第6章 接触测温方法的讨论
体温测量技术实验报告
体温测量技术实验报告实验目的：了解不同体温测量技术的原理和优缺点，掌握正确使用体温计的方法。
实验原理：1. 接触式体温计：通过将测量部分与人体皮肤接触，利用热传导原理测量体温。
这种体温计可以是基于汞柱或者电子测温的。
2. 非接触式体温计：利用红外线辐射温度计原理，测量人体表面的红外辐射温度。
这种体温计通常是电子式的。
实验器材：1. 接触式体温计（可以是汞柱体温计或电子体温计）2. 非接触式体温计实验步骤：1. 先使用接触式体温计来测量参与实验的人员的体温。
将体温计插入口腔下侧或直肠，等待体温计稳定后记录测量结果。
2. 接下来，使用非接触式体温计来测量同一名参与实验的人员的体温。
将体温计对准人体额头或耳朵处，按下测量键，等待体温计测量完成。
3. 将测得的结果记录在实验报告中。
实验结果：实验中使用了接触式体温计和非接触式体温计分别测量了参与实验的人员的体温。
接触式体温计测量结果：xxxC非接触式体温计测量结果：xxxC实验讨论：接触式体温计的优点是准确度高，可以提供非常精确的体温测量结果。
此外，接触式体温计的价格相对较低，易于使用和维护。
然而，由于需要与人体皮肤接触，在特定情况下，如婴儿或病人不舒服时可能会引起不适。
非接触式体温计的优点是使用方便快捷，无需体表接触。
这种测量方式适用于测量婴儿或不合作的病人，减少了不适或交叉感染的风险。
然而，由于测量的是体表温度，所以可能存在温度误差，特别是在环境温度变化大的情况下，如出汗多或呼吸急促时。
综合比较，选择体温计应根据实际情况和使用环境来决定。
在一般情况下，接触式体温计可以提供更准确的体温测量结果，而非接触式体温计则更适用于测量婴儿或不合作的病人。
对于准确性要求较高的情况下，应优先选择接触式体温计。
实验结论：通过本实验，我们了解到了接触式体温计和非接触式体温计的工作原理、优缺点，以及它们的适用场景。
正确选择和使用体温测量技术可以提供准确的体温测量结果，为医疗和健康管理提供有力的支持。
测量温度的方法
测量温度的方法温度是物体内部分子或原子的平均动能的一种表现，是物体冷热程度的量度。
在日常生活和工业生产中，准确地测量温度对于保障生产安全、保障产品质量具有重要意义。
本文将介绍几种常见的测量温度的方法。
一、接触式温度测量。
接触式温度测量是通过温度计等传感器直接接触被测物体表面进行测量的方法。
常见的接触式温度计有普通温度计、铂电阻温度计和热电偶。
普通温度计是利用物质的热胀冷缩原理测量温度的，银汞温度计和酒精温度计是其代表。
铂电阻温度计是利用铂电阻的电阻随温度变化的规律进行测量的，具有精度高、稳定性好的特点。
热电偶是利用两种不同金属的导电性不同而产生电动势随温度变化的特性进行测量的，具有响应速度快、测量范围广的优点。
二、非接触式温度测量。
非接触式温度测量是通过红外线测温仪等设备对被测物体表面进行测量的方法。
红外线测温仪是利用物体表面的红外辐射能量与物体表面温度成正比的原理进行测量的，具有测量范围广、操作简便的特点。
非接触式温度测量适用于需要远距离、高温、易燃、易爆、无法接触等特殊环境下的温度测量。
三、光纤温度测量。
光纤温度测量是利用光纤传感器对被测物体进行温度测量的方法。
光纤传感器是利用光纤的光学特性和介质的热学特性进行温度测量的，具有抗电磁干扰、体积小、重量轻、测量范围广的优点。
光纤温度测量适用于需要长距离、多点、高精度温度测量的场合。
四、电热法温度测量。
电热法温度测量是利用电热传感器对被测物体进行温度测量的方法。
电热传感器是利用电热元件的电阻随温度变化的规律进行温度测量的，具有响应速度快、测量范围广的特点。
电热法温度测量适用于需要高精度、高稳定性、长期连续工作的场合。
五、声速法温度测量。
声速法温度测量是利用声速随温度变化的规律进行温度测量的方法。
声速随温度的变化规律是一种热力学性质，通过测量声速的变化可以得到被测物体的温度。
声速法温度测量适用于高温、高压、腐蚀性气体、液体等环境下的温度测量。
六、纳米热力学法温度测量。
探索温度的测量和温度的传导过程
未来展望
科技发展
随着科技的不断进步，温 度测量和热传导技术将会 不断创新，为相关领域带 来更多可能性。
精准性
未来的温度测量和热传导 技术将更加精准，为实际 应用提供更可靠的数据支 持。
效率提升
新技术的应用将使温度测 量和热传导过程更高效， 进一步提升工作效率。
91%
致谢
01 支持
感谢各方对本研究的支持和帮助。
探索温度的测量和温度的传 导过程
汇报人：XX
2024年X月
第1章 简介 第2章 温度的热传导 第3章 热容量和热传导 第4章 温度的测量技术 第5章 温度的控制与调节 第6章 总结
目录
● 01
第1章 简介
温度的定义
温度是物体内部能量的表现形式。通常用摄氏度 （℃）或者华氏度（℉）来表示。温度是热力学 中的基本物理量之一，也是描述物质热平衡状态 的重要参数之一。
指标之一
91%
工业应用
控制温度是许多 工业生产过程中
重要的一环
温度测量的方法
01 红外线测温仪
方便、快速、非接触式测量温度
02 热电偶温度计
可靠、精准的温度测量工具
03 接触式温度计
传统的温度测量方法，精度高
● 02
第2章 温度的热传导
热传导的定义
热传导是指热量在固 体、液体和气体中通 过分子之间的碰撞和 能量传递的方式传播 的过程。在热传导中， 热量会从高温物体传 递到低温物体，形成 热平衡。
● 03
第3章 热容量和热传导
热容量的概念
热容量是物质单位质 量在单位温度变化下 所吸收或释放的热量。 不同物质的热容量不 同，这是因为不同物 质的分子结构和力场 不同，导致其对热量 变化的响应也不同。
温度的测量方法
测量温度的方法很多，按照测量体是否与被测介质接触，可分为接触式测温法和非接触式测温法两大类。
接触式测温法的特点是测温元件直接与被测对象相接触，两者之间进行充分的热交换，最后达到热平衡，这时感温元件的某一物理参数的量值就代表了被测对象的温度值。
这种测温方法优点是直观可靠，缺点是感温元件影响被测温度场的分布，接触不良等都会带来测量误差，另外温度太高和腐蚀性介质对感温元件的性能和寿命会产生不利影响。
非接触测温法的特点是感温元件不与被测对象相接触，而是通过辐射进行热交换，故可避免接触测温法的缺点，具有较高的测温上限。
此外，非接触测温法热惯性小，可达千分之一秒，便于测量运动物体的温度和快速变化的温度。
由于受物体的发射率、被测对象到仪表之间的距离以及烟尘、水汽等其他介质的影响，这种测温方法一般测温误差较大。
根据这两种测温方法，测温仪表也可以分为接触式测温仪表和非接触式测温仪表人体的热平衡机能、体温调节、内分泌系统、消化器官等人体的生理功能受到多种气象要素的综合影响。
例如大气温度、湿度、气压、光照、风等。
实验表明：气温适中时，湿度对人体的影响并不显著。
由于湿度主要影响人体的热代谢和水盐代谢。
当气温较高或较低时，其波动对人体的热平衡和温热感就变的非常重要。
例如，气温在15.5°C时，即使相对湿度波动达50%，对人体的影响也仅为气温变化1°C的作用。
而当温度在21—27°C 时，若相对湿度改变为50%时，人体的散热量就有明显差异，相对湿在30%时，人体的散热量比相对湿度在80%时为多。
而当相对湿度超过80%时，由于高温高湿影响人体汗液的蒸发，机体的热平衡受到破坏，因而人体会感到闷热不适。
随着温度的升高，这种情况将更趋明显。
当冬季的天气阴冷潮湿时，由于空气中相对湿度较高，身体的热辐射被空气中的水汽所吸收。
加上衣服在潮湿的空气中吸收水份，导热性增大，加速了机体的散热，使人感到寒冷不适。
当气温低于皮肤温度时，风能使机体散热加快。
温度检测方法及研究报告
温度检测方法及研究报告
温度检测方法主要分为接触式和非接触式两种。
接触式温度检测方法主要包括：热电偶、热敏电阻、热电阻、红外线探测器等。
热电偶是一种常用的温度检测传感器，它利用两种不同材料的接触处的热电效应来测量温度。
热敏电阻则是利用电阻随温度的变化而变化的特性来测量温度的方法。
热敏电阻材料的电阻值与温度成正比，通过测量电阻值的变化来计算温度。
热电阻和红外线探测器也是常用的接触式温度检测传感器。
非接触式温度检测方法主要包括红外线测温仪、红外线成像仪等。
红外线测温仪利用物体发出的红外辐射来测量物体表面的温度，常用于工业生产、医疗诊断等领域。
红外线成像仪可以实时显示物体表面的温度分布情况，对于大范围温度监测非常有用。
研究报告通常包括对不同温度检测方法的比较与评价、温度检测传感器的原理与结构、温度检测系统的设计与实现等内容。
研究报告还可以对温度检测方法在不同领域的应用进行案例分析，评估其性能和可行性。
此外，研究报告还可以对温度检测方法的改进和创新进行探讨，提出新的检测方案和技术。
接触式测温方法的分类和适用范围
接触式测温方法的分类和适用范围热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。
它通过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的两个接触点之间存在温差时，两者之间便产生电动势，并在回路中形成热电流，因此，可将温度的变化转变成热电势或热电流的变化。
热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。
①测量精度高；②测量范围广；③构造简单，使用方便；④将温度转换成电信号，便于处理和远传。
热电势的产生热电势＝接触电势＋温差电势！接触电势：金属导体的材料不同，导体内部自由电子密度不同→自由电子扩散→若A导体的自由电子密度较大，则→较多的自由电子由A至B，而返回较少→平衡时，A导体失去电子带正电，B导体得到电子带负电→A、B 接触处形成一定的电位差，及接触电势（帕尔帖电势）。
k：玻尔兹曼常数（k=1.38×10－23J/K）e：电子电荷量（e＝1.602×10－19）NA：导体A电子密度NB：导体B电子密度T：接触点绝对温度温差电势：单一导体两端温度不同，导体内部自由电子高温端具较大动能→自由电子向低温端扩散→高温端失去电子带正电，低温端得到电子带负电→导体内部形成静电场，阻止电子继续扩散→动态平衡时，在导体两端产生一个电位差，及温差电势（汤姆逊电势）δ:汤姆逊系数，表示温差为1℃时所产生的电动势值，与导体材料的性质有关。
热电势是T和T0的温度函数的差，而不是温差的函数－热电势的非线性若两个电极为同种导体，则NA=NB，δA=δB，则EAB(T，T0) ≡0，即热电偶必为两种材料组成；若T=T0，则EAB(T，T0)≡0，即产生热电势的条件是两接点温度不同；导体接触面积无关。
若T0＝0，则EAB(T，T0)＝f（T）,热电势和温度之间为唯一对应的单值函数关系。
结论：热电势的大小只与两种导体材料A、B及冷热端温度有关，与热电极的形状、大小、长短，以及两导体接触面积无关。
物理实验技术中的接触与摩擦测试方法与技巧
物理实验技术中的接触与摩擦测试方法与技巧引言物理实验技术在科学研究和工业领域中扮演着重要的角色。
接触和摩擦是物体相互作用的关键方面，对于理解材料特性、设计新型设备等都具有重要意义。
本文将探讨物理实验技术中常用的接触与摩擦测试方法与技巧，旨在提供实验操作参考和实验参数选择的一些建议。
一、接触测试方法与技巧1. 接触角测量法接触角是液体与固体接触面上的物理现象，测量接触角可以提供有关固体表面特性和液体性质的重要信息。
一种常见的接触角测量方法是通过放射光线照射实验样品，观察接触线上液体的形成。
在实验过程中，应注意样品表面的净化处理，确保无外界污染物影响接触角的测量结果。
2. 电接触角测量法电接触角是固体与电解质溶液或液滴相接触时的接触角。
这种测试方法利用不同电势下，实验样品表面与电解质的相互作用，从电位差变化中计算接触角。
在进行测量时，应注意测量环境的温度、湿度等因素对实验结果的影响。
3. 压痕硬度测试法压痕硬度是材料表面硬度的一种评价指标，常用于评估材料的力学性能。
压痕硬度测试法通过施加恒定的载荷，将特定的钢球或金刚石锥体压入材料表面，根据压痕的形成和尺寸，计算材料的硬度。
在进行压痕硬度测试时，应选择合适的载荷和钢球或金刚石锥体，以避免对材料造成过大的损伤。
二、摩擦测试方法与技巧1. 平板摩擦测试法平板摩擦测试法是常见的一种测试方法，适用于平行于固体表面方向的摩擦力测量。
实验中，应选择合适的试样材料、载荷和摩擦表面，以模拟实际应用场景。
为了减小误差，应确保试样表面的光洁度和平整度。
同时，应定期清洗和校准测试设备，以确保测量结果的准确性。
2. 线性摩擦测试法线性摩擦测试法适用于评价摩擦材料在不同载荷和速度下的摩擦性能。
实验中，应选择合适的载荷范围和速度范围，并根据实际需要选择不同的测试参数。
为了减小摩擦过程中的热效应，应选用适当的润滑材料或冷却系统。
3. 微纳尺度摩擦测试法随着纳米科技的快速发展，对于微纳尺度范围内的摩擦性能的测试需求越来越高。
仪表考试复习题
习题1、何谓仪表的准确度等级，工业仪表准确度等级的国家标准系列？2、某测温仪表的准确度等级为1.0级，绝对误差为±1℃，测量下限为负值（下限的绝对值为测量范围的10％），试确定该表的上限、下限值及量程。
3、用测量范围为－50～＋150kPa的压力表测量140kPa压力时，仪表示值为＋142kPa，求该示值的绝对误差、相对误差和引用误差。
4、现有2.5级、2.0级、1.5级三块测温仪表，对应的测量范围分别为–100～＋500℃、-50～＋550℃、0～1000℃，现要测量500℃的温度，其测量值的相对误差不超过2.5％，问选用哪块表最合适？5、什么是测量的精密度、正确度、准确度？它们与测量结果中出现的随机误差和系统误差有什么关系？6、何谓测量误差？测量误差的表示方法有哪几种？各代表什么意义？说明为什么测量值的绝对误差有时不宜作为衡量测量准确度的尺度？7、何谓仪表的允许误差？举列说明仪表允许误差和准确度等级之间的关系，仪表示值的校验结果怎样才算仪表合格？8、通过减少仪表盘刻度标尺的最小分度值的方法来提高仪表的准确度等级是否能达到目的？为什么？9、何谓随机误差？随机误差产生的原因是什么？10、何谓测量值的不确定度、置信概率、显著性水平、置信系数、置信区间？为什么对一个测量结果必须同时说明该结果的不确定度和相应的置信概率？11、何谓系统误差？系统误差有何特点？并举例说明系统误差分哪几类？在测量中如何消除系统误差？12、举例说明误差传递与分配、误差合成的意义。
13、指出下列误差属于哪类误差(系统误差、随机误差、疏忽误差)：(1) 用一块电流表测量同一电流值，重复测量20次后所得结果的误差。
(2) 观测者抄写记录时错写了数据造成的误差。
(3) 在流量测量中，由于流体温度、压力偏离设计值造成的流量误差。
(2)若无系统误差，则测定结果为多少？15、有刻度长度相同的二只温度计，甲表(0~600)℃，每最小分度间隔3mm；乙表(0~450)℃，每最小分度间隔2mm。
温度检测—接触式测温
3
热电偶的种类及结构
八种国际通用热电偶： B:铂铑30—铂铑6 S:铂铑10—铂 N:镍铬硅—镍硅 J:铁—铜镍 R:铂铑13—铂 K:镍铬—镍硅 E:镍铬—铜镍 T:铜—铜镍
用于制造铂热电偶 的各种铂热电偶丝
几种常用热电偶的测温范围及热电势
分度号 B R S 名称 铂铑30－铂铑6 铂铑13—铂 铂铑10—铂 测量温度范围 50～1820 C -50～1768 C -50～1768 C 1000C 热电势/ mV 4.834 10.506 9.587
比电阻ρ 温度范围 （.mm2/m） （℃）
0.0981 0.0170 0.0910 0.1210 -200 ~ +650 -50 ~ +150 -50 ~ +150 -50 ~ +100
特 性
近线性 线性 非线性 非线性
小型铂热电阻
汽车用水温传感器及水温表
铜热电阻
三线制测量电桥
四线制接法
三、热敏电阻
1
2
3 4 5
热敏电阻外型
玻璃封装 NTC热敏电阻
MF58 型热敏电阻
热敏电阻温度面板表
热敏电阻
LCD
热敏电阻用于CPU的温度测量
热敏电阻体温表
热敏电阻用于电热水器的温度控制
休息一下
值应为484 。
易提纯、复现性好的金属材料才可用于制作热电阻
★
热电阻材料特点
（1）高温度系数、高电阻率 （2）较宽测量范围内具有稳定的物理和化学性质 （3）良好的输出特性 （4）良好工艺性
材料
铂 铜 铁 镍
温度系数α （1/ ℃）
3.92× 10-3 4.25× 10-3 6.50× 10-3 6.60× 10-3
为啥要测温度的原理和方法
为啥要测温度的原理和方法
测量温度的原理和方法是为了获得当前环境或物体的温度信息，这是因为温度是一种重要的物理量，对于许多领域和应用至关重要。
以下是一些测量温度原理和方法的解释：
原理：
1. 热胀冷缩原理：物体在受热后会因为分子热运动增加而膨胀，利用物体膨胀或收缩的程度来测量温度。
2. 热电效应原理：根据不同金属或合金在温度变化下产生热电势差的特性，通过测量热电势来推算温度。
3. 热辐射原理：物体的温度会影响其发射出的热辐射能量，通过测量辐射能量来计算温度。
方法：
1. 接触式测温法：使用接触式温度计，如水银温度计、电子温度计等，将传感器直接接触到测量对象，通过测量物体与传感器之间的热量交换来测量温度。
2. 非接触式测温法：利用红外线测温仪、红外热像仪等，无需与物体接触，通
过测量物体发出或反射的红外辐射来测量温度。
3. 热电阻测温法：利用材料电阻随温度的变化关系，通过检测材料电阻的变化来推算温度。
常用的热电阻包括铂电阻和镍铁电阻等。
4. 热电偶测温法：基于热电效应原理，将两种不同金属的导线焊接在一起，做成一个热电偶，温度变化时会在导线之间产生热电势差，通过测量热电势差来计算温度。
5. 光学测温法：利用物质在不同温度下光学性质的变化关系，如热膨胀导致的折射率变化、热导导致的热镜变形等，通过光学仪器来观察和测量物体的温度。
温度测量与温度计的原理和误差分析
温度测量与温度计的原理和误差分析温度是物体内部热运动的一种表现，而温度的测量则是人类对物体热运动状态的观测和判断。
温度的测量对于各个领域的科研和工业生产都具有重要意义，因此温度计的原理和误差分析成为了一个不可忽视的问题。
一、温度测量的原理温度的测量原理主要基于物体热运动状态的特性。
根据热力学定律，物体的温度与其分子或原子的平均动能成正比。
因此，通过测量物体分子或原子的平均动能，就可以得到物体的温度。
目前常用的温度测量方法有多种，其中包括接触式温度测量和非接触式温度测量。
接触式温度测量是通过将温度计与物体直接接触，利用温度计与物体之间的热传导来测量温度。
常见的接触式温度计有水银温度计、酒精温度计和电阻温度计等。
其中，水银温度计和酒精温度计利用液体的膨胀性质来测量温度，而电阻温度计则利用电阻与温度的关系来测量温度。
非接触式温度测量则是通过测量物体辐射出的热辐射来推断物体的温度。
常见的非接触式温度计有红外线测温仪和热像仪等。
这些温度计通过接收物体发出的红外线辐射，并根据辐射的强度和频率来计算物体的温度。
二、温度计的误差分析温度计的测量结果可能存在误差，这些误差主要包括系统误差和随机误差。
系统误差是由于温度计本身的不准确性或使用不当而引起的误差。
例如，温度计的刻度不准确、温度计的灵敏度不一致或温度计的响应时间过长等都会导致系统误差。
为了减小系统误差，可以通过校准温度计、选择合适的温度计和使用标准温度源等方法来提高测量的准确性。
随机误差是由于测量过程中的各种不确定因素引起的误差。
例如，环境温度的变化、测量者的操作不准确以及测量仪器的噪声等都会导致随机误差。
为了减小随机误差，可以通过多次测量取平均值、提高测量仪器的精度和稳定性等方法来提高测量的精确度。
此外，温度测量还可能受到其他因素的影响，如辐射源的反射和散射、测量距离的变化等都会引起测量结果的误差。
为了减小这些误差，需要在实际测量中进行合理的控制和校正。
物理实验技术中的测温原理与温度控制技巧
物理实验技术中的测温原理与温度控制技巧在物理实验中，准确测量和控制温度是非常重要的。
温度是许多实验的关键参数，它对于实验结果的影响往往是不可忽视的。
本文将探讨物理实验技术中的测温原理和温度控制技巧。
一、测温原理测温是指通过不同物理原理或传感器来获取物体的温度信息。
常见的测温原理包括热电偶效应、电阻温度计、红外线测温等。
热电偶效应是一种最常用的测温原理。
它利用不同金属或合金在温度变化下产生的电动势来测量温度。
热电偶具有良好的线性特性和快速响应的优点，适用于高温和低温环境。
然而，热电偶需要校准，并且容易受到外界电磁干扰。
电阻温度计基于电阻在温度变化下的变化来测量温度。
常见的电阻温度计是铂电阻温度计，其电阻值与温度呈良好的线性关系。
铂电阻温度计的优点包括高精度和较好的稳定性，适用于精密测温。
然而，铂电阻温度计的成本较高，且只适用于较窄的温度范围。
红外线测温是一种非接触式的测温方法。
它利用物体表面发射的红外辐射来间接测量物体的温度。
红外线测温不受物体材料的影响，适用于高温物体、移动物体或无法接触的物体。
然而，红外线测温对环境光的影响较大，需要注意干扰源的排除。
二、温度控制技巧在许多物理实验中，需要通过控制环境温度或样品温度来保持实验的稳定性和可重复性。
下面介绍几种常用的温度控制技巧。
1. 恒温槽技术：恒温槽是用于控制液体温度的一种装置。
通过水或其他液体来稳定温度，实现恒温。
恒温槽适用于对样品进行长时间恒温处理的实验，如生物学实验或化学合成实验。
2. Peltier元件：Peltier元件是一种基于热电效应的温控装置。
它通过施加电压来在两端产生热量的传导或吸收，实现温度的升高或降低。
Peltier元件具有快速响应、精确度高的优点，适用于小尺寸、快速变温的实验。
3. 稳定电源技术：一些实验需要通过加热或冷却来控制温度。
稳定电源可以提供稳定的加热或冷却功率，以实现温度的精确控制。
在使用稳定电源时，需要注意电源的功率输出和温度变化的速度，以避免温度过快或过慢。
设备测温方案
设备测温方案
在工业领域，测温是非常重要的一个环节。
准确测量温度可以帮助我们预测设备的运行状况、保证生产的效率和质量等。
因此，设备测温方案的选取和应用就显得尤为重要。
设备测温方案一般分为接触式和非接触式两种，以下将分别介绍这两种方案的特点和适用场景。
接触式测温方案
接触式测温是指通过将测温电阻或热电偶接触到被测物体表面来测量温度的一种方法。
接触式测温的特点是准确度高、精度可控，常用于实验室和精密仪器等场合下。
常见的接触式温度计有铂电阻温度计、热电偶温度计、热导率式温度计等。
在具体应用时需要根据测量范围、精度要求和环境因素等进行选择。
非接触式测温方案
非接触式测温是指通过红外线辐射测量被测物体表面的温度，并通过转换和处理得到温度值的方法。
相比起接触式测温，非接触式测温的优点在于可以实现非破坏性测量，不需要接触到被测物体表面，因此常用于现场实际应用中。
非接触式测温技术的应用非常广泛，如钢铁、石化、电力、冶金、航空航天等各个工业领域。
常用的非接触式温度计有红外测温仪、激
光测温仪、光纤测温仪等，具体选择需要根据被测物体表面的性质和
实际需求来确定。
总结
综上所述，设备测温方案的选取应该根据实际需求和被测物体表
面性质来确定。
在实验室和精密仪器等场合下，接触式测温方案更加
适用；而在工业生产的现场应用中，非接触式测温方案更便于普及和
应用。
我们需要根据实际情况来选择合适的设备测温方案，以保障设
备运行状况的正常和生产效率的提高。
测温方法概述
测量温度的方法很多，按照测量体是否与被测介质接触，可分为接触式测温法和非接触式测温法两大类。
接触式测温法的特点是测温元件直接与被测对象接触，两者之间进行充分的热交换，最后达到热平衡，这时感温元件的某一物理参数的量值就代表了被测对象的温度值。
这种方法优点是直观可靠，缺点是感温元件影响被测温度场的分布，接触不良等都会带来测量误差，另外温度太高和腐蚀性介质对感温元件的性能和寿命会产生不利影响。
非接触式测温法的特点是感温元件不与被测对象相接触，而是通过辐射进行热交换，故可以避免接触式测温法的缺点，具有较高的测温上限。
此外，非接触式测温法热惯性小，可达1/1000S，故便于测量运动物体的温度和快速变化的温度。
由于受物体的发射率、被测对象到仪表之间的距离以及烟尘、水汽等其他的介质的影戏那个，这种方法一般测温误差较大。
热电偶测温的应用原理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℃均可边续测量，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。
2．热电偶的种类及结构形成（1）热电偶的种类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。
所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。
非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。
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∴ 就测温误差而言， 点接触>分立接触>面接触>等温线接触
在散热量一定的情况下，表面温度下降不但与接触 形式有关，而且与被测表面的导热性能有关。导 热性能好的表面，在相同的接触形式时，温降较 小；导热性能不良的表面，温降就大些。
另外，还要考虑热电极直径的变化、壁面上方气流 速度的变化。
b1
1U1 1F1
• 减小测温管材料的导热系数λ；λ↓,b↑，测温
误差减小。减小λ，需用导热性不良的材料制成
测温管，如用陶瓷、不锈钢等。但会增大动态测
温误差。
• 增大U/F；U
/
F
d1
(d12
d
2 0
)
/
4
d1
4
(d
2 0
/ d1)
d1
,
d02
/
d1
,
d1
(d02
/
d1 )
,
d1
4
(d
2 0
/
d1 )
第6章 接触测温方法的讨论
接触测温即感温元件直接与被测介质接触，如热电偶、热电 阻测温。
以接触法测温的仪表指示的温度是感温元件本身的温度，一 般这个温度和被测介质的温度是有差值的。以用热电偶测 量锅炉过热器后的烟气温度为例说明。
烟气经过热电偶时，烟气以对流、辐射及导热方式 向热电偶传热Q1。
热电偶向周围环境传热Q2。 热电偶以辐射方式向过热器、省煤器传热Q3。
t1 tg
tg t3
ch(b1L1 )[1
b1 b2
th(b1L1)cth(b2 L2 )]
• L1、L2的变化； L1↑,ch(b1L1)↑,th(b1L1)↑;L2↓,cth(b2L2)↑;
∴增大测温管插入深度，减小外露部分，有助于减
小测量误差。
• 增大α ； 1 b1
1U1 1F1
使测温误差减小。
热平衡时有，Q1=Q2+Q3。 由于Q2≠0、Q3≠0，∴ Q1≠0。
Q1≠0，只有在Δt＝tg-t>0才能成立（tg为烟气 温度，t为热电偶热端温度）， 即t不可能等于tg，Δt就是测温误差。
§6.1 管内流体温度测量
设流体温度为tg，环境温度为t3，热电偶温度为t1；管道外敷 有绝热层，管道内壁温度较高，可忽略感温元件与内壁之 间的辐射换热。
t1 tg
ch(b1L1 )[1
tg t3
b1 b2
th(b1L1)cth(b2 L2
)]
提高测量精度可从两方面进行： 1 温度计的安装方式 • 使|tg-t3|尽可能小；由于管道周围介质温度t3低于tg，
tg-t3≠0，误差存在。由于tg≠t3，会向环境散热，应 把露在外面的测温管用绝热材料包好。
α1↑,b1↑，结果同L1增大，
需将测温管放在管道轴线上。
• 减小α2； b2
2U 2 2 F2
α2↓,b2↓，结果同L2减小相同。
减小α2，需将外露部分测温管用保温材料包好。
t1
tg
ch(b1L1 )[1
tg t3
b1 b2
th(b1L1)cth(b2 L2 )]
2 测温管材料和结构
1 热电偶导热误差
热电偶与被测表面的接触形式有四种：
a 点接触 b 面接触 c 等温线接触 d 分立接触
• 点接触：接触面积小，散热量都由小面积提供， 表面温度梯度较大；
• 面接触：面接触区域表面温度梯度小； • 等温线接触：端点处需供给的热量很小，端点处
表面温度梯度小； • 分立接触：热量为两点供给，梯度要小于点接触，
双曲函数：
shx ex ex 2
chx ex ex 2
thx
ex ex
ex ex
cthx
ex ex
ex ex
sechx 1 chx
cschx 1 shx
d chx shx d thx sech2x d cthx csch2x
dx
dx
dx
∴ x↗,chx↗; x↗,thx↗;↗,cthx↘。tg-t1=εσ[(t1+273)4-(t2+273)4]/α 要根据上式计算测温误差很困难。
• 测温管与周围冷壁面的换热Q3，主要以辐射方式 换热；
Q3=εFσ[(t1+273)4-(t2+273)4] tg：烟气温度；t1：测温管温度；t2：冷壁面温度； ε:测温管的辐射率；
σ：玻尔兹曼常数，5.67032×10-8（W/m2·K4)
达到热平衡时，Q1=Q3，有 tg-t1=εσ[(t1+273)4-(t2+273)4]/α;
tg-t1即为辐射误差； 由于t2与t1相差很大，测温误差很大。 例：tg=750℃的烟气流过测温管，四周冷表面温度 t2=400℃，测温管的辐射率ε=0.8。如果气流对 测温管的对流换热系数α=30、40、50W/(m2K)。
由上式计算可得 t1=506、524、540℃， 误差=-244、-226、-210℃。
,U
/
F
d0
, d02
/
d1
,
d1
(d
2 0
/
d1 )
,U
/
F
U/F↑，测温误差减小。在强度允许的条件下，可 采用薄壁或小直径的套管。
各种测温管装置方案的测量误差比较：
方案1：测量误差接近于零； 方案2：水银温度计，管道有绝热层，外露部分很少，误差
为-1℃； 方案3：与方案2的区别是测温管直径和管壁厚度都较大，误
差为-2℃； 方案4：测温管未插到管道轴心线，误差为-15℃； 方案5：没有绝热层，外露部分长，误差为-45℃。
锥形热电偶
§6.2 壁面温度测量
采用热电偶测量表面温度时，热电偶向外界散热， 由于表面需向热电偶传热，使热电偶端点温度不 同于表面温度； 壁面需向端点附近表面传热， 引起表面温度场的破坏。 引起测温误差的主要原因 是沿着热电偶的导热损失。
根据传热学上的肋片计算可推导出
t1 tg
ch(b1L1)[1
tg t3
b1 b2
th(b1L1)cth(b2 L2 )]
b1
1U1 1F1
b2
2U 2 2 F2
α1,α2:内外介质与测温管之间的对流换热系数； λ1,λ2:管内外两段测温管的热导率，λ1=λ2； U1,U2:分别为L1和L2两段测温管的截面周长，U1=U2=πd1； F1,F2:分别为管内外两段测温管的截面积，F1=F2； L1,L2:分别为管内外测温管的长度。
§6.3 高温气体温度测量
随着被测气体温度的升高，测温管与周围容器壁的辐射换 热相对于对流、导热换热所占比例增大，造成以辐射为主 的测温误差，使得测温管示值低于实际气体温度。 以测量烟气温度为例说明。
传热分析如下：
• 高温烟气主要以对流方式传热给测温管，传热量 为Q1，忽略烟气对测温管的导热和辐射换热； Q1=αF(tg-t1)