当前位置：文档之家 › 热工测量 第三章 温度.

热工测量 第三章 温度.

  • 格式：pdf
  • 大小：1.45 MB
  • 文档页数：112

下载文档原格式

  / 112

合集下载

热工仪表基础知识

热工仪表基础知识

热工仪表基础知识————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：热工仪表基础知识第一章、热工测量和仪表第一节、测量的基本概念一、测量:1、测量是人们借助专门工具，通过试验和对试验数据的分析计算,将被测量x 0以测量单位U 的倍数显示出来的过程。

2、被测量的真值μ只能近似地等于其测量值x ：3、热工测量是指压力、温度等热力状态参数的测量,通常还包括一些与热力生产过程密切相关的参数的测量 。

二、测量方法:按测量结果的获取方式来分（1)直接测量法：使被测量直接与测量单位进行比较，或者用预先标定好的测量仪器进行测量、从而得到被测量数值的测量方法，称直接测量法。

(2)间接测量法：通过直接测量与被测量有某种确定函数关系的其他各变量、再按函数关系进行计算，从而求得被测量数值的方法,称为间接测量法。

按被测量与测量单位的比较方式来分(1)偏差测量法：测量器具受被测量的作用,其工作参数产生与初始状态的偏离，由偏离量得到被测量值,称为偏差测量法。

(２)微差测量法：用准确已知的、与被测量同类的恒定量去平衡掉被测量的大部分,然后用偏差法测量余下的差值，测量结果是已知量值和偏差法测得值的代数和。

（3）零差测量法：用作比较的量是准确已知并连续可调的,测量过程中使它随时等于被测量，也就是说，使已知量和被测量的差值为零，这时偏差测量仅起检零作用,因此，被测量就是已知的比较量。

0x U μ=0x xU≈三、测量误差测量误差是被测量参数的测量值x 与其真值μ的之差。

真值常用的方法有:(1）用标准物质(标准器)所提供的标准值，例如水的三相点。

（２）用高一级的标准仪表测量得到的值来近似作为真值。

（3）对被测量进行N 次等准确度测量,各次测量值的算术平均值近似为真值。

N 越大，越接近真值。

常见的测量误差表达方式:1．绝对误差２.实际相对误差 3.标称相对误差 4.折合误差折合误差一般用于比较测量仪表的优劣。

热工测量及仪表3

热工测量及仪表3

2.冰点槽法
直接将热电偶的 冷端置于0 ℃下，保 持冷端恒定在0℃， 则不需要进行冷端补 偿。
冰点槽法是一种准确度很高的冷端处理 方法,然而在使用中需要保持冰水两相共存, 使用起来比较麻烦,因此该方法只用于实验 室,工业生产中一般不采用.
3.补偿电桥法(冷端补偿器)
补偿电桥法是利用不平衡电桥产生的电压来补偿热电偶冷 端温度变化而引起的热电势变化.
热工测量及仪表(三)
第三节 热电偶冷端温度补偿问题 根据热电偶的测温原理可知，只有当热 电偶冷端温度恒定时，热电势才是被测温度 的单值函数。在实际工作中，由于热电偶的 冷端常常靠近设备，而容易受到周围环境温 度的影响，因而冷端温度难以保持恒定。为 了准确地测量温度，则需要对热电偶的冷端 温度进行有效的处理-冷端温度补偿。
在0～850 ℃时， Rt=R0（1+At+Bt2） 其中: Rt — t ℃时的电阻值 R0 — 0 ℃时的电阻值 A、B、C —常数
2、铜电阻 铜的电阻系数大，其电阻值与温度呈线性 关系；容易加工和提纯，资源丰富，价格便 宜；但存在易氧化（t > 250℃时），电阻率 小（约为铂电阻的1/6），制成体积大，热惯 性大，机械强度低； 应用范围：-50 ℃ ～150 ℃ 铜电阻温度特性 ： Rt=R0（1+at） 0～100 ℃ α=4.28×10-3 ℃-1
作业： 1、如果用镍铬-镍硅热电偶测量某温度时， 仪表指示值为700 ℃，而热电偶的参比端（冷 端）温度为20 ℃，能否认为被测温度即为720 ℃，为什么？ 2、一套S型测温仪表，由于错用了B型热 电偶进行测温，此时S型显示仪表的指示温度 为750 ℃ ，冷端温度为0 ℃ ，问在此情况下 造成的误差是多少度？ 3、有两支配好导线的标准热电偶，其中一 支为K型，而另外一支的分度号标签丢失，不 知为何种型号，如果有一台加热炉和两台毫 伏电压表，问如何鉴别该热电偶的型号？

2022最新热工测量与自动控制重点总结

2022最新热工测量与自动控制重点总结

（2022最新）热工测量与自动控制重点总结热工测量与自动控制重点总结第一章测量与测量仪表的基本知识1测量：是人们对客观事物取得数量观念的一种认识过程。

人们通过试验和对试验数据的分析计算，求得被测量的值。

2测量方法：是实现被测量与标准量比较的方法，分为直接测量、间接测量和组合测量。

3按被测量在测量过程中的状态不同，有分为静态和动态测量。

4测量系统的测量设备：由传感器、交换器或变送器、传送通道和显示装置组成。

5测量误差的分类：1）系统误差2）随机误差3）粗大误差6按测量误差产生来源：1）仪表误差或设备误差2）人为误差3）环境误差4）方法误差或理论误差5）装置误差6）校验误差.7测量精度：准确度、精密度、精确度。

8仪表的基本性能：一般有测量范围、精度、灵敏度及变差。

9精度：是所得测量值接近真实值的准确程度，以便估计到测量误差的大小。

10仪表的灵敏限是指能够引起测量仪表动作的被测量的最小变化量，故友称为分辨率或仪表死区。

第二章1产生误差的原因：1）测量方法不正确2）测量仪表引起误差3）环境条件引起误差4）测量的人员水平和观察能力引起的误差。

2函数误差的分配：1）按等作用原则分配误差2）按可能性调整误差3）验算调整后的总误差。

第三章温度测量1温标：是温度数值化的标尺。

他规定了温度的读数起点和测量温度的基本单位。

2热电偶产生的热电势由接触电势和温差电势组成。

3热电偶产生热电势的条件是：1）两热电极材料相异2）两接点温度相异.4热电偶的基本定律：1）均质导体定律2）中间导体定律3）中间温度定律。

4补偿电桥法：是采用不平衡电桥产生的电势来补偿电偶因冷端温度变化而引起的热电势的变化值。

5电阻温度计的传感器是热电阻，热电阻分为金属热电阻和半导体热敏电阻两类。

6热电阻温度计测温度的特点：1）热电阻测温度精度高，测温范围宽，在工业温度测量中，的到了广泛的应用。

2）电阻温度系数大，电阻率大，化学、物理性能稳定，复现性好，电阻与温度的关系接近线性以及廉价。

热工测量温度测量概述

热工测量温度测量概述
第二章 温度测量
主要内容：
温度测量概述 热电偶温度计 热电阻温度计 非接触式测温仪表
简介几种温度测量措施
示温涂料（变色涂料） 装满热水后图案
变得清楚可辨
变色涂料在电脑内部温度中旳示温作用 温度升高后变为红色
CPU散 热风扇
低温时显示 蓝色
体积热膨胀式
不需要电源，耐用；但 感温部件体积较大。
中、高温测量，需进行冷端温度补偿，低温段 测量精确度较低
5、非接触式（辐射式）：
1）原理：利用物体辐射能随温度变化旳性质 2）分类：光学式，全辐射式，比色式，红外式 3）测温范围：600～2023 ℃； 4）特点：测温范围广，多用于高温测量，测量
精确度受环境条件旳影响，而对测量值修正后才 干减小误差 。
温标——用来度量温度高下旳标尺
摄氏温标（℃ ） 华氏温标（℉ ）
热力学温标（K）
热力学温标是
建立在热力学第二定
律基础上旳最科学旳
温标，是由开尔文
（Kelvin）根据热力
学定律提出来旳，所
以又称开氏温标。它
旳符号是T，单位是 开尔文（K） 。
威廉·汤姆逊·开尔文勋爵像
热力学温标 （K）
——建立在卡诺循环基础上旳理想温标。
✓ 水旳三相点热力学温度是273.16K， 卡尔文一度等于水三相点热力学温度旳 1/273.16。
✓ 摄氏温度（t），单位℃ t = T-273.15
➢ 基本要点：
(1) 定义温标旳固定(基淮)温度点 (2) 拟定不同温度范围内旳基准温度计
低温段（0.65K-24.556K）用He蒸气或气体温度计； 中高温段（13.8033K-961.78 ℃）用铂电阻温度计； 高温段（961.78℃以上 ）用光电（光学）高温计。

第三节：传热学基本知识及温度测量

第三节：传热学基本知识及温度测量

4、工业热电阻温度计（排烟温度，风机入口风温， 汽轮机推力瓦温度，给水温度） a、常用测温范围:铂电阻温度计－－－－-－200



（℃）～500（℃） 铜热电阻温度计－－-－50（℃）～150 （℃）发电机绕组 热敏电阻温度计－－-－50（℃）～300 （℃） b、优 点：测温精度高,便于远距离、多点集中测 量和自动控制。 c、缺 点:不能测量高温,须注意环境温度的影响。
热工测量仪表
1.温度测量：温度表示物体的受热程度，它是一个 重要的热工参数。我们电厂工质参数都有规定的变
化范围，各受热设备元件的壁温也有一定的限制,温 度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量， 而用来量度物理温度数值的标尺叫温标。它规定了 温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。 目前国际上用得种类很多，但咱厂就用摄氏温标、。 1、摄氏温标（℃）规定：在标准大气压下，冰的 融点为零度，水的沸点为100度，中间划分100等分， 每等分为摄氏1度，符号为℃。
2.对流换热：流体（气体、液体）流过壁面时对壁面之间产 生的热量交换过程称为对流换热或对流传热。 Q=对流换热系数ａ*（壁面温度tb—流体温度t）*壁面面 积A;对流换热的热量Q与对流换热系数和流体与壁面的 温差成正比。 对流换热系数ａ是表明放热过程强弱的物理量。它的含 义是单位时间内，流体与壁面温差为1℃时的传热量。 影响它的因素较多，它与流体的流速、密度、比热容、 黏度、热导率等因素有关，其中流速是最重要的因素。 影响对流换热的因素有： （1）流体流动的动力。一种是自由流动，一种是强迫 流动。一般强迫流动通常要比自由流动换热强烈。 （2）流体有无变相。变相主要是有固、夜、汽状态发 生改变，一般传热过程中有变相换热强烈。 （3）几何形状。流体接触固体表面的形状大小 （4）流体的流态。紊流时要比层流换热更强烈。 （5）流体的物理性质。不同流体的密度、粘性、导热 系数、比容、汽化潜热等。

2015 热工检测复习题(1)

2015 热工检测复习题(1)

第一章热工测量技术概述1、热工检测技术主要研究的热工参数包括哪些？温度、湿度、压力、流量、液位、热量2、试简述建筑工程热工检测的意义。

①对建筑内环境的质量和建筑设备系统运行的工况作出评价②实现建筑环境控制设备系统的自动化，能有效的监视，控制各种环境设备系统，保证其过程的正常运行，有利于建筑人工环境的提高。

同时还有利于节约能源，减少能耗，降低生产成本，改善操作条件和减轻劳动强度第二章测量的基本知识1、测量过程的三个要素是什么？测量单位、测量方法、测量仪器2、测量系统的组成包括哪几部分？传感器、变送器、显示装置3、测量精确度是描述什么的？测量值偏离真实值的程度4、按照误差产生的原因及其性质不同，测量误差的分类情况？根据误差的性质及其产生原因，误差可分为系统误差、过失误差及随机误差等三种5、测量误差之间的内在关系？6、系统误差产生的原因、特点、及如何消除？p.10原因：检测仪器本身缺陷或仪器使用偏差。

具体如下：①校验仪表时标准仪器误差过大；②测量仪表设计原理或制作上的缺陷；③使用测量仪器方法不甚合理，引起负载效应等误差；④仪表使用不当；⑤未能满足仪表使用的环境条件特点：有规律性，其产生的原因也往往是可知或能掌握的消除：通过试验或分析的方法预见或查明系统误差并予以消除，或确定出来能消除的系统误差的大小和符号，从而对测量结果进行修正7、测量精确度的分类方法包括哪几种？正确度、精密度、精确度第三章温度测量1、了解摄氏温标与国际温标的来历及规定？p.17摄氏温标：来历：根据物体受热后体积膨胀的性质建立起来的规定：在标准大气压下冰的融点为零度，将水的沸点定为100℃。

在0℃与100℃之间划分一百等份，每一份为1摄氏度国际温标：来历：国际温标是一个国际协议性温标，选择了一些纯物质的平衡态温度作为温标的基准点，规定了不同温度范围内的温标仪器规定：热力学温度是基本温度，用T表示，单位是K（开尔文）。

规定水的三相点热力学温度为273.16K，定义1K等于水的三相点热力学温度的1/273.16 并规定了与摄氏温度之间的关系：t = T - 273.152、热电偶回路总电势组成？温差电势和接触电势组成3、热电偶的基本定律有哪些？平行焊热电偶测量金属壁温的理论基础是热电偶的哪个定律？均质导体定律、中间温度定律、中间导体定律热电偶塞贝克理论。

29693 热工测量与自动控制课程考试说明

29693 热工测量与自动控制课程考试说明

29693 热工测量与自动控制课程考试说明一、课程使用教材、大纲热工测量与自动控制课程使用的教材为《热工测量与自动控制》，张子慧编著，中国建筑工业出版社，1996年版。

二、本课程的试卷题型结构及试题难易度1.试卷题型结构表2．试卷按识记、领会、简单应用、综合应用四个认知层次命制试题，四个认知层次在试卷中所占的比例大致分别为：识记占20％、领会占25%、简单应用占35％、综合应用占20％。

3．试卷难易程度大致可分为“容易、中等偏易、中等偏难、难”。

根据课程的特点，每份试卷中，不同难易程度试题所占的分数比例大致依次为易占30分、中等偏易30分、中等偏难20分、难占20分。

三、各章内容分数的大致分布四、各章内容的重、难点五、各题型试题范例及解题要求1.单项选择题（每小题1分，共14分）要求：在下列每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将其字母标号填入题干的括号内。

范例：反映随机误差影响程度的是（）A．准确度 B．精密度 C．精确度 D．精度解答：（ B ）2.填空题（每空2分，共10分）要求：直接将答案填在横线上，不需要写出过程。

范例：镍铬-铜镍热电偶的IEC分度号为。

解答：E3.辨析题（每小题2分，共10分）要求：判断对错，并做出简略解释。

范例：若被测压力波动较大，为了保护压力表，其最高被测压力值应低于仪表量程的2/3。

（）解答：错误。

若被测压力波动较大，为了保护压力表，其最高被测压力值应低于仪表量程的1/2。

4.名词解释（每小题3分，共15分）要求：直接写出相关词语的涵义，不要展开说明。

范例：流速测量中的中间矩形法解答：中间矩形法是一种测点选择方法。

它将管道截面分成若干个面积相等的小截面，测点选择在小截面某一点上，以该点流速作为小截面平均流速，再以各小截面平均流速的平均值作为管道内流体的平均速度。

5.简答题（每小题6分，共30分）要求：直接写出相关问题的要点，不要展开议论。

范例：简述热电阻分度校验过程。

第三章 温度的测量

第三章 温度的测量
mV12 mV32 − V12 − V22 V22 − V32 2 = + r总 = 2 2 2 mV1 V1 V22 2
V12 − V22 1 − 2 V1
若取r罩=r裸 =0.86，则有r总=0.86+0.86−0.862=0.98。 由此可知，将热电偶装设滞止罩后使气流经过二步恢 复，而使其总复温系数大为提高。故将带滞止罩的热电偶 称为总温热电偶。
t r ch(mH ) − t 0 tf = ch(mH ) − 1
m= hc p λr Ar
根据测温误差的定义有：
∆t = t r − t f = t r −
t r ch(mH ) − t0 ch( mH ) − 1
17
三、 速度引起的测温误差 已知：
k −1 2 M 2 ∆t = Tz − T y = (1 − r ) ⋅ Tz k −1 2 1+ M 2
环节 1：介质与热电偶热端之间的热交换 Φ： ： T f − Tr Φ= Rt 环节 2：介质向热电偶传热引起热端温度的变化 dTr： ： T f − Tr Φ dTr ⋅ dτ dTr = ⋅ dτ = Φ = ρc pV ρc p Rt ρc p dτ 环节 3：热电偶温度变化引起热电势的变化 dE： ：
பைடு நூலகம்
1.4 − 1 k −1 Ma 2 1+ × 0.82 2 2 Tz = ⋅ Ty = × 353 = 357 K k −1 1.4 − 1 1+ r 1 + 0.9 × Ma 2 × 0.82 2 2 k −1 Ma 2 1+ 2 ∆t = Tz − T y = − 1 ⋅ T y 1 + r k − 1 Ma 2 2 1.4 − 1 × 0.82 1+ 2 = − 1 × 353 = 4.0 K 1.4 − 1 1 + 0.9 × × 0.82 2 1+

热工测量 第三章 温度.

热工测量 第三章 温度.
同济大学 寿青云
在 ITS-90 中同时使用国际开尔文温度（符号 为T90）和国际摄氏温度（符号为t90），其关系为 t90 = T90 － 273.15 T90 单位为开尔文（ K ）， t90 单位为摄氏度 （ ℃ ）。这里所说的摄氏度符合国际实用温标 （ITS-90）的规定。
同济大学 寿青云
同济大学 寿青云

由 平 衡 氢 三 相 点 （ ~13.8K ） 到 银 凝 固 点 （ ~962℃ ），这个温度段内，标准仪器应用铂 电阻温度计。 银凝固点（ ~962℃ ）以上温度区间采用普朗克 定律外推。

同济大学 寿青云
二、温度标准的传递
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。
尽可能接近热力学温标 复现精度高，各国均能以很高的准确度复现 同样的温标，确保温度量值的统一 用于复现温标的标准温度计，使用方便，性 能稳定

同济大学 寿青云
国际实用温标是用来复现热力学温标的，简 称 IPTS-68 ，它是由 1968 年国际权度会议通过的。 这个温标经过20多年使用，发现了一些问题，已 无法满足现代科学发展对温度测量的要求。国际 计量委员会决定用1990年国际温标（ITS-90）代 替IPTS-68。 在1990年国际温标中指出，热力学温标是基 本物理量。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。
WRNK-332/ⅠΦ4*1000mm Gh2云
一、热电偶的测温原理
两种不同的导体（或半导体）A和B组成 闭合回路，如下图所示。当A和B相接的两个 接点温度T和T0不同时，则在回路中就会产生 一个电势，这种现象叫做热电效应。由此效 应所产生的电势，通常称为热电势，用符号 EAB（T，T0）表示。

热工参数测量之温度测量

热工参数测量之温度测量
三温度测量仪表的分类测温方式温度计种类测量原理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
= 4.15mV
第二十六页，共85页
• 测量仪表及连接导线作为第三种导体接入热电偶回 路。
第二十七页，共85页
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
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 ，
。
E A B t,t0 E A B t,tn E A B tn ,t0
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
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
测量时不破坏 被测温度场， 测温上限高， 响应速度快

热工参数测量之温度测量

热工参数测量之温度测量

2.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
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。
第三节
热电偶温度计
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。
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 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
2.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。
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
二、热电偶的基本定律
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，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。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
同济大学 寿青云
（三）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。
同济大学 寿青云
1．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。
同济大学 寿青云

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℃。
同济大学 寿青云

由 平 衡 氢 三 相 点 （ ~13.8K ） 到 银 凝 固 点 （ ~962℃ ），这个温度段内，标准仪器应用铂 电阻温度计。 银凝固点（ ~962℃ ）以上温度区间采用普朗克 定律外推。

同济大学 寿青云
二、温度标准的传递
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。

同济大学 寿青云
它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。 并且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。

同济大学 寿青云
铠装热电偶图型
WRTK2-434/ⅡΦ8*1000mm 铠装固定卡套法兰热电偶
WRSK-143/ⅡΦ6*1000mm Gh3030 铠装防爆热电偶
尽可能接近热力学温标 复现精度高，各国均能以很高的准确度复现 同样的温标，确保温度量值的统一 用于复现温标的标准温度计，使用方便，性 能稳定

同济大学 寿青云
国际实用温标是用来复现热力学温标的，简 称 IPTS-68 ，它是由 1968 年国际权度会议通过的。 这个温标经过20多年使用，发现了一些问题，已 无法满足现代科学发展对温度测量的要求。国际 计量委员会决定用1990年国际温标（ITS-90）代 替IPTS-68。 在1990年国际温标中指出，热力学温标是基 本物理量。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。
E AB (T,T0 ) =E AB (T) − E AB (T0 ) + E B (T,T0 ) − E A (T,T0 )
同济大学 寿青云
进行推导整理后，可得
K T N A (T) E AB (T, T0 ) = ∫ ln dT e T0 N B (T)
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
A T
工作端 热端
同济大学 寿青云
T0
参考端
B
冷端
图中的闭合回路称为热电偶，导体A和B 称为热电偶的热电极。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 考端或冷端。热电偶产生的热电势由两部分 组成：接触电势和温差电势。
同济大学 寿青云
1．接触电势
同济大学 寿青云
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。
同济大学 寿青云

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。
同济大学 寿青云

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。
式中符号同前式。
同济大学 寿青云
3．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，设两端温度接点温度分别为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
同济大学 寿青云
3.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

同济大学 寿青云

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
同济大学 寿青云
示
接触电势用EAB(T)表示，其数值可用下式表
E AB (T) = KT N A (T) ln e N B (T)
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； NA(T) 、 NB(T)——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。
同济大学 寿青云
在 ITS-90 中同时使用国际开尔文温度（符号 为T90）和国际摄氏温度（符号为t90），其关系为 t90 = T90 － 273.15 T90 单位为开尔文（ K ）， t90 单位为摄氏度 （ ℃ ）。这里所说的摄氏度符合国际实用温标 （ITS-90）的规定。
同济大学 寿青云
同济大学 寿青云
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）。
同济大学 寿青云
3．国际温标 为了使用方便，国际上经协商，决定建立一 种既使用方便，又具有一定科学技术水平的 温标，这就是国际温标的由来。 具备的条件：
同济大学 寿青云
两个 热电极
同济大学 寿青云
热电 偶接 点
同济大学 寿青云
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所处的温度有关，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。
同济大学 寿青云
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。 根据温度测量仪表地使用方式，通常可分类为 接触法与非接触法两大类。

同济大学 寿青云
1. 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。
同济大学 寿青云

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。

同济大学 寿青云
2．温差电势 温差电势可表示为
K T 1 = E A (T, T0 ) d(N A ⋅ T) ∫ e T0 N A


ITS-90的一些规定如下： 由 0.65K到 4He 临界点（ ~5.2K ）温度范围为一温 度段，在此温度段内用3He和4He周期压力与温度 的关系来确定温度。 由4He沸点（~4.2K）到氖三相点（~24.6K）温度 范围内， T90 的确定采用在三个规定温度点分度 过的3He或4He气体温度计内插。这三个点分别是 氖三相点（~24.6K）、平衡氢三相点（~13.8K） 和4He正常沸点（~4.2K）。
同济大学 寿青云
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： T1 Q1 = T2 Q 2 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。

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
同济大学 寿青云
2．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。
同济大学 寿青云

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： 请问是否有一个
5 = C ( F − 32 ) 9
同济大学 寿青云
能使摄氏温度和 华氏温度不仅数 值相等，而且物 理含义也相同的 温度值存在呢？
第三章 温度测量
第一节 温度测量概述
一、温度与温标
（一）温度 温度是表征物体冷热程度的物理量 温度是描述系统不同自由度能量分布状况的物 理量 温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量