检测技术与仪表-4 温度检测

只与温度有关。
EAB (T ,T0 ) EAB (T ) EAB (T0 )
7.2.1热电偶的工作原理
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热电极A
测量（工作
A
端、热端）
B
热电势
热电极B
自由端 （参考端、 冷端）
通过上面的演示，你能得出什么结论
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结论：
①如果热电偶两个电极的材料相同，则 A B、nA nB 即使 接点温度不同，也不会产生电势；
非接触式温度传感器主要是利用被测物体热辐射而发出红外线， 从而测量物体的温度，可进行遥测。其制造成本较高，测量精度 却较低。优点是：不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测对象 的温度场；连续测量不会产生消耗；反应快等。
4.1.2 温标
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温标：衡量温度的标尺，规定温度起点及基本单位
ITS-90国际温标规定了17个定义固定点 三相点：三相共存 熔点或凝固点：固液共存 沸点：气液共存
4.2.1 热电偶测温
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4.2.1.1 测温原理
基于热电效应
闭合回路中的总热电势：
EAB T ,T0
T
T0 SABdT eAB T eAB T0
EAB T ,T0 EAB T ,TC EAB TC ,T0
热电偶的工作定律
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1)均匀导体定律(Law of homogeneous circuits)
由单一的均匀金属构成的热电偶闭合回路(即满足(A B，nA nB)， 无论冷、热端的温差多大，也不会产生热电动势。
4.1.1 测温原理及方法
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测温方式 类别
温度检测方法的分类
原理
典型仪表
接触式 测温
膨胀类 热电类
利用液体、气体的热膨胀及 物质的蒸气压变化
利用两种金属的热膨胀差 利用热电效应
电阻类 固体材料的电阻随温度变化
其他电学 半导体器件的温度效应 类 晶体的固有频率随温度而变化
玻璃液体温度计
利用均匀导体定律对热电偶电极丝材质的均匀性的检验实验
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2）中间导体定律（Law of intermediate metal）
4.2.1 热电偶测温
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T 端：测量端或热端
接触电动势
T0端：参比端或冷端
温差电动势
热电偶产生热电势的条件是两种
不同的导体材料构成回路，两端
接点处的温度不同；
热电势大小只与热电极材料及两端
温度有关，与热偶丝的粗细长短无关；
热电极材料确定以后，热电势大小
热电效应原理
压力式温度计 双金属温度计
热电偶 铂热电阻 铜热电阻 热敏电阻
集成温度传感器
石英晶体温度计
光纤类
非接触式 测温 辐射类
利用光纤的温度特性 或作为传光介质
利用普朗克定律
光纤温度传感器
光纤辐射温度计 光电高温计 辐射传感器 比色温度计
测温范围/℃
-100～600 -100～500 -80～600 -200～1800 -260～850 -50～150 -50～300 -50～150
-50～120
-50～400
200～4000 800～3200 400～2000 500～3200
双金属温度计、压力温度计
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温度传感器的种类及特点
接触式温度传感器 非接触式温度传感器
接触式温度传感器的特点：传感器直接与被测物体接触进行温度 测量，由于被测物体的热量传递给传感器，降低了被测物体温度， 特别是被测物体热容量较小时，测量精度较低。因此采用这种方 式要测得物体的真实温度的前提条件是被测物体的热容量要足够 大。
②如果热电偶两个电极的材料不同，但两接点温度相同，即 T T0 ，也不会产生电势；
③ 总热电势EAB(T, T0)为两接点温度T、T0的函数，如果保 持T0温度不变，则EAB(T, T0)与T有单值对应关系；
EAB(T, T0)= E(T)-C
4.2.1 热电偶测温
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4.2.1.2 热电偶的应用定则 1）均质导体定则：同种均质导体构成的闭合回路不能 产生热电势 2）中间导体定则：热电偶回路中介入中间导体后，只 要中间导体两端的温度相同，对热电偶回路的总热电 势值没有影响 3）中间温度定则：
好的复现性和稳定性，所以国际实用温标中规定热电偶作为 复现630.74～1064.43℃范围的标准仪表。 （4）动态特性好。由于热电偶的测量端可以制成很小的接点， 响应速度快，其时间常数可达毫秒级甚至微秒级。 （5）结构简单，制造极为方便。 （6）用途非常广泛。除了用来测量各种流体的温度外，还常 用来测量固定表面的温度。
经验温标：
华氏温标：冰点32°F，水沸点212°F
摄氏温标：冰点0℃，水沸点100℃
换算关系：
tF 32 1.8tC
4.1.2 温标
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国际实用温标 热力学温度：符号T90，单位开尔文，K 摄氏温度：符号t90，单位摄氏度，℃ t90 T90 273.15
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4 温度检测
Contents
4.1测温方法及温标 4.2 接触式测温 4.3 非接触式测温 4.4 光纤温度传感器 4.5 测温实例
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4.1.1 测温原理及方法
测温原理
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测温方式 接触式：传热和对流，热接触，破坏被测对象热平衡， 置入误差，对测温元件要求高 非接触式：热辐射，响应快，对被测对象干扰小，可 测高温、运动对象，强电磁干扰、强腐蚀
T0 一定时，eAB T0 C，EAB T ,T0 eAB T C
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热电偶测温的主要优点 （1）它属于自发电型传感器：测量时可以不需外加电源，可直
接驱动动圈式仪表； （2）测温范围广：广泛用于-200～+1300℃范围的温度测量。
下限可达-270C ，上限可达2800C以上； （3）精度高：0.1～0.2℃，仅次于热电阻。由于热电偶具有良