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《現(xiàn)代檢測技術 溫度測量》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第11章溫度測量11.2熱電偶11.3熱電阻和熱敏電阻11.4集成溫度傳感器AD59011.1概述第三篇常見過程參數(shù)的測量過程控制系統(tǒng)至少包括被控對象（或稱被控過程）、檢測裝置（包括傳感器和變送器）和控制器（或調(diào)節(jié)器）以及執(zhí)行機構四個基本部分。檢測裝置將被測參數(shù)如溫度、壓力、流量、液位以及成分量等檢測出來，并變換成相應的統(tǒng)一標準信號，系統(tǒng)顯示、記錄或進行下一步的調(diào)整控制作用。檢測裝置實際上包括兩部分內(nèi)容，首先是將被控參數(shù)檢測出來，然后變送器將其變換成統(tǒng)一標準信號。11.1概述溫度是表征物體冷熱程度的一種物理量，是工業(yè)生產(chǎn)和科學實驗中最普遍、最重要的熱工參數(shù)之一
2、。溫度不能直接進行測量，只能借助于冷熱不同的物體之間的熱交換，以及物體的某些物理性質(zhì)隨冷熱程度不同而變化的特性，來進行間接的測量。根據(jù)測溫的方式可以分為接觸式測溫法與非接觸式測溫法兩大類。11.1概述11.1.1溫度測量方法⑴接觸式測溫接觸式溫度測量的特點是感溫元件直接與被測對象相接觸，兩者進行充分的熱交換，最后達到熱平衡，此時溫度計的示值就是被測對象的溫度。以接觸式方法測溫的常用溫度計有玻璃溫度計、壓力溫度計、雙金屬溫度計、熱電偶以及熱電阻等接觸式溫度測量特別適合以下，熱容大，無腐蝕性對象的連續(xù)在線測溫。11.1概述⑵非接觸式測溫非接觸式溫度測量的特點是感溫
3、元件不與被測對象直接接觸，而是通過接受被測物體的熱輻射能實現(xiàn)熱交換，據(jù)此測出被測對象的溫度。非接觸式測溫具有不改變被測物體的溫度分布，熱慣性小，測溫上限可設計得很高，便于測量運動物體的溫度和快速變化的溫度等優(yōu)點。為了保證溫度量值的準確并利于傳遞，需要建立一個衡量溫度的統(tǒng)一尺度，即溫標。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點（零點）和測量溫度的基本單位。11.1概述1.經(jīng)驗溫標根據(jù)某些物質(zhì)的體積膨脹與溫度的關系，用實驗方法或經(jīng)驗公式所確定的溫標稱為經(jīng)驗溫標。①華氏溫標華氏溫標規(guī)定在大氣壓下純水的冰點為32度，沸點為212度，中間劃分為180等份，每一等份為1華氏度.②攝氏溫標攝
4、氏溫標將標準大氣壓下水的冰點定為零度，水的沸點定為100度，在0-100之間劃分了100等份，每一等份為1攝氏度，用符號t表示。11.1.2溫度的單位11.1概述攝氏溫標與華氏溫標的關系為（11-1）⒉熱力學溫標1848年由開爾文提出的以卡諾循環(huán)為基礎建立的熱力學溫標，是一種理想而不能真正實現(xiàn)的理論溫標，它是國際單位制中七個基本物理單位之一。它與攝氏溫度之間的關系為（11-2）單位是開，記為K。11.1概述3.絕對氣體溫標從理想氣體狀態(tài)方程入手，復現(xiàn)的熱力學溫標稱為絕對氣體溫標，由波義爾定律，有（11-3)式中，為P一定質(zhì)量的氣體的壓強；為V該氣體的體積；為R
5、普適常數(shù)；為T熱力學溫度。當氣體的體積為恒定時，其壓強就是溫度的單值函數(shù)（11-4）這種比值關系與開爾文給出的熱力學溫標的比值關系完全類似。因此若用同一固定點（水的三相點）來作參考點，兩種溫標在數(shù)值上就完全相同。上式就是理想氣體的溫標方程。11.1概述⒋國際溫標根據(jù)國際溫標規(guī)定：熱力學溫度是基本溫度，用符號T表示，單位是開，記為K。它規(guī)定水的三相點熱力學溫度（即固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三相共存時的平衡溫度）為273.16K，定義1K（開爾文1度）等于水的三相點熱力學溫度的1/273.16。通常將比水的三相點溫度低0.01K的溫度規(guī)定為攝氏零度，它與攝氏溫度之間的關系為
6、（11-5）溫度量程的分段與內(nèi)插方程。攝氏溫度與熱力學溫度之間的關系仍如式（11-5）所示，可記為（11-6）11.1概述11.1.3溫度測量儀表的分類溫度測量范圍廣，測溫儀表的種類很多。按工作原理分，有膨脹式、熱電阻、熱電偶以及輻射式等；按測量方式分，有接觸式和非接觸式兩類。按溫度范圍范圍，可分為超低溫、低溫、中高溫和超高溫溫度測量。超低溫一般是指0-10K，低溫指10-800K，中溫指，高溫指，以上被認為是超高溫。測溫方式類別典型儀表名稱測溫原理測量范圍接觸式測溫儀表膨脹式雙金屬溫度計固體熱膨脹變形量隨溫度變化壓力式溫度計氣體、液體在定容條件下，壓力隨溫度
7、變化玻璃管液體溫度計液體熱膨脹體積量隨溫度變化電阻類熱電阻金屬或半導體電阻值隨溫度變化熱電類熱電偶熱電效應表11-1常用測溫儀表測溫方式類別典型儀表名稱測溫原理測量范圍其它電學類石英晶體溫度計晶體的固有頻率隨溫度變化集成溫度傳感器半導體器件的溫度效應非接觸式測溫儀表光電亮度溫度傳感器物體單色輻射強度及亮度隨溫度變化全輻射溫度傳感器物體全輻射能隨溫度變化部分輻射溫度傳感器限于特定部分光譜范圍工作內(nèi)輻射能隨溫度變化光電比色溫度傳感器兩個波長的亮度比隨溫度變化11.2熱電偶在溫度測量中雖有許多不同測量方法，但利用熱電偶作為測溫元件應用最為廣泛，其主要優(yōu)點為：①結構簡
8、單，其主體實際上是由兩種不同性質(zhì)的導體
