传感器技术基础 6.1 概述

《传感器技术基础》

1第6章温度检测6.1概述6.1.1温度的基本概念和测量方法6.1.2温标26.1.1温度的基本概念和测量方法温度——反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学过程相联系。温度概念的建立及测量：以热平衡为基础的。温度最本质的性质：当两个冷热程度不同的物体接触后就会产生导热、换热，换热结束后两物体处于热平衡状态，则它们具有相同的温度。测量方法：接触式测温和非接触式测温31.接触式测温温度敏感元件与被测对象接触，经过换热后两者温度相等。常用的接触式测温仪表：

(1)膨胀式温度计。

(2)热电阻温度计。

(3)热电偶温度计。

(4)其他原理的温度计。4特点：优点：直观、可靠，测量仪表也比较简单。缺点：由于敏感元件必须与被测对象接触，在接触过程中就可能破坏被测对象的温度场分布，从而造成测量误差。有的测温元件不能和被测对象充分接触，不能达到充分的热平衡，使测温元件和被测对象温度不一致，也会带来误差。在接触过程中，介质腐蚀性，高温时对测温元件的影响，影响测温元件的可靠性和工作寿命。

52.非接触测温

温度敏感元件不与被测对象接触，而是通过辐射能量进行热交换，由辐射能的大小来推算被测物体的温度。常用的非接触式测温仪表：

(1)辐射式温度计：基于普朗克定理 光电高温计，辐射传感器，比色温度计。

(2)光纤式温度计：光纤的温度特性、传光介质。 光纤温度传感器，光纤辐射温度计。优点：不与被测物体接触，不破坏原有的温度场，在被测物体为运动物体时尤为适用。缺点：精度一般不高。66.1概述6.1.1温度的基本概念和测量方法6.1.2温标76.1.2温标&温度标尺建立温标必须具备三个条件：p157

(1)固定的温度点（基准点）如冰点、沸点

(2)测温仪器（确定测温质和测温量）

(3)温标方程（内插公式）——确定各固定点之间任意温度值的数学关系式。8温度标尺(1)经验温标(2)热力学温标

(3)国际温标(4)1990年国际温标9(1)经验温标

由特定的测温质和测温量所确定的温标华氏温标

1714年德国人华伦海特(Fahrenheit)在沸点和冰点之间等分为180份，每份为华氏1度(10F)。摄氏温标

1742年瑞典人摄尔塞斯(Celsius)规定水的冰点沸点之间等分为100份，每份为1度(1℃)

。经验温标是借助于一些物质的物理量与温度之间的关系，用实验方法得到的经验公式来确定温度值的标尺，因此有局限性和任意性。10华氏温度和摄氏温度的换算(2)热力学温标1848年物理学家开尔文(Kelvin)首先提出 确定的温度数值：热力学温度，绝对温度，用符号T表示，单位为开尔文，用K表示。热力学温度的起点为绝对零度，所以它不可能为负值，且冰点是273.15K，沸点是373.15K。请注意水的冰点和三相点是不一样的，两者相差0.01K。11(3)国际温标

1927年国际温标(ITS-27) 1927年第七届国际计量大会决定采用热力学温标为国际温标。 它具有3个基本特点： ①尽可能接近热力学温标; ②复显精度高并能确保量值的统一；③用以复现的标准温度计使用方便，性能稳定。

国际温标经过几次修改：

1948年国际温标(ITS－48)，1968年国际实用温标(IPTS－68)，1990年国际温标(ITS－90)12(4)1990年国际温标(ITS－90)根据第18届国际计量大会的决议， 自1990年1月1日起开始在全世界实行 我国：自1994年1月1日开始全面实施

90国际温标主要有三方面内容： ①温度单位 ②定义固定温度点 ③复现固定温度点的方法13①温度单位符号：T，单位为开尔文(K)，K的定义为水的三相点温度的1/273.16。用与冰点273.15K的差值表示的热力学温度称为摄氏温度，符号为t，单位为度(℃)，

即t=T-273.15，并有1℃=1K。摄氏度(℃)是由国际温标重新定义的，是以热力学温标为基础的。

90国际温标定义国际开尔文温度T90和国际摄氏度t90，其间关系如同T和t一样，即

t90=T90-273.1514②定义固定温度点90国际温标的定义固定温度点是利用一系列纯物质各相间可复现的平衡状态或蒸汽压所建立起来的特征温度点。这些特征温度点的温度指定值是由国际上公认的最佳测量手段测定的。15③复现固定温度点的方法90国际温标把温度分为4个温区，各个温区的范围、使用的标准测温仪器分别为：0.65～5.0K间为3He或4He蒸汽压温度计；3.0～24.5561K间为3He或4He定容气体温度计