第3章温度测量培训教材
计量基础知识培训教材
频率单位 Hz，不得写成为 H z。
5、词头和单位符号之间不留间隔，不加表示相乘的任何符号，也
不必加圆括号。
例如：面积单位“平方千米〞的符号是 km2 ，不应为 k•m2 、k×m2 ，
也不必写为 (km)2，因为十进倍数和分数单位的符号是整体，
指数对整个单位起作用加圆括号是多余的。
6、相乘形式的组合单位，在用斜线表示相除时，单位符号的分子
名称
弧度 球面度 赫[兹] 牛[顿] 帕[斯卡] 焦[耳] 瓦[特] 库[仑] 伏[特] 法[拉] 欧[姆] 西[门子] 韦[伯] 特[斯拉] 亨[利] 摄氏度 流[明] 勒[克斯]
符号
rad sr Hz N Pa J W C V F Ω S Wb T H ℃ lm lx
SI导出单位
用SI基本单位和SI导出单位表示
〔错〕
今天这么热，不知有几摄氏度？ 〔对〕
② 压力表的压力为几公斤？
〔错〕
压力表显示的压力为几兆帕〔MPa〕〔对〕
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4、不恰当的单位名称 例如： 1〕用“公升〞、“立升〞表示容积单位升。 2〕用“公吨〞表示质量单位吨。 3〕用“公分〞表示长度单位厘米。 4〕用“公尺〞表示长度单位米。 5〕用“ 匹 〞表示功率单位千瓦。 6〕用“ 度 〞表示电能单位千瓦时。 7〕用“公两〞表示质量单位100克。
3、量制、根本量、导出量
量制是指“彼此间存在确定关系的一组量〞。
根本量是指“在给定量制中约定地认为在函数关系上彼此
独立的量〞。
导出量是指“在给定量制中由根本量的函数所定义的量〞。
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4、计量单位
计量单位、是指“为定量表示同种量的大小而约定地定义 和采用的特定量〞。
温度类仪表培训资料
02
使用
温度类仪表的选型原则
根据测量范围选择
根据实际测温需求，选择量程 合适的温度仪表。
根据精度要求选择
根据测温的精度要求，选择具 有相应精度的温度仪表。
根据安装环境选择
考虑温度、湿度、压力等环境 因素对仪表的影响，选择适合 的仪表型号。
根据可靠性要求选择
选择具有高可靠性、长寿命的 温度仪表，以确保测温的准确
在物理、化学、生物学等科学研究中，温 度是重要的实验参数之一，需要使用高精 度的温度类仪表进行测量。
医疗保健
环境监测
在医疗领域，体温是常见的生理参数之一 ，而温度类仪表则是测量体温的重要工具 。
在环保和气象领域，温度类仪表用于监测 环境温度变化，为气象预报和环境评估提 供数据支持。
温度类仪表的选型与
性和稳定性。
温度类仪表的使用方法
安装与调试
按照说明书正确安装温 度仪表，并进行必要的
调试。
操作与使用
熟悉温度仪表的操作界 面和功能，正确设置参
数和使用。
数据读取
定期读取温度仪表的测 量数据，并记录在相应
的记录表中。
异常处理
发现温度仪表异常时， 应及时处理或联系专业
人员进行检修。
温度类仪表的维护与保养
温度类仪表的技术创新
精度提高
通过改进传感器材料、优 化信号处理算法等手段， 提高温度测量的精度和稳 定性。
智能化
借助物联网、云计算等技 术，实现温度仪表的远程 监控、数据分析和故障预 警等功能。
节能环保
开发低功耗、环保型的温 度仪表，减少对环境的负 面影响。
未来温度类仪表的应用前景
工业自动化
随着工业自动化程度的提高，温 度仪表将在智能制造、流程控制
自动化讲义4-温度测量的基本概念
华氏温标（℉）规定：在标准大气压下，冰的熔点为32度，水的沸点为212度，中间划分180等分，每等分为华氏1度，符号为℉。
摄氏温度（℃）规定：在标准大气压下，冰的熔点为0度，水的沸点为100度，中间划分100等分，每第分为报氏1度，符号为℃。
温度定义
热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度，符号为K。
温度测量的基本概念
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自动化讲义之四 牙哈作业区培训教材
温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。
4． 热电阻 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。 (1)．热电阻测温原理及材料 热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。 热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。 (2)．热电阻测温系统的组成 热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点： ①热电阻和显示仪表的分度号必须一致 ②为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采用三线制接法。 。
热电偶
3． 热电偶 热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是： ① 测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。 ② 测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。 ③ 构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。 (1)．热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。
MSA培训教材( 第四版)
如果没有如SPC手册中描述的数据趋势或偏倚时，我们也可认为是统计控
制状态
特殊原因区域
特殊原因区域
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♣ 5、统计的稳定性-变差关系
测量系统的变差必须小于制造过程变差
MSV
<
MPV
+
MSV
MPV
总变差 (TV)
规范公差
注：测量系统的变差必须尽可能小
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第三章 测量系统变异性影响
测量系统
S ：标准 W ：零件 I ：仪器 P ：人/程序 E ：环境
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♣ 3、分辨率-分辨率不足
当极差图出现以下情况时，表示测量系统的分辨率不足：
◦ 只有一、二或三个极差值可读 ◦ 四分之一以上极差为零
分辨率应为公差或过程变差的十分之一。 在PPAP之前，APQP和测试期间进行量具分辨率的研究，研究
制造过程或相似过程的极差图，根据前页和范例从不断改进的角 度看，公差值的十分之一可能不够，MSA建议用6ó（总的）制 造标准偏差的十分之一。
指多次测量的平均值与参考值相符合的程度 它表征测量系统中系统误差的大小，常用绝对误差
表示，即就是偏倚
偏倚
观测到测量的平均值与参考值之间的差值 是测量系统的系统误差所构成
位置变差
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♣ 8、术语和定义
稳定性
随时间变化的偏倚值 一个稳定的测量过程在位置方面是
处于统计上受控状态
线性
在量具正常工作量程内的偏倚变化量 多个独立的偏倚误差在量具工作量程内的关系 是测量系统的系统误差所构成
反馈、 评定和 纠正措施
5
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♣ 5、测量系统分析（MSA）的目的
使 大 家 理 解 测 量 系 统 分 析 (MSA) 在 产 品 控 制 和 过程改进中的重要性。
强基计划物理培训教材
强基计划物理培训教材第一章：物理基础知识1.1 物理学的基本概念1.1.1 物理学的定义1.1.2 物理学的分类1.1.3 物理量和单位1.1.4 物理学的基本原理1.2 运动学1.2.1 直线运动1.2.2 曲线运动1.2.3 圆周运动1.2.4 运动学习题1.3 力学1.3.1 牛顿运动定律1.3.2 力的合成与分解1.3.3 力的平衡1.3.4 力的分析1.3.5 力学习题1.4 热学1.4.1 热量和温度1.4.2 热力学定律1.4.3 热能转化和传递1.4.4 热学习题第二章：光学基础2.1 光的本质2.1.1 光的波动性2.1.2 光的粒子性2.1.3 光的传播2.2 几何光学2.2.1 反射定律2.2.2 折射定律2.2.3 透镜成像2.2.4 光的成像2.3 光的波动2.3.1 光的干涉2.3.2 光的衍射2.3.3 光的偏振2.3.4 光的波动学习题第三章：电磁学基础3.1 电荷、电场和电势3.1.1 电荷的性质3.1.2 电场的概念3.1.3 电势的概念3.1.4 电场和电势的相互关系3.2 电流和电路3.2.1 电流的概念3.2.2 电阻和电压3.2.3 串联和并联电路3.2.4 电流和电路的应用3.3 磁场和电磁感应3.3.1 磁场的概念3.3.2 安培定律3.3.3 电磁感应定律3.3.4 磁场和电磁感应的应用3.4 电磁学习题第四章：现代物理4.1 相对论4.1.1 相对论的基本概念4.1.2 相对性原理4.1.3 狭义相对论4.1.4 广义相对论4.2 量子物理4.2.1 光的波粒二象性4.2.2 量子力学基本概念4.2.3 原子结构和能级4.2.4 量子物理学习题4.3 原子与核物理4.3.1 原子结构的基本模型4.3.2 放射性衰变4.3.3 核反应和核能4.3.4 原子核物理习题第五章：物理实验5.1 物理实验方法5.1.1 物理实验的基本要求5.1.2 实验设计和步骤5.1.3 实验数据的处理5.1.4 实验结果的分析5.2 常用物理实验仪器5.2.1 量具和测量仪器5.2.2 光学仪器5.2.3 电磁仪器5.2.4 实验仪器的使用和维护5.3 物理实验案例分析5.3.1 典型物理实验案例5.3.2 实验结果分析和讨论5.3.3 实验报告撰写技巧第六章：物理学习方法6.1 物理学习的基本技巧6.1.1 课文阅读和笔记技巧6.1.2 习题训练和解题方法6.1.3 实验设计和实验报告撰写6.1.4 学习方法的总结6.2 物理学习资源的获取6.2.1 课外阅读和参考书籍6.2.2 物理学习网站和软件6.2.3 物理学习社区和论坛6.2.4 学习资源的有效利用6.3 物理学习心理和态度6.3.1 学习态度的培养6.3.2 学习目标的设定6.3.3 学习方法的自我调整6.3.4 学习成果的评价和反思结语：强基计划物理培训教材总结强基计划物理培训教材以物理学的基本知识和基础概念为主线，以现代物理理论和应用为重点，全面系统地介绍了物理学的基本内容和基本原理，介绍了光学、电磁学等相关知识，并且从物理实验方法、仪器使用和维护、实验案例分析等角度全面介绍了物理实验的基本技能和方法。
温度测量专题知识讲座
1823年，德国物理学家赛贝克发觉旳，也
称赛贝克效应 。
热电效应：
两种性质不同旳金属在两个端点处连 接构成闭合回路，当两个端点存在温差时， 闭合回路就会产生热电势旳现象，称为热 电效应 。
热电势由温差电势和接触电势构成， 接触电势占主导地位。
3.产生热电势旳微观解释
接触电势：两种不同旳金属相互接触时，在两金属A和B
膨胀式测温是基于物体受热时产生膨胀旳原理，分为 液体膨胀式和固体膨胀式两类。一般膨胀式温度测量大都 在-5℃～550℃范围内，用于那些温度测量或控制精度要 求较低，不需自动统计旳场合。
膨胀式温度计种类诸多，按膨胀基体可提成液体膨胀 式玻璃温度计、液体或气体膨胀式压力温度计及固体膨胀 式双金属温度计。
旳加入几乎不变化对象旳温度；被测温度不 超出感温元件能承受旳上限温度;被测对象不 对感温元件产生腐蚀
需精确懂得被测对象表面发射率；被测对 象旳辐射能充分照射到检测元件上
尤其适合1200℃下列、热容大、无腐蚀性 对象旳连续在线测温，对高于l 300℃以上 旳温度测量较困难
原理上测量范围能够从超低温到极高温， 但1000℃下列，测量误差大，能测运动物 体和热容小旳物体温度
或经验公式所拟定旳温标称为经验温标。
(1)华氏温标
1723年德国人法勒海特(Fahrenheit)以水银为测温
介质，制成玻璃水银温度计，选用氯化铵和冰水旳混合
物旳温度为温度计旳零度，人体温度为温度计旳100度，
把水银温度计从0度到l00度按水银旳体积膨胀距离提成
100份，每一份为1华氏度，记作“1℉”。按照华氏温
1.液体膨胀式
玻璃液体温度计简称玻璃温度计，是一种直读式仪表。 水银是玻璃温度计最常用旳液体，其凝固点为-38.9℃、测温 上限为538℃。对于较低温度测量，能够用其他有机液体(如 酒精下限为-62℃，甲苯下限为-90℃，而戊烷则可达-20l℃)。 玻璃温度计具有构造简朴，制作轻易，价格低廉，测温范围 较广，安装使用以便，现场直接读数，一般无需能源，易破 损，测温值难自动远传统计等特点。
初中物理第一节温度教学设计
2020年XX市初中教师职务培训教学设计5.等：示数稳定6.读：视线与液面相平，不能拿出（通过课本的图例来具体讲解）7.记：单位加数值（学生学刻度尺后已理解明白在物理学中没有加单位的数值毫无意义）练一练：（引导学生先找准0的位置，再确定零下还是零上的温度。
）部进入被测的液体中，不要碰到容器底和容器壁。
学生乙：温度计玻璃泡进入被测液体后要稍等一会，待温度计的示数稳定后再读数。
学生丙：读数时温度计的玻璃泡要继续保留在液体中，实现要与温度计的液柱液面相平。
（俯视）偏大（仰视）偏小（平视）正确7、学生测温水的温度三、体温计1、观看体温计的使用方法想一想：体温计与温度计的使用方法中最大的区别是什么？（可以离开人体读数）2、体温计的特点问：为什么体温计可以离开人体读数？（从而引出体温计的特点：只升不降，需要我们“甩”下去）3、体温计消毒方法：用酒精试擦让学生测量温水的温度学生回答：可以离开人体读数。
体温计的玻璃泡和直玻璃管之间的管做得很细，水银不会自动流回玻璃泡内。
培养学生的动手能力，观察能力，从而熟练掌握温度计的使用方法。
通过观察对比使学生体会到了成功的喜悦，并养成良好的物理习惯。
（四）小结你在这节课上有什么收获？学生积极发言，表达自己的感想通过陈述可以让学生巩固知识点，课堂上每个人都会有感想，所以学生愿意分享，激发学生学习物理的兴趣。
(五)课外拓展1、阅读课本P50的科学世界2、由于新冠的特殊时期，很多地方的不同场合都需要让学生拓展课外知识。
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(1) 接触电势
• 不同金属材料的电 子密度不同，且自 由电子密度随温度 的变化规律不同。
• 不同性质的金属接 触时自由电子的扩 散和迁移产生电位 差（接触电势）
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❖接触电势的计算：
玻尔兹曼常数 1.38×10－23J/K
温度为t时A的 自由电子密度
eAB(t)
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• C 铱铑系热电偶 • 热电势大，热电关系近线性，是宇航技术
中极其重要的测温热电偶 • D 铁-康铜热电偶 • 灵敏度高，热电关系近线性，价格低。但
易锈蚀 • E 其它非标准热电偶
• 康铜（含40%镍，1.5%锰的铜合金 ）
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3.2.4.2 热电偶的结构
❖1）普通型
定的物理化学性能； ❖ 不氧化、不变质； ❖ 电极间互不渗透；电阻系数小； ❖ 热电阻与温度之间呈线性或近似线性关系； ❖ 机械性能好
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• (2) 标准化热电偶
• A 铂铑-铂热电偶 • 优点：纯度高；便于复制，精确度高；物理化学稳
定性好，宜在氧化和中性气氛中使用；熔点高，故 测温上限高，长期使用：>1300 ℃；短期： >1600 ℃ • 缺点：热电势较小，价格昂贵；在还原气氛下易污 染；热电性质非线性较大；高温下升华，导致热电 性不稳定
C
t0
t0
A
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B tn
C 中间温度定律：接点温度为t、t0时的热电势等于该热 电偶在接点温度为t、tn和tn、t0时的相应热电势的代数和。 中间温度tn对此没有任何影响。
3.2.3 标准电极规则
常为铂电极
• 中间导体C为标准电极，因其二端温度相同 ，故热电势仍为EAB(T，T0)。同时可将其 看成是由A、C和C、B组成的二对热电偶 。
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常用绝缘材料及其使用温度
橡皮、绝缘漆
60～80 ℃
丝、绝缘漆
100 ～ 130 ℃
珐琅、绝缘漆
100 ～ 150 ℃
玻璃管
500 ℃以下
石英管
1000 ℃ 以下
瓷管
1000 ～ 1500 ℃
• EAB(T，T0)= EAC(T，T0)+ ECB(T，T0)
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= EAC(T，T0)― ECB(T，T0)
3.2.4 热电偶的类型及结构
❖ 3.2.4.1 热电极材料和热电偶种类 ❖ (1）热电极材料的选择 ❖ 热电偶的性能要求：可靠性、稳定性、灵敏度 ❖ 材质要求(除测温物质的基本要求外)： 高温下稳
不同材料接触电势： eAB(t) 和eAB(t0)
A和B二端的温差电势：
eA(t，t0)和 eB(t，t0)
回路的总电势：分热电势
E A ( t , t B 0 ) e A ( t ) B e B ( t , t 0 ) e A ( t 0 ) B e A ( t , t 0 )
fA(B t)fA(B t0)
KTlnNAt e NBt
单位电荷 4.802×10－12
静电单位
温度为t时B的 自由电子密度
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(2) 温差电势
金属二端温度分别为t和t0时，
自由电子
t
t0
失电子 带正电
温差电势：
得电子 带负电
et,t0K ett0N 1dN te(t)e(t0)
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(3) 热电偶回路的热电势
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3.1.3 温度仪表的分类
按测量温度范围分： 高温计>600℃；温度计＜ 600℃
按用途分： 标准温度计、范型温度计、实用温度计
按工作原理分： 膨胀式、压力式、热电阻式、热电偶式、辐射式
按测量方式分： 接触式、非接触式
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3.2 热电偶温度测量
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D 铂铑30-铂铑6热电偶
正极含铑 30%
优点：抗污能力强；高温稳定性好；精度高。
❖长期使用：1400~1600 ℃；短期： 1800 ℃
缺点：灵敏度较低
负极含铑
E 铜-康铜热电偶
6%
优点：灵敏度高；热电极易复制；价格低；低温测量精确度高。
缺点：测量温度低
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• 热电偶温度计（热电温度计）
• 测温范围： • －100～1600℃
• 热电偶测温系统： • 感温元件 • 毫伏测量仪表 • 导线
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3.2.1 热电偶测温原理
3.2.1.1热电偶测温基本原理 1、构成
热电偶：二性质不同的金属丝A、 B焊接成的闭合回路
• 热电极：金属丝A、B • 热端（高温端），置于温度为t
❖主要组成部分：热电偶、保护套管、绝缘子
❖热电偶
❖偶丝直径：贵金属0.35~0.65mm；贱金属1 ~2mm
❖绝缘子
❖作用：避免二极之间短路 ❖常用的绝缘材料及使用温度
高温下不分解，不与氧 化、还原性气体反应
❖保护套管
❖作用：避免热电偶受有害气体腐蚀或沾污及机械损伤
❖要求：不透气、化学惰性、耐腐蚀、热惯性小
的介质中的接头 • 参比端（冷端)：处于环境温度
的一端。(使用时并不焊接，而 与测量仪表相接）
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2、热电现象
❖热电现象：将热电偶的工作端插入温度为t 的介质环境中，当t≠t0时，仪表指针则偏 转，说明回路中有电流产生。 ❖由此产生的电流称为热电流； ❖产生热电流的电动势称为热电势（包括接 触电势和温差电势）。
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3.2.2 热电偶的基本定律
A 均质导体定律：二种均质金属组成的热电偶的电势与 热电极直径、长度及沿热电极长度上的温度分布无关，仅 与热电极材料及二端温度有关；热电势值是二端温度差的 函数，若二端温度相等，则热电势为零。不均质材料各处 温度不同时，将产生附加热电势造成测温误差。
B 中间导体定律：在热电偶回路中插入另外的导体时， 只要插入导体是均质的，且二端的温度相等，则无论其 温度分布如何，都不影响原热电偶的热电势。
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B 镍铬-镍硅（镍铬-镍铝）热电偶 优点：抗氧化性好；抗腐蚀性好；化学稳
定性好；复制性好；热电势较大；热电势与 温度的线性关系好；热电极材料便宜。长期 使用：＞1000 ℃；短期： ＞1300 ℃
缺点：在>500 ℃和还原气氛下易被腐蚀； 测量精度较铂铑-铂低
C 镍铬-考铜热电偶 优点：热电势大；价格便宜 缺点：易氧化；不能测高温