记录式

准确度低，滞后大，损坏后难修理,不能测量点温度和表面温度

热电偶温度计利用金属或半导体的热电效应测量温度测温范围广，准确度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制环境温度变化时需进行冷端温度补偿，在低温段测量准确度低电阻温度计利用金属或半导体的电阻随温度变化的特性测量温度低温条件下测量准确度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制不能测量较高温度，使用时须注意环境温度对一次元件的影响非接触式温度计辐射式温度计利用物体的热辐射强度随温度变化特性测量温度测量时不破坏被测温度场，测温上限高，响应速度快低温段测量不准确，测温准确度受环境条件影响三、温度测量仪表的分类测温方式温度计种类测量原理优7特点：某支热电偶断路时，整个测量系统照常工作。如因绝缘子损坏所致，则需更换绝缘子低温段测量不准确，测温准确度受环境条件影响选择某种物质（测温物质）的某一随温度变化的属性（测温属性）来标志温度。如果电阻R2=R3，当热电阻Rt阻值随温度变化时，调节电位器R1的触点位置，使电桥处于平衡状态，则若必须水平安装时，则应采用耐火黏土或耐热金属制成的支架加以支持。第四节热电阻温度计缺点：容易破损，惰性大,能见度低,不能自动记录及远距离传送，一般不具有信号远传功能，常用作现场温度指示。（3）温差电势：同一种性质导体或半导体材料两端因为温度不同产生。（2）结构简单坚固，能承受较大的冲击、振动，体积小，能测量热电偶和其他温度传感器无法测量的空隙、腔体、内孔等处的点温度。如果将EPX、ENX补偿导线都换成铜导线，仪表指示为多少？如将EPX、ENX补偿导线的位置对换，仪表的指示又为多少？铜-铜镍热电偶（型号WRC,分度号T）缺点：只要有一支热电偶断路，整个测量系统不能工作。补偿导线与热电偶的热电特性不完全相同带来的误差。（1）补偿导线：在一定温度范围内（0~100℃），和所连接使用的热电偶具有相同热电性能的两种廉价金属材料。热电阻一端与一根导线相连，另一端同时与两根导线相连，从而减小或消除导线电阻受环境温度的影响。以两根不同的导体或半导体线状材料一端焊接或铰接起来形成的热电偶为敏感元件，将温度信号转换成为一定电势信号，经连接导线配以相应的测量毫伏级电压信号的显示仪表实现远距离测量、自动记录和温度的自动控制。为工业测量温度中应用与热电偶同样热电性质的补偿导线提供理论依据。原理上测量范围可以从超低温到极高温，但1000℃以下测量误差大，能测量运动物体和热容小的物体温度热电偶接线柱与热电极接触不良→将接线柱螺丝拧紧三、温度测量仪表的分类温度仪表接触式温度测量仪表非接触式温度测量仪表测量条件

感温元件要与被测对象良好接触；感温元件的加入几乎不改变对象的温度；被测温度不超过感温元件能承受的上限温度;被测对象不对感温元件产生腐蚀

需要准确知道被测对象表面发射率；被测对象的辐射能充分照射到检测元件上测量范围

特别适合1200℃以下、热容量大、无腐蚀性对象的连续在线测量温度，对高于1800℃以上的温度测量比较困难

原理上测量范围可以从超低温到极高温，但1000℃以下测量误差大，能测量运动物体和热容小的物体温度响应速度慢，通常为几十秒到几分钟快，通常为2~3秒钟其他特点

结构简单、体积小、可靠、维护方便、价格低廉，仪表读数直接反映被测物体实际温度；可以方便地组成多路集中测量与控制系统

结构复杂、体积大、调整麻烦、价格昂贵；仪表读数通常只反映被测物体表现温度(需进一步转换)；不容易组成测温、控温一体化的温度控制装置特点：某支热电偶断路时，整个测量系统照常工作。三、温度测量仪8

膨胀式温度计是利用物质受热时产生膨胀的原理制成的温度计，测温范围为-200~600℃。这类温度计结构简单、价格低廉，一般用作就地测量。第二节膨胀式温度计液体膨胀式温度计（玻璃液体温度计）固体膨胀式温度计（双金属温度计）气体膨胀式温度计（压力式温度计）膨胀式温度计是利用物质受热时产生膨胀的原理制9一、玻璃液体温度计：利用液体受热膨胀的性质制成,广泛用于测量-200~500℃范围内温度。1.工作原理利用玻璃管内液体的体积随温度变化而发生的变化与玻璃随温度变化而体积发生的变化之差测量温度。组成：液体存储器、毛细管、标尺、感温泡、安全泡、中间泡。液体可以为：水银、酒精、甲苯等。当温度超过300℃时，采用硅硼玻璃；500℃以上采用石英玻璃。2.特点优点：构造简单,价格低廉，制作容易，安装使用方便，显示直观，测量范围较广，精度高，现场直接读数，一般无需辅助能源。缺点：容易破损，惰性大,能见度低,不能自动记录及远距离传送，一般不具有信号远传功能，常用作现场温度指示。一、玻璃液体温度计：利用液体受热膨胀的性质制成,广泛用于测10二、双金属温度计

结构简单、牢固，抗震性能好，避免水银污染，因此可以部分取代水银温度计，用于气体、液体及蒸气的温度测量。1.双金属温度计的工作原理

利用两种膨胀系数不同的金属薄片叠焊在一起制成的测温元件，其中双金属片的一端为固定端，另一端为自由端。当t=t0时，两金属片处于水平位置；当t>t0时，双金属片受热后由于两种金属片的膨胀系数不同而使膨胀系数较大的金属片向膨胀系数较小的金属片一面弯曲变形，弯曲变形的程度与温度的高低成正比。二、双金属温度计结构简单、牢固，抗震性能好，避112.类型按照双金属片温度计按指示部分与保护管连接方式

轴向型径向型万向型2.类型12三、压力式温度计：根据温度变化时，封闭在一定容积中的气体、液体或者某些液体的饱和蒸汽的压力相应发生变化的原理制造，测量范围为0~300℃。

1.特点（1）优点：构造简单,价格便宜，读数方便、清晰，防爆、抗震性好，热惯性小，精度较高，可以远距离测量，并可制成自动记录式仪表。（2）缺点损坏后很难修理，不能测量点温和表面温度。动态性能差，准确度低，示值的滞后较大，不能测量迅速变化的温度。三、压力式温度计：根据温度变化时，封闭在一定容积中的气体、液132.组成：温包、毛细管、压力敏感元件。毛细管细而长(规格为1~60m)，它的作用主要是传递压力，长度愈长，则使温度计响应愈慢，在长度相等条件下，毛细管愈细，则准确度愈高。3.分类：根据感温系统所充介质不同，分为充液压力式温度计、充气压力式温度计、蒸汽压力式温度计。2.组成：温包、毛细管、压力敏感14第三节热电偶温度计目前世界上科研和生产中应用最普遍、最广泛的温度测量仪表特点：结构简单，性能稳定，容易制作，使用方便，测量范围宽，准确度高，热惯性小，动态特性好，便于远距离显示和传送信号。第三节热电偶温度计目前世界上科研和生产中应用最普遍、最15

以两根不同的导体或半导体线状材料一端焊接或铰接起来形成的热电偶为敏感元件，将温度信号转换成为一定电势信号，经连接导线配以相应的测量毫伏级电压信号的显示仪表实现远距离测量、自动记录和温度的自动控制。

热电极：两种不同的导体或半导体。

测量端（工作端、热端）：插入被测介质中。

参比端（自由端、冷端）：处于周围环境中。

一、热电偶测量温度的基本原理1.热电偶温度计的组成以两根不同的导体或半导体线状材料一端焊接或铰接16热电效应热能→电能热电效应热能→电能172.热电偶测量温度的基本原理（1）热电效应（塞贝克效应）：若把A、B两种不同的导体或半导体材料接成闭合回路，当回路两个接点温度不相同时，回路中产生热电势，形成电流的现象。

热电势由接触电势和温差电势两部分组成。2.热电偶测量温度的基本原理（1）热电效应（塞贝克效应）：若18（3）温差电势：同一种性质导体或半导体材料两端因为温度不同产生。在热电偶回路中加入第三种、第四种…均质导体，只要中间接入的导体两端温度相同，它对回路中的热电势就没有影响。由于补偿导线与电极材料通常并不完全相同，因此各种热电偶和所配用的补偿导线两个连接点的温度必须相同，而且不得超过规定的使用温度（0~100℃）。缺点：只要有一支热电偶断路，整个测量系统不能工作。如果电阻R2=R3，当热电阻Rt阻值随温度变化时，调节电位器R1的触点位置，使电桥处于平衡状态，则感受件与被测介质直接接触当温度超过300℃时，采用硅硼玻璃；解：查镍铬-镍硅热电偶分度表得EAB（30，0）=1.九、热电偶温度传感器的安装要求（2）结构简单坚固，能承受较大的冲击、振动，体积小，能测量热电偶和其他温度传感器无法测量的空隙、腔体、内孔等处的点温度。结构简单、体积小、可靠、维护方便、价格低廉，仪表读数直接反映被测物体实际温度；铂铑10-铂热电偶（型号WRP,分度号S）有直流干扰信号进入→排除直流干扰热电偶与显示仪表不配套→更换热电偶或显示仪表使之配套冰点槽法：一个标准大气压下，人为制作一个冰水两相共存的温度恒为0℃的冰点槽，将热电偶冷端置于其中，从而保持冷端温度恒定。若必须水平安装时，则应采用耐火黏土或耐热金属制成的支架加以支持。准确度低，滞后大，损坏后难修理,不能测量点温度和表面温度13mV，EBC(100,0)=-1.优点：构造简单,价格低廉，制作容易，安装使用方便，显示直观，测量范围较广，精度高，现场直接读数，一般无需辅助能源。感温元件要与被测对象良好接触；用S型热电偶测量温度差值。（2）接触电势：在两种不同性质的导体或半导体材料相接触点产生。

接触电势的大小与两种金属导体或半导体材料的性质和接触点的温度有关，方向由电子密度小的电极指向电子密度大的电极。（3）温差电势：同一种性质导体或半导体材料两端因为温度不同产19（3）温差电势：同一种性质导体或半导体材料两端因为温度不同产生。

温差电势的大小与金属导体或半导体材料的性质和两端温度有关，方向由低温端指向高温端。（3）温差电势：同一种性质导体或半导体材料两端因为温度不同产20（4）热电势规定：热电偶的热电极中电子密度大的导体A为正极，电子密度小的B为负极，在参比端热电势的方向由A指向B。

AB（4）热电势规定：热电偶的热电极中电子密度大的导体A为正极，21结论热电偶两端温度相等，两个电极内部温差电势等于零，接点处接触电势大小相等、方向相反，回路热电势等于零。热电偶两个电极材料相同，接点处接触电势等于零，电极内部温差电势大小相等、方向相反，回路热电势等于零。热电偶回路的热电势大小只与热电极材料的性质及热电偶两端接点处的温度有关，而与热电极的直径、长度及沿热电极的温度分布无关。热电极材料一定，若保持热电偶一端温度t0不变，则，热电偶回路的热电势与另一端温度t一一对应。结论热电偶两端温度相等，两个电极内部温差电势等221.均质导体定律：由一种均质导体（或半导体）组成的闭合回路，不论导体（半导体）的几何尺寸以及沿材料长度方向上各处的温度分布如何，在回路上不可能产生热电势；反之，如果一种材料组成的闭合回路中存在温差时，回路中如果有热电势存在，则材料必为非均质的。

二、热电偶的基本定律推论热电偶必须采取两种不同性质的导体或半导体材料构成。若热电极本身的材质不均匀，由于温度差的存在，将会产生附加热电势，造成测量误差。应用：检验热电极材料是否均匀一致的依据，即用来衡量热电偶质量的高低。1.均质导体定律：由一种均质导体（或半导体）组成的闭合回路，232.中间导体定律：多种均质导体组成的闭合回路，只要各种导体接触点温度相等，则此回路中的热电势总和为零。推论

在热电偶回路中加入第三种、第四种…均质导体，只要中间接入的导体两端温度相同，它对回路中的热电势就没有影响。如果两种导体A、B对参考导体C的热电势已知，则两种导体组成热电偶的热电势是对参考导体热电势的代数和。（标准热电极定律）2.中间导体定律：多种均质导体组成的闭合回路，只要各种导体接24金属mV液态金属mV应用

开路热电偶测量液态金属和金属壁面的温度。金属mV液态金属mV应用开路热电偶测量液态金属和金属壁面的25例1：当t为100℃，t0为0℃时，铬合金-铂热电偶的E(100,0)=3.13mV，铝合金-铂热电偶E(100,0)=-1.02mV，求铬合金-铝合金组成热电偶的热电势E(100,0)。解：设铬合金为A，铝合金为B，铂为C

即EAC(100,0)=3.13mV，EBC(100,0)=-1.02mV，则EAB(100,0)=EAC(100,0)+ECB(100,0)=EAC(100,0)-EBC(100,0)=3.13-(-1.02)=4.15mV

简化热电偶热电极的选配工作。例1：当t为100℃，t0为0℃时，铬合金-铂热电偶的E(126

测量仪表及连接导线作为第三种导体接入热电偶回路。

测量仪表及连接导线作为第三种导体接入热电偶回路。273.中间温度定律：接点温度为t和t0的热电偶，产生的热电势等于两支同性质热电偶在接点温度分别为t、tn和tn、t0时产生的热电势的代数和，其中tn为中间温度即，

。

应用:

为制定和使用热电偶的热电势-温度关系分度表奠定理论基础。为工业测量温度中应用与热电偶同样热电性质的补偿导线提供理论依据。

反映了冷端温度为0℃条件下，热电偶回路中产生的热电势和测量端温度之间的对应关系。3.中间温度定律：接点温度为t和t0的热电偶，产生的热电势等28在大流速的流体管道上热电偶必须倾斜安装，以免受到过大冲击。热电偶的热端与冷端离得很近。中间温度定律：接点温度为t和t0的热电偶，产生的热电势等于两支同性质热电偶在接点温度分别为t、tn和tn、t0时产生的热电势的代数和，其中tn为中间温度即，。标准物体的某些物理性质随温度连续地变化，具有较好的复现性。（4）除特殊高温热敏电阻外，绝大多数热敏电阻仅适合0~150℃范围。冰点槽法：一个标准大气压下，人为制作一个冰水两相共存的温度恒为0℃的冰点槽，将热电偶冷端置于其中，从而保持冷端温度恒定。参比端（自由端、冷端）：处于周围环境中。反映了冷端温度为0℃条件下，热电偶回路中产生的热电势和测量端温度之间的对应关系。冰点槽法：一个标准大气压下，人为制作一个冰水两相共存的温度恒为0℃的冰点槽，将热电偶冷端置于其中，从而保持冷端温度恒定。02mV，求铬合金-铝合金组成热电偶的热电势E(100,0)。高于300℃热电偶的校验原理与方法规格型号：Cu100、Cu50。由于补偿导线与电极材料通常并不完全相同，因此各种热电偶和所配用的补偿导线两个连接点的温度必须相同，而且不得超过规定的使用温度（0~100℃）。电阻温度计利用金属或非金属的电阻随温度变化的特性实现温度测量，由电阻温度传感器、连接导线及显示仪表组成。选择某种物质（测温物质）的某一随温度变化的属性（测温属性）来标志温度。S型(铂铑10-铂)热电偶分度表热电偶冷端温度必须与冷端温度补偿器工作温度一致。热电偶测量温度的基本原理感温元件要与被测对象良好接触；热电阻及其附件在不使用的时候，必须保存在不受振动和碰撞的地方。保护管表面积灰→消除积灰愈长，则使温度计响应愈慢，在将多支热电偶串联形成热电堆，用于测量辐射温度。各种补偿导线只能与相应型号的热电偶配用，热电偶和所配用的补偿导线在规定温度范围（0~200℃）内热电特性必须相同。热电阻的电阻值与温度的关系特性表示方法：为减小附加测量误差，其直径较粗，一般约为1mm。热电阻的基本类型和结构热电偶传感器安装后应该进行充分保温，防止因为散热影响测量准确性。缺点：容易破损，惰性大,能见度低,不能自动记录及远距离传送，一般不具有信号远传功能，常用作现场温度指示。均质导体定律：由一种均质导体（或半导体）组成的闭合回路，不论导体（半导体）的几何尺寸以及沿材料长度方向上各处的温度分布如何，在回路上不可能产生热电势；铂铑30-铂铑6热电偶（型号WRR,分度号B）细管道内流体的温度测量时，为了使热电偶测量端与被测介质达到充分热交换，热电偶的测量端应该处于管道内有代表性温度部位（管道中心），不应该插到阀门、管道和设备的死角。选择某种物质（测温物质）的某一随温度变化的属性（测温属性）来标志温度。铁-铜镍热电偶（型号WRF,分度号J）不能把一个热电阻与两个显示仪表并联使用，只有双支式热电阻才可以用来和两个显示仪表一起使用。毛细管细而长(规格为1~60m)，热电偶的热端与冷端离得很近。热电偶分度误差：指校验时产生的误差，其值不得超过允许误差。动态性能差，准确度低，示值的滞后较大，不能测量迅速变化的温度。（2）正温度系数热敏电阻（positivetemperature选择某种物质（测温物质）的某一随温度变化的属性（测温属性）来标志温度。S型(铂铑10-铂)热电偶分度表S型(铂铑10-铂)热电偶分度表

三、热电偶分度表在大流速的流体管道上热电偶必须倾斜安装，以免受到过大冲击。愈29思考：用S型热电偶测量温度差值。在t1=500℃时热电势EAB(t2,t1)=0.495mV，求温度差值（t2-t1）是多少？例2：求如图所示三种热电极组成的闭合回路的总电势大小，并确定方向。A思考：例2：求如图所示三种热电极组成的闭合回路的总电30四、热电偶的测量线路

将多支热电偶串联形成热电堆，用于测量辐射温度。

（一）串联线路：将n支同型号热电偶依次按照正负极相连接的线路。串联线路总的热电势：优点：热电势大，测量精度比单支热电偶高。缺点：只要有一支热电偶断路，整个测量系统不能工作。四、热电偶的测量线路将多支热电偶串联形成热电堆，用于31

并联热电偶用于测量多点的平均温度。（二）并联线路：将n支同型号热电偶的正极和负极分别连接在一起的线路。

如果n支热电偶的电阻值相等，则并联线路的总热电势：特点：某支热电偶断路时，整个测量系统照常工作。并联热电偶用于测量多点的平均温度。（二）并联32

反向串联热电偶用于测量两点的温度差。（三）反向串联线路：将两支同型号热电偶反向连接的线路。线路的总热电势：反向串联热电偶用于测量两点的温度差。（三）反向串联线33五、热电偶的基本结构：热电极、绝缘材料、保护套管、接线盒。五、热电偶的基本结构：热电极、绝缘材料、保护套管、接线盒。34

普通型热电偶六、热电偶的类型铠装热电偶普通型热电偶六、热电偶的类型铠装热电偶35薄膜热电偶

热套式热电偶薄膜热电偶热套式热电偶36热电极材料的选择要求

物理与化学性能稳定，高温下不产生再结晶或蒸发现象，可以在较宽温度范围内使用，热电特性（热电势与测量端温度关系）不随时间变化，耐高温、耐氧化和腐蚀。热电偶的热电势与测量温度间最好成线性或近似线性的单值函数关系，而且热电偶产生的热电势率（温度每变化1℃引起的热电势变化）大，具有足够高的灵敏度。复制性好，便于批量生产，利于互换。机械性能好，便于加工。电导率高，电阻温度系数小，即热电偶的内阻随温度变化小，从而减小附加误差。价格便宜，原材料容易得到，尽量少用贵金属。热电极材料的选择要求物理与化学性能稳定，高温下不产生再结晶37七、常用标准化热电偶：指制造工艺比较成熟、应用广泛、能够成批生产、性能优良稳定并已经列入专业或国家工业标准化文件，规定了其热电势-温度关系及允许误差，并有统一热电势-温度分度表的热电偶。

铂铑10-铂热电偶（型号WRP,分度号S）铂铑30-铂铑6热电偶（型号WRR,分度号B）镍铬-镍硅热电偶（型号WRN,分度号K）镍铬-铜镍热电偶（型号WRE,分度号E）铜-铜镍热电偶（型号WRC,分度号T）铁-铜镍热电偶（型号WRF,分度号J）镍铬硅-镍硅热电偶（型号WRM,分度号N）

七、常用标准化热电偶：指制造工艺比较成熟、应用广泛、能够成批381.计算修正法八、热电偶冷端温度补偿

热电偶的热端与冷端离得很近。热电偶的冷端暴露在空间，容易受到周围高温设备和环境温度波动的影响。冷端温度难以保持恒定。

需要多次查热电偶分度表进行计算，只适用于实验室中或在离线测量时对示值进行修正。冷端温度补偿1.计算修正法八、热电偶冷端温度补偿热电偶的热端与冷端离得39EAB（t，0）=EAB(t,t0)+EAB(t0,0)=33.29+1.203=34.493mV由镍铬-镍硅热电偶分度表得t=829.8℃,

例：

用镍铬-镍硅热电偶测量加热炉的温度。已知冷端温度t0=30℃，测得热电势EAB（t，t0）为33.29mV,求加热炉的温度。所以加热炉的温度为829.8℃。

解：查镍铬-镍硅热电偶分度表得EAB（30，0）=1.203mV。

EAB（t，0）=EAB(t,t0)+EAB(t0,0)402.补偿导线法（1）补偿导线：在一定温度范围内（0~100℃），和所连接使用的热电偶具有相同热电性能的两种廉价金属材料。补偿导线外形

A’B’屏蔽层保护层绝缘层2.补偿导线法（1）补偿导线：在一定温度范围内（0~100℃41（2）补偿导线的形式按照补偿原理，可以分为补偿型和延伸型。

按照结构，可以分为普通型和带屏蔽层型。按照使用温度，可以分为一般用（0~100℃）和耐热用（0~200℃）。（2）补偿导线的形式按照结构，可以分为普通型和带屏蔽层型。42（3）使用补偿导线不会影响热电偶的热电特性。已知：，求证：。证明：由已知，（3）使用补偿导线不会影响热电偶的热电特性。已知：43冷端温度变化引起的误差。意义：电阻温度系数值越大，热电阻随温度变化越显著，测温灵敏度越高。基本结构－热电阻体（包括热电阻丝和绝缘骨架）、引出线、绝缘材料、保护套管和接线盒。实验室用，可以进行高精度测量。=EAB（t,0）。铂铑10-铂热电偶（型号WRP,分度号S）导线引至温度变化比较小的地方，然后共用一个冷端温度－电阻温度系数较小，在还原性气氛中，特别是在高温下易被沾污变脆，价格较贵。－电阻温度系数较小，在还原性气氛中，特别是在高温下易被沾污变脆，价格较贵。温度是蒸汽质量的重要指标之一。（一）串联线路：将n支同型号热电偶依次按照正负极相连接的线路。在热电偶回路中加入第三种、第四种…均质导体，只要中间接入的导体两端温度相同，它对回路中的热电势就没有影响。中间温度定律：接点温度为t和t0的热电偶，产生的热电势等于两支同性质热电偶在接点温度分别为t、tn和tn、t0时产生的热电势的代数和，其中tn为中间温度即，。（2）元件的稳定性差，互换性差。如果电阻R2=R3，当热电阻Rt阻值随温度变化时，调节电位器R1的触点位置，使电桥处于平衡状态，则量程和使用范围有限，惰性大，不能自动记录及远距离传送热电阻两端各用两根导线为电阻提供恒流源I，在电阻上产生电压降，用另外两根导线连到显示仪表进行测量，从而完全消除导线电阻受环境温度的影响。目前世界上科研和生产中应用最普遍、最广泛的温度测量仪表铂铑30-铂铑6热电偶（型号WRR,分度号B）若热电极本身的材质不均匀，由于温度差的存在，将会产生附加热电势，造成测量误差。固体膨胀式温度计（双金属温度计）优点：构造简单,价格低廉，制作容易，安装使用方便，显示直观，测量范围较广，精度高，现场直接读数，一般无需辅助能源。①把热电偶的冷端延伸到远离被测对象且恒温或温度波动比较小的地方，改善热电偶测温线路的机械与物理性能。（4）补偿导线的作用②节省贵金属和性能稳定的稀有金属热电偶材料，降低测量线路的成本。

③结构形式与电缆一样，便于实际安装使用和线路敷设；若用直径粗、电导系数大的补偿导线，还可以减少测量回路电阻。冷端温度变化引起的误差。①把热电偶的冷端延伸到远离被测对象且44（5）使用补偿导线的注意事项各种补偿导线只能与相应型号的热电偶配用，热电偶和所配用的补偿导线在规定温度范围（0~200℃）内热电特性必须相同。由于补偿导线与电极材料通常并不完全相同，因此各种热电偶和所配用的补偿导线两个连接点的温度必须相同，而且不得超过规定的使用温度（0~100℃）。补偿导线和热电偶、显示仪表连接时，正负极极性不能接错，而且两对连接点处于相同的温度。（5）使用补偿导线的注意事项各种补偿导线只能与相应型号的热电453.冰点槽法：一个标准大气压下，人为制作一个冰水两相共存的温度恒为0℃的冰点槽，将热电偶冷端置于其中，从而保持冷端温度恒定。

测量准确度高，使用麻烦，只适用于实验室，工业生产中一般不采用。3.冰点槽法：一个标准大气压下，人为制作一个冰水两相共存的温464.显示仪表机械零点调整法机械零点：指仪表在没有外加输入电源的情况下，指针在标尺上停留的位置。（一般为仪表的刻度起始点，即仪表测量下限。）

若tn为冷端温度，机械零点调整法表面是通过机械的手段，在测温回路开路时人为给仪表的刻度起始点调到tn位置，实质上相当于在输入热电偶热电势之前，给显示仪表叠加了一个电势EAB(tn,0)，则EAB（t,tn）+EAB（tn,0）

=EAB（t,0）。4.显示仪表机械零点调整法机械零点：指仪表在没有外加输入电源47例：现有由S分度号热电偶和显示仪表组成的测温系统。被测温度已知为1000℃，仪表所处的环境温度为30℃

。当显示仪表的机械零点分别在0℃、30℃、60℃时，表计指示各为多少？提示：通常情况下，与热电偶配套的显示仪表是根据冷端温度为0℃的热电势与温度关系曲线进行刻度。例：现有由S分度号热电偶和显示仪表组成的测温系提示：通常情况48例：现有E分度号的热电偶和显示仪表，它们之间由相应的EX型补偿导线相连接组成测温系统。已知接点温度T=800℃

、T1=50℃

；仪表的环境温度TN=30℃

，机械零点TM=30℃

。如果将EPX、ENX补偿导线都换成铜导线，仪表指示为多少？如将EPX、ENX补偿导线的位置对换，仪表的指示又为多少？例：现有E分度号的热电偶和显示仪表，它们之间由相应的EX型补49

不平衡电桥由外接4V直流电源经限流电阻RS供给电压。

桥臂电阻R1=R2=R3=1欧姆，20℃时RCu=1欧姆。（2）热电偶冷端温度时，不平衡电桥处于不平衡状态，有电压输出，正确选择限流电阻RS，使Uab＝EAB（tn，20），输入到显示仪表中电势为：EAB(t，tn)+EAB（tn，20）＝EAB（t，20）。（1）热电偶冷端温度时，不平衡电桥处于平衡状态，没有电压输出，即Uab＝0，输入到显示仪表中电势为EAB（t，20）。5.冷端温度补偿器（补偿电桥）法：利用直流不平衡电桥产生的电压补偿热电偶冷端温度变化引起的热电势变化。不平衡电桥由外接4V直流电源经限流电阻RS供给电压。50使用注意事项为了使显示仪表指示被测温度t，和热电偶配用的显示仪表的机械零点应该调整到电桥处于平衡状态时的温度。热电偶冷端温度必须与冷端温度补偿器工作温度一致。冷端温度补偿器在测温系统中连接时的极性必须正确连接，否则会加大测量误差。冷端温度补偿器只能在规定的温度范围内，与相应型号的热电偶配套使用。使用注意事项51例：有一采用S分度热电偶的测温系统如图所示。试问这时显示仪表的机械零点TM应调整在什么位置？当冷端温度补偿器的供电电源开路（失电）时，仪表指示为多少？供电电源极性接反时，仪表的指示为多少？例：有一采用S分度热电偶的测温系统如图所示。试问这时显示仪表52

在工业生产中为了有效利用控制盘和节省显示仪表，常通过多点切换开关把几只甚至几十只同一分度号的热电偶接到一块表上。这时可将各热电偶的冷端用补偿导线引至温度变化比较小的地方，然后共用一个冷端温度补偿器进行冷端温度补偿。6.多点冷端温度补偿在工业生产中为了有效6.多点冷端温度补偿536.

多点冷端温度补偿（续）

补偿方法：

首先，利用一块显示仪表和一个冷端温度补偿器的多点测量线路。

然后，用一只辅助热电偶对多只同型号热电偶冷端进行补偿的线路。

辅助热电偶冷端恒温显示仪表输入电势

辅助热电偶热端恒温6.多点冷端温度补偿（续）补偿方法：首先，利用547.分散控制系统（DCS）对冷端温度的补偿

热电偶产生的热电势经补偿导线送入相应的机柜对应的输入模件上，该输入模件同时接受模件处热电阻测得的温度（即热电偶的冷端温度）信号，然后进行处理并转换成数字信号经接口送入计算机，最后进行补偿处理后再显示或控制。7.分散控制系统（DCS）对冷端温度的补偿55九、热电偶温度传感器的安装要求

细管道内流体的温度测量时，为了使热电偶测量端与被测介质达到充分热交换，热电偶的测量端应该处于管道内有代表性温度部位（管道中心），不应该插到阀门、管道和设备的死角。

含大量粉尘的气体温度测量时，粉尘对保护管长期摩擦，会使管壁损坏，宜采用端部切开的保护筒，再采用铠装热电偶，这样既提高响应速度，又可以延长寿命。1.测量准确九、热电偶温度传感器的安装要求细管道内流体的温度测量时，为56

对体积很小的物体测温，安装热电偶时，注意不要改变原来的热传导及对流条件。

热电偶的插入深度，带有金属保护管的，应为直径的15~20倍；带有非金属保护管的，应为直径的10~15倍。

测量高压气流的温度，因为气体的压缩与内摩擦发热，显示温度高于真实温度，在安装热电偶时必须采取一定的措施。

周围有热辐射源和强磁场、强电场时，因为热电偶接收辐射造成误差，这时对热电偶要采取适当的热屏蔽措施。对体积很小的物体测温，安装热电偶时，注意不要改变原来的热传57

热电偶安装在负压管道或设备中时，必须保证其密封性，以防外界冷空气袭入，使测量值偏低。

热电偶接线盒的盖子应朝下或水平安装，以免雨水或其他液体的进入，影响测量的准确性。

热电偶传感器安装后应该进行充分保温，防止因为散热影响测量准确性。

热电偶应与被测介质形成逆流，亦即安装时热电偶应迎着被测介质的流向插入，至少亦须与被测介质成正交。热电偶安装在负压管道或设备中时，必须保证其密封性，以防外界582.安全可靠

在压力管道或容器上安装保证热电偶保护套管与管道或容器接口处的密封性。在高温高压下工作的热电偶，应尽量垂直安装，以防止保护套管在高温高压作用下产生变形。若必须水平安装时，则应采用耐火黏土或耐热金属制成的支架加以支持。在大流速的流体管道上热电偶必须倾斜安装，以免受到过大冲击。当热电偶安装在具有固体颗粒的介质中时，可以在保护套管之前加装保护屏，从而防止保护套管长期受到冲刷而损坏。3.维修方便热电偶安装部位应该选在便于装卸、周围没有障碍体、不容易受到外界损伤和便于操作的地方。2.安全可靠在压力管道或容器上安装保证热电偶保护套管与管道59十、热电偶的常见故障及处理方法

当热电偶发生故障时，首先将补偿导线和接线盒分开，然后分别检查热电偶与补偿导线，确定故障现象后，根据情况进行处理。热电势比实际值小（显示仪表指示值偏低）

热电极短路→找出短路原因：如果因潮湿所致，则需进行干燥；如因绝缘子损坏所致，则需更换绝缘子热电偶的接线柱处积灰，造成短路→清扫积灰补偿导线间断路→找出短路点，加强绝缘或更换补偿导线热电偶热电极变质→在长度允许的情况下，剪去变质段重新焊接，或更换新热电偶补偿导线与热电偶极性接反→重新接正确补偿导线与热电偶不配套→更换相配套的补偿导线热电偶安装位置不当或插入深度不要求→重新按规定安装热电偶冷端温度补偿不符合要求→调整冷端补偿器热电偶与显示仪表不配套→更换热电偶或显示仪表使之配套十、热电偶的常见故障及处理方法

当热电偶发生故障时，60

热电势比实际值大（显示仪表指示值偏高）补偿导线与热电偶不配套→更换相配套的补偿导线热电偶与显示仪表不配套→更换热电偶或显示仪表使之配套

有直流干扰信号进入→排除直流干扰

热电偶热电势误差大

热电极变质→更换热电极热电偶安装位置不当→更换安装位置保护管表面积灰→消除积灰热电势输出不稳定

热电偶接线柱与热电极接触不良→将接线柱螺丝拧紧热电偶测量线路绝缘破损，引起断续短路或接地→找出故障点，修复绝缘热电偶安装不牢或外部振动→紧固热电偶，消除振动或采取减振措施热电极将断未断→修复或更换热电偶外界干扰（交流漏电、电磁场感应等）→查出干扰源，采取屏蔽措施热电势比实际值大（显示仪表指示值偏高）热电偶热电势误差大61十一、热电偶测量误差及校验（一）热电偶测量误差1.热电偶分度误差：指校验时产生的误差，其值不得超过允许误差。2.补偿导线与热电偶的热电特性不完全相同带来的误差。3.冷端温度变化引起的误差。4.热电极变质产生的误差。5.绝缘不良引起的误差。6.显示仪表的基本误差。十一、热电偶测量误差及校验（一）热电偶测量误差62（二）热电偶的校验热电偶出厂使用一段时间后，或热电偶重新焊制后，必须进行校验。高于300℃热电偶的校验原理与方法（二）热电偶的校验热电偶出厂使用一段时间后，或热电偶重新焊制63第四节电阻温度计

在中、低温下具有较高的准确度，性能稳定，灵敏度高，通常用于远距离测量－200~＋650℃范围内的温度，能实现温度自动控制和记录。第四节电阻温度计在中、低温下具有较高的准确64

电阻温度计利用金属或非金属的电阻随温度变化的特性实现温度测量，由电阻温度传感器、连接导线及显示仪表组成。热电阻温度计热敏电阻温度计电阻温度计利用金属或非金属的电阻随温度变化的特65热电偶的冷端暴露在空间，容易受到周围高温设备和环境温度波动的影响。优点：构造简单,价格低廉，制作容易，安装使用方便，显示直观，测量范围较广，精度高，现场直接读数，一般无需辅助能源。双金属温度计的工作原理热工参数测量之温度测量第一节温度测量的基本知识热电阻最高使用温度和工作压力不能超过该热电阻的额定数值。三、温度测量仪表的分类（二）并联线路：将n支同型号热电偶的正极和负极分别连接在一起的线路。测量时不破坏被测温度场，测温上限高，响应速度快热电偶测量温度的基本原理缺点：只要有一支热电偶断路，整个测量系统不能工作。-用作各种电器设备的过热保护，发热源的定温控制或用作限流元件。热工参数测量之温度测量（2）结构简单坚固，能承受较大的冲击、振动，体积小，能测量热电偶和其他温度传感器无法测量的空隙、腔体、内孔等处的点温度。在氧化性的气氛中，甚至在高温下的物理化学性质都非常稳定。热电偶冷端温度补偿不符合要求→调整冷端补偿器性能不稳定，测量准确度低，电阻温度关系为非线性，互换性差，一般用于测量要求不高的场合，测量范围－100~＋300℃。冰点槽法：一个标准大气压下，人为制作一个冰水两相共存的温度恒为0℃的冰点槽，将热电偶冷端置于其中，从而保持冷端温度恒定。选择某种物质（测温物质）的某一随温度变化的属性（测温属性）来标志温度。温度是蒸汽质量的重要指标之一。中间温度定律：接点温度为t和t0的热电偶，产生的热电势等于两支同性质热电偶在接点温度分别为t、tn和tn、t0时产生的热电势的代数和，其中tn为中间温度即，。一、金属导体热电阻

在温度变化不大的范围内，金属导体电阻-温度关系：Rt=R0[1+α(t-t0)]-温度在t0~t范围内金属导体的平均电阻温度系数。

表示在某一温度范围内，温度每变化1℃时电阻值的相对变化量，单位1/℃。意义：电阻温度系数值越大，热电阻随温度变化越显著，测温灵敏度越高。-与金属热电阻材料的纯度有关。电阻比：金属导体纯度越高，电阻比越大。热电阻的电阻值与温度的关系特性表示方法：作图法：用画曲线的方法表示。函数表示法：用数学公式描述。列表法：用热电阻分度表表示。热电偶的冷端暴露在空间，容易受到周围高温设备和环境温度波动的661.热电阻材料的要求（1）材料具有较大电阻温度系数，以得到较高的测温灵敏度，即要求材料具有一定纯度。（2）具有较大的电阻率，热容量和热惯性小，从而减小热电阻体积，提高温度变化反应速度。（3）在测温范围内具有稳定的物理和化学性质，不易氧化，能够长时期适应比较恶劣的测量环境。（4）测量范围内电阻温度系数保持为常数，电阻温度特性接近于线性关系，便于分度和读数。（5）良好的工艺性和复现性，复制性强，易于加工及批量生产，价格低廉。1.热电阻材料的要求（1）材料具有较大电阻温度系数，以得到较672.热电阻的基本类型和结构

基本类型－普通型热电阻、铠装型热电阻和端面热电阻基本结构－热电阻体（包括热电阻丝和绝缘骨架）、引出线、绝缘材料、保护套管和接线盒。

热电阻体由纯金属材料制成的热电阻丝采用双线并绕方式绕制在绝缘骨架上，其中电阻丝绕完之后应该进行退火处理，从而消除内应力对电阻温度特性的影响。

绝缘骨架要求有较好的电绝缘性及机械强度，热膨胀系数与电阻丝相近，物理及化学性能稳定，不产生有害物质污染热电阻丝，具有良好的加工性能，低温时可以采用塑料制作。2.热电阻的基本类型和结构基本类型－普通型热电阻、铠装型热68引出线：将热电阻体线端引至接线盒，便于外部导线及显示仪表连接。

材料最好与热电阻丝相同，避免产生附加热电势。为减小附加测量误差，其直径较粗，一般约为1mm。引出线：将热电阻体线端引至接线盒，便于外部导线及显示仪表连接69二线制结构简单、费用低，但是引出线电阻的变化会带来附加误差。二线制适用于引出线不长、测温精度要求较低的场合。二线制结构简单、费用低，但是引出线电阻的变化会带来附加误差。70三线制

热电阻一端与一根导线相连，另一端同时与两根导线相连，从而减小或消除导线电阻受环境温度的影响。用于一般精度的工业测量。三线制热电阻一端与一根导线相连，另一端同时与71实验室用，可以进行高精度测量。

四线制

热电阻两端各用两根导线为电阻提供恒流源I，在电阻上产生电压降，用另外两根导线连到显示仪表进行测量，从而完全消除导线电阻受环境温度的影响。实验室用，可以进行高精度测量。四线制热723.工业用热电阻

铂电阻（WZP或WZB）：-200~＋850℃。特点－精度高，稳定性好，性能可靠。在氧化性的气氛中，甚至在高温下的物理化学性质都非常稳定。它容易提纯，复现性好，有良好的工艺性，可以制成极细的铂丝或极薄的铂箔。与其他热电阻材料相比，有比较高的电阻率。

－电阻温度系数较小，在还原性气氛中，特别是在高温下易被沾污变脆，价格较贵。

规格型号：Pt100、Pt10。3.工业用热电阻铂电阻（WZP或WZB）：-200~＋8573

铜电阻（WZC或WZG）：-50~＋180℃。特点－工艺性好，价格便宜，复制性能好，材料容易加工和提纯。－电阻温度特性接近于线性，电阻温度系数大。－电阻率小，体积大，热惯性大，测量范围小，怕潮湿，容易高温氧化和化学腐蚀。规格型号：Cu100、Cu50。铜电阻（WZC或WZG）：-50~＋180℃。74二、半导体热敏电阻：将一些金属氧化物按一定比例混合、压制和高温烧结而成，测温范围为1mK~2000℃，在-40~350℃范围可以取代传统的温度传感器。二、半导体热敏电阻：将一些金属氧化物按一定比例混合、压制和高751.热敏电阻的主要优点（1）电阻温度系数大，灵敏度高。通常温度变化1℃，电阻阻值变化1~6%，电阻温度系数的绝对值比一般金属电阻大10~100倍。（2）结构简单坚固，能承受较大的冲击、振动，体积小，能测量热电偶和其他温度传感器无法测量的空隙、腔体、内孔等处的点温度。（3）电阻率高，热惯性小，响应速度快，不需要进行冷端温度补偿，适宜动态测量。（4）阻值范围10~105欧姆，使用方便，不必考虑线路引线电阻和接线方式，容易实现远距离测量，功耗小。2.热敏电阻的主要缺点（1）阻值与温度变化成非线性关系。（2）元件的稳定性差，互换性差。（3）元件容易老化，稳定性较差。（4）除特殊高温热敏电阻外，绝大多数热敏电阻仅适合0~150℃范围。1.热敏电阻的主要优点2.热敏电阻的主要缺点76MF12型热敏电阻聚脂塑料封装热敏电阻3.热敏电阻的基本类型（1）负温度系数热敏电阻（negativetemperaturecoefficient，NTC）：电阻率随温度升高而均匀减小。

玻璃封装热敏电阻MF58型热敏电阻

贴片式热敏电阻MF12型热敏电阻聚脂塑料封装热敏电阻3.热敏电阻的基本类型77A，B－与热敏电阻材料的物理性能及热敏电阻的尺寸、形式有关，而与温度无关的常数。特点

负电阻温度系数大，灵敏度高，可以做成体积很小而电阻很大的热敏电阻元件，且连接导线电阻的变化忽略不计。电阻率大，可靠性好，体积小，热容量小，响应快，可以测量点的温度，也用于快速测量温度。性能不稳定，测量准确度低，电阻温度关系为非线性，互换性差，一般用于测量要求不高的场合，测量范围－100~＋300℃。成本低，引线电阻影响小，适合测量微小温度变化，在点温、表面温度、温差、温场等测量中应用较多，同时也广泛应用于自动控制及电子线路热补偿线路中。RT测量原理A，B－与热敏电阻材料的物理性能及热敏电阻的尺寸、形式有关，78（2）正温度系数热敏电阻（positivetemperaturecoefficient，PTC）：电阻率随温度升高而减小，经过某一温度后急剧增加。A－与热敏电阻材料的物理性能及热敏电阻的尺寸、形式有关，而与温度无关的常数。-主要采用BaTiO3系列材料加入少量Y2O3和Mn2O3烧结而成。-用作各种电器设备的过热保护，发热源的定温控制或用作限流元件。大功率PTC热敏电阻（2）正温度系数热敏电阻（positivetemperat79（3）临界温度系数热敏电阻（criticaltemperatureresistor，CTR）：温度接近某一数值时，电阻率下降产生突变。-主要采用VO2系列材料在弱还原气氛中烧结而成。-在某个温度上，电阻值随温度急剧变化。-用作温度开关元件。（3）临界温度系数热敏电阻（criticaltempera80

4.热敏电阻的结构形式和符号

热敏元件引线壳体4.热敏电阻的结构形式和符号热敏元件81三、热电阻温度测量电路

平衡电桥法如果电阻R2=R3，当热电阻Rt阻值随温度变化时，调节电位器R1的触点位置，使电桥处于平衡状态，则（n=0~1）。特点热电阻与滑线电阻位于相邻的桥臂，实现了线性测量，测量精度高。三、热电阻温度测量电路平衡电桥法特点82

不平衡电桥法工作原理：被测温度为下限值时，电桥处于平衡状态，输出电压U=0；温度升高，电桥平衡被破坏，输出电压U≠0，而且随着温度升高输出电压增加，并满足关系RT=f（U），从而根据输出电压U的大小判断被测温度大小。特点：

属于非线性测量。电源电压的稳定性对测量结果有影响，所以最好用稳压电源供电。不需要象平衡电桥那样增加一套自动平衡装置，因此结构简单，价格低，并可以连续地自动指示测量温度。不平衡电桥法工作原理：被测温度为下限值时，电桥处于平衡状态83四、热电阻的使用注意事项1.根据测量温度范围和测量对象，选择适当的热电阻的型号、规格以及保护管材料。2.热电阻最高使用温度和工作压力不能超过该热电阻的额定数值。3.如果热电阻需要在腐蚀性介质中使用，应该采用由不锈钢制成的保护管。4.大多数热电阻的敏感元件长度约为120mm，当选择热电阻的插入深度时，应该考虑到热电阻只能测量敏感元件附近范围内被测介质的平均温度。四、热电阻的使用注意事项1.根据测量温度范围和测量对象，选择845.热电阻接线时，先将接线盒打开，然后采用二线制或三线制方法接线。6.热电阻与显示仪表的连接导线应该采用绝缘铜线，不得使用热电偶的补偿导线。铜线的电阻值按照显示仪表技术条件规定的数据选配，一般为2~5欧姆，导线的电阻值可以用直流平衡电桥调整。7.不能把一个热电阻与两个显示仪表并联使用，只有双支式热电阻才可以用来和两个显示仪表一起使用。8.热电阻及其附件在不使用的时候，必须保存在不受振动和碰撞的地方。其中最合适的存放场所条件：环境温度10~35℃，相对湿度不大于80%，周围空气中不可以含有可能造成热电阻零件腐蚀的物质。5.热电阻接线时，先将接线盒打开，然后采用二线制或三线制方法85热工参数测量之温度测量热工参数测量之温度测量86第二章温度测量

第一节温度测量的基本知识 第二节膨胀式温度计 第三节热电偶温度计 第四节热电阻温度计第二章温度测量 第一节温度测量的基本知识87温度是火电厂最普遍最重要的热工参数之一。温度是蒸汽质量的重要指标之一。温度是影响热力设备效率的主要因素。温度是影响传热过程的重要因素。温度是保证热力设备安全运行的重要参数。

温度的准确测量对保证火电厂安全、经济生产具有重大的意义。温度是火电厂最普遍最重要的热工参数之一。温881.温度一、温度和温度测量第一节温度测量的基本知识-宏观上：表示物体或热平衡系统冷热程度的物理量。-微观上：物体内部大量分子无规则热运动平均动能大小的标志。

2.温度测量标准物体被测物体温度测量的基本原理热力学第零定律：热平衡状态下的两种物体具有相同的温度。标准物体的某些物理性质随温度连续地变化，具有较好的复现性。1.温度一、温度和温度测量第一节温度测量的基本知识-89二、温标：衡量温度高低的标准尺度。即温度的数值表示方法，规定了温度的读数起点和测量温度的基本单位。

国际普遍使用的温标有四种：摄氏温标、华氏温标、热力学温标、国际温标。温标建立的三要素（基本条件）选择某种物质（测温物质）的某一随温度变化的属性（测温属性）来标志温度。选定固定点（即物质不同相之间可以复现的平衡温度），便于与其他温度比较，确定测量温度数值。对测温属性随温度的变化关系作出规定，确定任意点温度值的数学关系表达式-分度方法（内插函数）。二、温标：衡量温度高低的标准尺度。即温度的数值表示方法，规定90温标传递系统：包括生产中对各种温度测量仪表的分度，把标准传递到测量仪表以及对使用中或修理后的温度测量仪表进行检定两方面内容。由研究机构（我国为中国计量科学研究院）按照国际温标要求，建立国家基准器具，复现国际温标。三级温标传递系统由国家掌握的基准器具和工作基准器具向省级一等标准器具进行检定。由省级掌握的一等标准器具向厂级二等、三等标准器具进行检定。由厂级二等、三等标准器具向工业用现场仪表进行检定。温标传递系统：包括生产中对各种温度测量仪表的分度，把标准传递91三、温度测量仪表的分类测温方式温度计种类测量原理

优点

缺点接触式温度计：感受件与被测介质直接接触膨胀式温度计利用液体或者固体热胀冷缩的性质，以液体的体积变化或固体的变形量测量温度构造简单，使用方便，测量精度高，价格低，性能可靠量程和使用范围有限，惰性大，不能自动记录及远距离传送

压力式温度计（属于膨胀式温度计）利用定容气体或液体受热膨胀时压力随温度变化的性质测量温度构造简单、坚固，防震，可以远距离测量,并可制成自动记录式

准确度低，滞后大，损坏后难修理,不能测量点温度和表面温度

热电偶温度计利用金属或半导体的热电效应测量温度测温范围广，准确度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制环境温度变化时需进行冷端温度补偿，在低温段测量准确度低电阻温度计利用金属或半导体的电阻随温度变化的特性测量温度低温条件下测量准确度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制不能测量较高温度，使用时须注意环境温度对一次元件的影响非接触式温度计辐射式温度计利用物体的热辐射强度随温度变化特性测量温度测量时不破坏被测温度场，测温上限高，响应速度快低温段测量不准确，测温准确度受环境条件影响三、温度测量仪表的分类测温方式温度计种类测量原理优92特点：某支热电偶断路时，整个测量系统照常工作。如因绝缘子损坏所致，则需更换绝缘子低温段测量不准确，测温准确度受环境条件影响选择某种物质（测温物质）的某一随温度变化的属性（测温属性）来标志温度。如果电阻R2=R3，当热电阻Rt阻值随温度变化时，调节电位器R1的触点位置，使电桥处于平衡状态，则若必须水平安装时，则应采用耐火黏土或耐热金属制成的支架加以支持。第四节热电阻温度计缺点：容易破损，惰性大,能见度低,不能自动记录及远距离传送，一般不具有信号远传功能，常用作现场温度指示。（3）温差电势：同一种性质导体或半导体材料两端因为温度不同产生。（2）结构简单坚固，能承受较大的冲击、振动，体积小，能测量热电偶和其他温度传感器无法测量的空隙、腔体、内孔等处的点温度。如果将EPX、ENX补偿导线都换成铜导线，仪表指示为多少？如将EPX、ENX补偿导线的位置对换，仪表的指示又为多少？铜-铜镍热电偶（型号WRC,分度号T）缺点：只要有一支热电偶断路，整个测量系统不能工作。补偿导线与热电偶的热电特性不完全相同带来的误差。（1）补偿导线：在一定温度范围内（0~100℃），和所连接使用的热电偶具有相同热电性能的两种廉价金属材料。热电阻一端与一根导线相连，另一端同时与两根导线相连，从而减小或消除导线电阻受环境温度的影响。以两根不同的导体或半导体线状材料一端焊接或铰接起来形成的热电偶为敏感元件，将温度信号转换成为一定电势信号，经连接导线配以相应的测量毫伏级电压信号的显示仪表实现远距离测量、自动记录和温度的自动控制。为工业测量温度中应用与热电偶同样热电性质的补偿导线提供理论依据。原理上测量范围可以从超低温到极高温，但1000℃以下测量误差大，能测量运动物体和热容小的物体温度热电偶接线柱与热电极接触不良→将接线柱螺丝拧紧三、温度测量仪表的分类温度仪表接触式温度测量仪表非接触式温度测量仪表测量条件

感温元件要与被测对象良好接触；感温元件的加入几乎不改变对象的温度；被测温度不超过感温元件能承受的上限温度;被测对象不对感温元件产生腐蚀

需要准确知道被测对象表面发射率；被测对象的辐射能充分照射到检测元件上测量范围

特别适合1200℃以下、热容量大、无腐蚀性对象的连续在线测量温度，对高于1800℃以上的温度测量比较困难

原理上测量范围可以从超低温到极高温，但1000℃以下测量误差大，能测量运动物体和热容小的物体温度响应速度慢，通常为几十秒到几分钟快，通常为2~3秒钟其他特点

结构简单、体积小、可靠、维护方便、价格低廉，仪表读数直接反映被测物体实际温度；可以方便地组成多路集中测量与控制系统

结构复杂、体积大、调整麻烦、价格昂贵；仪表读数通常只反映被测物体表现温度(需进一步转换)；不容易组成测温、控温一体化的温度控制装置特点：某支热电偶断路时，整个测量系统照常工作。三、温度测量仪93

膨胀式温度计是利用物质受热时产生膨胀的原理制成的温度计，测温范围为-200~600℃。这类温度计结构简单、价格低廉，一般用作就地测量。第二节膨胀式温度计液体膨胀式温度计（玻璃液体温度计）固体膨胀式温度计（双金属温度计）气体膨胀式温度计（压力式温度计）膨胀式温度计是利用物质受热时产生膨胀的原理制94一、玻璃液体温度计：利用液体受热膨胀的性质制成,广泛用于测量-200~500℃范围内温度。1.工作原理利用玻璃管内液体的体积随温度变化而发生的变化与玻璃随温度变化而体积发生的变化之差测量温度。组成：液体存储器、毛细管、标尺、感温泡、安全泡、中间泡。液体可以为：水银、酒精、甲苯等。当温度超过300℃时，采用硅硼玻璃；500℃以上采用石英玻璃。2.特点优点：构造简单,价格低廉，制作容易，安装使用方便，显示直观，测量范围较广，精度高，现场直接读数，一般无需辅助能源。缺点：容易破损，惰性大,能见度低,不能自动记录及远距离传送，一般不具有信号远传功能，常用作现场温度指示。一、玻璃液体温度计：利用液体受热膨胀的性质制成,广泛用于测95二、双金属温度计

结构简单、牢固，抗震性能好，避免水银污染，因此可以部分取代水银温度计，用于气体、液体及蒸气的温度测量。1.双金属温度计的工作原理

利用两种膨胀系数不同的金属薄片叠焊在一起制成的测温元件，其中双金属片的一端为固定端，另一端为自由端。当t=t0时，两金属片处于水平位置；当t>t0时，双金属片受热后由于两种金属片的膨胀系数不同而使膨胀系数较大的金属片向膨胀系数较小的金属片一面弯曲变形，弯曲变形的程度与温度的高低成正比。二、双金属温度计结构简单、牢固，抗震性能好，避962.类型按照双金属片温度计按指示部分与保护管连接方式

轴向型径向型万向型2.类型97三、压力式温度计：根据温度变化时，封闭在一定容积中的气体、液体或者某些液体的饱和蒸汽的压力相应发生变化的原理制造，测量范围为0~300℃。

1.特点（1）优点：构造简单,价格便宜，读数方便、清晰，防爆、抗震性好，热惯性小，精度较高，可以远距离测量，并可制成自动记录式仪表。（2）缺点损坏后很难修理，不能测量点温和表面温度。动态性能差，准确度低，示值的滞后较大，不能测量迅速变化的温度。三、压力式温度计：根据温度变化时，封闭在一定容积中的气体、液982.组成：温包、毛细管、压力敏感元件。毛细管细而长(规格为1~60m)，它的作用主要是传递压力，长度愈长，则使温度计响应愈慢，在长度相等条件下，毛细管愈细，则准确度愈高。3.分类：根据感温系统所充介质不同，分为充液压力式温度计、充气压力式温度计、蒸汽压力式温度计。2.组成：温包、毛细管、压力敏感99第三节热电偶温度计目前世界上科研和生产中应用最普遍、最广泛的温度测量仪表特点：结构简单，性能稳定，容易制作，使用方便，测量范围宽，准确度高，热惯性小，动态特性好，便于远距离显示和传送信号。第三节热电偶温度计目前世界上科研和生产中应用最普遍、最100

以两根不同的导体或半导体线状材料一端焊接或铰接起来形成的热电偶为敏感元件，将温度信号转换成为一定电势信号，经连接导线配以相应的测量毫伏级电压信号的显示仪表实现远距离测量、自动记录和温度的自动控制。

热电极：两种不同的导体或半导体。

测量端（工作端、热端）：插入被测介质中。

参比端（自由端、冷端）：处于周围环境中。

一、热电偶测量温度的基本原理1.热电偶温度计的组成以两根不同的导体或半导体线状材料一端焊接或铰接101热电效应热能→电能热电效应热能→电能1022.热电偶测量温度的基本原理（1）热电效应（塞贝克效应）：若把A、B两种不同的导体或半导体材料接成闭合回路，当回路两个接点温度不相同时，回路中产生热电势，形成电流的现象。

热电势由接触电势和温差电势两部分组成。2.热电偶测量温度的基本原理（1）热电效应（塞贝克效应）：若103（3）温差电势：同一种性质导体或半导体材料两端因为温度不同产生。在热电偶回路中加入第三种、第四种…均质导体，只要中间接入的导体两端温度相同，它对回路中的热电势就没有影响。由于补偿导线与电极材料通常并不完全相同，因此各种热电偶和所配用的补偿导线两个连接点的温度必须相同，而且不得超过规定的使用温度（0~100℃）。缺点：只要有一支热电偶断路，整个测量系统不能工作。如果电阻R2=R3，当热电阻Rt阻值随温度变化时，调节电位器R1的触点位置，使电桥处于平衡状态，则感受件与被测介质直接接触当温度超过300℃时，采用硅硼玻璃；解：查镍铬-镍硅热电偶分度表得EAB（30，0）=1.九、热电偶温度传感器的安装要求（2）结构简单坚固，能承受较大的冲击、振动，体积小，能测量热电偶和其他温度传感器无法测量的空隙、腔体、内孔等处的点温度。结构简单、体积小、可靠、维护方便、价格低廉，仪表读数直接反映被测物体实际温度；铂铑