温度计量基础知识

数的材料制成，分为杆式和双金属式
t t0
两大类。
图所示为杆式温度计的原理图。由 于芯杆材料的膨胀系数比与基座相连 的外套大，故当温度变化时芯杆对基 座产生相对位移，经简单的机械放大 后，就可直接指示温度值。
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双金属温度计
➢ 固体长度随温度变化的情况可用下式表示：
L1 L0 1 k t1 t0
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玻璃液体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。
慢，通常为几十秒到几分钟
通常为1.0、1.5、2.5级 快，通常为2～3秒钟
整个测温系统结构简单、体积小、可靠、维 护方便、价格低廉，仪表读数直接反映被 测物体实际温度；可方便地组成多路集中 测量与控制系统
整个测温系统结构复杂、体积大、调整麻 烦、价格昂贵；仪表读数通常只反映被测 物体表现温度(需进一步转换)；不易组成 测温、控温一体化的温度控制装置
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目录
1 温度测量的基础知识 2 膨胀式温度计 3 电阻式温度计 4 热电偶温度计 5 温度计量检定标准装置
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➢应用热膨胀原理测温
测测量量原原理理
物体受热时产生膨胀
液液体体膨膨胀胀式式温温度度计计
固固体体膨膨胀胀式式温温度度计计
玻璃管温度计
1 温度测量的基础知识 2 膨胀式温度计 3 电阻式温度计 4 热电偶温度计 5 温度计量检定标准装置
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电阻温度计
定义：根据导体电阻随温度而变化的规律来测量温度 的温度计。最常用的电阻温度计都采用金属丝绕制成 感温元件，主要有铂电阻温度计和铜电阻温度计，在 低温下还有碳、锗和铑铁电阻温度计。
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目录
1 温度计量的基础知识 2 膨胀式温度计 3 电阻式温度计 4 热电偶温度计 5 温度计量检定标准装置
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温度计量的基础知识
一、基本概念
温度标志着物质 内部大量分子无规则 运动的剧烈程度。温 度越高，表示物体内 部分子热运动越剧烈。
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➢ 双金属温度计的感温 双金属元件的形状有 平面螺旋型和直线螺 旋型两大类，其测温 范围大致为-80℃— 600℃，精度等级通 常为1.5级左右。
➢ 双金属温度计抗振性 好，读数方便，但精 度不太高，只能用做 一般的工业用仪表。
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目录
➢ 基于固体受热膨胀原理，测量温度通常是把 两片线膨胀系数差异相对很大的金属片叠焊 在一起，构成双金属片感温元件，当温度变 化时，因双金属片的两种不同材料线膨胀系 数差异相对很大而产生不同的膨胀和收缩， 导致双金属片产生弯曲变形。下图是双金属 温度计原理图：
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➢双金属温度计原理图
双金属温度计
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温度检测温方度计量法基础及仪表
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膨胀式温度计
1. 液体膨胀式温度计
这是应用最早而且当前使用最广泛的一 种温度计，典型结构如图所示。它由液 体储存器、毛细管和标尺组成。
液体玻璃温度计的测温上限取决于所用 液体汽化点的温度，下限受液体凝点温 度的限制。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。
特别适合1200℃以下、热容大、无腐蚀性 对象的连续在线测温，对高于l 300℃以上 的温度测量较困难
原理上测量范围可以从超低温到极高温， 但1000℃以下，测量误差大，能测运动物 体和热容小的物体温度
精度
响应 速度
其它 特点
工业用表通常为1.0、0.5、0.2及0.1级， 实验室用表可达0.01级
模拟图：在一个密闭的空间里，气体分子在 高温时的运动速度比低温时快！
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二、温标 1、温度的数值表示方法称为温标。
它规定了温度的读数的起点（即零点）以及 温度的单位。各类温度计的刻度均由温标确定。
2、国际上规定的温标有：摄氏温标、华氏
温标、热力学温标、国际实用温标等。
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电阻温度计
电阻温度系数的定义是：温度变化1℃时电阻值的相对变 化量，用α来表示，单位是℃-1，根据定义，α用下式表示：
dR R
1
dR
dt R dt
一般材料的温度系数α并非常数，在不同的温度下具有不同 的数值。因此常用（R100－R0）／（ R0 ×100）代表0 ℃ ～ 100℃之间的平均温度系数，其中R100表示100℃时的电阻值， R0 表示0℃时的电阻值。电阻温度系数越大，热电阻的灵敏度 越高，测量温度时就越容易得到准确的结果。
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➢ 各类温度检测方法构成的测温仪表的大体测温范围
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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， 这是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。
2、毛细管：它是用铜或钢等材料冷拉成的无 缝圆管，用来传递压力的变化。其外径为（ 1.5~5）mm,内径为（0.15~0.5）mm。如果它 的直径越细，长度越长，则传递压力的滞后现 象就越严重。也就是说，温度计对被测温度的 反应就越迟钝。然而，在同样的长度下，毛细 管越细，仪表的精度就越高。毛细管容易被破 坏，折断，因此，必须加以保护。对不经常弯 曲的毛细管可用金属软管做保护套管。
热力学温度又被称为绝对温度，是
热力学和统计物理中的重要参数之
一。一般所说的绝对零度指的便是
0K，对应零下273.15℃。
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威廉·汤姆逊·开尔文勋爵像
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几种温标的对比
正常体温 为37 C ， 相当于华 氏温度多 少度？
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1990国际温标(ITS-90)
新确认和规定17个固定点温度值以及借助依据这些固 定点和规定的内插公式分度的标准仪器来实现整个热力 学温标。如下表所示：
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三、温度测量及传感器分类
温度传感器按照用途可分为基准温度 计和工业温度计；按照测量方法又可分为 接触式和非接触式；按工作原理又可分为 膨胀式、电阻式、热电式、辐射式等等； 按输出方式分，有自发电型、非电测型等。
➢ 1989年7月第77届国际计量委员会批准建 立了新的国际温标，简称ITS一90。
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➢ ITS一90基本内容为： 重申国际实用温标单位仍为K； 国际摄氏温度和国际实用温度关系为：
t90 T90 273.15
把整个温标分成4个温区，其相应的标准仪器 如下： ①0.65—5.0K，用3He和4He蒸汽温度计； ②3.0—24.5561K，用3He和4He定容气体温度计； ③13.803K—961.78℃，用铂电阻温度计； ④961.78℃以上，用光学或光电高温计；
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压力式温度计主要构造
3、弹簧管：它是一般 压力表用的弹性元件。
➢ 压力温度计和玻璃温度 计相比，具有强度大、 不易破损、读数方便， 但准确度较低、耐腐蚀 性较差等特点。
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2、固体膨胀式温度计
这种温度计是利用两种不同膨胀系
t = t0
电阻温度计由热电阻、显示仪表和连接导线组成， 热电阻由电阻体、绝缘管和保护套管等主要部件组 成。
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电阻温度计
特点： 1、工业使用广泛，－200 C ～＋500 C的测量范围
特殊情况下可以测量3.4K甚至1K的低温，高温可 到1000 C。 2、精度高，适合测量低温，常使用电桥电路作为测 量电路 3、为消除导线随环境温度变化而引起的误差，常使 用三线法和四线法。
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经验温标
➢ 华氏温标
1714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。选取氯化铵和冰水的混合物的冰点 温度为温度计的零度，人体温度为温度 计的100度。在标准大气压下，冰的熔点 为32℉，水的沸点为212℉，中间有180 等分，每等分为华氏1度，记作“1℉”。
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压力温度计
➢ 原理：压力式温度计的原理是基于密闭测温系统内蒸发 液体的饱和蒸气压力和温度之间的变化关系，而进行温 度测量的。当温包感受到温度变化时，密闭系统内饱和 蒸气产生相应的压力，引起弹性元件曲率的变化，使其 自由端产生位移，再由齿轮放大机构把位移变为指示值。
➢ 这种温度计具有温包体积小，反应速度快、灵敏度高、 读数直观等特点，几乎集合了玻璃棒温度计、双金属温 度计、气体压力温度计的所有优点，它可以制造成防震、 防腐型，并且可以实现远传触点信号、热电阻信号、 010mA或4-20mA信号。是目前使用范围最广、性能最全 面的一种机械式测温仪表。