测试技术第章温度测量学时试讲用.pptx
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1、测试技术基础测试技术基础第五章第五章 温度测量温度测量本章学习要求:本章学习要求:1.温标温标、温度计的分类温度计的分类;2.热电偶温度计热电偶温度计、热电阻温度计热电阻温度计的测温原理;的测温原理;3.光学辐射式测温计光学辐射式测温计的测温原理;的测温原理;4.其它形式温度计其它形式温度计的测温原理。的测温原理。测试技术基础测试技术基础第五章第五章 温度测量温度测量1 温度测量概述温度测量概述1.温度、温标温度、温标温度温度:是表示物体是表示物体冷热程度冷热程度的物理量,从分子的物理量,从分子运动论的观点看,温度也是物体内部分子运动论的观点看,温度也是物体内部分子运动平运动平均动能均动能大小
2、的一个大小的一个量度标志量度标志。温标温标:用来量度温度高低的用来量度温度高低的尺度尺度称为称为温度标尺温度标尺,简称温标。应用较多的有简称温标。应用较多的有摄氏温标摄氏温标和和华氏温标华氏温标、热力学温标热力学温标、国际温标。国际温标。测试技术基础测试技术基础第五章第五章 温度测量温度测量摄氏温标摄氏温标:规定标准大气压下纯水的冰融点为规定标准大气压下纯水的冰融点为0度,水沸点度,水沸点为为100度,中间等分为度,中间等分为100格,每格为摄氏格,每格为摄氏1度,符号为度,符号为。华氏温标华氏温标:规定标准大气压下纯水的冰融点为:规定标准大气压下纯水的冰融点为32度,水沸度,水沸点为点为21
3、2度,中间等分度,中间等分180格,每格为华氏格,每格为华氏1度,符号为度,符号为。测试技术基础测试技术基础第五章第五章 温度测量温度测量摄氏温氏温标与与华氏温氏温标的关系的关系为:测试技术基础测试技术基础第五章第五章 温度测量温度测量热力学温标热力学温标:又称开氏温标(:又称开氏温标(K)或绝对温标,它规定分)或绝对温标,它规定分子运动停止时的温度为绝对零度。子运动停止时的温度为绝对零度。卡诺定理:卡诺定理:温标的确定:温标的确定:开尔文温度规定水在标准大气压下的三相点温度开尔文温度规定水在标准大气压下的三相点温度为为273.16273.16K K;三相点到沸点之间分为三相点到沸点之间分为1
4、00100等份,每等份记为等份,每等份记为1 1K K;将三相点以下将三相点以下273.16273.16K K定为定为绝对零度绝对零度,记为,记为0 0 K K,符号:符号:T T。绝对温标绝对温标T T与摄氏温标与摄氏温标t t的关系为的关系为 T Tt+273.15+273.15 测试技术基础测试技术基础第五章第五章 温度测量温度测量国际温标国际温标:ITS90(International Temperature Scale of 1990)是一种符合热力学温标又使用简单的温标,国际计量委员会是一种符合热力学温标又使用简单的温标,国际计量委员会引入了在各个测温范围内使用的标准测温元件系列利
5、用它们引入了在各个测温范围内使用的标准测温元件系列利用它们进行温标确定的方法称作进行温标确定的方法称作国际温标国际温标。ITS一一90基本内容为:基本内容为:l 重申重申国际实用温标国际实用温标单位仍为单位仍为K;l 国际摄氏温度国际摄氏温度和和国际实用温度国际实用温度关系为:关系为:l 把整个把整个温标温标分成分成4个温区,其相应的标准仪器,如下:个温区,其相应的标准仪器,如下:0.655.0K,用,用3He和和4He蒸汽温度计;蒸汽温度计;3.024.5561K,用,用3He和和4He定容气体温度计;定容气体温度计;13.803K961.78,用铂电阻温度计;,用铂电阻温度计;961.78
6、以上,用光学或光电高温计;以上,用光学或光电高温计;l 新新确确认认和和规规定定17个个固固定定点点温温度度值值以以及及借借助助依依据据这这些些固固定定点点和和规定的内插公式分度的标准仪器来实现整个规定的内插公式分度的标准仪器来实现整个热力学温标热力学温标。测试技术基础测试技术基础第五章第五章 温度测量温度测量2、温度计分类温度计分类u根根据据温温度度测测量量仪仪表表的的使使用用方方式式,通通常常可可分分为为接接触触法法与与非接触法非接触法两大类。两大类。(1)接触法接触法u当两个物体接触后,经过足够长的时间达到热平当两个物体接触后,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
7、之一为温衡后,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,度计,就可以用它对另一个物体实现温度测量,这这种测温方式称为接触法种测温方式称为接触法。u特点:特点:温度计要与被测物体有良好地热接触,使温度计要与被测物体有良好地热接触,使两者达到热平衡。两者达到热平衡。u热电偶式、热电阻式与膨胀式温度计热电偶式、热电阻式与膨胀式温度计测试技术基础测试技术基础第五章第五章 温度测量温度测量(2)非接触法非接触法u利用物体的热辐射能随温度变化利用物体的热辐射能随温度变化的原理测定物体温度,的原理测定物体温度,这种测温这种测温方式称为非接触法方式称为非接触法。u特点:特
8、点:不与被测物体接触,也不不与被测物体接触,也不改变被测物体的温度分布,热惯改变被测物体的温度分布,热惯性小。性小。u全辐射高温计、单色高温计与比全辐射高温计、单色高温计与比色高温计。色高温计。测试技术基础测试技术基础第五章第五章 温度测量温度测量2.1 2.1 热电偶热电偶2 接触式温度计接触式温度计 应用热电效应测温应用热电效应测温 两种不同的金属两种不同的金属A A和和B B构成闭合回路,构成闭合回路,当两个接触端当两个接触端 T TT T0 0时,回路中会产生时,回路中会产生热电势。热电势。v热电效应热电效应一、一、测测量原理量原理测试技术基础测试技术基础第五章第五章 温度测量温度测量
9、I.接触电势接触电势+_A AB B电子扩散方向电子扩散方向方向方向ABTT0测试技术基础测试技术基础第五章第五章 温度测量温度测量II.温差电势温差电势 +_A AA A电子扩散方向电子扩散方向方向方向TT0ABTT0测试技术基础测试技术基础第五章第五章 温度测量温度测量III.总电势总电势测试技术基础测试技术基础第五章第五章 温度测量温度测量结论:结论:热电偶两个电极材料热电偶两个电极材料A、B确定以后,热电势大确定以后,热电势大小只与热电偶两端温度有关。如果能使冷端温度小只与热电偶两端温度有关。如果能使冷端温度t0 固定,则总电势就只与温度固定,则总电势就只与温度t成单值函数关系成单值函
10、数关系。分分 度度 表表 -热电势与热端温度之间热电势与热端温度之间 关系列成表格关系列成表格测试技术基础测试技术基础第五章第五章 温度测量温度测量1)1)均质材料定律均质材料定律 由一种均质导体组成的闭合回路,不论导由一种均质导体组成的闭合回路,不论导体的横截面积、长度以及温度分布如何均不产体的横截面积、长度以及温度分布如何均不产生热电动势,即回路中的总热电势为零。生热电动势,即回路中的总热电势为零。v热电偶测温四基本定律热电偶测温四基本定律测试技术基础测试技术基础第五章第五章 温度测量温度测量2)中间导体定律中间导体定律代入,则代入,则TT0ABCT0TT0VABCT0C测试技术基础测试技
11、术基础第五章第五章 温度测量温度测量3)3)中间温度定律中间温度定律代入,则代入,则TnTnTAT0BAB测试技术基础测试技术基础第五章第五章 温度测量温度测量 如果回路中导体如果回路中导体A与与A,B与与B 材料相同,材料相同,则热电偶回路中的总热电势可以表达为:则热电偶回路中的总热电势可以表达为:结论结论1 1:该定律说明当热电偶参考端温度该定律说明当热电偶参考端温度t00时,只要能测得热电势时,只要能测得热电势E(t,t0),且,且t0已知,仍已知,仍可以采用热电偶分度表求得被测温度可以采用热电偶分度表求得被测温度t值。值。测试技术基础测试技术基础第五章第五章 温度测量温度测量例例 用镍
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