计量学基础第10章课件.ppt

1、1精思国计，细量民生 第十章第十章 温度计量温度计量 温度计量与人类的生产生活有着密切温度计量与人类的生产生活有着密切的关系，正确的测量温度有十分重要的意的关系，正确的测量温度有十分重要的意义。义。第一节第一节 温度计量的基本名称与概念温度计量的基本名称与概念一、温度一、温度 温度单位是开尔文温度单位是开尔文(K),(K),定义为水三相点热定义为水三相点热力学温度的力学温度的1/273.16,1/273.16,具有很高的准确度和具有很高的准确度和复现性复现性(优于优于+-0.1mK).+-0.1mK).二、温标二、温标 温标是温度的量值的表示法温标是温度的量值的表示法.在日常中常在日常中常用的

2、有华氏用的有华氏,摄氏摄氏,热力学和国际温标热力学和国际温标.2精思国计，细量民生（一）（一）华氏温标华氏温标 年华伦海特首年华伦海特首先制造了性能可靠的水银温度先制造了性能可靠的水银温度计计,并于年公布该温并于年公布该温标。标。单位为华氏度，表示为正。单位为华氏度，表示为正。（二）（二）摄氏稳标摄氏稳标第一个提出白度温标的是第一个提出白度温标的是摄尔修斯。年他建立摄尔修斯。年他建立了百度温标，以冰点为了百度温标，以冰点为度，沸点为度。年度，沸点为度。年他接受斯托墨的建议。把两点他接受斯托墨的建议。把两点对调，这才变成现在的摄氏温对调，这才变成现在的摄氏温标。单位为摄氏度，表示为标。单位为摄氏

3、度，表示为。在现行的发定计量单位。在现行的发定计量单位中，华氏和摄氏已经废除。中，华氏和摄氏已经废除。3精思国计，细量民生 第一节第一节 温度计量的基本名称与概念温度计量的基本名称与概念（三）热力学温标（三）热力学温标 热力学温标也称开尔文温标。热力学温标也称开尔文温标。18481848年英国科年英国科学家开尔文以热力学第二定律中卡诺原理为依据学家开尔文以热力学第二定律中卡诺原理为依据提出的。提出的。热力学温标与任何特定物质的性质无关热力学温标与任何特定物质的性质无关卡诺定理即卡诺定理即 从式可知：温度只与热量有关，而与测温介从式可知：温度只与热量有关，而与测温介质无关；两热源物质温度相同，则

4、工作于两热源质无关；两热源物质温度相同，则工作于两热源间的可逆热机热效率相等，因此在理论上温度不间的可逆热机热效率相等，因此在理论上温度不会因为不同介质造成不一致，所以热力学温标具会因为不同介质造成不一致，所以热力学温标具有唯一性和稳定性。有唯一性和稳定性。4精思国计，细量民生 第一节第一节 温度计量的基本名称与概念温度计量的基本名称与概念121211TTQQ（四）国际温标（四）国际温标 国际温标是经国际协商、决定采用的一种国际上通国际温标是经国际协商、决定采用的一种国际上通用的温标。他是热力学温标的具体体现。我国从用的温标。他是热力学温标的具体体现。我国从19911991年年7 7月月1 1

5、日开始施行日开始施行“19901990年国际温标年国际温标”。9090温标定义了国温标定义了国际开尔文温度符号际开尔文温度符号T90T90；摄氏符号为；摄氏符号为t90t90。5精思国计，细量民生 第一节第一节 温度计量的基本名称与概念温度计量的基本名称与概念温标的主要内容为温标的主要内容为 标准温度计标准温度计 固定点固定点 内插公式。内插公式。奶瓶温度计奶瓶温度计6精思国计，细量民生 第二节第二节 温度计量的基准原理温度计量的基准原理一、一、低温计量低温计量 在第一温区（在第一温区（0.65-5.00K0.65-5.00K），），ITS-90ITS-90规定由规定由3He3He和和4He4

6、He的蒸气压与温度的关系式来定义，它是的蒸气压与温度的关系式来定义，它是基于封闭系统中，两相系的饱和蒸汽压与温度对基于封闭系统中，两相系的饱和蒸汽压与温度对应的关系。方程为应的关系。方程为 在第二温区（在第二温区（3.0-24.5661K3.0-24.5661K），用氦气体温），用氦气体温计来定义。计来定义。原理是波尔定律：一定质量的理想气体在温原理是波尔定律：一定质量的理想气体在温度保持不变的情况下，它的压强与体积成反比。度保持不变的情况下，它的压强与体积成反比。7精思国计，细量民生 第二节第二节 温度计量的基准原理温度计量的基准原理二、二、中温计量中温计量 在第三温区（在第三温区（13.8

7、033-1234.93K),13.8033-1234.93K),内插仪器是铂内插仪器是铂电阻温度计。原理是金属的电阻随温度的变化而电阻温度计。原理是金属的电阻随温度的变化而变化。变化。常用的有三种：常用的有三种：标准长杆式铂电阻温度计标准长杆式铂电阻温度计 标准套管杆式铂电阻温度计标准套管杆式铂电阻温度计 标准高温杆式铂电阻温度计。标准高温杆式铂电阻温度计。8精思国计，细量民生 第二节第二节 温度计量的基准原理温度计量的基准原理三、高温计量三、高温计量 第四温区（温度大于第四温区（温度大于1234.93K1234.93K），按照普朗），按照普朗克辐射定克辐射定 律来定义，内插仪器是光电高温计，

8、并律来定义，内插仪器是光电高温计，并通过温度灯来复线通过温度灯来复线 亮度温度。亮度温度。1 1、计量原理、计量原理 普朗克定律是普朗克定律是19001900年普朗克利用两字统计理年普朗克利用两字统计理论推到出黑体单位表面积向外发射单位波长的能论推到出黑体单位表面积向外发射单位波长的能量的表达式：量的表达式：9精思国计，细量民生 第二节第二节 温度计量的基准原理温度计量的基准原理2、计量器具 最早的辐射测温仪表是以光学高温计为代表的亮度测温仪表，1968年国际使用温标规定的银凝固点以上的温度采用光学高温计作为内插仪器。后来人们利用光电检测元件代替人眼，发展了光电高温计。10精思国计，细量民生

9、第二节第二节 温度计量的基准原理温度计量的基准原理2 2、计量器具、计量器具 最早的辐射测温仪表是以光学高温计为代表的亮最早的辐射测温仪表是以光学高温计为代表的亮度测温仪表，度测温仪表，19681968年国际使用温标规定的银凝固年国际使用温标规定的银凝固点以上的温度采用光学高温计作为内插仪器。后点以上的温度采用光学高温计作为内插仪器。后来人们利用光电检测元件代替人眼，发展了光电来人们利用光电检测元件代替人眼，发展了光电高温计。高温计。光电高温计按照探头结构分为：光电高温计按照探头结构分为：1 1直接式直接式 2 2调制式调制式 3 3辐射平衡式辐射平衡式 4 4恒温式恒温式 5 5环境温度补偿

10、式。环境温度补偿式。精思国计，细量民生 11第二节第二节 温度计量的基准原理温度计量的基准原理光电高温计分类光电高温计分类 光电高温计按照探头结构分为：光电高温计按照探头结构分为：直接式直接式 调制式调制式 辐射平衡式辐射平衡式 恒温式恒温式 环境温度补偿式环境温度补偿式精思国计，细量民生 12第二节第二节 温度计量的基准原理温度计量的基准原理精思国计，细量民生13第二节第二节 温度计量的基准原理温度计量的基准原理四、四、固定点复现固定点复现 ITS-90ITS-90温标定义的固定点主要是三相点和金属凝温标定义的固定点主要是三相点和金属凝固点，水三相点地实现是用水三相点瓶。目前大固点，水三相点

11、地实现是用水三相点瓶。目前大量使用的是玻璃水三相点瓶。图：量使用的是玻璃水三相点瓶。图：水三相点瓶水三相点瓶14精思国计，细量民生 第二节第二节 温度计量的基准原理温度计量的基准原理 温度计量仪器按照准确度分为三类：计温度计量仪器按照准确度分为三类：计量基准温度计、计量标准温度计和计量工作量基准温度计、计量标准温度计和计量工作用温度计。用温度计。一、一、比对比对 铂电阻温度计铂电阻温度计 二、二、电阻温度计的检定电阻温度计的检定 定点法定点法 比较法比较法 三、三、高温区温度传递高温区温度传递 基准温度灯、副基准基准温度灯、副基准温度灯、工作基准温度灯和标准温度灯。温度灯、工作基准温度灯和标准

12、温度灯。15精思国计，细量民生 第三节第三节 温度计量的传递方法温度计量的传递方法 一、比对一、比对 ：铂电阻温度计：铂电阻温度计 二、电阻温度计的检定二、电阻温度计的检定 定点法和比较法定点法和比较法 三、高温区温度传递三、高温区温度传递 基准温度灯基准温度灯 副基准温度灯副基准温度灯 工作基准温度灯工作基准温度灯 标准温度灯标准温度灯精思国计，细量民生16第三节第三节 温度计量的传递方法温度计量的传递方法 1 1、如何将如何将ITS-90ITS-90更方便、更准确的传递到更方便、更准确的传递到工作用的温度计。工作用的温度计。2 2、如何在特殊要求，传统技术难以解决的如何在特殊要求，传统技术

13、难以解决的测温场合进行重点应用研究和探索。测温场合进行重点应用研究和探索。3 3、如何在温度计量仪表中采用高新技术，如何在温度计量仪表中采用高新技术，尤其是信息技术。尤其是信息技术。17精思国计，细量民生 第四节第四节 温度计量的发展温度计量的发展一、国际温标的传递一、国际温标的传递二、测温方法的研究二、测温方法的研究 （一）直接接触式温度计量的发展方向。（一）直接接触式温度计量的发展方向。（二）辐射测温的发展方向（二）辐射测温的发展方向 （三）特殊场合温度测量（三）特殊场合温度测量三、与计算机、通信技术的组合三、与计算机、通信技术的组合18精思国计，细量民生 第四节第四节 温度计量的发展温度计量的发展