温度检测与仪表优秀课件

工作端
T
热端
A
自由端
B
T0
冷端
热电偶原理图
回路中所产
生的电动势，叫 热电势。热电势 由两部分组成， 即温差电势和接 触电势。
热电偶有关术语
v两种不同的导体或半导体材料A和B组成闭合回 路，如果两个结合点处的温度不相等，则该回 路中就会有电动势产生，称该现象为热电效应。
类
示温涂料 液晶
半导体二极管
晶体管半导体集成电路温度传感器
可控硅 辐射温度传感器 光学高温计
Ø应用热膨胀原理测温
测量原理 物体受热时产生膨胀
液体膨胀式温度计
固体膨胀式温度计
玻璃管温度计
双金属温度计
体积热膨胀式
不需要电源，耐用；但 感温部件体积较大。
气体的体积与 热力学温度成正比
示温涂料（变色涂料）
温度检测与仪表
第一节温标及测温方法
一、温标
温度的数值表示称为温标。它利用一 些物质的“相平衡温度”作为固定点刻在 “标尺”上，而固定点中间的温度值则是利 用一种函数关系(内插函数或称为内插方程) 来描述。各类温度计的刻度均由温标确定。 v温标三要素：温度计、固定点和内插方程。 v温标不是温度标准(Temperature Standard)，而 是温度标尺(Temperature Scale)的简称。
显然，指南针的偏转说明回路中有电动势 产生并有电流在回路中流动，电流的强弱与两 个结点的温差有关。
热电偶温度计是根据热电效应工作的。当两种不同的导 体或半导体材料A和B组成闭合回路(如下图)，如果两个结合 点处的温度不相等，则回路中就会有电流产生。也就是回路 中会有电动势存在，这种现象叫做热电效应，该效应首先由 赛贝克发现，故也称赛贝克效应。
装满热水后图案变得清晰可辨
变色涂料在电脑内部温度中的示温作用
CPU散 热风扇
温度升高后变为红色
低温时显示 蓝色
红外温度计
接触式：测温元件与被测对象接触，依靠传热和对 流进行热交换。
优点：结构简单、可靠，测温精度较高。 缺点：由于测温元件与被测对象必须经过充分的热
交换且达到平衡后才能测量，这样容易破坏 被测对象的温度场，同时带来测温过程的延 迟现象，不适于测量热容量小的对象、极高 温的对象、处于运动中的对象。不适于直接 对腐蚀性介质测量。
二、测温方法及分类
测温方法很多种，可分为： v按测量方法可分为接触式和非接触式； v按工作原理可分为膨胀式、电阻式、热电式、
辐射式等； v按输出方式分，有自发电型、非电测型等； v按用途分，有基准温度计和工业温度计。
体积热膨胀
物
理
电阻变化
现 温差电现象 象 导磁率变化
电容变化
压电效应
超声波传播速度变化
缺点：容易受到外界因素的干扰，测量误差较大，且 结构复杂，价格比较昂贵。
第二节 热电偶温度计
v热电偶是目前温度测量中使用最普遍的传感元件 之一。
v特点：结构简单、测量范围宽、准确度高、热惯 性小，输出信号为电信号，便于远传或 信号转换。
v用途：用来测量流体、固体以及固体壁面的温度。 微型热电偶还可用于快速及动态温度的 测量。
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物质 颜色
P–N结电动势 晶体管特性变化
可控硅动作特性变化
热、光辐射
1.气体温度计
2. 玻璃制水银温度计
3.玻璃制有机液体温度计 4.双金属温度计
5.液体压力温度计 6. 气体压力温度计
铂测温电阻、热敏电阻
热电偶
1． 热铁氧体 2． Fe-Ni-Cu合金
BaSrTiO3陶瓷
石英晶体振动器
种
超声波温度计
1854年Kelvin提出：把绝对零度(0K)到水的三相点温度(273.16K)等 分为273.16份，每份就是1开氏度。其分度间隔和摄氏温标间隔
一致，Δt(1℃)=ΔT(1K)。
Rankine 温标是美国工程界使用的一种温标。起点也为绝对零度， 水的冰点和沸点分别为491.67和671.67兰氏度(oR) ，中间分成180 等分，每一等分为1oR 。
一、热电偶测温原理
先看一个实验——热电偶工作原理演示
热电极A
热电势
热电极B
左端称为：
A
测量端
（工作
端、热 端）
B
右端称为：
自由端
（参考 端、冷
端）
结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。
从实验到理论：热电效应
1821年，德国物理学家赛贝克用两种不同 金属组成闭合回路，并用酒精灯加热其中一个 接触点（称为结点），发现放在回路中的指南 针发生偏转（说明什么？），如果用两盏酒精 灯对两个结点同时加热，指南针的偏转角反而 减小（又说明什么？） 。
几种温标间的换算关系
摄氏度=5(华氏度-32)/9 摄氏度=开氏度-273.15 摄氏度=5兰氏度/9-273.15 摄氏度=1.25列氏度 ==================== 华氏度= 1.8摄氏度+32 华氏度= 1.8开氏度-459.67 华氏度=兰氏度-459.67 华氏度=2.25列氏度+32 ==================== 开氏度=摄氏度+273.15 开氏度= 1.25列氏度+273.15 开氏度= 5(华氏度-32)/9 +273.15 开氏度= 5兰氏度/9
国际上规定的温标有很多种，最常 用的是华氏温标(美国)、摄氏温标、热力学 温标等。
温标名称
华氏温标 （℉ ）
列氏温标 (oR’)
摄氏温标 (℃)
开氏温标 (K)
兰氏温标 (oR)
有关规定
1714年， Fahrenheit把标准大气压下纯水的沸点和冰点这两个恒定 温度作固定点(212 ℉和32 ℉)，这两个温度点之间用水银温度 计分成180等份，每等份定为1华氏度(℉)。遗憾：把冰点定为32 度而不是0度。
非接触式：测温元件不与被测对象接触，而是通过热 辐射进行热交换，或测温元件接收被测对 象的部分热辐射能，由热辐射能大小推出 被测对象的温度。
优点：从原理上讲测量范围从超低温到极高温，不破 坏被测对象温度场。非接触式测温响应快，对 被测对象干扰小，可用于测量运动的被测对象 和有强电磁干扰、强腐蚀的场合。
1731年Réaumur提出：水的冰点被定为列氏0度，而沸点则为列氏 80度【因为标准浓度的酒精在水的冰点和沸点之间体积从1000 单位膨胀到1080单位】。
1742年Celsius提出：最初定义“水的冰点定为一百摄氏度，沸点 定为零摄氏度，其间分成一百等分，一等分为一摄氏度”。第 二年将刻度颠倒过来使用，即当今用法。当前应用最广，ITS90有专门定义。