温度的测量
温度与湿度的测量
温度与湿度的测量引言：温度和湿度是我们日常生活中常常遇到的两个重要的气象参数。
无论是家庭生活还是工业生产，都需要对温度和湿度进行准确测量和控制。
本文将介绍温度和湿度的测量方法，包括传统的温度计和湿度计，以及现代的电子测量仪器。
一、温度的测量1. 传统温度计最常见的传统温度计是水银温度计。
它利用水银在温度变化时的膨胀和收缩来测量温度。
水银温度计具有精度高、响应速度快等特点，但也存在易破损、对环境污染等问题。
随着环境保护意识的提高，传统水银温度计的使用逐渐减少。
2. 现代电子温度计现代电子温度计通过利用温度与电阻之间的关系或温度与电压之间的关系来测量温度。
最常见的电子温度计是PT100电阻温度计和热电偶温度计。
PT100电阻温度计是根据铂电阻随温度变化而改变电阻值来测量温度的。
热电偶温度计则是利用两种不同材料的接触产生的热电效应来测量温度。
电子温度计具有精度高、抗干扰能力强等优点，广泛应用于工业自动化控制、医疗环境监测等领域。
二、湿度的测量1. 传统湿度计最常见的传统湿度计是湿度表。
湿度表通过测量空气中的水蒸气在一定温度下的饱和量来去测量湿度。
它包括干湿度计和毛发湿度计两种形式。
干湿度计通过测量湿度与干湿度计间的冷凝传热来测量湿度。
毛发湿度计则是利用纤维毛发的伸缩变化来测量空气的湿度。
传统湿度计具有结构简单、造价低等优点，但也存在响应慢、精度有限等局限。
2. 现代电子湿度计现代电子湿度计通过测量湿度对介质电容或电阻的影响来测量湿度。
最常见的是电容式湿度计。
电容式湿度计通过测量介质相对湿度对电容的影响来测量湿度。
另外，还有电阻式湿度计、电导式湿度计等。
电子湿度计具有响应快、精度高等优点，广泛应用于室内环境监测、农业生产等领域。
三、温湿度传感器为了更方便、更准确地测量温度和湿度，现代工程上常采用温湿度传感器。
温湿度传感器集温度和湿度测量于一体，输出数字信号，便于与计算机、仪器等设备连接。
常用的温湿度传感器有数字式温湿度传感器和模拟式温湿度传感器。
《温度的测量》课件
THANKS
微型化温度传感器
通过微电子和微机械加工技术，将温度传感器微型化，便于集成 和便携。
未来温度测量的挑战与机遇
挑战
温度测量技术需要不断适应各种复杂环境和应用需求，提高 测量精度、可靠性和稳定性。
机遇
随着科技的不断进步和应用领域的拓展，温度测量技术将迎 来更广阔的发展空间和商业机会。未来温度测量技术的发展 将为工业生产、医疗健康、环境监测等领域提供更加精准、 高效、可靠的温度测量解决方案。
高温测量
测量工具
高温计、红外测温仪等。
应用场景
炉膛、熔炉、热力管道等高温设备。
注意事项
选择合适的测温范围，保持安全距离，避免直接接触高温物体。
06 未来温度测量的展望
新型温度计的发展趋势
纳米级温度计
01
利用纳米技术，实现高精度、高灵敏度的温度测量，适用于微
小空间和特殊环境。
光子学温度计
02
利用光子学原理，通过测量光子能量或频率变化来感知温度变
在某些国家常用的温度单位，其定义 是水的冰点为32°F，沸点为212°F， 中间等分180份。
开尔文
国际单位制中的基本温标，其定义是 水的三相点（冰、水、汽共存点）为 273.16K。
02 温度的测量方法
接触式测温法
总结词
直接接触被测物体，准确测量物体表面温度。
详细描述
通过热传导方式，将物体的热量传递给测温元件，如热电偶、热电阻等，从而 测量物体的温度。接触式测温法准确度高，稳定性好，但需要与被测物体直接 接触，可能会影响物体温度分布。
温度越高，物体内部微观粒子（如 分子、原子）的平均动能越大，微 观粒子运动越剧烈，宏观表现为物 体越热。
温度的标度方法
温度的测量
RT Ae
b /T
第二节 测温元件的热滞效应
当测温元件从一个环境迅速地转移到另 一个温度不同的环境时，温度测量仪表 的示度不能立即指示新的环境温度，而 是逐渐趋近于新的环境温度，这种现象 称为温度表的热滞（或滞后）现象。 在它的示度尚未达到新的环境温度之 前进行观测，就会产生误差，称作滞差。
一、热滞系数 元件在d ז的时间内与周围介质交换的热量为：
第三章 温度的测量
温度测量包括大气温度、土壤温度、水体 温度及植物群体温度等的观测。 为什么要观测大气温度？ 世界万物的生生息息都与气温有着 千丝万缕的联系。大气中的一切物理过 程如天气过程、风雨的形成、全球变化 等都与温度有关。
常用温标有三种：
开尔文温标（绝对温标）(K):Kelvin Temperature Scale 摄氏温标 (℃):Celsius Temperature Scale 华氏温标(F):Fahrenheit Temperature Scale
热电偶温度表
1、温差电现象（热电现象）
两种不同的金属导体A和B的两端，彼此焊 接在一起，构成一个闭合回路时，若两个接 触点的温度不同，回路中就有电流产生 两焊接点之间的温差越大，回路中的电动势 也越大，这种现象叫做温差电现象，也称热 电现象，这种电路称热电偶或温差电偶。
热电偶的电动势与温差之间的关系为：
热滞系数和风速的关系
k ( V )
n
气温测量中的防辐射设备
防辐射途径
屏蔽 增加元件的反射率 人工通风，促使元件散热 采用极细金属丝元件，细丝具有较大 散热系数
百叶箱
温 度 、 湿 度 传 感 器 和 防 辐 射 罩
阿斯曼通风干湿表
防辐射罩
复习思考题
高中物理温度与热量的测量方法
高中物理温度与热量的测量方法温度与热量的测量在物理学中占有重要地位，它们是探索热力学规律和分析热现象的基础。
本文将介绍一些常用的温度与热量测量方法，包括接触式温度测量法、非接触式温度测量法、热量传递测量法等。
一、接触式温度测量法接触式温度测量法是通过物体与测温器直接接触，以达到准确测量温度的目的。
常见的接触式温度测量器有温度计、热电偶和热敏电阻等。
1. 温度计温度计是一种常见的接触式温度测量器。
其中，最常用的是普通水银温度计。
它是根据物质在温度变化时的体积膨胀或收缩来测量温度的。
温度计通常包括一个长而细的玻璃管，其中充满了水银，一端有一个封闭的水银球，另一端有一个刻度盘。
根据水银的膨胀和收缩，可以读取出相应的温度值。
2. 热电偶热电偶是一种利用热电效应测量温度的接触式温度测量器。
它由两种不同金属导线组成，它们的接触处形成一个热电接头。
当接头处于不同温度时，会产生一个电动势，通过测量这个电动势的大小可以确定温度。
热电偶具有灵敏度高、响应快的特点，广泛应用于工业和科学领域中。
3. 热敏电阻热敏电阻也是一种常用的接触式温度测量器。
它是利用物质电阻随温度的变化而变化来测量温度的。
根据不同的材料，热敏电阻可以分为正温度系数和负温度系数两类。
正温度系数热敏电阻的电阻值随温度升高而增加，而负温度系数热敏电阻的电阻值随温度升高而减小。
二、非接触式温度测量法非接触式温度测量法是不需要物体与测温器直接接触，而通过辐射或其他物理现象来测量温度的方法。
常用的非接触式温度测量方法有红外线测温法和热像仪测温法。
1. 红外线测温法红外线测温法是通过物体发出的红外线辐射来测量温度的。
物体的温度越高，发出的红外线辐射越强。
红外线测温器可以感知这种红外线辐射，并通过计算转化为温度值。
红外线测温法广泛应用于工业、医疗、建筑等领域，特别在测量高温物体和远距离物体温度时效果显著。
2. 热像仪测温法热像仪利用红外线和热传导原理，将物体的热辐射图像转化为温度图像，实现对物体温度的测量。
温度是怎么测量的
温度是怎么测量的温度是一个描述物体热度或冷度的物理量，它对于我们了解天气、环境以及科学研究具有重要的意义。
温度的测量方法随着科技的进步逐渐发展和改进，下面将介绍几种常见的测量温度的方法。
一、接触式测温法接触式测温法是通过物体与温度计直接接触来测量其温度。
常见的接触式温度计包括水银温度计和电子温度计。
1. 水银温度计水银温度计是一种应用广泛的接触式温度测量仪器。
它主要由一根细长的玻璃管内封有水银和气体组成。
当温度上升时，水银膨胀，上升至标尺上的刻度线，通过刻度线的位置来测量温度值。
水银温度计在常温到高温的范围内有较高的测量精度和稳定性。
2. 电子温度计电子温度计利用不同物质在温度变化下的电性质来测量温度。
例如，热敏电阻温度计的电阻值与温度呈正比关系，通过测量电阻值即可得到温度信息。
电子温度计具有灵敏度高、反应迅速等优点，被广泛应用于实验室和工业领域。
二、非接触式测温法非接触式测温法是通过测量物体发射的热辐射来推算出其温度。
1. 红外线测温仪红外线测温仪利用物体的热辐射特性来测量温度。
物体在一定温度下会发射热辐射，红外线测温仪通过接收物体发出的红外辐射，并经过一系列处理后得到物体的温度。
这种测温方法适用于无法接触或难以接触的物体，如热液体、高温炉内物体等。
2. 基于声音的测温方法一些物体在温度变化时会发出特定的声音，这种声音与温度呈一定的关系。
利用声音的变化来计算温度就是一种非接触式的测温方法。
这种方法主要应用于高温环境或需要远距离测温的场合。
三、其他常见测温方法除了接触式和非接触式测温方法外，还有一些其他常见的测温方法，包括：1. 热电偶测温法：利用不同金属的热电效应来测量温度，适用于高温和特殊环境。
2. 热电阻测温法：通过测量金属电阻随温度变化的关系来确定温度值，广泛应用于实验室和工业领域。
3. 光纤测温法：利用光纤内部的光信号在不同温度下传输的特性来测量温度。
总结起来，温度的测量方法多种多样，根据不同的应用场景和需求选择合适的测温方法非常重要。
常见的温度检测方法
常见的温度检测方法
常见的温度检测方法有：
1. 红外线测温：使用红外线测温仪或热像仪，通过测量物体表面发出的红外线辐射来得到温度值。
2. 口腔体温计：通常是使用电子口腔体温计或者传统的玻璃水银体温计，将温度计放入嘴中测量体温。
3. 耳温计：通过将耳温计放入耳朵中测量体温，耳朵中的温度与脑温有较高的相关性。
4. 额温计：将额温计贴在额头上，通过红外线技术来测量皮肤表面的温度。
5. 腋窝体温计：将体温计置于腋窝下方，此方法需要一定时间才能准确测量。
6. 远红外线测温：使用远红外线测温仪，通过远红外线的辐射来测量目标物体的温度。
7. 接触式体温计：将体温计与物体直接接触，测量其表面的温度。
8. 纤维光学温度传感器：使用纤维光学传感器来测量目标物体的温度，适用于高温、高压等特殊环境。
9. 电子皮温计：将电子皮温计放置在皮肤上，测量皮肤的温度。
10. 液晶温度贴：贴于皮肤上，根据温度变化而改变颜色显示
不同温度区间。
这些温度检测方法根据不同的使用场景和需要选择，具体应根据实际情况进行选择。
温度的测量(知识点+练习)
第四节温度的测量知识点：一、温度1、温度表示物体的冷热程度。
2、单位：摄氏度“0C”摄氏温度是怎样规定的：在标准大气压下，把冰水混合无的温度定为0度，水沸腾时的温度定为100度，将0和100之间等分为100份，每一份就是10C。
二、温度的测量1、工具：温度计（包括水银温度计和酒精温度计）2、认识温度计原理：利用液体的热胀冷缩现象。
3、测量过程：4、温度计的使用注意事项：（1）不能测量超过温度计量程的温度；（2）温度计的玻璃泡要与被测物体充分接触；（3）不能将温度计从被测物体中取出读数；（4）读数时视线要与温度计内液相平。
三、体温计与常用温度计的区别温度计体温计用途测物体温度测人的体温测量范围零下几度~~~1000C左右，范围大350C~~~420C准确程度10C 0.10C构造内径细而均匀的玻璃管，下端是玻璃泡玻璃泡与玻璃管之间有一段特别细的弯曲的玻璃管使用方法不能离开物体读数，温度降低时，管内液体自动退回玻璃泡。
能离开人体读数，温度降低不能自动退回玻璃泡，要用力甩几下。
1、温度低于—390C的环境，要用酒精温度计测量，因为水银的凝固点是—390C。
2、体温计的构造特点是：①大的玻璃泡，使温度的微小变化就能导致水银柱长度显著变化；②玻璃泡与玻璃管之间有一段弯曲的玻璃管，当体温计离开人体时，温度忽然下降，水银快速收缩，水银柱在这里断开，上面的玻璃管内的水银就退不回来了，所以体温计能离开人体读数。
1、测量液体温度时，下面说法错误的是（）A温度计的玻璃泡应与待测物体充分接触B测量前应先估计待测物体的温度，以选择适当的温度计C读数时应该让温度计离开待测物体D读数时视线应与温度计内液柱的液面相平2、一组同学在读温度计示数时，有的仰视来读，有的俯视来读，还有的将温度计从液体中取出来读，他们感到奇怪：同一杯水的温度为什么会不同呢？请你帮助他们分析总结一下，应如何正确使用温度计？3、在用温度计测水的温度时，下列说法中正确的是（）A．没有一般温度计时，可用体温计来测沸水的温度。
温度测量的方法
温度测量的方法
温度是物体或环境热量的度量单位，用于描述物体的热度或冷度。
测量温度的方法有多种，其中一些常见的包括：
1. 温度计测量：
- 水银温度计：使用水银作为测量液体，根据水银在不同温度下的膨胀或收缩来测量温度。
- 酒精温度计：使用酒精或染料作为测量液体，根据液体的膨胀或收缩来显示温度。
- 电子温度计：包括电子数字温度计和红外线温度计，能够通过电子传感器或红外线辐射来测量温度。
2. 热电偶和热敏电阻：这些设备利用不同金属的热电效应或材料的电阻随温度变化来测量温度。
3. 红外线测温仪：通过检测物体辐射的红外线来测量其表面温度，适用于远距离或无接触测量。
4. 热像仪：利用物体释放的红外线图像来显示物体表面的温度分布情况，常用于工业或建筑检测中。
5. 气象仪器：气象站使用各种设备（如温度计、热电偶等）来测量大气中的温度，用于天气预报和气候研究。
温度的测量方法根据具体需求和应用场景不同而有所差异，选择合适的测温方法取决于测量精度、测量对象、测量范围和测量环境等因素。
温度测量方法
温度测量方法姓名：学号：温度测量方法：主要分为两大类接触式测温方法：一、膨胀式测温方法膨胀式测温就是一种比较传统得温度测量方法，它主要利用物质得热胀冷缩原理即根据物体体积或几何形变与温度得关系进行温度测量。
膨胀式温度计包括玻璃液体温度计、双金属膨胀式温度计与压力式温度计等。
最常见得玻璃液体温度计，利用水银、有机液体（酒精或煤油）或汞基合金等液体得热胀冷缩原理进行温度测量。
根据选用感温介质得不同，测量得温度范围一般为-80～600℃。
双金属温度计就是由两种线膨胀系数不同得金属薄片焊接在一起制成得，将其一端固定，由于两种金属膨胀系数不同，当温度变化时，就会引起弯曲变形从而指示温度。
使用黄铜与镍合金制成得温度计最高温度可以达到200℃，而使用不同成分得镍合金钢其最高温度可以达到500℃。
二、电量式测温方法电量式测温方法主要利用材料得电势、电阻或其它电性能与温度得单值关系进行温度测量，包括热电偶温度测量、热电阻温度测量、集成芯片温度测量等。
1、热电偶：热电偶测量主要用到电热效应，热电偶得原理就是两种不同材料得金属焊接在一起，当参考端与测量端有温差时，就会产生热电势，该热电势就是温度差得函数，通过测量热电偶产生得热电势，就可以测量温度。
但因为测量得就是测量端与参考端得温度差，而一般热电势-温度差得分度表基于参考端为0℃，因此实际测量中，如果参考端处于室温时，需要进行室温补偿。
2、热电阻：热电阻就是根据材料得电阻与温度得关系来进行测量得。
热电阻就是利用其电阻值随温度得变化而变化这一原理制成得将温度量转换成电阻量得温度传感器。
温度变送器通过给热电阻施加一已知激励电流测量其两端电压得方法得到电阻值（电压/电流），再将电阻值转换成温度值，从而实现温度测量。
热电阻与温度变送器之间有三种接线方式：二线制、三线制、四线制。
按照感温元件得材质，可以分为金属与半导体两类。
金属导体有铂、铜、镍、铑铁及铂钴合金等，常见得为铂电阻与铜电阻温度传感器。
第3章_温度测量
2、热电偶的连接——串联、并联和差接 3、热电偶的结构和类型
组成：热电偶通常由热电极、绝缘管、保护套管 等几个主要部分组成，其常见外形结构如图所示。
安装 螺纹 安装 法兰
1 普通型热电偶 本体是热电极，绝缘套，保护套管，接线 端子。
接线盒 普通装配型热 电偶的 结构放大图
引出线套管
不锈钢保护管 固定螺纹
1.接触法 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。如果其中之一为温度 计，就可以用它对另一个物体实现温度测量，这种 测温方式称为接触法。 特点：温度计要与被测物体有良好的热接触，使两 者达到热平衡。
接触式测温法是使感温元件直接与被测物体或直 接与被测介质接触，感受被测物体或被测介质的 温度变化。 膨胀式、压力式、热电阻与热电偶温度计
2.非接触法
利用物体的热辐射能随温度变化的原理测定物 体温度，这种测温方式称为非接触法。 特点：不与被测物体接触，也不改变被测物体 的温度分布，热惯性小。 通常用来测定1000℃以上的移动、旋转或反应 迅速的高温物体的温度。 例如：辐射式、红外式等。
一、液体膨胀式温度计 1、玻璃液体温度计 （1）测温原理 （2）构造 （3）分类 2、工作用玻璃液体温度计 3、水银做温度计工作液的优点：不沾玻璃、易 提纯、液态范围广、200度以下体膨胀系数与T 几乎成很好的线性关系。如何提高测温上限： 水银液面上空加氮，采用热变形较小的石英做 玻璃管，可使测温上限达600度。 4、温度计使用注意事项
【曲线】是一致的，所以，可以互换而不会出现测量误差。
标准化热电偶
1. 几种标准化热电偶的性能和特点 1）铂铑10-铂热电偶（S型） 分度号为“S”，贵金属热电偶。 常用直径0.5mm。正极：铂铑丝(铂90%，铑l0%)，负极： 纯铂丝。 长期使用最高温达1300℃，短期可达1600℃。 特点：热电性能稳定，精度高，抗氧化性强，宜在氧化 性、惰性气氛中工作，在无合适的非金属保护套管时， 不能在还原性气氛及含有金属或非金属蒸汽中使用。 缺点：高温下长期，铂电极易断，对污染敏感，导致热 电势下降。它的热电势较小，灵敏度较低；价格昂贵。 常用作标准热电偶或用于高温测量,价格贵，精度高，灵敏 度低。
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设备
前端 ≈200m
光纤
恒温水浴箱
3..温度定标系统实物图
下图是光电转换后在示波器上观测到比较清晰的 散射曲线图。通过散射信号的光强比值可以解调 出温度的信息。
反斯托克斯信图
斯托克斯信号图
将得到的两个信号分别记录并进行下一步的分析 和处理。
1、系统定标数据
注： 以50摄氏度为例 给出数据
常用的去噪方案往往有着自身的局 限性，且分辨率有限，而采用80年 代兴起的小波变换理论，可以将加 窗的傅里叶变换提高分辨率，从而 能够很好的分析信号的时域和频域。 于是本实验数据处理选择小波变换 的方法。
利用温敏元件来调节其供电电压，从而提高系统的稳
定性。但是这种方法只能使雪崩二极管的温度效应得到
补偿,系统中的其它器件的工作性能还是会受到温度变化 的影响，为消除这种影响可采取另一种方法，即将系统 放置到可控恒温箱内，但增加系统的成本以及牺牲了系 统的灵活性。
为此，我们提出了采用稳定性较高的18B20温度探测
其中A和B是常数，由温度定标决定
二、恒温定标测量方法
1. DTS恒温水箱定标方法
先记录下实验室室温，然后 将水槽温度从温度30 ℃开始，每 次升高5 ℃ ，记录各项实验数据， 一直到100 ℃ 。记录对应的As[]、 S[]，并记入文档，准备后期处理。
2.温度定标系统示意图
实验光纤≈400m 尾端 ≈7400m
4
hv kT
是激光脉冲的频率， i是振动频率，h是普朗克常数 k 是
Boltzmann 常数，T 是绝对温度。 从上式可以看出，光纤的材料决定了分子振动的频率 i，则根据 上式反斯托克斯分量与斯托克斯分量强度之比就可以唯一确定温度 T。 这就是基于拉曼散射测温的原理。
将上式整理后可得：
1/ T= A×㏑(反斯托克斯/斯托克斯)－B
拉曼散射测温系统组成框图及测温 原理
脉冲激光器 Anti_Stokes 波分复用器 传感光纤 Stokes
APD 同步控制器
APD
放大器
放大器
高速数据采集卡
PC
分布式光纤温度传感系统框图
自发拉曼散射中反斯托克斯光与斯托克斯光强度比满足下面公式：
I Anti Stokes v vi e I Stokes v vi
载入信号
选择小波
分解层确定
最优方案确定
方案结果对比
阈值方式选择
输出信号
13
5、各系统方案的结果比较
与 傅 里 叶 变 换 处 理 效 果 对 比
14
去噪函数 SNR RMSE
fourier 11.6911 1.3482
Wden 23.8900 0.3060
与 wdencmp
处 理 效 果 对 比
傅里叶变换 一维信号自动消噪函数wden DDENCMP函数获取去噪阈值，由函数 WDENCMP去噪 使用小波包函数WPDENCMP 使用WNOISET估计噪声方差，再使用WBMPEN 去噪 用WITHCOEF对分解系数进行阈值处理，再重构 一维信号自动消噪函数wden DDENCMP+WDENCMP去噪
代广斌
学号：20
当光入射到光纤中，光与光纤介质相 互作用引起光的散射。拉曼散射效应 是入射光与散射介质发生非弹性碰撞， 在相互作用时，入射光可以放出或吸 收一个与散射介质分子振动相关的高 频声子，一个为斯托克斯光（Stokes）， 另一个为反斯托克斯光（Anti-Stokes）。
器动态获取光纤前端光纤环的温度，然后从软件算法上 实现实时校正，提高了系统的稳定性。
五、拉曼温度系统实用举例
将测温光纤贴在电缆的表面,从表面温度变化与 导体温度变化之差 (相同时刻作比较)，便可以 求出表面温度与运行负荷电流的相关关系并以 此来支持供电系统的安全运行。
六、拉曼温度系统的问题
1.针对不同环境下的温度漂移造成的误差该如 何消除或者减小？ 2.信号处理也是实际测量的一部分，那么在其 处理过程中如何选择最优化的小波函数进行去 噪？
15
去噪函数
SNR RMSE
wdencmp
22.3377 0.3185
Wden
27.7303 0.1969
与 小 波 包 变 换 处 理 效 果 对 比
16
去噪函数 SNR
Wpden 22.3377
Wden 27.7303
RMSE
0.3658
0.1969
经过以上的MATLAB演示，wden函 数处理的结果在与傅里叶变换以及 小波包络函数和其他小波函数的对 比，其都有着较高的信噪比和均方 根误差，有着较强的选择性，于是 选择利用wden函数对系统的定标结 果进行分析。