建筑环境测试技术 第3章 温度测量..
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3.4 热电阻测温
3.7 集成型传感器测温
Fra Baidu bibliotek
2
3.1 温度测量概述
3.1.1 温标
用来衡量温度的标准尺度。确定温度的单位。
华氏温标 1、经验温标 摄氏温标 2、热力学温标 3、国际温标
3
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。
华氏温标℉
1714年，德国人法伦海脱 (Fahrenheit) 以水银为 测温介质，制成玻璃棒水银温度计。 规定水的沸点为212度，氯化铵与冰的混合物为 0度。中间等分为212份，每一份为1度记作℉。 称为华氏温标。
3.2.2 压力式温度计
原理：密封系统中工作介质的压力随 温度变化。 工作过程：
弹簧管4一端焊接在基座3上，内腔与毛细
弹 簧 管 指针 自由端 毛细管 基座 温包
管2相通，另一端封死，为自由端。
温度变化时，弹簧管4内的压力发生变化，
带动自由端变化。
自由端通过拉杆、齿轮传动机构与指针相
t n (t ta )
其中： n——露出液体部分所占的刻度数（℃） ——工作液体对玻璃的相对体膨胀系数（1/ ℃，汞 0.00016，酒精0.000103） t——温度计的示值（℃） ta——露出液柱部分所处的环境温度（℃）
t t指 t
13
例：使用水银温度计测量蒸汽温度。温度计的指示值为280℃。 温度计插入处的刻度是60℃，液柱漏出部分的环境平均温度为 30℃。求真实温度。
90 90
6
温标三要素
温度计 固定点：给定的温度值。
– 华氏温标：规定水的沸点为212度，氯化铵与 冰的混合物为0度。 –摄氏温标：标准大气压下纯水的冰点是0度， 沸点为100度。 – 热力学温标：选定水的三相点为273.16K。
内插方程：确定各点温度间的计算公式。
– 华氏温标：0-212度等分为212份，每一份为1℉。 –摄氏温标：标准大气压下纯水的冰点是0℃，沸点为100℃。0-100度 等分为100分，每一份为1℃。 – 热力学温标：以1/273.16定为1K。
1、测量元件与被测对象良好接触。 测量条件 2、接触测量元件不能改变被测对象 的温度 测量范围 准确度 响应速度 容易测量1000℃以下的温度，测量 1200℃以上的温度有困难
0.5%-1%。根据测量条件，可达到 0.01%
1-2min
3.2 膨胀式温度计
原理：物体受热膨胀。 液体膨胀式温度计 压力式温度计 固体膨胀式温度计
1- 水银储存器 2-毛细管 3-标尺 4-膨胀室
11
玻璃材料：300℃以上，使用特殊的硅
硼玻璃；500℃以上，使用石英玻璃。
玻璃棒温度计
12
液体膨胀式玻璃管温度计的误差分析
（1）玻璃材料有较大的热滞后效应——造成零点漂移。 （2）温度计插入深度不够。若只有部分液柱被 浸没时，应对指示值进行修正：
5
国际温标ITS-90
热力学温标是一种理想温标。 为了实用方便，国际温标同时使用国际开尔文温度（K） 和国际摄氏温度（ ℃ ）。 规定水的三相点温度为273.16，单位为K。 1K的大小为水 的三相点热力学温度的1/273.16。 由于摄氏温标将冰点定义为 0℃，而冰点比水的三相点低 0.01K，那么冰点温度为273.15K，即 t T 273.15
摄氏温标℃
水银体膨胀是线性的； 标准大气压下纯水的冰点是0℃ ，沸点为100℃ 。 将水银柱在这两点之间等分为100格，每一格为 1℃。
5 TC = (TF 32) 9 9 TC TF = 32 + 5 4
热力学温标K
T1 卡诺 热机
经验温标具有局限性和随意性， 不能适用于任何地区或场合。 开尔文定律（ 1848 年）：在可逆 条件下，工作于两个热源之间的 卡诺热机与两个热源的关系：
第2篇 测量仪表
第三章 温度测量
第四章 湿度测量
第五章 压力测量 第六章 物位测量 第七章 流速及流量测量 第八章 热量测量
第九章 建筑环境测量
第十章 其它参数的测量 第十一章 电动显示仪表
1
第三章
3.1 温度测量概述 3.2 膨胀式温度计
温度测量
3.5 接触式测温 3.6 非接触式测温
3.3 热电偶测温
10
3.2.1 液体膨胀式温度计
原理：玻璃管内液体的体积随温度的升高而膨胀。 优点：直观、测量准确、结构简单、造价低廉。
4
缺点：不能自动记录、不能远传、易碎、延迟。
工作液体 测温范围（℃） 水银 甲苯 乙醇 -30~750或更高 -90~100 -100~75
石油醚
戊烷
-130~25
-200~20
t t指 t 280 n (t ta )
280 （280- 60） 0.00016 （280- 30） 288.8
（3）非线性误差：水银随着温度变化，体积膨胀看成完全的 线性关系。事实并非完全如此，存在一定的非线性度。 （4）工作液的迟滞性：水银与玻璃管壁面之间的表面吸附力 ，造成水银流动的迟滞性，甚至出现液柱中断的情况——温度 计与被测介质应接触足够长的时间；轻弹温度计。 （5）读数误差：视线与刻度不垂直——视线应与刻度垂直， 14 并与液柱处于同一水平面上。
7
3.1.2 温度测量方法、测量仪表分类
测温方法 接触法 膨胀式温度计测温 热电偶测温 液体膨胀式 非接触法 热电阻测温
压力式
固体膨胀式
8
接触式测温与非接触式测温
接触式
特点
非接触式
1、测量热容量小、移动物体测温有 1、不改变被测物体的温度 困难 2、可测量移动物体 2、可测量物体的任何部位 3、通常测量表面温度 3、便于多点集中测量和自动控制 由被测对象发出的辐射能 充分照射到检测元件。因 此需要获知被测对象的有 效发射率。 可测量-30℃以上的温度 一般误差较大 2-3s 9
Q1：卡诺热机从高温热源T1吸收的热量 Q0：卡诺热机向低温热源T0放出的热量
Q1
Q0 T0
Q1/Q0 =T1/T0
T1 Q1 /Q0 T0
1954年，国际计量会议选定水的三相点为273.16，并以1/273.16 定为一度，这样热力学温标就完全确定了，即： T=273.16(Q1/Q2)
3.7 集成型传感器测温
Fra Baidu bibliotek
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3.1 温度测量概述
3.1.1 温标
用来衡量温度的标准尺度。确定温度的单位。
华氏温标 1、经验温标 摄氏温标 2、热力学温标 3、国际温标
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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。
华氏温标℉
1714年，德国人法伦海脱 (Fahrenheit) 以水银为 测温介质，制成玻璃棒水银温度计。 规定水的沸点为212度，氯化铵与冰的混合物为 0度。中间等分为212份，每一份为1度记作℉。 称为华氏温标。
3.2.2 压力式温度计
原理：密封系统中工作介质的压力随 温度变化。 工作过程：
弹簧管4一端焊接在基座3上，内腔与毛细
弹 簧 管 指针 自由端 毛细管 基座 温包
管2相通，另一端封死，为自由端。
温度变化时，弹簧管4内的压力发生变化，
带动自由端变化。
自由端通过拉杆、齿轮传动机构与指针相
t n (t ta )
其中： n——露出液体部分所占的刻度数（℃） ——工作液体对玻璃的相对体膨胀系数（1/ ℃，汞 0.00016，酒精0.000103） t——温度计的示值（℃） ta——露出液柱部分所处的环境温度（℃）
t t指 t
13
例：使用水银温度计测量蒸汽温度。温度计的指示值为280℃。 温度计插入处的刻度是60℃，液柱漏出部分的环境平均温度为 30℃。求真实温度。
90 90
6
温标三要素
温度计 固定点：给定的温度值。
– 华氏温标：规定水的沸点为212度，氯化铵与 冰的混合物为0度。 –摄氏温标：标准大气压下纯水的冰点是0度， 沸点为100度。 – 热力学温标：选定水的三相点为273.16K。
内插方程：确定各点温度间的计算公式。
– 华氏温标：0-212度等分为212份，每一份为1℉。 –摄氏温标：标准大气压下纯水的冰点是0℃，沸点为100℃。0-100度 等分为100分，每一份为1℃。 – 热力学温标：以1/273.16定为1K。
1、测量元件与被测对象良好接触。 测量条件 2、接触测量元件不能改变被测对象 的温度 测量范围 准确度 响应速度 容易测量1000℃以下的温度，测量 1200℃以上的温度有困难
0.5%-1%。根据测量条件，可达到 0.01%
1-2min
3.2 膨胀式温度计
原理：物体受热膨胀。 液体膨胀式温度计 压力式温度计 固体膨胀式温度计
1- 水银储存器 2-毛细管 3-标尺 4-膨胀室
11
玻璃材料：300℃以上，使用特殊的硅
硼玻璃；500℃以上，使用石英玻璃。
玻璃棒温度计
12
液体膨胀式玻璃管温度计的误差分析
（1）玻璃材料有较大的热滞后效应——造成零点漂移。 （2）温度计插入深度不够。若只有部分液柱被 浸没时，应对指示值进行修正：
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国际温标ITS-90
热力学温标是一种理想温标。 为了实用方便，国际温标同时使用国际开尔文温度（K） 和国际摄氏温度（ ℃ ）。 规定水的三相点温度为273.16，单位为K。 1K的大小为水 的三相点热力学温度的1/273.16。 由于摄氏温标将冰点定义为 0℃，而冰点比水的三相点低 0.01K，那么冰点温度为273.15K，即 t T 273.15
摄氏温标℃
水银体膨胀是线性的； 标准大气压下纯水的冰点是0℃ ，沸点为100℃ 。 将水银柱在这两点之间等分为100格，每一格为 1℃。
5 TC = (TF 32) 9 9 TC TF = 32 + 5 4
热力学温标K
T1 卡诺 热机
经验温标具有局限性和随意性， 不能适用于任何地区或场合。 开尔文定律（ 1848 年）：在可逆 条件下，工作于两个热源之间的 卡诺热机与两个热源的关系：
第2篇 测量仪表
第三章 温度测量
第四章 湿度测量
第五章 压力测量 第六章 物位测量 第七章 流速及流量测量 第八章 热量测量
第九章 建筑环境测量
第十章 其它参数的测量 第十一章 电动显示仪表
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第三章
3.1 温度测量概述 3.2 膨胀式温度计
温度测量
3.5 接触式测温 3.6 非接触式测温
3.3 热电偶测温
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3.2.1 液体膨胀式温度计
原理：玻璃管内液体的体积随温度的升高而膨胀。 优点：直观、测量准确、结构简单、造价低廉。
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缺点：不能自动记录、不能远传、易碎、延迟。
工作液体 测温范围（℃） 水银 甲苯 乙醇 -30~750或更高 -90~100 -100~75
石油醚
戊烷
-130~25
-200~20
t t指 t 280 n (t ta )
280 （280- 60） 0.00016 （280- 30） 288.8
（3）非线性误差：水银随着温度变化，体积膨胀看成完全的 线性关系。事实并非完全如此，存在一定的非线性度。 （4）工作液的迟滞性：水银与玻璃管壁面之间的表面吸附力 ，造成水银流动的迟滞性，甚至出现液柱中断的情况——温度 计与被测介质应接触足够长的时间；轻弹温度计。 （5）读数误差：视线与刻度不垂直——视线应与刻度垂直， 14 并与液柱处于同一水平面上。
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3.1.2 温度测量方法、测量仪表分类
测温方法 接触法 膨胀式温度计测温 热电偶测温 液体膨胀式 非接触法 热电阻测温
压力式
固体膨胀式
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接触式测温与非接触式测温
接触式
特点
非接触式
1、测量热容量小、移动物体测温有 1、不改变被测物体的温度 困难 2、可测量移动物体 2、可测量物体的任何部位 3、通常测量表面温度 3、便于多点集中测量和自动控制 由被测对象发出的辐射能 充分照射到检测元件。因 此需要获知被测对象的有 效发射率。 可测量-30℃以上的温度 一般误差较大 2-3s 9
Q1：卡诺热机从高温热源T1吸收的热量 Q0：卡诺热机向低温热源T0放出的热量
Q1
Q0 T0
Q1/Q0 =T1/T0
T1 Q1 /Q0 T0
1954年，国际计量会议选定水的三相点为273.16，并以1/273.16 定为一度，这样热力学温标就完全确定了，即： T=273.16(Q1/Q2)