第3章_温度测量

第二篇 热工测量 第3章 温度测量2.1 温度测量概述 2.2 膨胀式温度计 2.3 热电偶温度计 2.4 热电阻温度计 2.5 温度变送器 2.6 接触测温方法的讨论

3.1 温度测量概述

1.温度——7个基本单位制中的一个 (1)从宏观上看，温度是表示物体冷热程度 的物理量 ；从微观上看，温度标志着物质分 子热运动的剧烈程度 。 (2)温度不是广延量，不能直接相加。 (3)热力学的几个定律(了解)

热力学第0定律——温度的宏观概念是建立在热平衡基础上的。 任意两个冷热程度不同的物体相互接触，它们之间必然会发 生热交换现象，热量要从高温物体传向低温物体，直到两物 体之间的温度完全一致时，这种热传递现象才能停止。 热力学第1定律——基本内容：热可以转变为功，功也可以转变 为热；消耗一定的功必产生一定的热，一定的热消失时，也 必产生一定的功。 热力学第2定律—— ①热不可能自发地、不付代价地从低温物 体传到高温物体；不可能从单一热源取热，把它全部变为功 而不产生其他任何影响(永动机是不可能实现的)。 热力学第3定律——对熵的论述，一般当封闭系统达到稳定平衡 时，熵应该为最大值，在任何过程中，熵总是增加，但理想 气体如果是绝热可逆过程熵的变化为零，可是理想气体实际 并不存在，所以现实物质中，即使是绝热可逆过程，系统的 熵也在增加，不过增加的少。 在绝对零度，任何完美晶体的 熵为零；称为热力学第三定律。

2.温标 (1)温标是用来量度温度高低的标尺。各种 温度计的刻度数值均由温标确定。 (2)温标建立的条件——固定点、测温仪器、 内插公式。 (3)华氏温标、摄氏温标、列式、热力学温 标(纯理论温标)和国际实用温标。几种温 标间的换算关系及使用区域。

热力学温标 热力学温标又称开氏温标(K)或绝对温标，它规定分子 运动停止时的温度为绝对零度。它建于热力学基础，体现出温 度仅与热量有关而与测温物质的任何物理性质无关的理想温标， 已由国际权度大会采纳作为国际统一的基本温标。

国际温标 为了使用方便，国际上经协商，决定建立一种既使用方 便，又具有一定科学技术水平的温标，这就是国际温标 的由来。

温标的传递系统

我国的温标量值传递建立的是三级传递系统：由国家级掌握的基 准器具和工作基准器具向省级一等标准器进行检定属一级量值传 递；由省级掌握的一等标准器向厂级二等、三等标准器具进行检 定属二级量值传递；由厂级二等、三等标准器具向工业现场仪表 进行检定的属三级量值传递； 1)物质的某

一属性仅与温度T有关，且必须是单调函数，最好是 线性的。 2)随温度变化的属性应是容易测量的，且输出信号较强，以保证 仪表的灵敏度和测量精确度。 3)应有较宽的测量范围。

选作温度计的物质

4)有较好的复现性和稳定性。

3.测温仪表分类

温度不能直接测量，而是借助于物质的某些物理特 性是温度的函数，通过对某些物理特性变化量的测 量间接地获得温度值。 根据温度测量仪表地使用方式，通常可分类为接触 法与非接触法两大类。 了解各种测温仪表的原理和优缺点。

1.接触法 当两个物体接触后，经过足够长的时间达到热平衡 后，则它们的温度必然相等。如果其中之一为温度 计，就可以用它对另一个物体实现温度测量，这种 测温方式称为接触法。 特点：温度计要与被测物体有良好的热接触，使两 者达到热平衡。

接触式测温法是使感温元件直接与被测物体或直 接与被测介质接触，感受被测物体或被测介质的 温度变化。 膨胀式、压力式、热电阻与热电偶温度计

2.非接触法

利用物体的热辐射能随温度变化的原理测定物 体温度，这种测温方式称为非接触法。 特点：不与被测物体接触，也不改变被测物体 的温度分布，热惯性小。 通常用来测定1000℃以上的移动、旋转或反应 迅速的高温物体的温度。 例如：辐射式、红外式等。

3.2 膨胀式温度计液体膨胀式温度计 压力式温度计

一、液体膨胀式温度计 1、玻璃液体温度计 (1)测温原理 (2)构造 (3)分类 2、工作用玻璃液体温度计 3、水银做温度计工作液的优点：不沾玻璃、易 提纯、液态范围广、200度以下体膨胀系数与T 几乎成很好的线性关系。如何提高测温上限： 水银液面上空加氮，采用热变形较小的石英做 玻璃管，可使测温上限达600度。 4、温度计使用注意事项

二、压力式温度计

1、原理、结构 2、类型：根据所充介质的不同 (1)液体压力式温度计 (2)气体压力式温度计 (3)蒸汽压力式温度计 (4)压力式温度计型号 3、压力式温度计特点

弹簧管

温包

毛细管

图3-5 WT型压力表式温度计的结构 1-温包；2-毛细管；3-弹簧管；4-刻度盘；5齿轮传动机构；6-示值指针；7-表壳

三、双金属温度计

(1)原理 (2)分类 (3)型号 WS -

双金属温度计是采用金属片为感温元件的一种测量仪表， 广泛用于机械、化工、轻纺、制药、食品、船舶等生产过 程中的测量和控制。 型号：WS-71 WSX-71 WSS-301 WSS-311 WSS-321 WS-70 WSS-401 WSS-411 WSSX-401 WSSX-411 WSSX-421 WSS-401F WSS-411F WSSX-401F WSSX411F WSS-421F W

SSX-421F WSS-501 WSS-511 WSSX-501 WSSX-511 WSS-501F WSS-511F WSS-461 WSS-561 WSSX-461 WSS-481 WSS-581 WSSX-48

WSS型双金属温度计的结构

休息一下

3.3 热电偶温度计主要内容 一、热电偶测温原理、基本定律 二、热电偶的连接、结构与类型 三、常用热电偶标准化和非标准化

四、热电偶的冷端温度补偿、检修问题 五、热电偶的示值标定、安装注意事项

一、热电偶测温原理、基本定律1、热电偶测温原理 2、热电偶的三条基本定律热电偶特点：范围-270-35000C, 温度信号 变成电信号，结构简单、性能稳定、容易制造， 测量准确度高、动态特性好及远传。

热电偶测温原理 1.热电偶：两种不同材料的导体(或半导体)A和B组成闭 合回路。A、B是热偶丝，也叫热电极。 2.热电势：热电偶放在被测对象中，两端温度不同时，会 产生的电动势 3.热电流：回路中通过的电流。 4.热端(工作端)、冷端(自由端):感受温度变化的那 端称为工作端或热端，另一端称为自由端或冷端(参考 端)。 热电现象(热电效应)——热电偶的测温依据。测 温原理：热电偶的冷端温度在保持不变的条件下，回路 产生的热电势与热端温度有但只函数关系。

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