温度测量常识

水的沸 点 (H2O) 冰的融 点 (H2O) 绝对零度 (H2O) 100
温度转换公式
℃ = 5/9(℉ - 32 ℃ ) ℉ = ( 9/5 ℃ ) + 32 ℃
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-273
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华氏温度 (Fahrenheit ) 华氏温度: ℉ 假设人的体温为96度,当时可得到的低温(冰和盐3:1混和的极限)为零 ,中间划分180等分, 每分为1 ℉
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目录
1.概述 2.按测量方法进行分类 3. 感温元件的种类 4. 热电偶温度计 5. 热电阻温度计 6. 半导体温度计 7. 双金属温度计 8. 充液式温度计 9. 辐射式温度计 10. 玻璃管液体温度计 附:热电偶,热电阻分度表
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1. 绪论
温度作为生产中的重要变量是反映生产状态的最基本的参数之一.它不仅决定着介质的状 态,品质,反应速度等等,还是反映生产是否正常的重要指标,也是对设备的安全产生重要影 响的指标.尤其在精油化学工程中,温度与压力起着决定工程状态的重要作用,所以准确测量 工程中各部位的温度至关重要. 温度检测从产业(工业,医学,宇宙,资源探索,海洋开发,防灾)乃至民生,应用范围极广,而且还
.
华氏温度在美国广为使用.
1714年由德国的Fahrenheit提出,是世界上最早的温度划分
水的沸 点 (H2O) 冰的融 点 (H2O) 绝对零度 (H2O)
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温度转换公式 ℉ = ( 9/5 ℃ ) + 32 ℃ ℃ = 5/9(℉ - 32 ℃ )
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-460
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温度测量的基本常识
擔當者 : 朱 基 千
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培训目的
本教材主要帮助生产操作人员正确理解安装在现场的各种温度测量仪表的 原理及工作的基本知识.仪表维护人员在温度仪表的故障处理过程中,应该以
基本理论为基础,严格按照操作规程,正确处理.
培训要求
可以正确说明安装在现场的各种温度测量仪表的种类及原理.
IC 温度检测元件 弥补了其他温度计在线性度,灵敏度,基准性能上的缺点. 它是利用半导体P-N结的电流电压随温度变化而变化的特性,有电压输出型和电流输出型. 其它
温度计的种类很多,还有双金属,玻璃液体等等,不过大多精度不高,其应用范围上受到限制.
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3.1 按照测量原理分类的各种温度计
热敏感温元件 使用金属氧化物制造,利用电阻随温度变化的特性,可分为负特性(NTC)和正特性(PTC)
做为感温元件是现今被应用最为广泛的,且价格便宜,体积小,缺点是:线性较差,灵敏度不高,不可做为基 准温度计. NTC 主要用于温度感知,温度补偿,液位/风速/真空检测,防止过电流等 PTC 可用于发动机启动,过电流保护等等 由于技术的飞速发展,现在已经开发出用于极低温,低温,高温用的热敏元件,并且它的应用范围还在不断扩大.
开尔文温度(Kelvin) 绝对温度 : K
国际单位组织 (SI)将1K定义为水的三相点,热力学温度的 1/273.16.
• 是在学术上最为严谨的温度划分. • 1848英国人开尔文(Kelvin)定义的热力学温度.
• 水三相点:水,冰,蒸汽可以共存的温度 ,273.16 K.
摄氏温度,华氏温度,绝对温度的关系 K - 273.15 = ℃ = 5 / 9 ( ℉ - 32 )
在不断扩大.
理想中的温度检测元件应该是测温范围广,精度高,体积小,价格低廉.但是这种温度检测元 件在现实中并不存在,使用者只能按照用途选择使用.
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1.1 温度的概念 当我们身体的一部分接触到物体就会有或冷或热的感觉,衡量冷热程度的尺度就叫做温度.
其程度由物体所包含的热量决定,与物质中分子活动的活跃程度有关. 测量温度数值的仪器
我们称为温度计. 任意两个冷热程度不同的物体相接触,必然要发生热交换现象,热量将由受热程度高的物体 传到受热程度低的物体,直到两物体的冷热程度完全一致,即达到热平衡状态为止.在工业测 量仪表中,温度仪表所占比例为45%,所占比例最大,流量约为20%,压力占10%.温度虽然在 直观上很好理解,但要定量使用却很困难. 例如:人的体温为36℃,这些谁都可以判断出,不过十个人集中在一起却不会达到360 ℃.工业 过程中测量对象的温度在-200 ℃~2000 ℃范围内,测量时由于环境条件的复杂,选型时我们要 根据实际情况.
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2.1 接触式 热量是由高温处向低温处移动,当两个以上的物体接触后,只要时间充足,相互接触的物体 的温度就会相等,达到热平衡状态. 热力学法则:任意两个物体各自与第三物体达到热平衡,则任意两物体也能达到热平衡状 态. 也就是使测量端与被测物体相接触,当达到热平衡状态时,通过测量测量端的温度即可得 到工业上需要的被测物体温度. 按这种方法进行测温,必须使测温元件与被测介质进行充分的热交换,假如测量端与被测 介质无法接触时,也就无法测量,由于接触不充分也会产生较大的误差. 接触式测温仪表
热电偶实际上是起着把热能转换成电能的作用,有三种热电效应在热电偶中起着作用.
热电效应是用两种不同材料的金属构成一个闭合回路,当两接点不存在温差时,也就不存在 电位差,存在温差时,就会产生电位差,这时就会有电流在回路中流动.
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利用这种现象把其中一个接点设成稳定的基准点,把被测点与基准点的温差用相对应的热 电势来表示,从而把两端的温度变化转换成工业上的温度测量. 这时置于恒定温度中的接点称为自由端,置于被测介质中的接点称为工作端 . 热电效应就是将不同材料 的导体或半导体焊接起来,构成一个闭合回路,当两个接点之间存
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1.2 温度的单位
温度的数值表示是温标.它规定了温度的读数起点(零点)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.在国际上,温标的种类很多,如摄
氏温标(CELSIUS),绝对温标(KELVIN ).1990年国际计量委员会(ICS)规定温
标有 热力学温标 (热力学开尔文温度,,热力学摄氏温度)与国际实用温标(国 际开尔文温度,国际摄氏温度).
在电动势较低时,补偿导线的误差可能会左右测量结果.所以需要注意不能让补偿导线的温度太高,对
于补偿导线的种类与接触点的许用温度差,KS对此有严格的规定. 按热电偶的用途不同,常制成以下几种形式: .普通型热电偶
.铠装热电偶
.表面热电偶 .薄膜式热电偶 .快速消耗式热电偶
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4.2 热电特性 热电偶作为一种工业常用的测温元件,其结构简单,价格低廉,使用时间长,在多数场合测量 是比较准确的. 在183 ℃ ~ 2500 ℃ 范围内其测量精度可达 0.1 ∼ 1 ％ ,测量仪表简单,并且配备了降 低干扰的降噪电路. 热电偶具有热力学柔软行性,所以可以按需要改变其形态,考虑到相应快,耐久性,回路的绝 缘等问题,也做成普通热电偶线使用,如果需要的话也有响应时间为1ms,比头发丝还细的热 电偶,但通常使用直径为0.5 ∼ 1 mm 的热电偶丝制成,用金属氧化物的粉末做绝缘填充材 料,外部采用金属管保护.
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热电偶 热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一.当我们把两种不同金属一端焊接在一起,构成闭合回路,当冷 热两端温度不同时,回路中就会产生一定大小的电动势,电动势的大小与温度成一定的关系. 热电偶的特点是测量精度高,测量范围广,构造简单,使用方便. 辐射式温度计 是一种利用被测对象表面发生的热辐射的非接触式温度计,受热物体的单色辐射强度随温度升高而增长. 主要用于钢铁,陶瓷工业,最近低温辐射温度计也得到了实用化,并逐渐替代热电偶.
在温差时,会在回路中形成一定大小的电流,两者之间存在电动势.热电偶就是利用这个效果
来测量温度的.
有关热与电的关系,除了热电效应,还能用珀耳帖效应(Peltier Effect),汤姆逊效应(Thomson Effect)来解 释.
原理 膨 胀式 压力式 电阻式 种类 水 银温度计 有机液 体温度计 双金属温度计 充液式 温度计 蒸汽式 温度计 铂电阻温度计 热敏式温度计 B R S 热电偶温度计 K E J T 光 学高温计 光 电式温度计 全 辐射式温度计 比色 温度计 使用 温度 最佳使用 精度 范围 范围 .-50~650 .-50~550 0.2~2 .-200~200 .-100~200 1~4 .-50~500 .-50~500 0.5~5 .-30~600 .-30~600 0.5~5 .-20~350 .-20~350 0.5~5 .-260~700 .-260~+351 0.01~5 .-50~350 .-50~+350 0.3~5 .600~1700 .600~1700 1.0~10 .0~1600 .0~1554 0.5~5 .0~1600 .0~1554 0.5~5 .-200~1200 .-180~1000 2~10 .-200~800 .-180~700 3~5 .-200~800 .-180~600 3~10 .-200~350 .-180~300 2~5 .700~3000 .900~2000 3~10 .200~3000 1~10 .100~3000 5~20 .180~3500 5~20 线性度 一般 一般 一般 一般 不好 好 不好 一般 一般 一般 好 好 好 好 不好 响应速度 一般 迟缓 一般 一般 快 控 制 应用 不适用 适用 适用 适用 费用 低廉 低廉 低廉 较高 一般
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摄氏温度(Celsius)
摄氏温度 : ℃
把在标准大气压下冰的融点设为0 ℃ ;把水的沸点定为100 ℃ 的一种温标,在0 ℃ 到10 0 ℃ 之间划分一百等分,每一等分为摄氏一度. • 现今应用最为广泛的温度划分 • 1742由 Celsius 首先提出. • 1 ℃大小等于1K大小, 温度差用K或者℃ 来表示.
非接触式测温仪表
1. 辐射式温度计 2. 比色式温度计 3. 红外线温度计 4. 光学式温度计 5. 热电探测式温度计
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3. 感温元件的种类
铂电阻感温元件
利用铂的电阻值随温度变化而变化的原理,因为在感温元件中精度最高,所以在-60~630℃范围内被
当作标准检测元件.
大部分都是铠装使用,多用于需要精密测量的染色,化学工业等等,缺点是价格昂贵.
热电偶
快
适用
一般
辐射式
快 一般 快
适用
较高
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4. 热电偶温度计
4.1 概要 热电偶温度计是一种利用两种不同材料的导体或半导体的接点处产生的电动势(热电效应)来测量温度 的.工作端称为热端,与导线连接的一端称为冷端. 常用的热电偶从-50~1600℃均可连续测量,某些特殊的热电偶最低可测-269℃(金铁-镍铬),最高可达2 800℃(如钨-铼). 由于受使用场所和成本的限制,有必要注意,当测量点距离仪表端较远时,就需要使用与热电偶有相似 特性的补偿导线(compensating lead wire)
冰的融 点 (H2O) 绝对温度 (H2O) 273 水的沸 点 (H2O) 373
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2.按测量方法进行分类 温度计结构 测量端 : 温度检测端 显示端 : 将测量端感知的温度直接或间接显示的装置
测量通道 : 由连接测量端和显示端的导线或者管道构成.
也有象玻璃管液体温度计那样的将测量端和显示部分成为一体的. 温度计按其测量方法,测量端是否直接与被测物体接触而分为接触式和非接触式.
1. 玻璃管液体 유리제 온도계温度计 2. 压力式温度计 3. 热电偶温度计 4. 双金属温度计 5. 热电阻温度计
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2.2 非接触式温度计
感温元件不与被测物体接触的情况下,感知高温被测物体辐射出的放射能即光和 热,利用感知温度与放射能之间的一定关系测得温度. 非接触式温度计反应速度比较快,不会破坏被测物体的温度场.但受到物体的发 射率,对象到仪表之间的距离,烟尘和水蒸气等其它介质的影响,其 测量误差较大.