2.1 温标与测温方法、2.2 膨胀与压力式温度计（课件）- 《传感器与检测技术》同步教学（人民邮电版）

温度是确定物质状态的最重要参数之一 1 输电线路测温 实验室温度监控 冶金温度测量 火箭羽焰温度测量 2 温度传感器 在物理学发展的道路上，测量永远是唯一的可以依赖的向导，物理科学大厦是以测量为基础的。 ——普朗克 2 温度传感器 2.1 温标及测温方法 2.2 膨胀与压力式温度计 2.3 电阻式温度传感器 2.4 热电偶传感器 2.5 辐射式温度传感器 2.6 其它测温传感器 2024/1/4 2 2 2.1 温标与测温方法 一、基本概念 温度 宏观上，表征物体冷热程度的物理量； 温标 衡量温度高低、表示温度数值的一套规则。 微观上，表征物体内部分子无规则运动的剧烈程度。 建立现代温标必具备的条件： 固定的温度点（基准点） 测温仪器 温标方程（内插公式） 2024/1/4 3 热平衡 两个冷热程度不同的物体相接触后会产生热交换，热交换结束后两物体处于热平衡状态，此时它们的温度相同 3 温标 经验温标 热力学温标 理想气体温标 国际实用温标 由特定的测温质和测温量确定的温标。 华氏温标 摄氏温标 由热力学第二定律确定的温标。 特点：与选用的测温介质的性质无关，克服了经验温标随测温介质而变的缺陷 由玻意耳—马略特定律（理想气体状态方程）确定的温标。 2024/1/4 4 摄氏温度和华氏温度的关系： 4 这是一种协议温标，用来统一各国之间的温度计量。 具备的条件： ①尽可能的接近热力学（开氏）温度； ②复现精度高，各国均能以很高的精度复现同样的温标； ③用于复现温标的标准温度计使用方便、性能稳定。 发展：第一个国际温标是1927年国际计量大会决定采用的，“1927国际温标”,后来又不断改进修订，相继有1948国际温标、 1968国际实用温标和1990国际实用温标。 国际实用温标 2024/1/4 5 目前推行的是1990年国际实用温标ITS-90： 热力学温度用符号T90表示，单位为开尔文，符号为K。 摄氏温度的符号为t90，单位是摄氏度，符号为℃。 温标的传递 2024/1/4 6 在国际温标ITS-90中，对温度范围作了规定：把整个温标分成4个温区，各个温区的范围、使用的标准测温仪器分别为： a) 0.65～5.0K，用3He或4He蒸气压温度计； b) 3.0～24.5561K，用3He或4He定容气体温度计； c) 13.803K～961.78℃，用铂电阻温度计； d) 961.78℃以上，用光学或光电高温计； 利用物体的某一物理性质（物理性质随温度变化的特性）将其作成温度敏感元件，通过温度敏感元件与被测对象的热交换，测量相关的物理量，即可间接的获取被测对象的温度值。 温度测量原理 2024/1/4 7 1.接触式测量 测温元件直接与被测对象相接触，主要依靠传导和对流进行热交换，当传热量相等时，二者温度相等。 优点： 测温精度相对较高； 直观可靠；测温仪表结构相对简单、价格相对较低 缺点： 响应慢 感温元件影响被测温度场的分布； 接触不良会带来测温误差；具有腐蚀性或温度太高的被测介质对感温元件性能和 寿命会产生不利影响；不适合测量运动物体。 典型类型：热电偶、热电阻、热膨胀式、集成温度传感器 2024/1/4 8 二、测温方法的分类 8 2. 非接触式测量 感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接受被测物体的某个与温度相关的特征量实现温度测量的方法。 优点： 不改变被测物体的温度场分布； 具有较高的测温上限； 热惯性小，便于测量运动物体的温度及快速变化的温度。 典型类型：电涡流式、辐射式、超声波式 2024/1/4 9 9 接触式与非接触式测温特点比较 方 式 接 触 式 非 接 触 式（辐射法） 测量 条件 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 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 测量 范围 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 原理上测量范围可