建筑环境测试技术第3章温度测量.pptx
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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。
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℃。
4
热力学温标K
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。
T=273.16(Q1/Q2)
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
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 温度测量
3.1 温度测量概述 3.2 膨胀式温度计 3.3 热电偶测温 3.4 热电阻测温
3.5 接触式测温 3.6 非接触式测温 3.7 集成型传感器测温
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。
1- 水银储存器 2-毛细管 3-标尺 4-膨胀室
11
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：
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。
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。
的温度
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。
测量范围
容易测量1000℃以下的温度，测量 1200℃以上的温度有困难
准确度 0.5%-1%。根据测量条件，可达到 0.01%
响应速度
Biblioteka Baidu
1-2min
可测量-30℃以上的温度
一般误差较大
2-3s
9
3.2 膨胀式温度计
0.01K，那么冰点温度为273.15K，即 t90 T90 273.15
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。
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。
1、经验温标 2、热力学温标
华氏温标 摄氏温标
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。
（5）读数误差：视线与刻度不垂直——视线应与刻度垂直，
并与液柱处于同一水平面上。
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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 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 连，指针的转角在刻度盘上指示出温度。
指针 基座
弹 簧 管 自由端 毛细管
温包
工作距离不超过60m，温度范围
-50~550℃。
特点：抗振性能好。动态性能差、示值滞后较大，不能测量
迅速变化的温度。
15
3.2.3 固体膨胀式温度计
原理：将两种具有不同线膨胀系 数的金属片焊成一体，构成双金 属片温度计。
• 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。
7
3.1.2 温度测量方法、测量仪表分类
测温方法
接触法
非接触法
膨胀式温度计测温 热电偶测温 热电阻测温
液体膨胀式
压力式
固体膨胀式
8
接触式测温与非接触式测温
接触式
非接触式
特点
1、测量热容量小、移动物体测温有 困难
2、可测量物体的任何部位 3、便于多点集中测量和自动控制
1、不改变被测物体的温度 2、可测量移动物体 3、通常测量表面温度
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
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
10
3.2.1 液体膨胀式温度计 4
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。
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 石油醚 戊烷
-30~750或更高 -90~100 -100~75 -130~25 -200~20
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：
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 =T1/T0
T1 Q1
卡诺 热机
Q0 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：
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℃。
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热力学温标K
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。
T=273.16(Q1/Q2)
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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
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 温度测量
3.1 温度测量概述 3.2 膨胀式温度计 3.3 热电偶测温 3.4 热电阻测温
3.5 接触式测温 3.6 非接触式测温 3.7 集成型传感器测温
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。
1- 水银储存器 2-毛细管 3-标尺 4-膨胀室
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玻璃棒温度计
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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：
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
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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。
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。
的温度
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。
测量范围
容易测量1000℃以下的温度，测量 1200℃以上的温度有困难
准确度 0.5%-1%。根据测量条件，可达到 0.01%
响应速度
Biblioteka Baidu
1-2min
可测量-30℃以上的温度
一般误差较大
2-3s
9
3.2 膨胀式温度计
0.01K，那么冰点温度为273.15K，即 t90 T90 273.15
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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。
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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。
1、经验温标 2、热力学温标
华氏温标 摄氏温标
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。
（5）读数误差：视线与刻度不垂直——视线应与刻度垂直，
并与液柱处于同一水平面上。
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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 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 连，指针的转角在刻度盘上指示出温度。
指针 基座
弹 簧 管 自由端 毛细管
温包
工作距离不超过60m，温度范围
-50~550℃。
特点：抗振性能好。动态性能差、示值滞后较大，不能测量
迅速变化的温度。
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3.2.3 固体膨胀式温度计
原理：将两种具有不同线膨胀系 数的金属片焊成一体，构成双金 属片温度计。
• 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。
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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
非接触法
膨胀式温度计测温 热电偶测温 热电阻测温
液体膨胀式
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
非接触式
特点
1、测量热容量小、移动物体测温有 困难
2、可测量物体的任何部位 3、便于多点集中测量和自动控制
1、不改变被测物体的温度 2、可测量移动物体 3、通常测量表面温度
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
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
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3.2.1 液体膨胀式温度计 4
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。
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 石油醚 戊烷
-30~750或更高 -90~100 -100~75 -130~25 -200~20
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：
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 =T1/T0
T1 Q1
卡诺 热机
Q0 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：