太阳能工程温度测量

太阳能工程温度测量第1页，共106页，2023年，2月20日，星期六2温度的宏观概念是建立在热平衡基础上的。任意两个冷热程度不同的物体相互接触，它们之间必然会发生热交换现象，热量要从温度高的物体传向温度低的物体，直到两物体之间的温度完全一致时，这时热传递现象才能停止。这也就是热力学第零定律所描述的，系统温度相等是建立热平衡的充要条件。第2页，共106页，2023年，2月20日，星期六3温度的微观概念表明：物体温度的高低标志着组成物体的大量分子无规则运动的剧烈程度，即对其分子平均动能大小的一种量度。显然物体的物理化学特性与温度密切相关。

第3页，共106页，2023年，2月20日，星期六4温度的测量当两个物体同处于一个系统中而达到热平衡时，则它们就具有相同的温度。因此可以从一个物体的温度得知另一个物体的温度，这就是测温的依据。如果事先已经知道一个物体的某些性质或状态随温度变化的确定关系，就可以以温度来量度其性质或状态的变化情况，这就是设计与制作温度计的数学物理基础。

第4页，共106页，2023年，2月20日，星期六5

虽然有不少物体的某些性质或状态（如电阻、体积、电势等）会随温度的变化而变化，但并不是所有的物质都可制作成温度计。选作温度计的物质，其性质必须满足以下条件：物质的某一属性G仅与温度T有关，即G=G(T)，且必须是单调函数，最好是线性的。随温度变化的属性应是容易测量的，且输出信号较强，以保证仪表的灵敏度和测量精确度。应有较宽的测量范围。有较好的复现性和稳定性。

第5页，共106页，2023年，2月20日，星期六6（二）温标

温标是温度数值化的标尺。它规定了温度的读数起点和测量温度的基本单位。各种温度计的刻度数值均由温标确定。

第6页，共106页，2023年，2月20日，星期六71.经验温标它是借助于某一种物质的物理量与温度变化的关系，用实验方法或经验公式所确定的温标。

摄氏温标

摄氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为0度，水沸点为100度，中间等分为100格，每格为摄氏1度，符号为℃。第7页，共106页，2023年，2月20日，星期六8

华氏温标华氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为32度，水沸点为212度，中间等分180格，每格为华氏1度，符号为℉。它与摄氏温标的关系为：

第8页，共106页，2023年，2月20日，星期六9类似的经验温标还有兰氏、列氏等经验温标的缺点在于它的局限性和随意性第9页，共106页，2023年，2月20日，星期六102．热力学温标 热力学温标又称开氏温标（K）或绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度。它建于热力学基础，体现出温度仅与热量有关而与测温物质的任何物理性质无关的理想温标，已由国际权度大会采纳作为国际统一的基本温标。第10页，共106页，2023年，2月20日，星期六11

热力学中卡诺定理指出：一个理想的卡诺机，当它工作于温度为T2的热源与温度为T1的冷源之间，它从热源中吸收的热量Q2与向冷源中放出的热量Q1，应遵循以下关系：这就是建立热力学温标的物理基础。如果指定了一个定点温度数值，就可以通过热量比求得未知温度值。第11页，共106页，2023年，2月20日，星期六12

热力学温标规定水在标准大气压下的三相点为273.16K，沸点与三相点之间分为100等分，每等分1K，将水的三相点以下273.16K定为绝对零度（0K）。第12页，共106页，2023年，2月20日，星期六13

3．国际实用温标ITS-90简介

国际实用温标是在1927年采用的，目的在于提供一种容易准确的复现，并且尽可能给出接近热力学温标的实用温标。自1927年建立国际温标以来，为了使它更好地符合热力学温标，曾先后对它做了多次修改。最新的是1990年国际实用温标（ITS-90），它规定热力学温度是基本的物理量，符号为T，单位开尔文，符号为K。它规定水的三相点热力学温度为273.16K，定义开尔文一度等于水三相点热力学温度的1/273.16。

国际实用开尔文温度和摄氏温度的关系为：

t=(T-273.15)(℃)第13页，共106页，2023年，2月20日，星期六14二、温标的传递

与国际实用温标有关的基准仪器均由国家指定机构（我国由中国计量科学研究所）保存，并通过下级计量机构（如省、市级的技术监督局）进行传递，通常采用较高级对较低级进行校验。

第14页，共106页，2023年，2月20日，星期六15三、温度测量方法及测量仪表的分类温度不能直接测量，而是借助于物质的某些物理特性是温度的函数，通过对某些物理特性变化量的测量间接地获得温度值。根据温度测量仪表的使用方式，通常可分类为接触法与非接触法两大类。

第15页，共106页，2023年，2月20日，星期六16接触法当两个物体接触后，经过足够长的时间达到热平衡后，则它们的温度必然相等。如果其中之一为温度计，就可以用它对另一个物体实现温度测量，这种测温方式称为接触法。特点：温度计要与被测物体有良好地热接触，使两者达到热平衡。第16页，共106页，2023年，2月20日，星期六172.非接触法利用物体的热辐射能随温度变化的原理测定物体温度，这种测温方式称为非接触法。特点：不与被测物体接触，也不改变被测物体的温度分布，热惯性小。通常用来测定1000℃以上的移动、旋转或反应迅速的高温物体的温度。第17页，共106页，2023年，2月20日，星期六183.测量仪表的分类接触式测温法是使感温元件直接与被测物体或直接与被测介质接触，感受被测物体或被测介质的温度变化。膨胀式、压力式、热电阻与热电偶温度计第18页，共106页，2023年，2月20日，星期六19非接触式测温仪表是采用感温元件与被测物体不直接接触的方法来测量温度。在高温范围内，用直接接触测温法非常困难，可采用非接触式测温法，利用物体的热辐射特性对物体的温度进行非接触式测量。光学高温计、比色高温计、辐射高温计第19页，共106页，2023年，2月20日，星期六20第二节膨胀式温度计

膨胀式温度计是利用物体受热膨胀的原理制成的温度计，主要有液体膨胀式温度计、固体膨胀式温度计和压力式温度计三种。第20页，共106页，2023年，2月20日，星期六21一、液体膨胀式温度计1.测温原理2.主要特点构造简单使用方便准确度高价格低廉第21页，共106页，2023年，2月20日，星期六22二、固体膨胀式温度计

它是利用固体受热膨胀原理制成的温度计，可分为杆式温度计和双金属温度计，后者使用较多，它是由两种线膨胀系数不同的金属片叠焊在一起制成的。第22页，共106页，2023年，2月20日，星期六23三、压力式温度计它是利用密闭容积内工作介质随温度升高而压力升高的性质，通过对工作介质的压力测量来判断温度值的一种机械式仪表。第23页，共106页，2023年，2月20日，星期六24工作介质是气体、液体或蒸气简单可靠、抗振性能好，具有良好的防爆性动态性能差，示值的滞后较大，不能测量迅速变化的温度第24页，共106页，2023年，2月20日，星期六25第三节热电偶温度计

热电偶是目前世界上科研和生产中应用最普遍、最广泛的温度测量元件。它将温度信号转换成电势（mV）信号，配以测量毫伏的仪表或变送器可以实现温度的测量或温度信号的转换。具有结构简单、制作方便、测量范围宽、准确度高、性能稳定、复现性好、体积小、响应时间短等各种优点。第25页，共106页，2023年，2月20日，星期六26既可以用于流体温度测量，也可以用于固体温度测量。既可以测量静态温度，也能测量动态温度。直接输出直流电压信号，便于测量、信号传输、自动记录和控制等。第26页，共106页，2023年，2月20日，星期六27一、热电偶的测温原理

由两种不同的导体A和B组成闭合回路称为热电偶，如下图所示。导体A、B为热电极，当两个接点温度不同时，回路中将产生电流，称为热电流，产生热电流的电动势称为热电势。这种现象称为热电现象。热电势用符号EAB（T，T0）表示。BATT0参比端冷端工作端热端第27页，共106页，2023年，2月20日，星期六28

热电偶的两个接点中，置于被测介质（温度为T）中的接点称为工作端或热端，温度为参考温度T0的一端称为参比端或冷端。T0通常为环境温度，当T0恒定时，热电势是T的函数，因此，可以用热电势表示温度。热电势由两部分组成：接触电势和温差电势。第28页，共106页，2023年，2月20日，星期六291．接触电势

当两种不同的导体A和B相接触时，假设A的电子密度NA大于NB，由于两者有不同的电子密度，故电子在两个方向上扩散的速率不同，A失去电子而带正电，B得到电子而带负电，在A、B的接触面上就形成了一个由A向B的静电场，它将阻止电子的进一步扩散，当扩散力和电场力达到平衡时，在A、B间就形成了一个固定的接触电势。第29页，共106页，2023年，2月20日，星期六30

接触电势用EAB(T)表示，其数值可用下式表示式中e——单位电荷，4.802X10-10静电单位；

K——波尔兹曼常数，K=1.38×10-23J/K；

NAT、NBT——材料A、B在温度为T时的自由电子密度；

T——A、B接触点的温度，K。第30页，共106页，2023年，2月20日，星期六31从理论上可以证明该接触电势的大小和方向主要取决于两种材料的性质（电子密度）和接触面温度的高低。温度越高，接触电势越大；两种导体电子密度比值越大，接触电势也越大。第31页，共106页，2023年，2月20日，星期六322．温差电势是由于导体两端温度不同而产生的一种电动势。由于导体两端温度不同，则两端电子的能量也不同。由于高温端的电子能量比低温端的电子能量大，因而从高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高温端的要多，结果，高温端因失去电子而带正电荷，低温端因失去电子而带负电荷，从而在高、低温端之间形成一个从高温端指向低温端的静电场，静电场将阻止高温端电子跑向低温端，同时加速低温端电子跑向高温端，最后达到一动态平衡状态，在导体两端便产生一个相应的电位差，该电位差称为温差电势，其方向由低温端指向高温端，此电势只与导体性质和导体两端温度有关，温差电势可表示为：第32页，共106页，2023年，2月20日，星期六333．热电偶闭合回路的总热电势对于由A和B两种导体组成的热电偶闭合回路，设两端接点温度分别为T和T0，且T>T0，NA>NB；那么回路中存在两个接触电势EAB(T)和EAB(T0)，两个温差电势EA(T,T0)和EB(T,T0)。因此回路的总热电势为第33页，共106页，2023年，2月20日，星期六34

进行推导整理后，可得

对于确定的材料A和B，NA和NB与T的关系已知，则上式可简写成下面的形式EAB(T,T0)=f(T)－

f(T0)

如果冷端温度T0保持恒定，这个热电势就是热端温度T的单值函数，即

EAB(T,T0)=f(T)－C

第34页，共106页，2023年，2月20日，星期六35两个热电极第35页，共106页，2023年，2月20日，星期六36热电偶接点第36页，共106页，2023年，2月20日，星期六37从以上式子可以得到如下结论：热电偶回路热电势的大小只与组成热电偶的材料和材料两端连接点处的温度有关，与热电偶丝的直径、长度及沿程温度分布无关。只有用两种不同性质的材料才能组成热电偶，相同材料组成的闭合回路不会产生热电势。热电偶的两个热电极材料确定之后，热电势的大小只与热电偶两端接点的温度有关。如果T0已知且恒定，则f（T0）为常数，回路总热电势EAB（T，T0）只是温度T的单值函数。第37页，共106页，2023年，2月20日，星期六38二、热电偶的基本定律1．均质导体定律任何一种均质导体组成的闭合回路，不论其各处的截面积如何，不论其是否存在温度梯度，都不可能产生热电势。

利用此定理可以检验热电极材料的均匀性。第38页，共106页，2023年，2月20日，星期六392．中间导体定律在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体两端温度相同，该导体的引入对热电偶回路的总电势没有影响。同理，热电偶回路中接入多种导体后，只要保证接入的每种导体的两端温度相同，则对热电偶的热电势没有影响。

第39页，共106页，2023年，2月20日，星期六40该定律表明热电偶回路中可接入各种仪表或连接导线。只要仪表或导线处于稳定的环境温度，原热电偶回路的热电势将不受接入仪表或导线的影响。该定律还表明热电偶的接点不仅可以焊接而成，也可以借助均质等温的导体加以连接。第40页，共106页，2023年，2月20日，星期六413．中间温度定律热电偶回路中，两接点温度分别为T、T0时的热电势，等于接点温度为T、TN和TN、T0的两支同性质热电偶的热电势的代数和。EAB(T,T0)=EAB(T,TN)+EAB(TN,T0)第41页，共106页，2023年，2月20日，星期六42该定律说明当热电偶参比端温度t0≠0℃时，只要能测得热电势E(t,t0)，且t0已知，仍可以采用热电偶分度表求得被测温度t值。第42页，共106页，2023年，2月20日，星期六434.连接导体定律

在热电偶回路中，如果热电偶的电极材料A和B分别与连接导体A’和B’相连接，各有关接点温度为t，tn和t0，那么回路的总热电势等于热电偶两端处于t和tn温度条件下的热电势EAB(t,tn)与连接导线A’和B’两端处于tn和t0温度条件下的热电势EA’B’(tn,t0)的代数和。EABB’A’(t,tn,t0)=EAB(t,tn)+EA’B’(tn,t0)第43页，共106页，2023年，2月20日，星期六44中间温度定律和连接导体定律是工业热电偶测温中应用补偿导线的理论依据。第44页，共106页，2023年，2月20日，星期六45三、常用热电偶的材料、结构和分类

1．热电偶的材料

虽然任意两种导体或半导体材料都可以配对制成热电偶，但是作为实用的测温元件，对它的要求却是多方面的。（1）两种材料所组成的热电偶应输出较大的热电势，以得到较高的灵敏度，且要求热电势和温度之间尽可能呈线性的函数关系。

第45页，共106页，2023年，2月20日，星期六46

（2）能应用于较宽的温度范围，物理化学性能、热电特性都较稳定。即要求有较好的耐热性、抗氧性、抗还原、抗腐蚀等性能。（3）要求热电偶材料有高导电率和低电阻温度系数。（4）具有较好的工艺性能，便于成批生产。具有满意的复现性，便于采用统一的分度表。第46页，共106页，2023年，2月20日，星期六472.热电偶结构（1）接线盒

供热电偶与补偿导线连接（2）保护套管

防止热电偶不受化学腐蚀和机械损伤（3）绝缘套管

防止两个热电极短路（4）热电极第47页，共106页，2023年，2月20日，星期六483.标准化热电偶（1）廉金属热电偶

1）T型（铜－康铜）热电偶

2）K型（镍铬－镍铝或镍硅）热电偶

3）E型（镍铬－康铜）热电偶

4）J型（铁－康铜）热电偶第48页，共106页，2023年，2月20日，星期六49（2）贵金属热电偶

1）S型（铂铑10－铂）热电偶

2）R型（铂铑13－铂）热电偶

3）B型（铂铑30－铂铑6）热电偶第49页，共106页，2023年，2月20日，星期六504.非标准化热电偶

（1）钨－铼系热电偶（2）钨－铱系热电偶（3）其他非标准化热电偶第50页，共106页，2023年，2月20日，星期六51四、热电偶测温系统

热电偶测温系统是由热电偶、补偿导线、测量仪表及相应的电路构成的。第51页，共106页，2023年，2月20日，星期六52（一）热电偶参比端温度的恒定及补偿1.补偿导线法

在一定温度范围内，与配用热电偶的热电特性相同的一对带有绝缘层的廉金属导线为补偿导线。补偿导线补偿导线回路总热电势为E=EAB(T,T0’)+EA’B’(T0’,T0)E=EAB(T,T0)EAB(T0’,T0)=EA’B’(T0’,T0)第52页，共106页，2023年，2月20日，星期六53常用补偿导线的结构分为普通型和带屏蔽层型两种按照补偿原理分为补偿型及延伸型两种补偿导线按使用温度可分为一般用（0～100℃）和耐热用（0～200℃）第53页，共106页，2023年，2月20日，星期六542.计算修正法热电偶分度表是在冷端温度为0℃时制定的，和热电偶配套的显示仪表的刻度也是在冷端温度为0℃时进行分度的，如欲直接根据显示仪表的读数求得温度，则必须使参比端温度保持为0℃，如果不是0℃，而为任一温度t0当，则必须进行修正，根据中间温度定理，有：E（t,0）=E(t,

t0)+E(t0,0)第54页，共106页，2023年，2月20日，星期六553.冷端恒温法（1）把冷端引至冰点槽内，维持冷端始终为0℃，但使用起来不大方便。（2）把冷端用补偿导线引至电加热的恒温器内第55页，共106页，2023年，2月20日，星期六564.补偿电桥法

补偿电桥法是在热电偶测温系统中串联一个不平衡电桥，此电桥输出的电压随热电偶冷端温度变化而变化，从而修正热电偶冷端温度波动引入的误差。第56页，共106页，2023年，2月20日，星期六57（二）热电偶的检定和误差分析1.热电偶的检定为了保证热电偶的测量精度，必须定期进行检定。热电偶的检定方法有两种，比较法和定点法。用被校热电偶和标准热电偶同时测量同一对象的温度，然后比较两者示值，以确定被检电偶的基本误差等质量指标，这种方法称为比较法。第57页，共106页，2023年，2月20日，星期六582.热电偶测温误差分析（1）分度误差：指检定时产生的误差，其值不得超过允许误差;（2）冷端温度引起的误差;（3）补偿导线的误差：它是由于补偿导线的热电特性与所配热电偶不完全相同所造成的;（4）热交换所引起的误差（5）测量线路和显示仪表的误差（6）其他误差第58页，共106页，2023年，2月20日，星期六59（三）热电偶的使用与安装使用注意事项感温元件与被测介质进行充分的热交换；感温元件的外露部分应加装绝热层保温。2.安装原则第59页，共106页，2023年，2月20日，星期六60例题用分度号为K的镍铬-镍硅热电偶测量温度，在没有采取冷端温度补偿的情况下，显示仪表指示值为500℃，而这时冷端温度为60℃。试问：实际温度应为多少？如果热端温度不变，设法使冷端温度保持在20℃，此时显示仪表的指示值应为多少？

第60页，共106页，2023年，2月20日，星期六61例题显示仪表指示值为500时，查表可得此时显示仪表的实际输入电势为20.64mV，由于这个电势是由热电偶产生的，即

同样，查表可得：

=20.64+2.463=23.076mV由23.076mV查表可得：t=557℃。即实际温度为557℃。

第61页，共106页，2023年，2月20日，星期六62例题当热端为557℃，冷端为20℃时，由于E（20，0）=0.798mV,故有：

E(t,t0)=E(t,0)-E(t0,0)

=23.076-0.798=22.278mV

由此电势，查表可得显示仪表指示值应为538.4℃。

第62页，共106页，2023年，2月20日，星期六63第三节电阻温度计

WZP2-240/A级3线300/150mmE(0-300℃)隔爆热电阻

WZC-111/Φ12*1000mmCu50铜热电阻

WZPK2-103/B级Φ6*515mm(0-300℃)铂热电阻

第63页，共106页，2023年，2月20日，星期六64

热电偶在500℃以下工作时，灵敏度较低，故目前在测量-200~600℃范围的温度时，多采用电阻温度计，尤其在低温测量中，电阻温度计用的较普遍。导体或半导体的电阻率与温度有关，利用此特性制成电阻温度感温件，它与测量电阻阻值的仪表配套组成电阻温度计。

优点：精度高，灵敏度高，测量范围广等。

缺点：不能测太高的温度，需外部电源供电，连接导线的电阻易受环境温度影响而产生测量误差。第64页，共106页，2023年，2月20日，星期六65一、热电阻的特性热电阻是用金属导体或半导体材料制成的感温元件。铂热电阻和铜热电阻属国际电工委员会推荐的，也是我国国标化的热电阻。第65页，共106页，2023年，2月20日，星期六66

电阻温度系数：在某一温度间隔内，温度变化1℃时的电阻相对变化量，单位为1/℃。第66页，共106页，2023年，2月20日，星期六67

大多数金属热电阻随其温度升高而增加，当温度升高1℃时，其阻值约增加0.4%~0.6%，称具有正的电阻温度系数。电阻值Rt与温度t（℃）的关系可表示为Rt=R0（1+At+Bt2+Ct3）式中Rt——温度为t℃时金属导体的电阻；

R0——温度为0℃时金属导体的电阻；

A、B、C——与金属材料有关的常数。

第67页，共106页，2023年，2月20日，星期六68

大多数半导体热敏电阻的阻值随温度升高而减小，当温度升高1℃时，其阻值约减小3%~6%，称具有负的电阻温度系数。电阻值RT与热力学温度T（K）的关系可表示为RT=RT0·exp[B(1/T)－B(1/T0)]

式中，RT0——热力学温度T0（K）时的电阻值；

B——与半导体材料有关的常数。

第68页，共106页，2023年，2月20日，星期六69

虽然大多数金属和半导体的电阻与温度之间都存在着一定的关系，但并不是所有的金属或半导体都能做成电阻温度计。用于测温的热电阻（或热敏电阻）应满足以下要求：（1）电阻温度系数要大且与温度无关，以得到高敏感度；（2）在测温范围内化学与物理性能要稳定；

第69页，共106页，2023年，2月20日，星期六70（3）复现性要好；（4）电阻率要大，以得到小体积的元件，进而保证热容量和热惯性小，使得对温度变化的响应比较快；（5）电阻温度特性尽可能接近线性，以便于分度和读数；（6）价格相对低廉。第70页，共106页，2023年，2月20日，星期六71

目前已被采用的电阻温度计具有如下特点：（1）在中低温范围内其精确度高于热电偶温度计；（2）灵敏度高，当温度升高1℃时，大多数热电阻的阻值增加0.4%~0.6%，半导体材料的阻值降低3%~6%；（3）热电阻感温部分体积比热电偶的热接点大得多，因此不宜测量点温度与动态温度，半导体热敏电阻虽然体积较小，但其稳定性和复现性却较差。第71页，共106页，2023年，2月20日，星期六72

热电阻的电阻值与温度的关系特性有三种表示方法：

作图法函数表示法列表法第72页，共106页，2023年，2月20日，星期六73二、常用热电阻元件

1．铂热电阻特点：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。它易于提纯，复现性好，有良好的工艺性。与其他热电阻材料相比，有较高的电阻率。缺点：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。

第73页，共106页，2023年，2月20日，星期六74在－200℃~0℃范围内，铂的电阻温度关系为Rt=R0[1+At+Bt2+C(t－100)t3]在0~850℃范围内，其关系为Rt=R0(1+At+Bt2)

式中，A、B、C——分度常数。第74页，共106页，2023年，2月20日，星期六75铂的纯度用百度电阻比W（100）表示，即W（100）=R100/R0式中，R100——100℃时铂电阻值；

R0——0℃时铂电阻值。W（100）越高，则其纯度越高。

第75页，共106页，2023年，2月20日，星期六76

2．铜热电阻特点：它的电阻值与温度的关系是线性的，电阻温度系数也比较大，而且材料易提纯，价格比较便宜，但它的电阻率低，易于氧化。在－50℃~150℃范围内，铜的电阻温度关系为Rt=R0(1+αt)式中，α——铜的电阻温度系数。

第76页，共106页，2023年，2月20日，星期六773.镍热电阻特点：电阻温度系数较铂大，约为铂的1.5倍。在－50～150℃内，其电阻与温度关系为

Rt=100+0.5485t+0.665×10-3t2+2.805×10-9t4第77页，共106页，2023年，2月20日，星期六78

4．半导体热敏电阻大多数半导体热敏电阻具有负的温度系数，其电阻值与温度的关系为RT=AeB/T

半导体热敏电阻通常用铁、镍、锰、钴、钼、钛、镁、铜等复合氧化物高温烧结而成。

第78页，共106页，2023年，2月20日，星期六79

与金属热电阻相比，半导体热敏电阻具有如下优点：

（1）具有较大的负电阻温度系数，约为－(3~6)%，因此灵敏度比较高；（2）半导体材料的电阻率远比金属材料大得多，因此它的体积可做得非常小，同时热惯性就小并适合用于测量点温度与动态温度；（3）电阻值很大，故连接导线的电阻变化的影响可以忽略；（4）结构简单。第79页，共106页，2023年，2月20日，星期六80

它的缺点是同种半导体热敏电阻的电阻温度系数的非线性严重，元件性能不稳定，因此互换性差，精度较低。第80页，共106页，2023年，2月20日，星期六81三、特殊热电阻1.铠装热电阻2.薄膜铂热电阻3.厚膜铂热电阻第81页，共106页，2023年，2月20日，星期六82四、热电阻测温电路平衡电桥测温不平衡电桥测温第82页，共106页，2023年，2月20日，星期六83接触测温元件的安装原则

测量流动介质（管道内）温度时，应保证传感器与介质充分接触，与被测介质成逆流状态（至少呈正交式）安装。感温点应处于管道中流速最大的地方。尽可能增大传感器的插入深度，温度计应斜插或在管道弯头处插入。当测温管道过细（直径小于80㎜）时，安装测温元件需加装扩充管。第83页，共106页，2023年，2月20日，星期六84接触测温元件的安装原则热电偶及热电阻在安装时，应使其接线盒的面盖向下，以免雨水或其他污物渗漏。安装在负压管道上的温度计，必须要保证良好的密封性，以防外界冷空气进入。用热电偶测量炉膛温度时，应避免与火焰直接接触；避免把热电偶安装在炉门旁或与热物体距离过近之处。接线盒不应碰到被测介质的器壁，以免热电偶冷端温度过高。第84页，共106页，2023年，2月20日，星期六85

测温元件的选择与安装

1.热电偶、热电阻的选用

选用原则：较高温度——热电偶中低温区——热电阻

一般以500℃为分界，但不绝对。

原因有两点：

(1)在中低温区，热电偶输出的热电势很小，对测量仪表放大器和抗干扰要求很高。第85页，共106页，2023年，2月20日，星期六86

(2)由于参比端温度变化不易得到完全补偿，在较低温度区内引起的相对误差就很突出。另外，还应注意工作环境，如环境温度、介质性质（氧化性、还原性、腐蚀性）等，选择适当的保护套管、连接导线等。第86页，共106页，2023年，2月20日，星期六872测温元件的安装

(1)选择有代表性的测温点位置，测温元件有足够的插入深度。

图测温元件安装第87页，共106页，2023年，2月20日，星期六88(2)热电偶或热电阻的接线盒的出线孔应朝下，以免积水及灰尘等造成接触不良，防止引入干扰信号。(3)检测元件应避开热辐射强烈影响处。要密封安装孔，避免被测介质溢出或冷空气吸入而引入误差。返回第88页，共106页，2023年，2月20日，星期六89第7章非接触式测温非接触式测温非接触式测温方法以辐射测温为主。具有一定温度的物体都会向外辐射能量，其辐射强度与物体的温度有关，可以通过测量辐射强度来确定物体的温度。辐射测温时，辐射感温元件不与被测介质相接触，不会破坏被测温度场，可实现遥测；测量元件不必达到与被测对象相同的温度，测量上限可以很高；辐射测温适用于很宽的测量范围，可达-50~6000℃。但是，影响其测量精度的因素较多，应用技术较复杂。第89页，共106页，2023年，2月20日，星期六

非接触式测温辐射测温仪表的组成主要由光学系统、检测元件、转换电路和信号处理等部分组成。光学系统包括瞄准系统、透镜、滤光片等，把物体的辐射能通过透镜聚焦到检测元件；检测元件为光敏或热敏器件；转换电路和信号处理系统将信导转换、放大、进行辐射率修正和标度变换后，输出与被测温度相应的信号。第90页，共106页，2023年，2月20日，星期六91

非接触式测温常用方法光学系统和检测元件对辐射光谱均有选择性，因此，各种辐射测温系统一般只接收波长范围内的辐射能。辐射测温的常用方法有四种：单色辐射法：按物体的某一波长辐射亮度推算温度全辐射法：按物体全波长范围的辐射亮度推算温度比色法：按物体两个波长的光谱辐射亮度之比推算温度多色法：按物体多个波长的光谱辐射亮度和物体发射率随波长变化的规律来推算温度第91页，共106页，2023年，2月20日，星期六92

光纤温度传感器光纤温度传感器采用光纤作为敏感元件或能量传输介质而构成的新型测温仪表，它有接触式和非接触式等多种型式。特点：灵敏度高电绝缘性能好，可适用于强烈电磁干扰、强辐射的恶劣环境体积小、重量轻、可弯曲可实现不带电的全光型探头等近年来光纤温度传感器在许多领域得到应用。第92页，共106页，2023年，2月20日，星期六93

光纤温度传感