第2章-温度测量-1讲课稿
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2020/6/热28 电偶、热电阻、热膨胀式、集成温度传感器 5
检测技术及仪表
2. 非接触式测量
感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接受被测物体的 热辐射能实现热交换
优点：
不改变被测物体的温度分布； 具有较高的测温上限； 热惯性小，便于测量运动物体的温度及快速变化的温度。
电涡流式、辐射式
2020/6/28
3-刻度 标尺
4-膨胀 室
2020/6/28
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检测技术及仪表
某液体在温度为t1时的体积为Vt1，在温度为t2时的体积为Vt2， 由于温度变化引起的体积变化可以用下式表示：
VV t2V t1t1 t2 tV 0
t1 t 2 —液体在温度t1到t2下的平均体膨胀系数
t t2 t1
V0—液体在0C时的体积
7
检测技术及仪表
三、测温仪器的分类
按物理性质分：
❖物质的热膨胀与温度的关系—液体膨胀温度 计（玻璃水银）、固体膨胀温度计（双金属）、气体 膨胀温度计（压力表式）
❖利用热电效应—热电偶（两种不同金属导
体在两个端点上互相接触，当其两个接点温度 不同时，回路中会产生热电势）
❖利用金属或半导体阻值与温度的关系—热电 阻（铂、铜等）
2020/6/28
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检测技术及仪表
2.2 膨胀式与压力式温度计
一、膨胀式温度计
利用物质热胀冷缩现象，通过测量物质膨胀 或收缩量来反映被测温度的温度计
液体膨胀式温度计
利用液体的热胀冷缩现象 典型应用：玻璃管温度计
玻璃管温度计是由液体储囊，毛细管，刻度标尺 和膨胀室四部分组成。
1-液体 储囊
2-毛细 管
慢，通常为几十秒到几分钟
快，通常为2～3秒钟
整个测温系统结构简单、体积小、可靠、 整个测温系统结构复杂、体积大、
维护方便、价格低廉，仪表读数直接反 调整麻烦、价格昂贵；仪表读数通
映被测物体实际温度；可方便地组成多 常只反映被测物体表现温度(需进一
路集中测量与控制系统
步转换)；不易组成测温、控温一体
化的温度控制装置
水银温度计不粘玻璃，不易氧化，容易获得较高精度，在相当大的范
围内（－38～356℃）保持液态，在200℃以下，其膨胀系数几乎和温
2020度/6/2呈8 线性关系，所以可作为精密的标准温度计。
13
电接点温度计：
检测技术及仪表
如何实现接点的变化，即温度额定 值的设置？
应用：恒温水槽、油槽及空调系统
优点：结构简单、使用方便，既可指示
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检测技术及仪表
目前推行的是1990年国际实用温标ITS-90：
热力学温度用符号T90表示，单位为开尔文，符号为K。 摄氏温度的符号为t90，单位是摄氏度，符号为℃。
温标的传递
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检测技术及仪表
温度测量原理
利用物体的某一物理性质（物理性质随温度变化的特性） 将其作成温度敏感元件，通过温度敏感元件与被测对象 的热交换，测量相关的物理量，即可间接的获取被测对 象的温度值。
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检测技术及仪表
接触式与非接触式测温特点比较
方式
接触式
非接触式
测量 条件
测量 范围
精度
响应 速度 其它 特点
2020/6/28
感温元件要与被测对象良好接触；感温 元件的加入几乎不改变对象的温度；被 测温度不超过感温元件能承受的上限温 度;被测对象不对感温元件产生腐蚀
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l300℃ 以上的温度测量较困难
❖利用物体的辐射能与温度的关系—辐射温度
202计0/6/2（8 辐射能与温度存在一定的关系，如光电高温计）
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检测技术及仪表
按温度计感温部分是否与被测物体相接触分： 接触式温度计 非接触式温度计
注意
按照温度测量范围，可分为超低温、低温、中高温和 超高温温度测量。超低温一般是指0～10K，低温指 10～800K，中温指800～1900K，高温指1900～2800K 的温度，2800K以上被认为是超高温。
S —毛细管的横截面积
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检测技术及仪表
玻璃管液体温度计的特点：
优点：测量准确、读数直观、结构简单、价格低廉，使用方便 缺点：易碎、不能远传信号和自动记录等
玻璃管液体温度计的分类：
按照基本结构形式不同，玻璃液体温度计可分为：棒式、 内标式、外标式
根据所填充的工作液体不同，可分为水银温度计和有机液 体温度计两类。
温度，也可控制温度
缺点：易碎，且破碎后水银会污染环境。
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1-细长螺钉； 2-椭圆形螺母；
3-细导线； 4-磁钢帽；
5-扁平铁块； 6、7-外引线
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检测技术及仪表
固体膨胀式温度计：应用固体线膨胀原理测温
需准确知道被测对象表面发射率； 被测对象的辐射能充分照射到检测 元件上
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
工业用表通常为1.0、0.5、0.2及0.1级， 通常为1.0、1.5、2.5级 实验室用表可达0.01级
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检测技术及仪表
二、测温方法的分类
1.接触式测量
测温元件直接与被测对象相接触，依靠传热和对流进行热交 换，当传热量为零时，二者温度相等。
优点：
测温精度相对较高； 直观可靠；测温仪表价格相对较低
缺点：
感温元件影响被测温度场的分布； 接触不良会带来测温误 差；具有腐蚀性或温度太高的被测介质对感温元件性能和 寿命会产生不利影响。
检测技术及仪表
第2章-温度测量-1
检测技术ห้องสมุดไป่ตู้仪表
国际实用温标
这是一种协议温标，用来统一各国之间的温度计量。 •具备的条件： ①尽可能的接近热力学（开氏）温度； ②复现精度高，各国均能以很高的精度复现同样的温标； ③用于复现温标的标准温度计使用方便、性能稳定。 •发展：第一个国际温标是1927年国际计量大会决定采用的， “1927国际温标”,后来又不断改进修订，相继有1948国际 温标、 1968国际实用温标和1990国际实用温标。
✓液体在玻璃管内的视膨胀系数：
常见液体的体膨胀系数和相对玻璃的视膨胀系数见表2-2
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检测技术及仪表
✓温度计的灵敏度：
L
100,0
V0 S
L L100 L0 —温度计上对应刻度每1C，液体在毛细 100 管中的长度
1 0 0 ,0 —液体在0～100C间的视膨胀系数
V 0 —液体储囊的容积
检测技术及仪表
2. 非接触式测量
感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接受被测物体的 热辐射能实现热交换
优点：
不改变被测物体的温度分布； 具有较高的测温上限； 热惯性小，便于测量运动物体的温度及快速变化的温度。
电涡流式、辐射式
2020/6/28
3-刻度 标尺
4-膨胀 室
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检测技术及仪表
某液体在温度为t1时的体积为Vt1，在温度为t2时的体积为Vt2， 由于温度变化引起的体积变化可以用下式表示：
VV t2V t1t1 t2 tV 0
t1 t 2 —液体在温度t1到t2下的平均体膨胀系数
t t2 t1
V0—液体在0C时的体积
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检测技术及仪表
三、测温仪器的分类
按物理性质分：
❖物质的热膨胀与温度的关系—液体膨胀温度 计（玻璃水银）、固体膨胀温度计（双金属）、气体 膨胀温度计（压力表式）
❖利用热电效应—热电偶（两种不同金属导
体在两个端点上互相接触，当其两个接点温度 不同时，回路中会产生热电势）
❖利用金属或半导体阻值与温度的关系—热电 阻（铂、铜等）
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检测技术及仪表
2.2 膨胀式与压力式温度计
一、膨胀式温度计
利用物质热胀冷缩现象，通过测量物质膨胀 或收缩量来反映被测温度的温度计
液体膨胀式温度计
利用液体的热胀冷缩现象 典型应用：玻璃管温度计
玻璃管温度计是由液体储囊，毛细管，刻度标尺 和膨胀室四部分组成。
1-液体 储囊
2-毛细 管
慢，通常为几十秒到几分钟
快，通常为2～3秒钟
整个测温系统结构简单、体积小、可靠、 整个测温系统结构复杂、体积大、
维护方便、价格低廉，仪表读数直接反 调整麻烦、价格昂贵；仪表读数通
映被测物体实际温度；可方便地组成多 常只反映被测物体表现温度(需进一
路集中测量与控制系统
步转换)；不易组成测温、控温一体
化的温度控制装置
水银温度计不粘玻璃，不易氧化，容易获得较高精度，在相当大的范
围内（－38～356℃）保持液态，在200℃以下，其膨胀系数几乎和温
2020度/6/2呈8 线性关系，所以可作为精密的标准温度计。
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电接点温度计：
检测技术及仪表
如何实现接点的变化，即温度额定 值的设置？
应用：恒温水槽、油槽及空调系统
优点：结构简单、使用方便，既可指示
2020/6/28
2
检测技术及仪表
目前推行的是1990年国际实用温标ITS-90：
热力学温度用符号T90表示，单位为开尔文，符号为K。 摄氏温度的符号为t90，单位是摄氏度，符号为℃。
温标的传递
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检测技术及仪表
温度测量原理
利用物体的某一物理性质（物理性质随温度变化的特性） 将其作成温度敏感元件，通过温度敏感元件与被测对象 的热交换，测量相关的物理量，即可间接的获取被测对 象的温度值。
6
检测技术及仪表
接触式与非接触式测温特点比较
方式
接触式
非接触式
测量 条件
测量 范围
精度
响应 速度 其它 特点
2020/6/28
感温元件要与被测对象良好接触；感温 元件的加入几乎不改变对象的温度；被 测温度不超过感温元件能承受的上限温 度;被测对象不对感温元件产生腐蚀
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l300℃ 以上的温度测量较困难
❖利用物体的辐射能与温度的关系—辐射温度
202计0/6/2（8 辐射能与温度存在一定的关系，如光电高温计）
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检测技术及仪表
按温度计感温部分是否与被测物体相接触分： 接触式温度计 非接触式温度计
注意
按照温度测量范围，可分为超低温、低温、中高温和 超高温温度测量。超低温一般是指0～10K，低温指 10～800K，中温指800～1900K，高温指1900～2800K 的温度，2800K以上被认为是超高温。
S —毛细管的横截面积
2020/6/28
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检测技术及仪表
玻璃管液体温度计的特点：
优点：测量准确、读数直观、结构简单、价格低廉，使用方便 缺点：易碎、不能远传信号和自动记录等
玻璃管液体温度计的分类：
按照基本结构形式不同，玻璃液体温度计可分为：棒式、 内标式、外标式
根据所填充的工作液体不同，可分为水银温度计和有机液 体温度计两类。
温度，也可控制温度
缺点：易碎，且破碎后水银会污染环境。
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1-细长螺钉； 2-椭圆形螺母；
3-细导线； 4-磁钢帽；
5-扁平铁块； 6、7-外引线
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检测技术及仪表
固体膨胀式温度计：应用固体线膨胀原理测温
需准确知道被测对象表面发射率； 被测对象的辐射能充分照射到检测 元件上
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
工业用表通常为1.0、0.5、0.2及0.1级， 通常为1.0、1.5、2.5级 实验室用表可达0.01级
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检测技术及仪表
二、测温方法的分类
1.接触式测量
测温元件直接与被测对象相接触，依靠传热和对流进行热交 换，当传热量为零时，二者温度相等。
优点：
测温精度相对较高； 直观可靠；测温仪表价格相对较低
缺点：
感温元件影响被测温度场的分布； 接触不良会带来测温误 差；具有腐蚀性或温度太高的被测介质对感温元件性能和 寿命会产生不利影响。
检测技术及仪表
第2章-温度测量-1
检测技术ห้องสมุดไป่ตู้仪表
国际实用温标
这是一种协议温标，用来统一各国之间的温度计量。 •具备的条件： ①尽可能的接近热力学（开氏）温度； ②复现精度高，各国均能以很高的精度复现同样的温标； ③用于复现温标的标准温度计使用方便、性能稳定。 •发展：第一个国际温标是1927年国际计量大会决定采用的， “1927国际温标”,后来又不断改进修订，相继有1948国际 温标、 1968国际实用温标和1990国际实用温标。
✓液体在玻璃管内的视膨胀系数：
常见液体的体膨胀系数和相对玻璃的视膨胀系数见表2-2
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检测技术及仪表
✓温度计的灵敏度：
L
100,0
V0 S
L L100 L0 —温度计上对应刻度每1C，液体在毛细 100 管中的长度
1 0 0 ,0 —液体在0～100C间的视膨胀系数
V 0 —液体储囊的容积