第二章温度检测
第2章_温度测量 - 集成温度传感器-王威立
1．伏安特性
工作电压：4V～30V，I 为一恒流值输出，I∝Tk， 即： I = KT ·TK
KT——标定因子，AD590的标定因子为1μA/K I/μA
423
298 218 0 30V
+150℃ +25℃ -55℃
4V
U/V
AD590伏安特性曲线
2．温度特性
其温度特性曲线函数是以 Tk为变量的n阶多项式之和， 省略非线性项后则有: I=KT· Tc＋273.2
3.DS18B20的工作原理
3.DS18B20的工作原理
低温度系数晶体振荡器输出周期
低温度系数晶体振荡器输出周期
3.DS18B20的工作原理
So
2.DS18B20的结构
64bit ROM 和单线接 口 电 源 检 测 存储器控制逻辑 温度灵敏元件 存 储 器 高温触发器 低温触发器 8位CRC触发器
寄生电源
DS18B20内部结构图
提供 电流
89C51
P1.0 P1.1
P1.2 Tx Rx
通过试验发现: +5V 可挂接DS18B20 DS18B20 DS18B20 DS18B20 数十片，距离可 达到50m，而用 …… 一个口时仅能挂 接10片DS18B20， GND VDD 距离仅为20m。 同时，由于读写 P1.1作输出口用，相当于Tx 在操作上是分开 P1.2作输入口用，相当于Rx 的，故不存在信 号竞争问题。
采用寄生电容供电的温度检测系统
光刻 ROM 中的 64 位序列号是出厂前被光刻好的， 它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码。 64 位光刻 ROM 的排列是：开始 8 位（地址： 28H ）是产品类型 标号，接着的 48 位是该 DS18B20 自身的序列号，并且 每个 DS18B20 的序列号都不相同，因此它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码；最后 8 位则是前面 56 位的循 环冗余校验码（ CRC=X8+X5+X4+1 ）。由于每一个 DS18B20 的 ROM 数据都各不相同，因此微控制器就可 以通过单总线对多个 DS18B20 进行寻址，从而实现一根 总线上挂接多个 DS18B20 的目的。
第二章 温度测量 - - 网络教学与精品课程制作平台 广东轻工
5种热电偶的测温范围与热电势各有什么特点？
几种常用热电偶的热电势与温度的关系 曲线
哪几种热 电偶的测温上 限较高？ 哪一种热电偶 的灵敏度较高？ 哪一种热电偶 的灵敏度较低？ 哪几种热电 偶的线性较差？
为什么所有的曲线均过原点（零度点）？
㈢热电偶的结构
■普通型：由热电极、绝缘管、保护套管 和接线盒组成。如图2-11。
四、热电偶冷端温度补偿
当冷端不为０℃时，必须首先使用补偿导线 将冷端延长到一个温度稳定的地方，然后 再考虑将冷端处理为０℃。
四、热电偶冷端温度补偿
当冷端不为０℃时，必须首先使用补偿导线 将冷端延长到一个温度稳定的地方，然后 再考虑将冷端处理为０℃。 ㈠补偿导线法 补偿导线通常由补偿导线合金丝、绝缘层、 护套和屏蔽层组成。在100℃以下的常温范 围内，它具有与所匹配的热电偶的热电势 称值相同的特性。起到延长热电偶冷端的 作用。 常用补偿导线见表２－７。 Ｘ－延伸型 Ｃ－补偿型
T T0 = EAB T A B dT EAB T0 A B dT 0 0 E AB T , T0 f T f T0
=f T C
从上式可看出，当T0为定值时,Ｅ与Ｔ之间有惟一对应 的关系。因此可以用测量的热电势Ｅ来找到对应的温 度值Ｔ。
两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自 由电子的密度不同，在两金属A和B的接触点处会发 生自由电子的扩散现象。自由电子将从密度大的金属 A扩散到密度小的金属B，使A失去电子带正电，B得 到电子带负电，从而产生接触热电势。
A
＋
T
B
eAB（ T ）
自由 电子
接触电势EAB(T)的大小： NA kT N A EAB (T ) ln f T , e NB NB
第二章 温度检测
(一)接触电势
如图2—2所示，当两种不同性质的导体或半导体材料相互接触时， 由于内部电子密度不同，例如材料A的电子密度大于材料B，则会 有一部分电子从A扩散到B，使得A失去电子更呈正电位，B获得电 子而呈负电位，最终形成 由A向B的静电场。静电场的作用 又阻止电子进一步地由A向B扩散。 当扩散力和电场力达到平衡时， 材料A和B之间就建立起一个固定 的电动势。这种由于两种材料自 由电子密度不同而在其接触处形 成电动势的现象，称为珀尔帖效 应。其电动势称为珀尔帖电势或 接触电势。
6
(三)摄氏温标 摄氏温标是工程上使用最多的温标。它规定标准大气 压下纯水的冰融点为0度，水的沸点为l00度，中间等分为 l00格，每一等分格为摄氏1度，符号为℃。 (四)华氏温标 华氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为32度， 水的沸点为212度，中间等分为180格，每格为华氏1 度，符号为0F。它与摄氏温标的关系为： C＝5(F－32)/9 式中：C为摄氏温度值；F为华氏温度值。
2011/4/20 核工程检测技术 25
(二)镍铬—镍硅热电偶
分度号K
这是一种廉价金属热电偶。正极为镍铬，负极为镍硅。 其优点是化学稳定性好，可以在氧化性或中性介质中长时 间在1000℃以下的温度工作，短期可达到1300℃，灵敏 度较高、复现性较好，热电特性线件度好，价格低廉。金 属丝直径范围较大．工业应用一般为(0.5—3)mm，实验研 究使用时，根据需要可以拉延至更细直径。是工业中和实 验室里大量采用的一种热电偶。但在还原性介质或含硫化 物气氛中易被侵蚀，所以在这种气氛环境中工作的K型热 电偶必须加装保护套管。 热电势为0.04mv/℃ 允差：t＞400℃时为±0.75％t
2011/4/20
温度检测文档
温度检测简介温度检测是一项常见的技术，用于测量和监控环境中的温度变化。
无论是工业领域中的生产过程，还是日常生活中的温度调节，温度检测都扮演着重要的角色。
本文将介绍温度检测的原理、常见的温度传感器以及应用。
原理温度检测的原理基于物体温度与其它物理特性之间的关系。
一种常见的方法是通过测量物体与热平衡的系统之间的热交换来确定其温度。
根据热传导定律，热量会从温度较高的物体传导到温度较低的物体中，直到两者达到热平衡。
通过测量热传导的速率，可以确定物体的温度。
另一种常用的温度检测原理是基于物体辐射的热量。
根据斯蒂芬·玻尔兹曼定律，物体的辐射功率与其温度的四次方成正比。
因此，通过测量物体发出的辐射功率，可以确定其温度。
温度传感器在温度检测中，使用各种类型的传感器来测量温度。
以下是一些常见的温度传感器：1.热电偶（Thermocouple）: 热电偶是一种基于两个不同金属导线焊接在一起构成的传感器。
当两个导线的焊点处于不同温度下时，会产生一个电压信号。
根据电压信号的大小，可以确定温度的变化。
2.热敏电阻（Thermistor）: 热敏电阻是一种电阻，其电阻值随温度的变化而变化。
通过测量热敏电阻的电阻值，可以确定温度的变化。
3.压电传感器（Piezoelectric Sensor）: 压电传感器是一种利用压电效应来测量温度变化的传感器。
压电效应是指在某些晶体中，施加力或压力会导致电荷分离产生电压信号。
通过测量这个电压信号的大小，可以确定温度的变化。
除了上述传感器，还有其他类型的温度传感器，如红外线传感器和光电传感器等。
应用温度检测在各个领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用：1.工业控制：在工业过程中，温度是一个重要的参数，需要实时监测和控制。
例如，温度检测可以用于控制炉子的温度，以确保生产过程中的温度符合要求。
2.家居自动化：温度检测可以用于家庭自动化系统中的温度调节。
根据房间的温度，系统可以自动调整暖气、空调等设备的工作状态，提高舒适性和能源效率。
第二章温度测量-温度仪表的校验
工作用玻璃液体温度计
•示值稳定性：温度计经稳定性试验后其零点 上升值不超过分度值的1/2。
•示值误差：由测量范围和分度值确定。全浸 温度计示值误差、局浸温度计示值误差应符 合表中规定。当温度计的量程跨越表中温度 范围时，则取其中最大范围示值允许误差限。
膨胀型温度计 工作用玻璃液体温度计
400 600 800 1000 400 600 800 1000
100 300 400 200 400 600 400 600 700 100 200 300 100 200 400 200 400 500 200 400 600
热电偶
•300℃以上点的检定在检定炉中被检与二等 铂铑10-铂热电偶进行比较,将标准热电偶套 上耐温保护管,与被检热电偶用电炉丝捆扎成 圆形一束,其直径不大于20mm. 捆扎时应将被 检热电偶的测量端围绕标准热电偶的测量端 均匀分布一周,并处于垂直标准热电偶同一截 面上;
序号
设备名称
技术性能
用途
1 二等标准水银温度 七支组成一套 标准器
计
-30~300℃
2
低温槽
3
中温槽
4
高温槽
5
读数望远镜
-30 ~50℃
低温
60 ~150℃
中温
160 ~300℃
高温
——
读数
标准器
高温槽
中温槽
低温槽
膨胀型温度计 工作用玻璃液体温度计
•检定项目：通用技术要求、示值稳定性、示
值误差。
膨胀型温度计 双金属温度计
➢回差：与示值检定同时进行（检定点除上限值和 下限值外），在同一检定点上正、反行程示值的 差值。
➢重复性：温度计在正或反行程示值检定中，在各 检定点上分别重复进行多次（至少三次）示值检 定，计算出各点同一行程示值之间的最大差值。
第二章 温度测量
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第二章 温度测量——电阻温度计
半导体电阻
导电性介于金属导体与绝缘体之间，导电机理与材料内 价电子以及掺杂的杂质有关。
纯质半导体，其最外层价电子除围绕自身原子核运动外， 还会到相邻原子所属轨道上运动，组成价键结构，成 为共有电子。当电子脱离原轨道时，留下空位，附近 的共有电子易与填补，形成共有电子运动，犹如带正 电荷的空位在移动，称为空穴运动。自由电子和空穴 统称为载流子。
掺加杂质时，如果电子浓度增加，以电子导电，称为N
型半导体。如果电子减少，以空穴导电，称为P型半导
体。 2020/6/11
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第二章 温度测量——电阻温度计
铂电阻温度计（PRT）
以高纯铂丝作为感温元件，特点是
1. 易提纯，质地柔软、容易加工成形、有非常稳定的物理 化学性质；
2. 电阻温度系数大，在0~100ºC间平均电阻温度系数为 3.925E-3ºC-1。比阻较大，为0.0981 Ωmm2/m；
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第二章 温度测量——电阻温度计
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第二章 温度测量——电阻温度计
半导体电阻温度计
1. 锗电阻温度计：具有很高的负温度系数，特别是掺杂 合适杂质后，可制成阻值高、体积小的感温元件。缺点 是导电机理 复杂，热电特性不能用简单的内插公式表达， 特别是杂质含量的微小变化对阻值影响很大，热电关系 的互换性差，磁阻效应大，不能在磁场中测温，具有较 高的压电电阻效应，稳定性差。测温范围0.1~300K。
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第二章 温度测量——温标
1990年国际温标（ITS－90）
热力学温度符号为T，单位为开尔文（K），定义为水 三相点的热力学温度的1/273.16。 与摄氏温度关系为：
初中物理温度测定教案
初中物理温度测定教案教学目标：1. 了解温度测量的基本原理和方法。
2. 学会使用温度计进行温度测量。
3. 能够正确读取和记录温度测量结果。
4. 理解温度在生活中的应用和重要性。
教学重点：1. 温度测量的基本原理和方法。
2. 温度计的使用和读取。
教学难点：1. 温度计的精确使用和读取。
教学准备：1. 实验室用温度计。
2. 温度计使用说明书。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 引入话题：温度是日常生活中经常提到的概念，那么温度是如何测量的呢？2. 学生分享：让学生分享他们对于温度测量的了解和经验。
二、温度测量的基本原理（10分钟）1. 介绍温度测量的基本原理：温度是物体内部分子运动的激烈程度的一种表现，可以通过测量物体的热量来间接测量温度。
2. 讲解热量和温度的关系：热量是一种能量形式，温度高表示物体内部分子运动激烈，热量多。
三、温度计的使用和读取（10分钟）1. 介绍实验室用温度计的结构和功能：温度计由玻璃管、液体和刻度盘组成，通过液体的膨胀和收缩来测量温度。
2. 演示温度计的使用方法：如何正确放置温度计、如何读取温度计的刻度值等。
3. 学生练习：让学生亲自操作温度计，进行温度测量，并正确读取刻度值。
四、温度测量的实际操作（10分钟）1. 分组实验：学生分组进行温度测量实验，使用温度计测量不同物体的温度。
2. 记录数据：学生将测量到的温度数据记录在实验表格中。
五、温度在生活中的应用和重要性（5分钟）1. 介绍温度在生活中的应用：如天气预报、医疗、食品加工等。
2. 强调温度测量的重要性：温度测量在科学研究和日常生活中都有着重要的作用。
六、总结和反思（5分钟）1. 学生总结：让学生总结本节课所学的温度测量的基本原理和方法。
2. 教师反思：教师对学生的表现进行评价和指导，指出需要改进的地方。
教学延伸：1. 进行温度测量的拓展实验，如测量不同物质的沸点和凝固点。
2. 学习其他温度测量工具的使用，如温度传感器和热像仪。
第2章 温度传感器
1-热电极 绝缘材料 金属套管 接线 热电极;2-绝缘材料 金属套管;4-接线 热电极 绝缘材料;3-金属套管 盒;5-固定装置 固定装置 图2-10 铠装热电偶
3.薄膜热电偶 用真空镀膜技术或真空溅射等方法，将热电偶 材料沉积在绝缘片表面而构成的热电偶称为薄膜热 电偶。 如图2-11所示：
图2-11 薄膜热电偶
2.2.3 热电偶测温及参考端温度补偿 1.热电偶测温基本电路 如图2-12所示， 图（a）表示了测量某点温度连接示意图。 图（b）表示两个热电偶并联测量两点平均温度。 图（c）为两热电偶正向串联测两点温度之和。 图（d）为两热电偶反向串联测量ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ点温差。 热电偶串、并联测温时，应注意两点： 第一，必须应用同一分度号的热电偶； 第二，两热电偶的参考端温度应相等。
图2-5 接触电势示意图
在总电势中，温差电势比接触电势小很多，可 忽略不计，则热电偶的热电势可表示为： EAB(T,TO)=eAB(T)-eAB(TO) 对于已选定的热电偶，当参考端温度TO恒定时， EAB(TO)=c为常数，则总的热电动势就只与温度T成 单值函数关系，即： EAB(T,TO)=eAB(T)- c =f(T) 实际应用中，热电势与温度之间的关系是通过 热电偶分度表来确定。 分度表是在参考端温度为00C时，通过实验建立 起来的热电势与工作端温度之间的数值对应关系。
2.4.1 集成温度传感器基本工作原理 图2-16为集成温度传感器原理示意图。 其中V1、V2为差分对管，由恒流源提供的I1、I2 分别为V1、V2的集电极电流，则△Ube为：
I1 KT ∆U be = ln( γ ) q I2
只要I1/I2为一恒定值，则△Ube与温度T为单 值线性函数关系。 这就是集成温度传感器的基本工作原理。
第二章温度测量-热电阻
半导体热敏电阻：半导体热敏电阻的阻值和温度的关系为：
RT AeB T
式中， RT 为温度T时对应的电阻值
A、B是取决于半导体材料和结构的常数
金属热电阻和半导体热敏电阻的比较：
热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常 在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围 只有－50～300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测 和控制。
金属热电阻一般适用于测量－200～500℃范围内的温
√ 度测量，其特点测量准确、稳定性好、性能可靠，在过程 控制领域中的应用极其广泛。
2、热电阻的材料与结构
从电阻随温度的变化来看，大部分金属导体都有这种性质，但并不 是都能用作测温热电阻，作为热电阻的金属材料一般要求：
尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大、在使用的温度范围内 具有稳定的化学和物理性能、材料的复制性好、电阻值随温度变化要 有单值函数关系（最好呈线性关系）。
不考虑RH有 (RT RL )R2 (R3 RL )R1
若R1=R2，则
RT
R3 R1 R2
RL R2
(R1
R2 )
R3 R1 R2
2）用自动平衡电桥测电阻
3）用不平衡电桥测电阻
当热电阻置于被测被测介质中，且 被测介质的温度发生变化时，电桥 的平衡状态就被破坏，测量对角线 上输出不平衡电压Ucd,微安计指 示不平衡电流，其电流与热电阻 RT成一定的对应关系，读出电流 值便可知相应的电阻值，即可知被 测介质的温度。被测温度越高，电 桥的不平衡程度越大，这时电流表 的偏转角度也越大。
3.90802×10-3 ℃-1， B＝－ 5.802×10-7 ℃-2 , C= － 4.27350×10-12 ℃-4
过程仪表基础知识
举例 PDT-2120 P—代表压力 D—代表差压 T—代表传送或变送器
三、仪表位号的表示方法 1、仪表位号的组成
2、被测变量和仪表功能的字母代号
第一节 热量传递的方式
本节的主要内容
一、热传导 二、对流传热 三、辐射传热
第二章、温度测量仪表
在环境工程中，很多过程涉及加热和冷却： 对水或污泥进行加热； 对管道及反应器进行保温以减少系统的热量散失； 在冷却操作中移出热量。
辐射传热
通过物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞发生的热量传递过程。
流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程，仅发生在液体和气体中。通常认为是流体与固体壁面之间的热传递过程。
物体各部分之间无宏观运动
本节思考题
(1)什么是热传导？ (2)什么是对流传热？分别举出一个强制对流传热和自然对流传热的实例。 (3)简述辐射传热的过程及其特点。 (4)试分析在居室内人体所发生的传热过程，设室内空气处于流动状态。 (5)若冬季和夏季的室温均为18℃，人对冷暖的感觉是否相同？在哪种情况下觉得更暖和？为什么？
第二章 温度测量复习思考题
第二章温度测量复习思考题以下题不用做“1、2、3、11、12、16、17、18、19、20”1、在国际单位制中有7个基本物理量，在下表中填写另6个基本物理量2、用公式分别表达（描述）华氏温标和摄氏温标、热力学温标和摄氏温标的换算关系。
3、为什么引入热力学温标。
4、温度测量原理是（）。
5、膨胀式温度计原理是（），常用的两种膨胀式温度计是（，）。
6、工业生产中常用的两种接触式温度计是（）。
7、热电偶温度计测温原理是基于（）。
热电效应又称（）。
8、闭合回路中产生的热电势有（、）两种。
10、热电偶产生热电势的两个条件。
11、写出热电偶的三大基本定律，给予简单文字描述。
12、指出中间温度定律对温度测量有何实际指导意义。
13、热电偶结构有哪四部分组成，核心部分是什么？14、给出分度、分度表、分度号定义，对计算温度有何作用。
15、指出铂铑10-铂热电偶中各含义（正负极，成分含量）；指出铂电阻Pt10、铜电阻Cu50含义。
16、常用的标准化热电偶有7种，参照表2-2，填写下表。
17、为什么要进行热电偶冷端温度进行补偿。
写出常用的5种冷端温度进行补偿方法（不用解释）。
18、热电偶选择注意什么？19、简单说明热电偶误差的来源。
20、热电偶测温时有工作端、参考端，除此之外，它们还有什么称呼。
21、常用的两种热电阻温度计是( 、)，它们温度计测温的原理分别是？22、标准化热电电阻有（、）两种。
23、计算题1）、用镍铬—镍硅（K型）热电偶测量炉温，热电偶的冷端温度为40℃，测得的热电动势为35.72mV，问被测炉温为多少?2）用镍铬—镍硅热电偶测量某一实际为1000℃的对象温度。
所配用仪表在温度为20℃的控制室里，设热电偶冷端温度为50℃。
当热电偶与仪表之间用补偿导线连接时，测得温度为多少?又与实际温度相差多少?。
热工仪表知识-温度测量
二、热电偶的基本定律 1、均质导体定律
该定律内容是：由一种均质导体或半导体组成的闭合回路，不论导体或半导 体的截面积、长度和各处温度分布如何，都不能产生热电势。该定律已在理论分 析中得到证明，并可得出如下结论：
（1）热电偶必须由两种不同性质的材料构成。 （2）由一种材料组成的闭合回路存在温差时，回路如产生热电势，便说明该材 料是不均匀的。据此，可检查热电极材料的均匀性。 2、中间导体定律
AuFe0.07）
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四、热电偶的构造
1、普通型热电偶
常用的普通型热电偶本体是一端焊接的两根金属丝（热电极）。考虑到两根 热电极之间的电气绝缘和防止有害介质侵蚀热电极，在工业上使用的热电偶 一般都有绝缘管和保护套管。在个别情况下，如果被测介质对热电偶不会发 生侵蚀作用，也可不用保护套管，以减小接触测温误差与滞后。
（2）用一只辅助热电偶对多只同型号热电偶冷端进行补偿的线路；
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六、热电偶的校验
热电偶经过长期使用后，由于氧化、腐蚀等原因，其材料的性质将会逐渐变 化，热特性也会随之改变，造成测温误差。为此，有必要对热电偶定期进行 校验，以确定其误差是否超出规定的允许误差。如超出允许误差则应报废或 将其热端剪去一段后重新焊接，再经校验合格后才能使用。
热电偶的校验有两种方法。一种是定点法，就是在国际温标规定的定点温度 （如锌、银、金、锑等金属的相平衡点温度）下进行校验。这种方法的特点 是精确度高，但设备复杂、校验点数少，而且校验操作复杂。该方法只用于 对高精确度的铂铑一铂热电偶的校验。另一种是比较法，它是广泛采用的方 法，可用于实验室用和工业用热电偶的校验。
第二章 物态变化 一、物质的三态 温度的测量 第2课时
第二章物态变化一、物质的三态温度的测量第2课时1.下面关于常用液体温度计的使用方法中,正确的是()A.测量前要先甩一甩温度计，然后再进行下一次的测量B.测量液体温度时，将温度计放入待测液体中应立马读数C.测量液体温度时，温度计得玻璃泡要完全浸没在液体中D.读数时为求准确，应把温度计从液体中拿出来仔细观察2.下列关于温度计的使用说法错误的是()(第2题)A.甲图中测液体温度时，温度计的玻璃泡应全部浸入待测液体中B.乙图温度计读数时，视线要沿B的方向C.使用丙图体温计测体温时，先要用手拿着体温计上端用力向下甩D.使用丙图体温计测体温前，要用沸水对其进行消毒3.体温计能准确到0.1℃,这是因为()A.体温计玻璃泡内的水银比一般温度计多B.体温计测量范围小C.体温计短D.体温计玻璃管内径很小，玻璃泡的容积比玻璃管的容积大得多4.一位年轻的护士在忙碌中用同一支体温计连续测了甲、乙、丙三人的体温,中途没有将水银甩回玻璃泡内,结果三人的体温都是39.3℃，有关三人真实体温下列说法正确的是()A.三个人体温一定都是39.3℃B.三个人中有只有一人体温是39.3℃C.乙、丙两人的体温一定都低于39.3℃D.甲的体温一定是39.3℃5.在炎热的夏天，将一支普通温度计和一支体温计放在窗台同一位置，记录从早到晚一天中温度计示数T随时间t变化的图像如图所示（实线表示体温计，虚线表示普通温度计），不可能正确的是()A. B. C. D.6.如图所示温度计的示数分别为：甲________℃；乙_________℃；丙：_________℃.（第6题）答案1.C解析：体温计测量前要先甩一甩，然后再进行下一次的测量，常用液体温度计不需要这样做，故A错误；测量液体温度时，应把温度计放入液体中待其示数稳定后再读数，故B错误；测量液体温度时，温度计的玻璃泡要浸没在液体中，故C正确；读数时不能将玻璃泡离开被测液体读数，故D错误.2.D3.D解析：体温计和常用温度计相比，体温计内径很细，而下端的玻璃泡则很大，使得有微小的温度变化，即吸收很少的热量，管中水银上升的高度会非常明显，所以可以测量的更为精密，而不是因为体温计玻璃泡内的水银比一般温度计多、体温计测量范围小、体温计短等因素.4.D解析：由题知，用同一支体温计连续测了甲、乙、丙三人的体温，结果三人的体温都是39.3℃.由于先测甲的体温说明甲的体温是39.3℃；中途没有将水银甩回玻璃泡，就用来测量乙和丙的体温，结果显示体温都是39.3℃，说明乙和丙的体温可能小于或等于39.3℃，否则示数将大于39.3℃.故D正确，A、B、C错误.5.D解析：从早到晚一天中气温变化是先升高，再降低，普通温度计放在窗台上，其示数变化是先升高后降低，体温计的示数只上升不下降，故不可能正确的是D，故D符合题意，A、B、C 不合题意.6.-4℃；92℃；36.5℃。
温度检测方法
温度检测方法温度检测是指利用各种仪器、设备和方法来测量物体或环境的温度。
在各行各业中，温度检测都是非常重要的，它涉及到生产制造、医疗保健、环境监测等方方面面。
因此，选择合适的温度检测方法显得尤为重要。
首先，我们来介绍一种常见的温度检测方法——接触式温度检测。
这种方法通过将温度传感器直接接触到被测物体表面来测量温度。
常见的接触式温度传感器有热电偶和温度电阻。
热电偶是利用两种不同金属导体接触产生温度差电动势的原理来测量温度的，而温度电阻则是利用金属电阻随温度变化而变化的原理来测量温度的。
接触式温度检测方法精度高，响应速度快，适用于对温度精度要求较高的场合。
其次，非接触式温度检测方法也是一种常用的方式。
这种方法通过红外线、激光或微波等辐射能量来测量被测物体的表面温度，无需与被测物体直接接触。
非接触式温度检测方法具有测量范围广、操作简便、不影响被测物体的优点，广泛应用于工业自动化、食品加工、医疗诊断等领域。
除了以上介绍的常见方法外，还有一些新型的温度检测技术不断涌现。
比如，基于纳米材料的温度传感器，利用纳米结构的特殊性能来实现对微小温度变化的高灵敏度检测；另外，基于光学原理的温度检测技术，通过测量物体的光学特性来推断其温度变化。
这些新型技术的出现为温度检测领域带来了新的发展机遇，也为各行各业的温度检测提供了更多选择。
总的来说，温度检测方法的选择应根据具体的应用场景和要求来确定。
在实际应用中，我们需要综合考虑测量精度、测量范围、响应速度、环境适应能力等因素，选择最合适的温度检测方法。
随着科技的不断发展，相信在未来，会有更多更先进的温度检测方法出现，为各行各业的生产和生活带来更多便利和效益。
第二章温度检测
灯丝 2500 C
沸腾的水 100 C
熔化的冰 0 C
C
太阳表面 5000 C
火焰 1000 C
人体 37 C
冷藏食品 –20 C
中新社记者从中科院合肥物质科学研究院获悉，中国“人造太阳”EAST 物理实验获重大突破，实现在国际上电子温度达到5000万度持续时间达102 秒的等离子体放电，标志着中国在稳态磁约束聚变研究方面继续走在国际前 列。EAST既定科学目标是实现1亿度1000秒的等离子体放电。
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轮机工程测试技术
2-4 电阻式温度计
电阻温度计：利用导体和半导体的电阻随温度变化这一性质做成的温度计 大多数金属在温度升高1 C 时电阻将增加0.4％～0.6％。 半导体电阻一般随温度升高而减小，其灵敏度比金属高，每升高1 C ，电阻 约减小3％～6％。
一、热电阻变换器
根据这个原理，可以测量压力而知道温度大小。当感温包温度上升时,
饱和蒸汽压力急剧增加,因此这种温度计灵敏度高，响应快。环境温度变化 对毛细管内的蒸汽压力无影响，其压力由感温包的温度决定。
优点：感温包较小，毛细管可较粗，结构简单，价格便宜。
缺点：压力与温度的关系为非线性，表盘刻度不均匀，刻度误差较大，测量
t nK(t t0)
t 50 0.00016(200 80)
0.96C
式中：
△t 为温度修正值，被测温度的正确值为 t + △t
n为露出液柱所占的度数
t 50 0.00016(70 80)
t 为温度计示值或标定时露出部分的温度
0.08C
t0为辅助温度计测出的液柱露出部分的平均温度 K为工作液体的膨胀系数(水银 K≈0.00016/℃,有机液K ≈0.00124/℃)
测试与检测技术基础(7热电阻)_385901110
T2 T1 Tg T1 1 (d1 / d 2 ) m1 (T2 / T1 ) 4
满足条件： 4＞d1/d2＞2， T14>>Ts4 ， T24>>Ts4 m：高温烟气 m ≈ 0.37~0.41间；空气或淡烟气m ≈ 0.5。 4) 零直径外推法： 原理：多支材料同、丝径di（d1 <d2<, …,<dn）不同 的热电偶插入被测气流中，得诸热偶测量值Ti， (T1>T2>,…,Tn)，画出di ~ Ti曲线。 当 d→0, T→Tg 故可利用实验曲线外推出测高温气 26 体的温度．
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三.热电阻校验与误差 1. 热电阻校验 二种方法 ：温度源 标准温度计 热电阻测量
比较法：在规定温度点进行比较式校验（或校准）。 设备： 恒温源（冰点槽、恒温水槽、恒温油槽和恒温 盐槽等）、直流电桥或直流电位差计等 步骤 （按校验规程进行） 二点法： 校验其R0和R100／R0两个参数。 设备：冰点槽和水沸点槽、直流电桥或直流电位差计等
作业问题（习题 二、）
4. 有一测温线路如图2_1所示，热电偶的分度号为K，仪表示值为 758℃，冷端温度为30℃，后发现用了不同分度号的补偿盒（ EE(30, 20℃)＝0.609mV），试求被测介质的实际温度。
EK 758,0 EK 20,0
5. 用分度号为S的热电偶及电子电位差计测温，但未用补偿导线〔 见图2_2〕。将仪表输入端短路时，仪表示值为28℃，此时测得热 电偶冷端温度为42℃。试问仪表示值为 885℃时，示值误差是多少 ？
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六. 热电偶校验
必要性： 1、长期使用，热电特性变化，精度下降，须 校验 2、建立热电势—温度关系（对非标准热电偶， 或对精度要求高），须分度（校准） 方法：温度源 标准温度计 热电势测量仪表 校验与分度方法同，在规定温度点进行比较式 校验（或校准）。 设备： 调压器、管式电炉、冰点槽、切换开 关、直流电位差计和标准热电偶等。 步骤 （按校验规程进行，基本步骤见教材 p76） 7
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轮 机 工 程 测 试 技 术
二、热电阻传感器
普通型热电阻传感器外形很像普通型热电偶传 感器。感温元件主要由热电阻变换器、骨架和引出
线组成。
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轮 机 工 程 测 试 技 术
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轮 机 工 程 测 试 技 术
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轮 机 工 程 测 试 技 术
三、测量仪器和方法
1.直流电桥 可用直流电桥测量热电阻的电
阻值，从而确定热电阻所感受的温
度。为了减小导线电阻随环境温度 变化而变化对测量的影响，希望导 线电阻相对热电阻值要尽量小。另 外，还可以通过线路进行补偿。常 用补偿方法有： ⑴三端连接； ⑵四端连接。
1.铂热电阻 铂在氧化性介质中物理化学性能都非常稳定，能耐较高的温度，容易得 到高纯度的铂，有良好的复现性，电阻率较大，应用温度范围宽，并且测量 精度高，在国际实用温标中，在-259.34～630.74OC温度范围内，铂热电阻 作为复现温标的基准。缺点是在还原性介质中，特别 是高温下很容易被从氧化物中还原出来的金属蒸汽所 玷污，使铂丝变脆，并改变它的电阻与温度间的关系。 铂电阻的测量精度和稳定性取决于所用铂的纯度。 铂的纯度以其100oC时的电阻R100与0oC时的电阻R0的 比值来表示。比值愈大，表示纯度愈高。对于标准铂
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轮 机 工 程 测 试 技 术
双金属温度计的测温范围为-100~600℃。 优点：抗振性能好，坚固 缺点：精度较低，精度等级为1.0级、1.5 级、 2.0级、2.5级和4.0级 用途：常用于柴油机、废气涡轮增压器和废 气锅炉前后排气温度指示
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轮 机 工 程 测 试 技 术
图5-17(b) 所示铂热电阻感温元件
是把铂丝绕在锯齿形云母片骨架上，然 后用两片无锯齿云母片夹住，再用绑带
扎紧。适用于500oC以下的温度测量。
图5-17(c)是一种石英玻璃圆柱做骨架的 铂热电阻。石英玻璃具有良好的绝缘和 耐高温的性质，因此适用于500oC以上 温度的测量。 为了消除电感的影响，所有热电阻 感温元件均采用双线绕法。 热电阻也像热电偶一样，还可以制 成铠装式的新型传感器结构。 ?
压力式温度计
压力式温度计由于其抗振性好,价格便宜,被大量用在随机仪表盘或 控制台仪表盘上,用以监测发动机及其装置的运行状况。 根据密闭系统内工作介质不同，压力温度计可分为3类： 1.液体压力式温度计 液体压力式温度计密闭系统内充满液体 工质(如水银、甲醇)，利用液体体积随温度 变化的特性进行测温。由于液体工质的线膨 胀系数与温度呈线性关系，因此仪表盘刻度 均匀，缺点是感温包与弹簧之间高度差的变 化回带来静压误差，环境温度的变化也会导
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轮 机 工 程 测 试 技 术
3.蒸汽压力式温度计 密闭系统内封入约占感温包容积2/3的挥发性液体（如丙烷、氯甲烷、 丙酮等），其余容积充满了该液体的饱和蒸汽。测温范围为-20~200℃。 根据道尔顿(Dalton)蒸汽定律，如果同时存在液汽两相，则饱和蒸汽压 力仅取决于温度，而与容器尺寸无关。 根据这个原理，可以测量压力而知道温度大小。当感温包温度上升时, 饱和蒸汽压力急剧增加,因此这种温度计灵敏度高，响应快。环境温度变化 对毛细管内的蒸汽压力无影响，其压力由感温包的温度决定。 优点：感温包较小，毛细管可较粗，结构简单，价格便宜。 缺点：压力与温度的关系为非线性，表盘刻度不均匀，刻度误差较大，测量 范围小。 注意：使用时，感温包应立装，而不可倒装。 ?
作为实际测温的热电阻变换器的材料要求有：
⑴较高的电阻温度系数； ⑵大的电阻率； ⑶稳定的物理化学性能； ⑷电阻与温度间为简单的函数关系； ⑸容易加工制造；
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⑹互换性和复现性好等。 为此，现代工业上使用的热电
阻变换器材料只限于纯金属丝，铂
丝和铜丝用得最广泛。
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轮 机 工 程 测 试 技 术
2-4
电阻式温度计
电阻温度计：利用导体和半导体的电阻随温度变化这一性质做成的温度计 大多数金属在温度升高1 C 时电阻将增加0.4％～0.6％。 半导体电阻一般随温度升高而减小，其灵敏度比金属高，每升高1 C ，电阻 约减小3％～6％。 一、热电阻变换器 导体的电阻值一般是温度的函数，因此，通过测量电阻也可以知道温度。
致误差。测温范围为-40~200℃。
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轮 机 工 程 测 试 技 术
2.气体压力式温度计
气体压力式温度计的工作 原理是利用密闭系统内气体压
力随温度变化的特性。所充气
体通常为化学性质稳定、物理 性质接近理性气体的氮或氦。 其压力与温度也呈线性关系， 因此表盘刻度均匀。一般感温 包较大，且充气的原始压力较 高。测温范围为-80~550℃。
电桥测量可分为零平衡电桥与 偏差电桥（零平衡电桥仅适用于测量静态或变化缓慢的温度）。 ?
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轮 机 工 程 测 试 技 术
2.电子式自动平衡交流电桥
电子式自动平衡交流电桥是零平衡电桥，只是电桥平衡是由测量装 置自动调节。当Rt 随温度变化时，电桥失去平衡，输出端A和B 便有响
应电压信号输送给放大器。经放大后，驱动可逆伺服电机转动。通过传
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刻度标尺
毛细管
感温包
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轮 机 工 程 测 试 技 术
液体玻璃温度计分为全浸式和部分浸 入式两种。全浸是指测温时把液柱部分全 部浸入被测介质中。部分浸入是把温度计 浸入标志以下的部分插入被测介质中。
全浸式和部分浸入式相比较，全浸式 测量精度较高，故多用于实验室和标准温 度计，部分浸入式用于一般工业测温，部 分浸入式水银温度计常刻有校正时浸入量 的刻度，在使用时若室温和浸入量均与校 正时一致，所示温度是正确的。。 使用时，如果全浸式温度计的液柱部 分不能全部浸入，部分浸入式温度计露出 部分的环境温度与标定时不一致，就会产 生测量误差，故必须进行修正。
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轮 机 工 程 室
这是应用最早而且当前使用最广泛的一种温度计。 利用液体体积随温度升高而膨胀的原理制成。
水银温度计 有机液体温度计（酒精，甲苯等） 水银温度计用得最多，普通的水银温度 计的测温范围在-38~356 ℃之间。在200℃ 以下，水银的膨胀系数几乎和温度呈线性关 系，故可作为精密的标准温度计。 为了防止毛细管中液注出现断续现象， 并提高测温液体的沸点温度，常在毛细管中 液体上部充以一定压力的气体。如果在水银 上面空间充以一定压力的氮气，玻璃材料用 石英玻璃，测温范围可高达1200 ℃。
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轮 机 工 程 测 试 技 术
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双金属温度计
双金属感温元件是由膨胀系数不同的两种金属片牢固结合在一起而制成， 一端固定，另一端为自由端。当温度变化时，由于两种材料的膨胀系数不同 而使双金属片的曲率发生变化，自由端产生位移，经传动放大机构带动指针 指示温度值。 为了满足不同用途的要求，双金属元件制成 各种不同的形状。
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轮 机 工 程 测 试 技 术
第四种，电性能变化。如热电阻 温度计、热敏电阻和热电偶等。 第五种，辐射能力的变化。如光 学高温计、红外辐射温度计 第六种，物体硬度的变化。如采 用硬度法测量高温零件温度。
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轮 机 工 程 测 试 技 术
五、测温方法 按照所用方法之不同，温度测量分为接触式和非接触式两大类。 1. 接触式测温 接触式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效的量 值就代表了被测对象的温度值。 优点：直观可靠。 缺点：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。 2、非接触式测温 非接触测温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，故便于测量 运动物体的温度和快速变化的温度。 ?
轮 机 工 程 测 试 技 术
第二章的问题
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 常用的测温方法有哪些？ 常用的温度计有哪些？其测温范围如何？ 热电阻在测量电路中如何连接？ 哪种温度计可作为复现温标的基准？ 为什么热电偶是工业上首选的测温传感器？ 热电偶是如何测温的？ 冷端温度如何补偿？ 多支热电偶如何共用一台显示仪表？
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轮 机 工 程 测 试 技 术
四、温度测量 温度测量是内燃机、动力装置及其它热力系统测试的重要项目之一。 动力工程中常用的测温效应有以下几种： 第一种，物理状态的变化。如采用易熔合金测量零件温度。 第二种，化学状态的变化。如示温涂料。 第三种，物体体积的变化。如双金属温 度计、玻璃水银温度计及压力式温度计等。
t 50 0.00016(70 80) 0.08C
t 为温度计示值或标定时露出部分的温度
t0为辅助温度计测出的液柱露出部分的平均温度
K为工作液体的膨胀系数(水银 K≈0.00016/℃,有机液K ≈0.00124/℃)
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轮 机 工 程 测 试 技 术
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0 C 1 C 100 等分
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100 C
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轮 机 工 程 测 试 技 术
三、温度计 制定了温标后，就可以用温度计度量温度。 灯丝 2500 C 沸腾的水 100 C 熔化的冰 0 C
C
太阳表面 5000 C
火焰 1000 C