ch5温度测量 (2)课件

第5章温度测量温标：华氏(Fahrenheit)、摄氏(Celsius)、开氏(Kelvin)测量目的监控、保证发动机正常工作温度对性能的影响性能评价测量分类稳态：润滑油、冷却水、大气瞬态：缸内气体、进排气零件表面温度测温基本原理物体性质(随T变化)输出尺寸、密度、体积、热电势、辐射强度、电阻K、ºC测温仪表分类接触式膨胀式：液体、固体、压力温度计热电阻热电偶非接触式辐射高温计光学高温计比色高温计对比：被测温度场响应精度接触式：

破坏慢高非接触式：

不破坏快低5.1热电偶温度计特点：精度高、范围广、响应快、远传、稳定性好一、测温原理及组成1、热电效应两种不同材料金属回路两接触点T不同5.1热电偶温度计温差电势：-电子漂移电子能量不同两端温度温度不同同一导体两端温度不同总热电势几点说明接触电势>>温差电势电子密度大的材料总是正极热电势方向总是与实际上高温端接触电势方向一致电子密度是温度T的函数，但无法得到准确函数式EAB(T,T0)不能计算出来，而是通过实验得到的规定T0＝0ºC时，将EAB(T,T0)与T的关系测量出来，制成表——热电偶的分度表热电势的大小用EAB(T,T0)表示总热电势大小取决于材料、两端温度T，与热电偶丝的长短和粗细无关A、B材料固定，则EAB(T,T0)＝f(T)-f(T0)当T0固定，热电势是T的单值函数相同材料不产生热电势两端温度T相同也不产生热电势基本定律中间温度定律热电偶在接点温度为T、T0时的热电势等于该热电偶在接点温度为T、Tn和Tn、T0时相应的热电势的代数和。无论热电偶的工作温度为多少，都可以用一具有相同参考温度的分度表来确定其电势温度函数关系，该定律提供了电势与温度间的转换关系。只要已知T1和T2任一温度下的电势，则对应于T1和T2温差下的热电势便为已知。该定律为热电偶的温差测量（差分热电偶）提供理论依据。2、组成热电偶＋连接导线（补偿导线）＋指示仪表二、热电偶的冷端温度补偿1、补偿原因T0=const，EAB(T,T0)＝f(T)＋C分度表：T0＝0ºC，EAB(T,0)＝f(T)实际测量时，T00ºC，T0变化2、补偿方法冷端恒温法计算修正法冷端T0=const，EAB(T,0)＝EAB(T,T0)＋EAB(T0,0)T查分度表测量查分度表补偿导线法T0const补偿导线

T0=const计算修正选用热电偶匹配的材料冷端补偿器热电偶不平衡电桥＋直流电源＋毫伏计三、指示仪表1、毫伏计磁电式仪表2、动圈式仪表电流表4、数字式仪表四、多点热电偶测量线路五、热电偶常用材料及结构型式1、材料要求二稳：物理：线性稳定化学：抗氧化、腐蚀二高：热电势高导电率高复制性好：同样的热电偶，热电势相同铁－康铜NiCr-NiSi铂铑－铂热电偶分度表T0固定后，E~t关系列成专门的表格不同的热电偶具有不同的分度表。分度表中的数值通常T0取为0℃，许多低温热电偶分度表取T0为0K。分度表中数值不是根据公式计算得到的（因为NA、NB与T的函数关系很难得到），而是人们根据大量的科学实验总结出来的。分度号与分度表相对应铠装式热电偶填充绝缘材料薄膜式热电偶2、热电偶测温误差分析结构铂电阻丝绝缘骨架保护套管(2)铜电阻－50ºC～150ºCRt=R0(1+t)W(100)1.425，R0＝50、100分度号：Cu50、Cu100(3)选用温度范围介质性质精度要求：标准热电阻、工程用热电阻2、热敏电阻特性负温度系数型NTC——测温正温度系数型PTC、临界温度型CTR——开关元件特点灵敏度高、热惯性小、体积小复制性差、输出非线性3、PN结型热敏元件二极管式三极管式集成电路三、指示仪表1、动圈式指示调节仪不平衡电桥动圈电流～热电阻2、自动平衡电桥测量电桥与自动电位差计略有不同3、微机在温度测量中的应用三、连接导线（接线方法）1、二导线法2、三导线法四、误差分析1、受热：不能自由膨胀内应力2、引线电阻3、电流发热4、绝缘性5、对温度场的影响6、响应时间滞后7、热辐射、热传导8、高速流动气体滞止T5.3液体温度计T液体膨胀1、玻璃管温度计5.3液体温度计2、液体－弹簧温度计5.4电磁波高温计一、光学高温计单色辐射强度与波长、温度有关单色亮度与单色辐射强度成正比T辐射能某一波长的单色射线的亮度利用亮度比较测温二、辐射高温计T辐射能黑体T热电偶5.5温度计的校验5.5温度计的校验一、比较检定法被校温度计、标准温度计同时测定同一被测温度1、液体槽水1～99°C润滑油80～300°C硝酸钾＋硝酸钠160～630°C2、管状电炉T>600°C5.5温度计的校验二、定点检定法标准温度(国际实用温标)5.5温度计的校验5.5温度计的校验(1)沸点温度较高时用硫沸点，稍低时用乙醇沸点。在低温下则用氧、氮、氢或氦沸点。由于物质的沸点受气压影响很大，例如压力每升高1mmHg，水沸点温度升高0.036℃，硫沸点温度升高0.09℃。在检定时，要同时测量大气压数值，并根据此进行温度指示值的修正。(2)凝固点凝固点受大气压变化的影响非常小.受物质纯度的影响比较大。如在金属中含有1/104的杂质可引起凝固点温度降低0.1℃。蒸馏水和纯冰的均匀混合物可得到冰融点温度.金属凝固点是高温温度计定点检定常用的固定点，用这种方法时要防止金属的氧化和沾污问题。一旦发生氧化，混合物的熔点就会降低。(3)三相点实验研究表明，物质的三相点不受大气压的影响，也不需测量压强。所以人们普遍认为用三相点作为温度的固定点比沸点更好。现在已研制成功多种密封的三相点容器（如氩、氮、氢、氧等）以及水三相点瓶。它们具有长期的稳定性和良好的复现性，准确度达±0.1mK，这将给温度校验带来极大的方便。5.6发动机中实际温度的测量一、稳定流体稳定工况大气、冷却水、润滑油、燃料液体温度计、热电偶、热电阻二、高速脉动气流排气要求热惯性小薄膜热电偶热电阻5.6发动机中实际温度的测量三、喷油嘴燃油温度热电偶针阀阀座温度热电偶5.