温度测量设备的使用方法和维护保养知识

n前言

n热工仪表测试技术涉及到我公司生产和实验各个过程环节当中，如公司发动机台架试验和轿车生产、计量检测及环境测试中大量运用了热工仪表，几乎遍及到生产的各个环节。通过这些仪表提供监控的数据来保证安全文明生产、保证产品质量和检验产品的性能。本教材适用于试验人员、生产技术工艺人员及对热工测试技术感兴趣的人员。

压力传感器

课程内容纲要：

p一、温度的概念及测量仪表

p二、玻璃液体计

p三、热电偶

p四、热电阻

p五、温度控制仪表

n温度的概念及测量仪表

基础知识

n温度的定义:温度是一个基本物理量,它反映的是物体的冷热程度，也是一个描述物质热学性能的状态参量,它与人类的生产、生活密切相关；而温度的计量测试技术则涉及到国民经济的各个领域，如工农业生产、国防、科研、医疗、卫生、环保、气象以及宇航等部门。

n温度是描述系统不同自由度之间能量分布状况的基本物理量。

温度是决定一系统是否与其他系统处于热平衡的宏观性质,一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。(对于非平衡态系统,目前对温度尚缺乏准确的定义)

n从微观角度，温度是与大量分子的平均动能相联系，它标志着物体内部无规则热运动的剧烈程度。

n温标的定义:为了使温度这个物理量的测量结果在表述上统一，需要给物体的冷热程度以定量的标尺。这个度量物体冷热程度的标尺称温度标尺，简称温标。温标是借助于某些物质的物理量（如体积、压力、电阻、热电势等）随温度变化而变化的特性来定义温度数值的。

现在人们熟悉的温标有热力学温标、国际实用温标等。目前国内外还在用的摄氏、华氏温标，实际上只是延用了过去的名称，而在内容上都已根据热力学温标给予了新的概念。

n热力学温度和摄氏温度的主要区别是：两者的主要区别是在于计算温度的起点不同。以绝对零度（0 K）为起点计算的温度叫开尔文，用K表示，K没有负值。而以冰点（即0℃）为起点计算的温度叫摄氏度，用0℃以上用正值表示；在0℃以下用负值表示，最低值为-273.15℃(0 K)。

n冰点是指在一个标准大气压（101325 Pa）下，纯净的雪花状的冰和含饱和水蒸气的水之间的平衡温度，其值为0℃，亦即273.15 K.

n温度的测量：目前较为成熟的测温仪表可分为接触式和非接触式两大类: n1、接触式测温仪表

n接触式测温仪表的感温元件与被测温介质直接接触，它包括：

n（1）膨胀式温度计：它是利用液体、固体的体积随着温度变化的性质来测温的。（如玻璃液体温度计、石油产品用玻璃液体温度计、双金属温度计、体温计等）

n（2）压力式温度计：它是利用液体、气体或汽体的压力随温度的变化性质来测温的。

n（3）热电阻温度计：它是利用导体、半导体的电阻随温度的变化性质来测温的。（如铂热电阻、铜热电阻等）

n（4）热电偶温度计：它是利用导体、半导体的热电效应随温度的变化性质来测温的。（贵金属热电偶、工业用廉金属热电偶）

n2、非接触式测温仪表

n非接触式测温仪表的感温元件与被测温介质是不直接接触的，它包括：

n（1）全辐射高温计：它是利用物体全辐射能量的大小随温度变化的性质来测温的。

n（2）光学高温计：它是利用物体单色辐射强度的高低随温度变化的性质来测温的。

n玻璃液体温度计

n#什么叫平均体膨胀系数？什么叫视膨胀系数？

n当温度变化1℃时引起物体体积改变与它在0 ℃时的体积之比，叫平均膨胀系数。用β表示，即：

nβ=（V t2-V t1）/V0（t2-t1）

n式中：V0物体在0 ℃时的体积；

n V t1物体在t1时的体积；

n V t2物体在t2时的体积。

n视膨胀系数是指感温液体的体膨胀系数β与玻璃的体膨胀系数γ之差，有K表示，即：K= β-γ

n#玻璃液体温度计的测温原理：根据物体的体积热胀冷缩的性质来测量温度的，是感温液体的体积随温度变化而发生变化与玻璃的（主要是感温泡）体积随温度变化而发生变化之差实现对温度的测量。实际上，温度计的示值是反映了视膨胀系数的大小。

玻璃液体温度计的结构：主要由感温泡、感温液体、毛细管、标尺、中间泡和安全泡等组成。

感温泡用于容纳感温液体并直接感受被测对象温度；感温液体体积随感受温度不同而发生变化，是主要的测温物质；毛细管主要用来容纳体积膨胀了的感温液体；标尺是用于指示出温度数值；中间泡的作用是贮存一部分感温液体，从而提高测温上限和缩短标尺；为防止过分超温使温度计炸裂，故在温度计顶部制有安全泡。

#使用玻璃液体温度计应注意哪些问题?

1)不允许超过温度计的测量上限;

2)用于测较高温度要事先预热,测较低温度要事先预冷,以防温度计炸裂;

3)要按规定浸没方式使用;

4)如发现液柱断节应修复并经检定后方可使用;

5)插入被测介质后须稳定一段时间后方可读数;

6)要按规定周期送检。

n热电偶

n热电偶的测温原理：将两根电子密度不同的导体构成闭合回路时，如果自由端和工作端的温度不同，就会在回路中产生电流，这种物理现象称为“热电效应”，相应的电动势称为热电势。

n两根电子密度不同的组合体称为热电偶，其中，各单根导体称为热电极，而两个接合点分别称为工作端（或称热端、测量端）和自由端（或称为冷端、参比端）。

n热电偶之所以能测量温度，就是因为热电偶的热电势和冷端温度之间有一定的函数关系，其关系式可用下述式表示：

n E AB（t，0）= E AB（t，t0）+ E AB（t0，0）

t

t

0 B

热电偶原理示意图

n式中EAB（t，t0）——由A、B热电极构成的热电偶，其热端温度为

时产生的热电势；

t和冷端温度为t

n EAB（t，0）——热端温度为t和冷端温度为0℃时的热电势；

n EAB（t0，0）——热端温度为t0和冷端温度为0 ℃时的热电势。

n从以上各式中分析可知，如果t0= 0 ℃或保持不变，则EAB（t0，0）为

）便成为热端温度t的函零或常数，热电势EAB（t，0）和EAB（t，t

数。通常所用的热电偶分度表都是在t0= 0 ℃时分度的，表中电势为EAB（t，0）。

工业上运用热电偶测量温度时，冷端温度t

不为0 ℃，所以测出

的热电势就不能直接从热电偶分度上查其对应的温度值。必须引用以上

，0），然后计算出所测的温度值公式和查热电偶分度表求出EAB（t

来。

热电偶产生的热电势只与热电极所用的材料和两端接点的温差有关，而与热电极的直径和长度及沿长度上的温度分布状态无关。