热工测量及仪表-温度测量
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热工仪表基础知识
热工仪表基础知识
第一章 热工仪表概述
热力生产过程中对各种热工参数，如温度、 压力、流量、液位、物位及位移等状态参 数的测量称为热工测量。实现热工测量所 使用的工具称为热工仪表。 热工测量及仪表不仅在火电厂热力生产过 程中占有重要地位，在化工、石油、冶金 等工业部门及科学研究中也都不可缺少。
第一章 热工仪表概述
第二章 温度测量及仪表
华氏温标（oF）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，每第分为报 氏1度，符号为oF。 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℃。
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，定义为水三相点的热 力学温度的1/273.16,记符号为K。
1、为了使热电阻的测量端与被测介质之间有充分的热 交换,应合理选择测点位置,尽量避免在阀门,弯头及管道 和设备的死角附近装设热电阻. 2、带有保护套管的热电阻有传热和散热损失,为了减 少测量误差热电阻应该有足够的插入深度:
三、热电阻温度计
(1)对于测量管道中心流体温度的热电阻,一般都应将其测量端插入到管 道中心处(垂直安装或倾斜安装).如被测流体的管道直径是200毫米, 那热电阻插入深度应选择100毫米;
○3四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线 制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U， 再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消 除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。
三、热电阻温度计
对热电阻的安装,应注意有利于测温准确,安全可考及维 修方便,而且不影响设备运行和生产操作.要满足以上要 求,在选择对热电阻的安装部位和插入深度时要注意以下 几点:
第一章 热工仪表概述
热力生产过程中对各种热工参数，如温度、 压力、流量、液位、物位及位移等状态参 数的测量称为热工测量。实现热工测量所 使用的工具称为热工仪表。 热工测量及仪表不仅在火电厂热力生产过 程中占有重要地位，在化工、石油、冶金 等工业部门及科学研究中也都不可缺少。
第一章 热工仪表概述
第二章 温度测量及仪表
华氏温标（oF）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，每第分为报 氏1度，符号为oF。 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℃。
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，定义为水三相点的热 力学温度的1/273.16,记符号为K。
1、为了使热电阻的测量端与被测介质之间有充分的热 交换,应合理选择测点位置,尽量避免在阀门,弯头及管道 和设备的死角附近装设热电阻. 2、带有保护套管的热电阻有传热和散热损失,为了减 少测量误差热电阻应该有足够的插入深度:
三、热电阻温度计
(1)对于测量管道中心流体温度的热电阻,一般都应将其测量端插入到管 道中心处(垂直安装或倾斜安装).如被测流体的管道直径是200毫米, 那热电阻插入深度应选择100毫米;
○3四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线 制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U， 再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消 除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。
三、热电阻温度计
对热电阻的安装,应注意有利于测温准确,安全可考及维 修方便,而且不影响设备运行和生产操作.要满足以上要 求,在选择对热电阻的安装部位和插入深度时要注意以下 几点:
热工测量及仪表基本知识 重点
热工测量●热工测量：是指压力、温度等热力状态参数的测量，通常还包括一些与热力生产过程密切相关的参数测量，如测量流量、液位、振动、位移、转速和烟气成分等。
●测量方法：按测量结果获取方式：直接、间接测量法；按被测量与测量单位的比较方式：偏差、微差、零差测量法；按被测量过程中状态分：静态、动态测量法。
●热工仪表组成：感受件，传送件，显示件。
●仪表的质量指标：准确度、线性度、回差、重复性误差、分辨率、灵敏度、漂移。
●热力学温标所确定的温度数值称为热力学温度也称绝对温度，用符号T表示。
单位为开尔文，用K表示。
●测量方法分类：接触式测温方法：膨胀式液体和固体温度计、压力式温度计、热电偶温度计和热电阻温度计、热敏电阻温度计。
非接触式测温方法：光学高温计，光电高温计、辐射温度计和比色温度计。
温度测量部分接触式测温（1）热电偶温度计①标准化热电偶：工艺上比较成熟，能批量生产、性能稳定、应用广泛，具有统一分度表并已列入国际和国家标准文件中的热电偶。
②非标准化的热电偶：进一步扩展高温和低温的测量范围；但还没有统一的分度表，使用前需个别标定。
●热电偶温度计：由热电偶、电测仪表和连接导线组成。
标准化热电偶-200~1600℃；非标准化热电偶-270~2800℃。
①测温范围广，可以在1K至2800℃的范围内使用；②精度高；③性能稳定；④结构简单；⑤动态特性好；⑥由温度转换的电信号便于处理和远传。
·8种标准化热电偶：S型、R型、B型、K型、N型、E型、T型、J型·四类非标准化热电偶：贵金属、贵—廉金属混合式、难熔金属、非金属●热电偶测温原理：热电效应：两种不同成分的导体（或半导体）A和B的两端分别焊接或绞接在一起，形成一个闭合回路，如果两个接点的温度不同，则回路中将产生一个电动势，称之为热电势，这种效应称为热电效应。
●热电偶的基本定律：均质导体定律、中间导体定律、连接温度（中间温度）定律。
①均质导体定律：由一种均质导体所组成的闭和回路，不论导体的截面积如何及导体各处温度分布如何，都不能产生热电势。
热工测量及仪表
热工仪表的组成和各部分功能：感受件，显示件，传送件，传输通道。
感受件：感受件直接与被测对象相联系，感受被测量的量值，并将感受到的被测量信号转换成相应的信号输出。
显示件：向观察者反映被测量的变化。
传送件：将感受件输出的信号根据显示件的要求，传送给显示件。
热工仪表的分类：直接变换式和平衡式仪表。
仪表的检定方法：比较法：被检表和标准表同时测同一被测量，把标准表的示值当成真值（约定真值），比较二者的示值以确定被检仪表有关性能指标，这就是比较法。
定点法：用被检定仪表去测标准物质提供的标准量以确定其性能的方法就称为定点法（标准物质检定法）。
仪表的质量指标：准确度，线性度，变差（回差），灵敏度，分辨率，重复性和重复性误差，漂移。
绝对误差δ：测量值与真实值之差。
相对误差γ：绝对误差δ与真实值之比并用百分数表示。
基本误差：在规定的工作条件下，仪表量程范围内各示值误差中的绝对误差最大者称为仪表的基本误差δj，即δj＝±|δmax | 。
附加误差：超出正常工作条件引起的误差。
允许误差：国家规定某类仪表基本误差的限值。
引用误差γy：仪表示值的绝对误差与改仪表量程之比，并用百分数表示。
仪表的准确度等级：仪表最大引用误差表示的允许误差去掉百分号后余下的数字称为该仪表的准确度等级。
灵敏度：仪表在达到稳态后，输出量增量与输入量增量之比称之为仪表的灵敏度，即为仪表“输入—输出”特性的斜率。
灵敏度减小，准确度变小，灵敏度增大，重复性误差增大。
线性度：反映仪表的输入一输出特性曲线与选用的对比直线之间的偏离程度。
回差：输入量上升和下降时，同一输入量相应的两输出量平均值之间的最大偏差与量程之比的百分数称为仪表的回差。
温度测量方法：接触式和非接触式。
接触式仪表：膨胀式温度计，压力式温度计，热电偶温度计，热电阻温度计。
非接触式仪表：辐射式高温计。
热电偶测温原理：主要利用热电现象。
热电偶放在被测对象中，当热端和冷端温度不同时回路中有热电流流过，产生热电流的电动势为热电势，这种物理现象称为热电现象。
热工测量及仪表
长而壁厚很薄的形状。
一、管道流体温度测量（续5）
6） 测温管材料的热导率 小 1 ，则 增b 1 加， 误差减小。因此测温管常用导热性质不 良的材料如陶瓷，不锈钢等来制造（应 该注意，采用这类材料制造测温管使会 增加导热阻力，使动态测量误差增加）。
至于减少b2的问题，关键在于使 变小， 方法是在测量管的露出部分加绝热2 层。
由此可m见2 误K差4 是很大的，被测介质温度越高，误差也 越大。这种情况会使测量工作完全失去意义。在实际 情况下，用式（6-2）来计算温度是很难的，因为各个 系数的数值不易确定，冷表面的温度也难以确定。为 了正确测定烟气温度，原则上可以采用T 2 以下措施：
三、高温气体温度测量（续3）
(1)把测温管和冷的管 壁隔离开来，使测温 管不直接对冷管壁进 行辐射。这是因为热 辐射误差和T 1 , T 2 的 四次方差成正比，T 1 , T 2 若有少许差别，产生 的误差就很大。图610是用隔离罩把测温 管和冷管壁面隔离开 来的例子。
t1tgC 1 T 14T 2 4 ...........(62) 1
式中C1 T为辐射散热系数，其中 为全体辐射 的斯忒潘---玻耳兹曼常数, T 为测温管表面的
总辐射发射率； 1 为管内介质和测温管之间放
热系数T 2 为管壁的热力学温度。
三、高温气体温度测量（续2）
应该指出，由于热辐射影响而产生的测量误差可能是 很大的。例如测量750℃锅炉过热器后面的烟气温度， 附近冷表面的平均温度是400℃，烟气对测温管的对流 放热系数是30/40/50W/(m2K)，测温管表面的辐射率是 0.8，仪表值为506/524/540℃，误差达-244,-226,-210℃。
焊小，所以接点导热误差小。平行焊两热电极分两点 焊在固体表面上，没有交叉点离开壁面的问题，所以 没有接点导热误差。 实验证明，三种形式的测温相对误差以球形焊最大， 交叉焊次之，平行焊最小。
一、管道流体温度测量（续5）
6） 测温管材料的热导率 小 1 ，则 增b 1 加， 误差减小。因此测温管常用导热性质不 良的材料如陶瓷，不锈钢等来制造（应 该注意，采用这类材料制造测温管使会 增加导热阻力，使动态测量误差增加）。
至于减少b2的问题，关键在于使 变小， 方法是在测量管的露出部分加绝热2 层。
由此可m见2 误K差4 是很大的，被测介质温度越高，误差也 越大。这种情况会使测量工作完全失去意义。在实际 情况下，用式（6-2）来计算温度是很难的，因为各个 系数的数值不易确定，冷表面的温度也难以确定。为 了正确测定烟气温度，原则上可以采用T 2 以下措施：
三、高温气体温度测量（续3）
(1)把测温管和冷的管 壁隔离开来，使测温 管不直接对冷管壁进 行辐射。这是因为热 辐射误差和T 1 , T 2 的 四次方差成正比，T 1 , T 2 若有少许差别，产生 的误差就很大。图610是用隔离罩把测温 管和冷管壁面隔离开 来的例子。
t1tgC 1 T 14T 2 4 ...........(62) 1
式中C1 T为辐射散热系数，其中 为全体辐射 的斯忒潘---玻耳兹曼常数, T 为测温管表面的
总辐射发射率； 1 为管内介质和测温管之间放
热系数T 2 为管壁的热力学温度。
三、高温气体温度测量（续2）
应该指出，由于热辐射影响而产生的测量误差可能是 很大的。例如测量750℃锅炉过热器后面的烟气温度， 附近冷表面的平均温度是400℃，烟气对测温管的对流 放热系数是30/40/50W/(m2K)，测温管表面的辐射率是 0.8，仪表值为506/524/540℃，误差达-244,-226,-210℃。
焊小，所以接点导热误差小。平行焊两热电极分两点 焊在固体表面上，没有交叉点离开壁面的问题，所以 没有接点导热误差。 实验证明，三种形式的测温相对误差以球形焊最大， 交叉焊次之，平行焊最小。
热工测量及仪表
概论测量过程的三要素：测量方法、测量单位、测量工具。
热工测量是保证热力设备安全、经济运行及实现自动化的必要条件，亦是经济管理、环境保护、研究新型热力生产系统和设备的重要手段。
测量方法，按测量结果的获取方式分，直接测量法和间接测量法；按被测量与测量单位的比较方式分，偏差测量法、位差测量法和零差测量法；按被测量在测量过程中的状态来分，静态测量法和动态测量法。
热工仪表的组成：感受件、显示件（显示、记录···）、信号转换）开环系统闭环系统：仪表质量指标主要包括：计量性能、操作性能、可靠性和经济性。
准确度，示值误差（相对误差r=绝对误差δ（示值x-真值μ）/|μ）基本误差δj=±|δmax|A引用误差r y=δ/A(量程)×100％最大引用误差r ymax=δj/ A×100％允许误差（极限误差）δyu或r yu精确度等级（允许误差去掉百分号）0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.线性度，最大偏差绝对值与量程之比的百分数回差（变差）、重复性和重复性误差、漂移分辨率△α，引起仪表示值可察觉的最小变动所需的输入信号的变化。
灵敏度，仪表到达稳定后，输出增量与输入增量的比s=△α/△x。
第一章测量误差的分析与处理第一节测量误差和不确定度误差的分类：粗大误差、系统误差、随机误差。
精密度，测量多次的重复性程度。
正确度，测量值偏离真值的程度。
准确度，精密度与正确度的综合。
不确定度，用测量值代表真值的不肯定程度。
第二节随机误差的分布规律测量足够多次后，随机误差服从于正态分布。
f（δ）=h exp（-δ2/（2ζ2）精密度指数h=1/（ζ√（2π））ζ越小，h越大，测量值接近真值的概率越大。
置信系数z=a/ζ，误差函数φ（z），置信区间【-a，a】或【-zζ，zζ】，区间上下限为置信限，置信概率或置信水平P{|δ|≦a}=1-α，显著性水平α表示随机误差落在置信区间外的概率。
热工测量仪表基础知识培训课件
• 二、主要技术参数 • 1．温度计分为轴向型，径向型，135°三种型式。 • 2．温度计的精度等级为1级，1.5级、2.5级。 • 3．保护管的材料一般为1Gr18Ni9Ti不锈钢和钛合金，其所能承受的
公斤压力可达到64Kf/cm2。
• 4．温度计的接点为上、下限（常开），单限、双上限。
节
位
代号
• 2．热电偶的结构形式 • 为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下： • 组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固； • 两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路； • 补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠； • 保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
• 3．热电偶冷端的温度补偿
变面积式流量计的主要形式 是转(浮)子流量计，是由锥形玻 璃管和浮子组成，浮子能在垂直 安装的锥形玻璃管内上下移动。 被测流体自下向上流过管壁与浮 子之间环隙时，托起浮子向上， 这时管与浮子之间的环隙面积增 大，直到浮子两边压差所形成的 力与浮子重力相等时，浮子便处 在一个平衡位置。
流量变化时浮子两边压差所 形成的力也随之变化，使浮子又 在一个新的位置上重新平衡，浮 子浮起的高度即为流量计的读数。
表示意义
第一位
W
温度测量仪表
第二位 第
S
金属膨胀式温
度计
一
第三位
S
感温元件为
节
热双金属片
X
带电接点
第四位
度计保护管浸入被测介质中的长度必 须大于感温元件的长度，一般浸入长度大于75mm ，0-50℃量程的浸入长度大于150mm，以保证测量 的准确性。
• 2．双金属温度计在保管、使用安装及运输中，应 避免碰撞，保护管，切勿使保管弯曲变形及将表 壳当表板手用。
热工仪表知识-温度测量
EAB ( t, t0 )=eAB ( t ) – C
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）
2021/4/21
7
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；
2021/4/21
11
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。
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。
热工仪表与测量
(1)热电偶基本定律的内容
两种均质金属组成的热电偶，其电势大 小与热电级直径，长度和沿热电级长度 上的温度分布无关，只与热电级材料和 两端温度有关； 热电势大小是两端温度的函数差，如果 两端温度相等，则热电势为零。
(2)热电偶基本定律的推论
（1）热电偶必须用两种性质不同的热电 级构成。 （2）若热电级材料的性质不均匀，即当 热电级温度分布不同时， 则热电偶将产 生附加电势。 所以根据附加热电势检查热电极材料 是 否均匀，从而衡量热电偶质量的高低。
•显示装置（测量终端）：向观察者显示被 测参数的数值和量值的装置
三、测量误差
测量误差：测量结果与被测量的真值之 差 绝对误差： ＝ x i X 0
xXi：0：测真量值结 果
相对误差： ＝ X0
真值无法测定，测量结果、误差
系统误差：在偏离规定条件时或由于测量方法 所引入的因素，按某确定规律所引起的误差
五、热工仪表的质量指标
仪表的准确度 仪表的非线性误差 变差 重复性 不灵敏区 漂移
§4-2温度测量及仪表
一、温度测量的基本概念 温度的定义：表征分子热运动的程度的 物理量 温标：衡量温度大小的标尺
摄氏：℃ 热力学：K 华氏：℉
温度计的分类和形式
膨胀式温度计
玻璃温度计 压力式温度计 双金属温度计
系统误差大、随即误差小 随机误差大、系统误差小 随机误差小、系统误差小，有疏忽误差
随机误差的特性及处理
当系统误差消除后，对一被测量进行无数次 测量时，同一方法、同一仪表，测量次数无 穷多时，总的算术平均就是被测参数的真值
最佳值（最优概值）：工程中n（测量次数）
的数值不可能无穷大，所得的结果只是真值
静态特性：
测量范围：
热工仪表
3、热电偶的类形 S B K J R E T ：铂铑10-铂 –20～1300℃ ：铂铑30-铂铑6 300～1600 ℃ ：镍铬-镍硅（镍铬-镍铝） -50～1000 ℃ ：铁-康铜 -40～750 ℃ ：铂铑13-铂 -0～1600 ℃ ：镍铬-康铜 -40 ～1000 ℃ ：铜-康铜 -40 ～350 ℃
华氏温标（°F）规定：在标准大气压下，冰的融点为32℃，水的沸点为 212℃，中间划分180等分，没等分为华氏1度，符号位°F。
摄氏温标（ ℃ ）规定：在标准大气压下，冰的融点为0℃，水的沸点为100℃， 中间划分100等分，没等分为华氏1度，符号位℃。
摄氏温度值t和华氏温度值tF有如下关系： t=5/9(tF-32) ℃
热电阻丝材料受腐蚀变质
更换热电阻
4、选型要点 连接方式：螺纹连接、法兰连接等。 量程范围：对于温度的测量，应保证工作温度在仪表量程的2/3 ～ 3/4处。 外护套材质：是否耐高温、耐腐蚀、耐磨等。 信号传输方式：2、3、4线制，电阻信号。 分度号选择：PT100、CU50等；电阻特性：如PT100特征为在标准条件下0度 时的测量电阻为100欧姆。 测量方式：表面式、插入式等，如为插入式还需对插入深度进行选择。
• 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。热力学温度是基本的物理量，它的单位为开尔文，热 力学温标和华氏温标有如下关系： • t/℃=T/K-273.15 t/℃——分子为摄氏温度，分母为摄氏温度的单位； T/K——分子为开尔文温度，分母为开尔文温度的单位。
热工仪表概述
1、概述 热工测量技术包括热工参数的测量方法和实现测量的仪表。热工测量参数 包括温度、压力、流量、物位、成分（如气体分析仪）等。 在工业锅炉运行中，通过热工参数的测量，可以及时反映热力设备的运行 工况，为运行人员提供操作依据；为锅炉控制系统准确及时地提供信号。因此， 热工测量是保证热力设备安全、经济运行及实现自动化的基础条件。 目前我国电动仪表中并存着两种标准信号制度，在DDZ-Ⅰ和DDZ-Ⅱ型仪 表中采用0~10毫安直流电流作为标准信号，而在DDZ-Ⅲ型仪表中，采用目前 国际上统一的4~20毫安直流电流作为标准信号。从安全防爆、减少损耗、节 省能量考虑，信号电流的满度值都希望选小一些。但太小也有困难，起点电流 太小将会给两线制仪表带来困难，因为它将要求降低整个仪表在零信号时消耗 的总电流。而在目前的元器件水平下，起点电流比4mA再小有时将发生困难。 因此，目前国际上采用4～20mA作为标准信号。有利于识别仪表断电、断线 等故障，且为现场变送器实现两线制提供了可能。
热工测量及仪表专题介绍
E=EAB(t1,t2)
三、压力测量-1151电容式压力（压差）传感器
电容式压力变送器是将压力的变化转化为电容量的变化，然后 进行测量的变送器。它是一种开环检测仪表、具有结构简单、 过载能力强、测量精度高、体积小、重量轻、使用方便等特点。
C A
d
❖改变d能够获得较高灵敏度，可测量微米数 量级的位移；
漩涡流量计由检测器和转换器组成。
在流动的流体中放置一根其轴线 与流向垂直的非流线性柱形体(加 三角柱、圆柱等)，称之为漩涡发 生体。当流体沿漩涡发生体绕流 时，会在漩涡发生体下游产生不 对称但有规律的交替漩涡列，这 就是所谓的卡门涡街现象。
四、流量测量-漩涡流量计
涡街稳定的条件：h/L=0.281时
1
C 2D2 1 4 4
2 p
1
五、成分分析仪表-氧化锆氧量计
火电厂锅炉燃烧质量如何检测？ 炉烟成分自动分析
过剩空气系数α保持在一定 范围，可保证燃料完全燃烧， 又不过多地增加排烟量和降 低燃烧温度。过剩空气系数 α可通过分析的O2和CO2含量 来判断。
氧含量与α有单值关系，且此受燃料品种的影响较小；氧量计 的反应比二氧化碳表计快。所以目前电厂中大量采用氧量计测 过剩空气系数。
确定的，对确定的被测金属， 和u也
是定值，因此线圈的电感L将只随线圈 与金属导体间的距离d改变，两者之间 具有单值对应关系。
七、机械量测量-位移测量
七、机械量测量-位移测量
七、机械量测量--转速测量
七、机械量测量--振动测量
空气
烟气 2 —参比气样氧容积浓度；
—待测气样氧容积浓度。 1
五、成分分析仪表-氧化锆氧量计
氧化锆氧量计使用中注意事项
➢ 氧化锆传感器需要恒温或在计算电 路中采取补偿措施，以消除传感器温度 （池温）对测量的影响。氧化锆氧量计 又分为恒温式和补偿式两种。 ➢氧化锆传感器要在一定高温下工作， 以保证有足够高的灵敏度。 ➢保持参比气样的压力与待测气样的压 力相等。 ➢保持参比气样和待测气样一定的流速， 以保证测量的准确性。 ➢氧化锆纯度要高，存在杂质会降低输 出电势。致密性要好，否则氧离子直接 穿过。 ➢显示仪表具有较的输入阻抗。
三、压力测量-1151电容式压力（压差）传感器
电容式压力变送器是将压力的变化转化为电容量的变化，然后 进行测量的变送器。它是一种开环检测仪表、具有结构简单、 过载能力强、测量精度高、体积小、重量轻、使用方便等特点。
C A
d
❖改变d能够获得较高灵敏度，可测量微米数 量级的位移；
漩涡流量计由检测器和转换器组成。
在流动的流体中放置一根其轴线 与流向垂直的非流线性柱形体(加 三角柱、圆柱等)，称之为漩涡发 生体。当流体沿漩涡发生体绕流 时，会在漩涡发生体下游产生不 对称但有规律的交替漩涡列，这 就是所谓的卡门涡街现象。
四、流量测量-漩涡流量计
涡街稳定的条件：h/L=0.281时
1
C 2D2 1 4 4
2 p
1
五、成分分析仪表-氧化锆氧量计
火电厂锅炉燃烧质量如何检测？ 炉烟成分自动分析
过剩空气系数α保持在一定 范围，可保证燃料完全燃烧， 又不过多地增加排烟量和降 低燃烧温度。过剩空气系数 α可通过分析的O2和CO2含量 来判断。
氧含量与α有单值关系，且此受燃料品种的影响较小；氧量计 的反应比二氧化碳表计快。所以目前电厂中大量采用氧量计测 过剩空气系数。
确定的，对确定的被测金属， 和u也
是定值，因此线圈的电感L将只随线圈 与金属导体间的距离d改变，两者之间 具有单值对应关系。
七、机械量测量-位移测量
七、机械量测量-位移测量
七、机械量测量--转速测量
七、机械量测量--振动测量
空气
烟气 2 —参比气样氧容积浓度；
—待测气样氧容积浓度。 1
五、成分分析仪表-氧化锆氧量计
氧化锆氧量计使用中注意事项
➢ 氧化锆传感器需要恒温或在计算电 路中采取补偿措施，以消除传感器温度 （池温）对测量的影响。氧化锆氧量计 又分为恒温式和补偿式两种。 ➢氧化锆传感器要在一定高温下工作， 以保证有足够高的灵敏度。 ➢保持参比气样的压力与待测气样的压 力相等。 ➢保持参比气样和待测气样一定的流速， 以保证测量的准确性。 ➢氧化锆纯度要高，存在杂质会降低输 出电势。致密性要好，否则氧离子直接 穿过。 ➢显示仪表具有较的输入阻抗。
热工参数测量之温度测量
三温度测量仪表的分类测温方式温度计种类测量原理膨胀式温度计利用液体或者固体热胀冷缩的性质以液体的体积变化或固体的变形量测量温度构造简单使用方便测量精度高价格低性能可靠量程和使用范围有限惰性大不能自动记录及远距离传送压力式温度计属于膨胀式温度计利用定容气体或液体受热膨胀时压力随温度变化的性质测量温度构造简单坚固防震可以远距离测量并可制成自动记录式准确度低滞后大损坏后难修理不能测量点温度和表面温度热电偶温度计利用金属或半导体的热电效应测量温度测温范围广准确度高便于远距离多点集中测量和自动控制环境温度变化时需进行冷端温度补偿在低温段测量准确度低电阻温度计利用金属或半导体的电阻随温度变化的特性测量温度低温条件下测量准确度高便于远距离多点集中测量和自动控制不能测量较高温度使用时须注意环境温度对一次元件的影响非接触式温度计辐射式温度计利用物体的热辐射强度随温度变化特性测量温度测量时不破坏被测温度场测温上限高响应速度快低温段测量不准确测温准确度受环境条件影响三温度测量仪表的分类温度仪表接触式温度测量仪表非接触式温度测量仪表测量条件感温元件要与被测对象良好接触
= 4.15mV
第二十六页，共85页
• 测量仪表及连接导线作为第三种导体接入热电偶回 路。
第二十七页，共85页
3.中间温度定律：接点温度为t和t0的热电偶，产生的热电势等
于两支同性质热电偶在接点温度分别为t、tn和tn、t0时产生的热
电势的代数和，其中tn为中间温度即 ，
。
E A B t,t0 E A B t,tn E A B tn ,t0
测温范围广， 准确度高，便 于远距离、多 点、集中测量 和自动控制
低温条件下测 量准确度高， 便于远距离、 多点、集中测 量和自动控制
测量时不破坏 被测温度场， 测温上限高， 响应速度快
= 4.15mV
第二十六页，共85页
• 测量仪表及连接导线作为第三种导体接入热电偶回 路。
第二十七页，共85页
3.中间温度定律：接点温度为t和t0的热电偶，产生的热电势等
于两支同性质热电偶在接点温度分别为t、tn和tn、t0时产生的热
电势的代数和，其中tn为中间温度即 ，
。
E A B t,t0 E A B t,tn E A B tn ,t0
测温范围广， 准确度高，便 于远距离、多 点、集中测量 和自动控制
低温条件下测 量准确度高， 便于远距离、 多点、集中测 量和自动控制
测量时不破坏 被测温度场， 测温上限高， 响应速度快
热工仪表及测量技术
（3）组合测量法：测量中使各个未知量以不同的组合形 式出现（或改变测量条件以获得这种不同组合），根 据直接测量或间接测量所获得的数据，通过解联立方 程组以求得未知量的数值，这类测量称为组合测量。
测量方法的其它分类方式：
按不同的测量条件分：等精度测量与非等精 度测量
按被测量在测量过程中的状态不同分：静态 测量与动态测量
（+2kPa，
+1.43%，
+1.0% ）
3.某1.5级测量范围为0~100kPa的压力表，在 50kPa、80kPa、100kPa三点校验时，其示值 绝对误差分别为－0.8kPa、+1.2kPa、+1.0kPa， 试问该表是否合格？
仪器基 本误差 小于允 许误差， 仪器合 格；反 之则不 合格。
用S表示，即 S L
X b
式中，S—— 仪表灵敏度
△L、△Xb—— 分别为输入与输出变化量
问：某测量范围是0～100MPa的压力表，其满 量程时指针转角为270度，它的灵敏度是多少？
2.7度 /MPa
3．灵敏限（分辨率、死区）
它表明仪表响应输入量微小变化的能力指 标，即不能引起输出发生变化的最大输入变化 幅度与量程范围之比的百分数。
100%
m 一般约定值m有如下几种取法：
m取测量仪表的指示值x时，γ称为标称相对误差；
m取测量的实际值X时，γ称为实际相对误差；
m取仪表的满刻度值时，γ称为引用相对误差。
对于相同的被测量，用绝对误差评定其测 量精度的高低。但对于不同的被测量，则 应采用相对误差来评定。
测量过程中存在测量误差是不可避免的， 任何测量值只能近似反映被测量的真值。
第二节 测量系统的组成及其功能
热工测量仪表
M ( ,T ) (J cm2 m1)
0 1 2 3 4 5 (m)
绝对黑体的辐出度按波长分布曲线
（1）斯忒藩（Stefan)—玻尔兹曼定律
M ( ,T ) ~λ 曲线下的面积等于绝对黑体在一
定温度下的辐射出射度 M0(T ) 即：
M0 (T ) 0 M (,T )d
由实验及理论都可以得到 斯忒藩—玻尔兹曼定律
1400K
一、热辐射及相关定律
1、热辐射
热辐射体中原子和分子不发生运动状态变化； 热辐射能量来自物体的热运动； 在任何温度下（不是绝对零度）辐射连续光谱。
发射本领和吸收本领
发射本领（单色辐射出射度）：
是用来描述辐射物体发射能量的能力的物理量。
(1)单色辐射出射度 M (,T ) :
~ d, d 1 ds 1
问题：如何从理论上找到符合实验曲线的函数式 ？
Mb( ,T) f ( ,T)
1、维恩经验公式:
M
b
(,
T
)
C15e
C2
T
这个公式与实验曲线短波长处符合得很好， 但在波长很长处与实验曲线相差较大。
2、瑞利--金斯经验公式:
M b ( ,T )
2
c2
2kT
M b (,T )
2c 4
kT
或者，
这个公式在波长很长处与实验曲线比较相近，
间。 与温度、该物体的性质和表面情况有关； 则按基
尔霍夫定律还与 有关， 和 都要用实验方法确定 。
c2
M c1 5 (eT 1)1
M T 4
(7 8)
(7 9)
二、单色辐射高温计
由普朗克定律或维恩公式可知，物体在某一波长
下的光谱辐射出射度与温度有单值函数关系，而且光
0 1 2 3 4 5 (m)
绝对黑体的辐出度按波长分布曲线
（1）斯忒藩（Stefan)—玻尔兹曼定律
M ( ,T ) ~λ 曲线下的面积等于绝对黑体在一
定温度下的辐射出射度 M0(T ) 即：
M0 (T ) 0 M (,T )d
由实验及理论都可以得到 斯忒藩—玻尔兹曼定律
1400K
一、热辐射及相关定律
1、热辐射
热辐射体中原子和分子不发生运动状态变化； 热辐射能量来自物体的热运动； 在任何温度下（不是绝对零度）辐射连续光谱。
发射本领和吸收本领
发射本领（单色辐射出射度）：
是用来描述辐射物体发射能量的能力的物理量。
(1)单色辐射出射度 M (,T ) :
~ d, d 1 ds 1
问题：如何从理论上找到符合实验曲线的函数式 ？
Mb( ,T) f ( ,T)
1、维恩经验公式:
M
b
(,
T
)
C15e
C2
T
这个公式与实验曲线短波长处符合得很好， 但在波长很长处与实验曲线相差较大。
2、瑞利--金斯经验公式:
M b ( ,T )
2
c2
2kT
M b (,T )
2c 4
kT
或者，
这个公式在波长很长处与实验曲线比较相近，
间。 与温度、该物体的性质和表面情况有关； 则按基
尔霍夫定律还与 有关， 和 都要用实验方法确定 。
c2
M c1 5 (eT 1)1
M T 4
(7 8)
(7 9)
二、单色辐射高温计
由普朗克定律或维恩公式可知，物体在某一波长
下的光谱辐射出射度与温度有单值函数关系，而且光
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低温端因获得多余的电子而带负电 , 因此, 在导体两端便形 成接触电势, 其大小由下面公式给出:
K E A (T , T0 ) e
T
T0
1 d ( N AT t ) dt N AT dt
式中: NAT和NBT分别为A导体和B导体的电子密度, 是 温度的函数。
（3）热电偶回路的热电势
现了一些问题，已无法满足现代科学发展对温度测量的要求。国 际计量委员会决定用1990年国际温标（ITS-90）代替IPTS-68。
在1990年国际温标中指出，热力学温标是基本物理量。单位
开尔文，符号为K。它规定水的三相点热力学温度为273.16K，定 义开尔文一度等于水三相点热力学温度的1/273.16。 在 ITS-90 中同时使用国际开尔文温度（符号为 T90 ）和国际摄 氏温度（符号为t90），其关系为 t90 = T90 － 273.15 T90单位为开尔文（K），t90单位为摄氏度（℃）。这里所说 的摄氏度符合国际实用温标（ITS-90）的规定。
标准大气压力下，水的冰点为32度，沸点是212度，分为
180等份，每份温度定义为华氏1度，摄氏温度和华氏温度的 关系为
5 c9 ( F 32)
类似的经验温标还有兰氏、列氏等。 经验温标的缺点在于它的局限性和随意性。
3、热力学温标
热力学温标是英国物理学家开尔文 (Kelvin) 于 1848 年以
从理论上可以证明该接触电势的大小和方向主要
取决于两种材料的性质（电子密度）和接触面温
度的高低。
温度越高，接触电势越大；两种导体电子密度比
值越大，接触电势也越大。
（2）温差电势 同一导体的两端温度不同时, 高温端的电子能量要比低 温端的电子能量大, 因而从高温端跑到低温端的电子数比从
低温端跑到高温端的要多, 结果高温端因失去电子而带正电,
温度的微观概念表明：物体温度的高低标志着组成物体 的大量分子无规则运动的剧烈程度，即对其分子平均动能
大小的一种量度。显然物体的物理化学特性与温度密切相
关。 温度不能直接加以测量，只能借助于冷热不同的物体之 间的热交换，以及物体的某些物理性质随着冷热程度不同 而变化的特性间接测量。
虽然有不少物体的某些性质或状态（如电阻、体积、电势 等）会随温度的变化而变化，但并不是所有的物质都可制作
(2) 温度测量方法及分类：测量方法按感温元件是否与被
测介质接触, 可以分成接触法与非接触法两大类。
a. 接触法
当两个物体接触后，经过足够长时间达到热平衡后，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地热接触，使两者达到
热电偶回路中产生的总热电势为
ＥAB(T, T0)=EAB(T)-EAB(T0)+EB(T, T0)-EA(T, T0)
电偶的热电势可表示为 EAB(T, T0)=EAB(T)-EAB(T0)
在总热电势中, 温差电势比接触电势小很多, 可忽略不计, 热
对于已选定的热电偶，当参考端温度T0恒定时，EAB(T0)=c
热电偶所产生的热电势由两部分组成: 温差电势和接触电势。
（1）接触电势 两种不同导体接触的时候，由于导体内的自由电子密 度不同，如果 NA>NB．电子密度大的导体 A 中的电子就向
电子密度小的导体B扩散，从而由于导体A失去了电子而具
有正电位。相反导体B由于接收到了扩散来的电子而具有负 电位。这样在扩散达到动态平衡时 A、B之间就形成了一个 电位差。这个电位差称为接触电势。 接触电势的数值取决于两种不同导体的性质和接触点的
工程上所使用的各种类型的热电偶均把 E(t) 和 t 的关系制成 易于查找的表格形式，这种表格称为热电偶的分度表。
2. 热电偶基本定律
（1）均质导体定律：由一种均质导体组成的闭合回路中 ,
不论导体的截面和长度如何以及各处的温度分布如何, 都不 能产生热电势。这条定理说明, 热电偶必须由两种不同性质 的均质材料构成。如材料不均匀、由于温度梯度的存在， 将会有附加电动势产生。
热平衡。
b. 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
按工作原理来划分，也根据温度范围（高温、中温、低 温等）或仪表精度（基准、标准等）来划分。
பைடு நூலகம்
1. 热电偶测温原理
两种不同的导体（或半导体）组成一 个闭合回路，如图所示。当两个接触点(称
为结点)温度t和t0不相同时，回路中既产生
电势，并有电流流通，这种把热能转换成 电能的现象称为热电效应，称回路电势为
热电势。
两金属丝称为偶极或热电极。两个结点中与被测介质接触的一个称为
测量结称工作端、热端，另一个称为参考端或自由端、冷端。
行非接触式测量。
光学高温计、比色高温计、辐射高温计
表2
常用的测温仪表特点
第二节 热电偶温度计
热电偶是目前世界上科研和生产中应用最普遍、最广泛的温度 测量元件。 它将温度信号转换成电势（mV）信号，配以测量毫伏的仪表或 变送器可以实现温度的测量或温度信号的转换。 具有结构简单、制作方便、测量范围宽、准确度高、性能稳定 、复现性好、体积小、响应时间短等各种优点。 它既可以用于流体温度测量，也可以用于固体温度测量。既可 以测量静态温度，也能测量动态温度。 并且直接输出直流电压信号，便于测量、信号传输、自动记录 和控制等。
热力学第二定律为基础所引出的与测温物质无关的温标。 热力学温标是以卡诺循环为基础。 卡诺定律指出，一个工作于恒温热源与恒温冷源之间的 可逆热机，其效率只与热源和冷源的温度有关。假设热机 从温度为T2的热源获得的热量为Q2，放给温度为T1的冷源 的热量为Q1，则有
Q1 T 1 Q2 T2
开尔文引出此温标后，于1854年建议用一个固定点来确 定此温标。人们发现水的三相点(273.16K)的稳定性能长期 维持在0.1mK范围内。因此，1954年第10届国际计量大会 决定采用水的三相点作为热力学温际的基本固定点。此温标 的表达式为：
(3) 中间温度定律 ：热电偶 AB 在接点温度为 t 、 t0 时的热电势
EAB(t, t0)等于热电偶AB在接点温度t、tc和tc、t0时的热电势EAB(t, tc) 和EAB(tc, t0)的代数和，即:
两端点在任意温度时的热电势为：
该定律是参考端温度计算修正法的理论依据。在实际热电偶
测温回路中,利用热电偶这一性质,可对参考端温度不为0℃的 热电势进行修正。
ITS-90的一些规定如下：
由0.65K到4He临界点（~5.2K）温度范围为一温度段，在
此温度段内用3He和4He周期压力与温度的关系来确定温度。 由4He沸点（~4.2K）到氖三相点（~24.6K）温度范围内， T90的确定采用在三个规定温度点分度过的3He或4He气体温 度计内插。这三个点分别是氖三相点（ ~24.6K）、平衡氢 三相点（~13.8K）和4He正常沸点（~4.2K）。 由平衡氢三相点（~13.8K）到银凝固点（~962℃），这 个温度段内，标准仪器应用铂电阻温度计。
成温度计。选作温度计的物质，其性质必须满足以下条件：
物质的某一属性G仅与温度T有关，即G = G(T)，且必须 是单调函数，最好是线性的。 随温度变化的属性应是容易测量的，且输出信号较强， 以保证仪表的灵敏度和测量精确度。
应有较宽的测量范围。
有较好的复现性和稳定性。
二、温标
为了定量地描述温度高低，必须建立温度标尺，即温标。
热工仪表及测量技术
第一节 概 述 温度是工业生产和科学实验中一个非常重要的
参数。物体的许多物理现象和化学性质都与温度有
关。许多生产过程都是在一定的温度范围内进行的， 需要测量温度和控制温度。 随着科学技术的发展， 对温度的测量越来越普遍，而且对温度测量的准确 度也有更高的要求。
一、温度
温度是表征物体冷热程度的物理量; 温度是描述系统不同自由度能量分布状况的物理量; 温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量。 温度的宏观概念是建立在热平衡基础上的。任意两个冷 热程度不同的物体相互接触，它们之间必然会发生热交换 现象，热量要从温度高的物体传向温度低的物体，直到两 物体之间的温度完全一致时，这种热传递现象才能停止。
银凝固点（~962℃）以上温度区间采用普朗克定律外推。
三 、温度计分类
1、温度测量方法
(1) 温度传感器的组成在工程中无论是简单的还是复杂的测温传 感器, 就测量系统的功能而言，通常由现场的感温元件和控制室的 显示装置两部分组成，如图 11 - 1 所示。简单的温度传感器往往 是温度传感器和显示组成一体的，一般在现场使用。
（2）中间导体定律：在热电偶测温回路内, 接入第三种导
体, 只要其两端温度相同, 则对回路的总热电势没有影响。
接入第三种导体回路如图所示。 由于
温差电势可忽略不计, 则回路中的总热电势 等于各接点的接触电势之和。 即 EABC(T,T0)=EAB(T)+EBC(T0)+ECA(T0) 当T= T0 时, 有 ＥBC(T0)+ECA(T0)=-EＡＢ(T0) 所以 ＥＡＢＣ(T, T0)=EAB(T)-EAB(T0)=EAB(T, T0) 同理, 加入第四、第五种导体后 , 只要 加入的导体两端温度相等, 同样不影响回路 中的总热电势。
温标是温度数值化的标尺，它规定了温度的读数起点和
测量温度的基本单位。各种温度计的刻度数值均由温标确定。
K E A (T , T0 ) e
T
T0
1 d ( N AT t ) dt N AT dt
式中: NAT和NBT分别为A导体和B导体的电子密度, 是 温度的函数。
（3）热电偶回路的热电势
现了一些问题，已无法满足现代科学发展对温度测量的要求。国 际计量委员会决定用1990年国际温标（ITS-90）代替IPTS-68。
在1990年国际温标中指出，热力学温标是基本物理量。单位
开尔文，符号为K。它规定水的三相点热力学温度为273.16K，定 义开尔文一度等于水三相点热力学温度的1/273.16。 在 ITS-90 中同时使用国际开尔文温度（符号为 T90 ）和国际摄 氏温度（符号为t90），其关系为 t90 = T90 － 273.15 T90单位为开尔文（K），t90单位为摄氏度（℃）。这里所说 的摄氏度符合国际实用温标（ITS-90）的规定。
标准大气压力下，水的冰点为32度，沸点是212度，分为
180等份，每份温度定义为华氏1度，摄氏温度和华氏温度的 关系为
5 c9 ( F 32)
类似的经验温标还有兰氏、列氏等。 经验温标的缺点在于它的局限性和随意性。
3、热力学温标
热力学温标是英国物理学家开尔文 (Kelvin) 于 1848 年以
从理论上可以证明该接触电势的大小和方向主要
取决于两种材料的性质（电子密度）和接触面温
度的高低。
温度越高，接触电势越大；两种导体电子密度比
值越大，接触电势也越大。
（2）温差电势 同一导体的两端温度不同时, 高温端的电子能量要比低 温端的电子能量大, 因而从高温端跑到低温端的电子数比从
低温端跑到高温端的要多, 结果高温端因失去电子而带正电,
温度的微观概念表明：物体温度的高低标志着组成物体 的大量分子无规则运动的剧烈程度，即对其分子平均动能
大小的一种量度。显然物体的物理化学特性与温度密切相
关。 温度不能直接加以测量，只能借助于冷热不同的物体之 间的热交换，以及物体的某些物理性质随着冷热程度不同 而变化的特性间接测量。
虽然有不少物体的某些性质或状态（如电阻、体积、电势 等）会随温度的变化而变化，但并不是所有的物质都可制作
(2) 温度测量方法及分类：测量方法按感温元件是否与被
测介质接触, 可以分成接触法与非接触法两大类。
a. 接触法
当两个物体接触后，经过足够长时间达到热平衡后，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地热接触，使两者达到
热电偶回路中产生的总热电势为
ＥAB(T, T0)=EAB(T)-EAB(T0)+EB(T, T0)-EA(T, T0)
电偶的热电势可表示为 EAB(T, T0)=EAB(T)-EAB(T0)
在总热电势中, 温差电势比接触电势小很多, 可忽略不计, 热
对于已选定的热电偶，当参考端温度T0恒定时，EAB(T0)=c
热电偶所产生的热电势由两部分组成: 温差电势和接触电势。
（1）接触电势 两种不同导体接触的时候，由于导体内的自由电子密 度不同，如果 NA>NB．电子密度大的导体 A 中的电子就向
电子密度小的导体B扩散，从而由于导体A失去了电子而具
有正电位。相反导体B由于接收到了扩散来的电子而具有负 电位。这样在扩散达到动态平衡时 A、B之间就形成了一个 电位差。这个电位差称为接触电势。 接触电势的数值取决于两种不同导体的性质和接触点的
工程上所使用的各种类型的热电偶均把 E(t) 和 t 的关系制成 易于查找的表格形式，这种表格称为热电偶的分度表。
2. 热电偶基本定律
（1）均质导体定律：由一种均质导体组成的闭合回路中 ,
不论导体的截面和长度如何以及各处的温度分布如何, 都不 能产生热电势。这条定理说明, 热电偶必须由两种不同性质 的均质材料构成。如材料不均匀、由于温度梯度的存在， 将会有附加电动势产生。
热平衡。
b. 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
按工作原理来划分，也根据温度范围（高温、中温、低 温等）或仪表精度（基准、标准等）来划分。
பைடு நூலகம்
1. 热电偶测温原理
两种不同的导体（或半导体）组成一 个闭合回路，如图所示。当两个接触点(称
为结点)温度t和t0不相同时，回路中既产生
电势，并有电流流通，这种把热能转换成 电能的现象称为热电效应，称回路电势为
热电势。
两金属丝称为偶极或热电极。两个结点中与被测介质接触的一个称为
测量结称工作端、热端，另一个称为参考端或自由端、冷端。
行非接触式测量。
光学高温计、比色高温计、辐射高温计
表2
常用的测温仪表特点
第二节 热电偶温度计
热电偶是目前世界上科研和生产中应用最普遍、最广泛的温度 测量元件。 它将温度信号转换成电势（mV）信号，配以测量毫伏的仪表或 变送器可以实现温度的测量或温度信号的转换。 具有结构简单、制作方便、测量范围宽、准确度高、性能稳定 、复现性好、体积小、响应时间短等各种优点。 它既可以用于流体温度测量，也可以用于固体温度测量。既可 以测量静态温度，也能测量动态温度。 并且直接输出直流电压信号，便于测量、信号传输、自动记录 和控制等。
热力学第二定律为基础所引出的与测温物质无关的温标。 热力学温标是以卡诺循环为基础。 卡诺定律指出，一个工作于恒温热源与恒温冷源之间的 可逆热机，其效率只与热源和冷源的温度有关。假设热机 从温度为T2的热源获得的热量为Q2，放给温度为T1的冷源 的热量为Q1，则有
Q1 T 1 Q2 T2
开尔文引出此温标后，于1854年建议用一个固定点来确 定此温标。人们发现水的三相点(273.16K)的稳定性能长期 维持在0.1mK范围内。因此，1954年第10届国际计量大会 决定采用水的三相点作为热力学温际的基本固定点。此温标 的表达式为：
(3) 中间温度定律 ：热电偶 AB 在接点温度为 t 、 t0 时的热电势
EAB(t, t0)等于热电偶AB在接点温度t、tc和tc、t0时的热电势EAB(t, tc) 和EAB(tc, t0)的代数和，即:
两端点在任意温度时的热电势为：
该定律是参考端温度计算修正法的理论依据。在实际热电偶
测温回路中,利用热电偶这一性质,可对参考端温度不为0℃的 热电势进行修正。
ITS-90的一些规定如下：
由0.65K到4He临界点（~5.2K）温度范围为一温度段，在
此温度段内用3He和4He周期压力与温度的关系来确定温度。 由4He沸点（~4.2K）到氖三相点（~24.6K）温度范围内， T90的确定采用在三个规定温度点分度过的3He或4He气体温 度计内插。这三个点分别是氖三相点（ ~24.6K）、平衡氢 三相点（~13.8K）和4He正常沸点（~4.2K）。 由平衡氢三相点（~13.8K）到银凝固点（~962℃），这 个温度段内，标准仪器应用铂电阻温度计。
成温度计。选作温度计的物质，其性质必须满足以下条件：
物质的某一属性G仅与温度T有关，即G = G(T)，且必须 是单调函数，最好是线性的。 随温度变化的属性应是容易测量的，且输出信号较强， 以保证仪表的灵敏度和测量精确度。
应有较宽的测量范围。
有较好的复现性和稳定性。
二、温标
为了定量地描述温度高低，必须建立温度标尺，即温标。
热工仪表及测量技术
第一节 概 述 温度是工业生产和科学实验中一个非常重要的
参数。物体的许多物理现象和化学性质都与温度有
关。许多生产过程都是在一定的温度范围内进行的， 需要测量温度和控制温度。 随着科学技术的发展， 对温度的测量越来越普遍，而且对温度测量的准确 度也有更高的要求。
一、温度
温度是表征物体冷热程度的物理量; 温度是描述系统不同自由度能量分布状况的物理量; 温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量。 温度的宏观概念是建立在热平衡基础上的。任意两个冷 热程度不同的物体相互接触，它们之间必然会发生热交换 现象，热量要从温度高的物体传向温度低的物体，直到两 物体之间的温度完全一致时，这种热传递现象才能停止。
银凝固点（~962℃）以上温度区间采用普朗克定律外推。
三 、温度计分类
1、温度测量方法
(1) 温度传感器的组成在工程中无论是简单的还是复杂的测温传 感器, 就测量系统的功能而言，通常由现场的感温元件和控制室的 显示装置两部分组成，如图 11 - 1 所示。简单的温度传感器往往 是温度传感器和显示组成一体的，一般在现场使用。
（2）中间导体定律：在热电偶测温回路内, 接入第三种导
体, 只要其两端温度相同, 则对回路的总热电势没有影响。
接入第三种导体回路如图所示。 由于
温差电势可忽略不计, 则回路中的总热电势 等于各接点的接触电势之和。 即 EABC(T,T0)=EAB(T)+EBC(T0)+ECA(T0) 当T= T0 时, 有 ＥBC(T0)+ECA(T0)=-EＡＢ(T0) 所以 ＥＡＢＣ(T, T0)=EAB(T)-EAB(T0)=EAB(T, T0) 同理, 加入第四、第五种导体后 , 只要 加入的导体两端温度相等, 同样不影响回路 中的总热电势。
温标是温度数值化的标尺，它规定了温度的读数起点和
测量温度的基本单位。各种温度计的刻度数值均由温标确定。