温度测量ppt分析

• 环境：
– 周围气流对温度测量的干扰。 – 电磁环境对温度测量的干扰。 – 环境温度对温度测量的影响。
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温度与辐射能量的关系
黑体辐射光谱曲线的特性 不同温度的辐射曲线永不会相交
随温度增加，辐射能量增大而峰值波长减小 波长与温度成反比
102
101
红外能量（温度/热像）
1
10-1
A eA(T,T0)
eAB(T)
B
eB(T,T0)
eAB(T0)
特点：测温范围广，性能稳定，结构简单，测量精度高，输出信号便于远传。 测温延迟。不适合测极高温。适用于测量温度不是很高，而且温度变化不是很 大的物体。
– 热电偶的种类：
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– 热电偶的特性曲线：
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利用普朗克定律等
典型仪表
玻璃液体温度计 压力式温度计 双金属温度计 热电偶 铂电阻 热敏电阻 集成温度传感器 石英晶体温度计
光纤温度传感器 光纤辐射温度计 光电高温计 辐射传感器 比色温度计 红外温度计
测温范围
-100~600 -100~500 -80~600 -200~1800 -260~850 -50~300 -50~150
1500°C
1000°C
10-2
542°C 260°C
20°C
10-3
10-4 01
23
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
波长（微米）
红外测温仪工作原理
红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分 组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚集在光电探测器 上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测目标的温度值。
膨胀式与压力式温度计
双金属温度计
双金属温度计： 测量中低温度； 范围-80℃～+500℃； 液体、 蒸汽和气体介质温度。
特 点： 现场显示温度，直观方便； 安全可靠，使用寿命长； 多种结构形式，可满足不同要求。 精度较低，不能远传
电阻温度计
工作原理：对于一个给定电阻，其电阻值是温度的单值函数，因而可以 通过测量电阻值来推算温度。
• 方法：
– 选择了错误的测量方法。不同的精度要求会有不同的辅助测量装置，如高精度测量要用冰水混合物作冷端补偿等。不同的测 量时间会有多种测量方法可选。
– 忽略了对被测物的干扰。 – 测量时未达到热平衡状态。 – 接触方式不牢靠或接线不牢靠。
• 被测物：
– 被测物温度状态的稳定性差或尚未稳定。 – 被测物温度梯度变化强烈。 – 被测物的热容量大小，即对温度测量的抗干扰能力。
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热电偶温度检测误差的分析
• 人：
– 对仪器的错误设置。如热电偶类型和参考结点的设置错误等。 – 对测量仪器和方法的了解程度与其对测量精度的要求不相称。过分地依赖仪器之后，必然是过分地怀疑仪器。 – 对温度测量点的选择不正确，不具有代表性。
• 设备：
– 仪器本身的精度等级不够，发生故障或超出计量期限。 – 仪器过于靠近热源。 – 热电偶材质的优劣。 – 热电偶的焊接质量。 – 因热电偶被超范围使用而性能劣化或热电偶氧化生锈。
窗口和光学系统
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非接触式
需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。
原理上测量范围可以从超低温到极高温，但 1000℃以下，测量误差相对较大，能测运动物体 和热容小的物体温度 通常为1.0、1.5、2.5级
快，通常为2～3秒钟
整个测温系统结构复杂、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)；不易组成测温、控温一体化的温 度控制装置
温度测量
温度检测方法概述
测温方式 接触式测温
非接触式测温
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类别
膨胀类 热电类 电阻类 半导体类 光纤类 光纤类
辐射类
原理
利用液体气体的热膨胀及物质的蒸汽压 变化 利用两种金属的热膨胀系数差 利用热电效应
固体材料的电阻随温度而变化
半导体器件的温度效应 晶体的固有频率随温度而变化 利用光纤的温度特性 利用光纤的传光介质
-50~120
-50~400 200~4000 800~3200 400~2000 500~3200 -30~2000
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测温方法与测温仪器的分类
接触式测温与非接触式测温的比较
方式
测量 条件
测量 范围
精度 响应 速度
其它 特点
接触式
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
特别适合1200℃以下、热容大、无腐蚀性对象的 连续在线测温，对高于l300℃以上的温度测量较 困难
工业用表通常为1.0、0.5、0.2及0.1级，实验室 用表可达0.01级
慢，通常为几十秒到几分钟
整个测温系统结构简单、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；可方便地组成多路集中测量与控制系统
Rx
1铂0电0阻 d
R导线 R导线
+V
-
特点：
输出信号大, 准确度比较高, 稳定性好, 但元件 结构一般比较大, 动态响应较差, 不适宜测量体 积狭小和温度瞬变区域。
Iref=5mA
R
t 铂电阻 热敏电阻
T
热电偶
1、 原理：将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当 温度升高时，就会产生热电流，回路便产生电动势。这种现象称为热电效应（或塞贝 克效应）。热电偶就是利用这个效应来工作的。
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热电偶的焊接
• 热电偶焊接前的准备：
– 推荐：热电偶导线应露出内部绝缘层1.5mm。 – 推荐：热电偶导线应露出外部保护层15mm。
• 热电偶测量端的形式：
– 平行。 – 交叉。பைடு நூலகம்
• 热电偶焊点的要求：
– 焊点越小越好，以减少导热误差及动态相应误差。 – 焊点要求圆润对称和牢固。
• 焊接要领：
– 可通过调节点焊机的电压旋钮来调整焊点的大小。
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膨胀式与压力式温度计
玻璃液体温度计
工作原理: 透明玻璃壳中的液体受热膨胀原理。
内标式
外标式
特点：使用方便；价格便宜；结构简单； 精度高；读数不便，不能传送
膨胀式与压力式温度计
压力式温度计
工作原理：密闭容器中物质受热膨胀，压力发生变化来指示温度。
特点： 结构简单可靠，可较远距离传送（<50m） 精度较低，受环境温度影响较大