chap03温度检测（课件）- 《传感器检测技术》同步教学（铁道版）

传感器检测技术 中国铁道出版社 2024/1/5 2 第三章. 温度检测 引言 3.1温度检测基本知识 3.2热膨胀式温度计 3.3 热电偶温度计 3.4热电阻温度计 3.5辐射式温度计 3.6 新型温度传感器 3.7温度传感器工程应用实例 引言 温度是国际单位制（SI）七个基本物理量之一，也是四大热工当量之一。温度一般占全部过程参数的50%左右。因而，准确测量和控制温度，对于获得正确的科研数据和保证产品质量都十分重要。例如，在金属冶炼过程中，若温度得以准确的测量和控制，则耗能可降低17%，生产率可提高18%，产量可增加15%。 3.1温度检测基本知识 温度定义：度量系统热平衡状态的物理量。它反映物体冷热程度，是物体分子运动平均动能大小的标志。 3.1.1温标 概念：用来量度物体温度高低的标尺，它是温度的数值表示方法。 一个温标主要包括两个方面的内容：一是给出温度数值化的一套规则和方法，例如规定温度的读数起点(零点)；二是给出温度的测量单位。 建立温标必须具备三个条件： 固定的温度点（基准点） 测温仪器（确定测温质和测温量 ） 温标方程（内插公式） 常用温标： 经验温标，热力学温标，国际实用温标 1、经验温标：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。如根据液体(水银)受热后体积膨胀的性质确定温标。 华氏温标℉-----1714年，荷兰人华伦海特把一定浓度的盐水凝固时的温度定为0度,在标准大气压下水的冰点为32度，水的沸点为212度，中间划分为180等分，每一等分为一华氏度。 摄氏温标℃：1742年，由瑞典摄尔休提出。标准大气压下水的冰点定位零度，把水的沸点定位100度。 ℉=(9/5) ℃+32。 经验温标的缺点： 1）局限性：适用于某一温度计，应用范围有限。 2）随意性： 2、热力学温标（开尔文温标） K：19世纪中叶，英国人开尔文提出，符号为T，单位为开尔文（符号为K）。已由1927年国际计量大会采纳作为国际统一的基本温标。它有一个绝对零度，低于零度的温度不可能存在。绝对零度时的温度定义为0K。 t=T-273.15 热力学温标的局限性： 特点：不与某一特定的温度计相联系，并与测温物质的性质无关，是由卡诺定理推导出来的，所以用热力学温标所表示的热力学温度被认为是最理想的温度数值。 热力学中的卡诺热机是一种理想的机器，实际上并不存在，因此热力学温标是一种纯理论的理想温标，无法直接实现。 国际实用温标 该温标选择一些固定点温度作为温标基准点；规定了不同温度范围内的基准仪器；固定点温度间采用内插公式，这些公式建立了标准仪器示值与国际温标数值间的关系。 随着科学技术的发展，固定点温度的数值和基准仪器的准确度会越来越高，内插公式的精度也会不断提高，因此国际温标准确度会不断提高，并尽可能接近热力学温标。 第一个国际温标是1927年建立的，记为ITS-27。1948年、1968年和1990年进行了几次较大修改， ITS-48、 ITS-68和 ITS-90。目前我国已开始采用ITS-90 。 国际温标以下列三个条件为基础： 要求尽可能接近热力学温标； 要求复现准确度高，世界各国均能以很高的准确度加以复现，以确保温度值的统一； 用于复现温标的标准温度计，使用方便，性能稳定。 3.1.2 温度测量仪表的分类 测温仪表的分类： ①按测温范围分：高温计（≥600℃）、温度计（＜ 600℃） ②按用途分：标准仪表、实用仪表 ③按工作原理分： 膨胀式温度计—利用物体的热膨胀来测温。 压力式温度计—利用密闭容器中物质受热后体积膨胀而压力升高的原理来测温的。 热电偶温度计—利用导体的热电效应来测温的。 热电阻温度计—利用电阻随温度的变化特性来测温的。 辐射式高温计—利用物体表面辐射与温度的关系来测温的。 ④按测量方式分：接触式温度计、非接触式温度计 高温计 辐射式温度计 测温仪表 按使用范围分 按测量方式分 接触式测温仪表 非接触式测温仪表 温度计 按测温原理分 膨胀式温度计 压力式温度计 热电偶温度计 热电阻温度计 半导体温度计 3.2热膨胀式温度计 定义：基于物体受热时产生膨胀的原理 分类：液体膨胀式、固体膨胀式和气体膨胀式三类。 3.2.1.玻璃液体温度计：水银温度计、酒精温度计 玻璃液体温度计的结构基本上是由装有感温液(或称测温介质)的感温泡、玻璃毛细管和刻度标尺三部分组成。感温泡位于温度计的下端，是玻璃液体温度计感温的部分，可容纳绝大部分的感温液，所以也称为贮液泡。 常用的有水银．以及甲苯、乙醇和煤油等有机液体。玻璃毛细管是连接在感温泡上的中心细玻璃管，感温液体随温度的变化在里面移动。标尺是将分度线直接刻在毛细管表面，同时标尺上标有数