1、2022-11-201温度计量基础温度计量的基础知识温度计量的基础知识膨胀式温度计电阻式温度计热电偶温度计温度计量检定标准装置 目 录2022-11-202温度计量基础温度计量的基础知识温度计量的基础知识 一、一、基本概念基本概念 温度标志着物质温度标志着物质内部大量分子无规则内部大量分子无规则运动的剧烈程度。温运动的剧烈程度。温度越高，表示物体内度越高，表示物体内部分子热运动越剧烈。部分子热运动越剧烈。2022-11-203模拟图：模拟图：在一个密闭的空间里，气体分子在在一个密闭的空间里，气体分子在高温时的运动速度比低温时快！高温时的运动速度比低温时快！低温低温高温高温温度计量基础二、温标二
2、、温标 1 1、温度的数值表示方法称为温标温度的数值表示方法称为温标。它规定了温度的读数的起点（即零点）以及它规定了温度的读数的起点（即零点）以及 温度的单位。各类温度计的刻度均由温标确定。温度的单位。各类温度计的刻度均由温标确定。2 2、国际上规定的温标有：摄氏温标、华氏国际上规定的温标有：摄氏温标、华氏 温标、热力学温标、国际实用温标等。温标、热力学温标、国际实用温标等。2022-11-204温度计量基础经验温标经验温标华氏温标华氏温标 1714年德国人法勒海特年德国人法勒海特(Fahrenheit)以水银为测温介质，制成玻璃水银温度以水银为测温介质，制成玻璃水银温度计。计。选取氯化铵和冰
3、水的混合物的冰点温度为温度计的零度，人体温度为温度计的100度。在标准大气压下，冰的熔点为32，水的沸点为212，中间有180等分，每等分为华氏1度，记作“1”。2022-11-205温度计量基础经验温标经验温标摄氏温标摄氏温标 1740年瑞典人摄氏年瑞典人摄氏(Celsius)提出在标提出在标准大气压下，把水的冰点规定为准大气压下，把水的冰点规定为0度，水度，水的沸点规定为的沸点规定为100度。度。2022-11-206温度计量基础热力学温标（热力学温标（K K）热力学温标是建立在热力学第二定律基础上的科学的温标，是由开尔文（Kelvin）根据热力学定律提出来的，因此又称开氏温标。是国际单位
4、制七个基本物理量之一，单位为开尔文，简称开（符号为K），其描述的是客观世界真实的温度，同时也是制定国际协议温标的基础，是一种标定、量化温度的方法。热力学温度又被称为绝对温度，是热力学和统计物理中的重要参数之一。一般所说的绝对零度指的便是0K，对应零下273.15。2022-11-207威廉威廉汤姆逊汤姆逊开尔文勋爵像开尔文勋爵像温度计量基础几种温标的对比几种温标的对比 2022-11-208正常体温正常体温为为37 C C，相当于华相当于华氏温度多氏温度多少度？少度？温度计量基础1990国际温标国际温标(ITS-90)从从1990年年1月月1日开始在全世界范日开始在全世界范围内采用围内采用19
5、90年国际温标，简称年国际温标，简称ITS-90。它定义了一系列温度的固定点，。它定义了一系列温度的固定点，测量和重现这些固定点的标准仪器以测量和重现这些固定点的标准仪器以及计算公式，例如水的三相点为及计算公式，例如水的三相点为273.16K（0.01 C）等。）等。2022-11-209温度计量基础国际实用温标国际实用温标指导思想指导思想：尽可能地接近热力学温标，复：尽可能地接近热力学温标，复现精度要高，制作较容易，性能稳定，使现精度要高，制作较容易，性能稳定，使用方便；用方便；1989年年7月第月第77届国际计量委员会批准建届国际计量委员会批准建立了新的国际温标，简称立了新的国际温标，简称
6、ITS一一90。2022-11-2010温度计量基础ITS一一90基本内容为：基本内容为：重申国际实用温标单位仍为重申国际实用温标单位仍为K；国际摄氏温度国际摄氏温度和和国际实用温度国际实用温度关系为：关系为：把整个把整个温标温标分成分成4个温区，其相应的标准仪器个温区，其相应的标准仪器 如下：如下：0.655.0K，用，用3He和和4He蒸汽温度计；蒸汽温度计；3.024.5561K，用，用3He和和4He定容气体温度计；定容气体温度计；13.803K961.78，用铂电阻温度计；，用铂电阻温度计；961.78以上，用光学或光电高温计；以上，用光学或光电高温计；新确认和规定新确认和规定17个
7、固定点温度值个固定点温度值以及借助依据这些固以及借助依据这些固定点和规定的内插公式分度的标准仪器来实现整个定点和规定的内插公式分度的标准仪器来实现整个热热力学温标力学温标。如下表所示：。如下表所示：9090273.15tT2022-11-2011温度计量基础2022-11-2012温度计量基础三、温度测量及传感器分类三、温度测量及传感器分类 温度传感器按照用途可分为温度传感器按照用途可分为基准温度基准温度计和工业温度计计和工业温度计；按照测量方法又可分为；按照测量方法又可分为接触式接触式和和非接触式非接触式；按工作原理又可分为；按工作原理又可分为膨胀式、电阻式、热电式、辐射式膨胀式、电阻式、热
8、电式、辐射式等等；等等；按输出方式分，有按输出方式分，有自发电型、非电测型自发电型、非电测型等。等。2022-11-2013温度计量基础各类温度检测方法构成的测温仪表的大体测温范围各类温度检测方法构成的测温仪表的大体测温范围2022-11-20温度计量基础14测温方法 按照所用方法之不同，温度测量分为接触式和非接按照所用方法之不同，温度测量分为接触式和非接触式两大类。触式两大类。1.接触式测温接触式测温 接触式的特点是测温元件直接与被测对象相接触，接触式的特点是测温元件直接与被测对象相接触，两者之间进行充分的热交换，最后达到热平衡，两者之间进行充分的热交换，最后达到热平衡，这是感温元件的某一物
9、理参效的量值就代表了被这是感温元件的某一物理参效的量值就代表了被测对象的温度值。测对象的温度值。优点优点：直观可靠。：直观可靠。缺点缺点：是感温元件影响被测温度场的分布，接触不：是感温元件影响被测温度场的分布，接触不良等都会带来测量误差，另外温度太高和腐蚀性良等都会带来测量误差，另外温度太高和腐蚀性介质对感温元件的性能和寿命会产生不利影响。介质对感温元件的性能和寿命会产生不利影响。2022-11-2015温度计量基础热电偶热电偶2022-11-2016温度计量基础2、非接触式测温 非接触测温的特点是感温元件不与被测非接触测温的特点是感温元件不与被测对象相接触，而是通过辐射进行热交换，对象相接触
10、，而是通过辐射进行热交换，故可避免接触测温法的缺点，具有故可避免接触测温法的缺点，具有较高较高的测温上限的测温上限。此外，非接触测温法。此外，非接触测温法热惯热惯性小性小，可达千分之一秒，故，可达千分之一秒，故便于测量运便于测量运动物体的温度和快速度变化的温度。动物体的温度和快速度变化的温度。2022-11-2017温度计量基础红外温度计红外温度计2022-11-2018温度计量基础接触式与非接触式测温特点比较接触式与非接触式测温特点比较2022-11-2019方方 式式 接接 触触 式式 非非 接接 触触 式式 测量测量 条件条件 感温元件要与被测对象良好接触；感温元件感温元件要与被测对象良
11、好接触；感温元件的加入几乎不改变对象的温度；被测温度不的加入几乎不改变对象的温度；被测温度不超过感温元件能承受的上限温度超过感温元件能承受的上限温度;被测对象不被测对象不对感温元件产生腐蚀对感温元件产生腐蚀 需准确知道被测对象表面发射率；被测对需准确知道被测对象表面发射率；被测对象的辐射能充分照射到检测元件上象的辐射能充分照射到检测元件上 测量测量 范围范围 特别适合特别适合1200以下、热容大、无腐蚀性以下、热容大、无腐蚀性 对象的连续在线测温，对高于对象的连续在线测温，对高于l 300以上以上 的温度测量较困难的温度测量较困难 原理上测量范围可以从超低温到极高温，原理上测量范围可以从超低温
12、到极高温，但但1000以下，测量误差大，能测运动物以下，测量误差大，能测运动物 体和热容小的物体温度体和热容小的物体温度 精精 度度 工业用表通常为工业用表通常为1.0、0.5、0.2及及0.1级，级，实验室用表可达实验室用表可达0.01级级 通常为通常为1.0、1.5、2.5级级 响应响应 速度速度慢，通常为几十秒到几分钟慢，通常为几十秒到几分钟 快，通常为快，通常为23秒钟秒钟 其它其它 特点特点 整个测温系统结构简单、体积小、可靠、维整个测温系统结构简单、体积小、可靠、维 护方便、价格低廉，仪表读数直接反映被护方便、价格低廉，仪表读数直接反映被 测物体实际温度；可方便地组成多路集中测物体
13、实际温度；可方便地组成多路集中 测量与控制系统测量与控制系统 整个测温系统结构复杂、体积大、调整麻整个测温系统结构复杂、体积大、调整麻烦、价格昂贵；仪表读数通常只反映被测烦、价格昂贵；仪表读数通常只反映被测物体表现温度物体表现温度(需进一步转换需进一步转换)；不易组成；不易组成测温、控温一体化的温度控制装置测温、控温一体化的温度控制装置 温度计量基础温度测量的基础知识膨胀式温度计膨胀式温度计电阻式温度计热电偶温度计温度计量检定标准装置 目 录2022-11-2020温度计量基础2022-11-20温度计量基础21膨胀式温度计膨胀式温度计1.液体膨胀式温度计液体膨胀式温度计 这是应用最早而且当前
14、使用最广泛的一这是应用最早而且当前使用最广泛的一种温度计，典型结构如图所示。它由液种温度计，典型结构如图所示。它由液体储存器、毛细管和标尺组成。体储存器、毛细管和标尺组成。液体玻璃温度计的测温上限取决于所用液体玻璃温度计的测温上限取决于所用液体汽化点的温度，下限受液体凝点温液体汽化点的温度，下限受液体凝点温度的限制。为了防止毛细管中液注出现度的限制。为了防止毛细管中液注出现断续现象，并提高测温液体的沸点温度，断续现象，并提高测温液体的沸点温度，常在毛细管中液体上部充以一定压力的常在毛细管中液体上部充以一定压力的气体。气体。2022-11-2022温度计量基础2022-11-2023温度计量基础
15、2022-11-20温度计量基础24 玻璃液体温度计分为全浸式和部分浸玻璃液体温度计分为全浸式和部分浸入式两种。全浸是指测温时把液柱部分全入式两种。全浸是指测温时把液柱部分全部浸入被测介质中。部分浸入是把温度计部浸入被测介质中。部分浸入是把温度计浸入标志以下的部分插入被测介质中。浸入标志以下的部分插入被测介质中。全浸式和部分浸入式相比较，全浸式测全浸式和部分浸入式相比较，全浸式测量精度较高，故多用于实验室和标准温度量精度较高，故多用于实验室和标准温度计，部分浸入式用于一般工业测温。计，部分浸入式用于一般工业测温。压力温度计压力温度计原理：原理：压力式温度计的原理是基于密闭测温系统内蒸发液体的饱
16、和蒸气压力和温度之间的变化关系，而进行温度测量的。当温包感受到温度变化时，密闭系统内饱和蒸气产生相应的压力，引起弹性元件曲率的变化，使其自由端产生位移，再由齿轮放大机构把位移变为指示值。这种温度计具有温包体积小，反应速度快、灵敏度高、读数直观等特点，几乎集合了玻璃棒温度计、双金属温度计、气体压力温度计的所有优点，它可以制造成防震、防腐型，并且可以实现远传触点信号、热电阻信号、0-10mA或4-20mA信号。是目前使用范围最广、性能最全面的一种机械式测温仪表。2022-11-20温度计量基础251、温包：它是直接与被测介质相接触来感受温度变化的元件，因此要求它具有高的强度，小的膨胀系数，高的热导
17、率以及抗腐蚀等性能。根据所充工作物质和被测介质的不同，温包可用铜合金、钢或者不锈钢来制造。2022-11-20温度计量基础26压力式温度计主要构造压力式温度计主要构造2、毛细管：它是用铜或钢等材料冷拉成的无缝圆管，用来传递压力的变化。其外径为（1.55）mm,内径为（0.150.5）mm。如果它的直径越细，长度越长，则传递压力的滞后现象就越严重。也就是说，温度计对被测温度的反应就越迟钝。然而，在同样的长度下，毛细管越细，仪表的精度就越高。毛细管容易被破坏，折断，因此，必须加以保护。对不经常弯曲的毛细管可用金属软管做保护套管。2022-11-20温度计量基础27压力式温度计主要构造压力式温度计主
18、要构造3、弹簧管：它是一般压力表用的弹性元件。压力温度计和玻璃温度压力温度计和玻璃温度计相比，具有强度大、计相比，具有强度大、不易破损、读数方便，不易破损、读数方便，但准确度较低、耐腐蚀但准确度较低、耐腐蚀性较差等特点。性较差等特点。2022-11-20温度计量基础28压力式温度计主要构造压力式温度计主要构造2022-11-20292、固体膨胀式温度计、固体膨胀式温度计 这种温度计是利用两种不同膨胀系这种温度计是利用两种不同膨胀系数的材料制成，分为杆式和双金属式数的材料制成，分为杆式和双金属式两大类。两大类。图所示为杆式温度计的原理图。由图所示为杆式温度计的原理图。由于芯杆材料的膨胀系数比与基
19、座相连于芯杆材料的膨胀系数比与基座相连的外套大，故当温度变化时芯杆对基的外套大，故当温度变化时芯杆对基座产生相对位移，经简单的机械放大座产生相对位移，经简单的机械放大后，就可直接指示温度值。后，就可直接指示温度值。t=t0t t0温度计量基础双金属温度计双金属温度计固体长度随温度变化的情况可用下式表示：固体长度随温度变化的情况可用下式表示：基于固体基于固体受热膨胀原理受热膨胀原理，测量温度通常是把，测量温度通常是把两片线膨胀系数差异相对很大的金属片叠焊两片线膨胀系数差异相对很大的金属片叠焊在一起，构成双金属片感温元件，当温度变在一起，构成双金属片感温元件，当温度变化时，因双金属片的两种不同材料
20、线膨胀系化时，因双金属片的两种不同材料线膨胀系数差异相对很大而产生不同的膨胀和收缩，数差异相对很大而产生不同的膨胀和收缩，导致双金属片产生弯曲变形。下图是双金属导致双金属片产生弯曲变形。下图是双金属温度计原理图：温度计原理图：10101LLk tt2022-11-2030温度计量基础双金属温度计原理图2022-11-2031温度计量基础双金属温度计双金属温度计的感温的感温双金属元件的形状有双金属元件的形状有平面螺旋型和直线螺平面螺旋型和直线螺旋型旋型两大类，其测温两大类，其测温范围大致为范围大致为-80600，精度等级通，精度等级通常为常为1.5级左右。级左右。双金属温度计抗振性双金属温度计抗
21、振性好，读数方便，但精好，读数方便，但精度不太高，只能用做度不太高，只能用做一般的工业用仪表。一般的工业用仪表。2022-11-20温度计量基础32温度测量的基础知识膨胀式温度计电阻式温度计电阻式温度计热电偶温度计温度计量检定标准装置 目 录2022-11-2033温度计量基础定义：根据导体电阻随温度而变化的规律来测量温度的温度计。最常用的电阻温度计都采用金属丝绕制成感温元件，主要有铂电阻温度计和铜电阻温度计，在低温下还有碳、锗和铑铁电阻温度计。2022-11-20温度计量基础34电阻温度计电阻温度计电阻温度计电阻温度计2022-11-20温度计量基础38 工业上广泛应用电阻温度计来测量-20
22、0 500 之间的温度。电阻温度计的特点是准确度高；在中低温下（500以下）测温,它的输出信号比热电偶的要大得多,故灵敏度高；电阻温度计的输出是电信号，因此便于信号的远传和实现多点切换测量。电阻温度计由热电阻、显示仪表和连接导线组成，热电阻由电阻体、绝缘管和保护套管等主要部件组成。特点：1、工业使用广泛，200 C 500 C的测量范围 特殊情况下可以测量3.4K甚至1K的低温，高温可到1000 C。2、精度高，适合测量低温，常使用电桥电路作为测量电路3、为消除导线随环境温度变化而引起的误差，常使用三线法和四线法。2022-11-20温度计量基础39电阻温度计电阻温度计dtdRRdtRdR12
23、022-11-20温度计量基础40电阻温度系数的定义是：温度变化1时电阻值的相对变化量，用来表示，单位是-1，根据定义，用下式表示一般材料的温度系数并非常数，在不同的温度下具有不同的数值。因此常用（R100R0）（R0 100）代表0 100之间的平均温度系数，其中R100表示100时的电阻值，R0 表示0时的电阻值。电阻温度系数越大，热电阻的灵敏度越高，测量温度时就越容易得到准确的结果。电阻温度计电阻温度计2022-11-20温度计量基础41测温热电阻材料必须满足：1）电阻温度系数大 材料的纯度越高，温度系数越大，灵敏度越高（纯金属比合金高）。热电阻丝有内应力时，引起的改变，电阻丝在制成热电
24、阻前，须进行退火、老化处理消除应力。电阻温度计电阻温度计2022-11-20温度计量基础42测温热电阻材料必须满足：2）在测温范围内物理及化学性质稳定。3）有较大的电阻率。因为电阻率大，热电阻的体积可做 小，热容量和惯性小，对温度变化响应快。4）电阻值与温度的关系近似为线性，便于分度和读数。5）复现性好，复制性强、容易得到纯净物质。6）价格低廉。电阻温度计电阻温度计铂电阻温度计铂电阻温度计铂是一种贵金属。它的特点是精度高，稳定性好，性能可靠，尤其是耐氧化性能很强。铂在很宽的温度范围内约1200C以下都能保证上述特性。铂很容易提纯，复现性好，有良好的工艺性，可制成很细的铂丝(0.02mm或更细)
25、或极薄的铂箔。与其它材料相比，铂有较高的电阻率，因此普遍认为是一种较好的热电阻材料。缺点：铂电阻的电阻温度系数比较小；价格贵。2022-11-20温度计量基础43 在0C 以上，其电阻与温度的关系接近于直线，其电阻温度系数A为3.910-3/C。我国已采用IEC标准制作工业铂电阻。按IEC标淮，使用温度已扩大到（-200850）C，初始电阻有100 和 10 两种。2022-11-20温度计量基础44铂电阻铂电阻 0(1)tRRAt2022-11-20温度计量基础45铂电阻铂电阻 特点是稳定性好、准确度高、性能可靠。但是铂电阻在还原性气氛中，特别是在高温下很容易被还 原性气体污染，铂丝将变脆，
26、并改变电阻与温度间的关系；铂的纯度常以R100/R0来表示。对于工业用铂电阻，规定其R100/R0为1.385；分度号：Pt10和Pt 100；2022-11-20温度计量基础46铂电阻铂电阻 铂电阻的温度特性可用下列二式表示：在-200 0之间 Rt=R0 1+At+Bt2+Ct3(t-100)在 0 850之间 Rt=R0(1+At+Bt2)以上两式中 Rtt时的电阻值；R00时的电阻值；A，B，C常数，对于工业用铂电阻，A 3.9080210-3-1，B 5.80210-7-2,C=-4.2735010-12-4 铂电阻的结构铂电阻的结构 2022-11-20温度计量基础47（1）组成组
27、成：感温元件，：感温元件，引线，保护管，接线盒引线，保护管，接线盒 感温元件：感温元件：热电阻丝、绝缘骨架热电阻丝、绝缘骨架 引出线引出线图1（a）为云母片做骨架，把云母片两边做成锯齿状，将铂丝绕在云母骨架上，然后用两片无锯齿云母夹住，再用银带扎紧。铂丝采用双线法绕制，以消除电感。87645321(a)(b)图1 铂电阻体的结构1-引出银线；2-铂丝；3-锯齿形云母骨架；4-保护用云母片；5-银绑带；6-铂电阻横截面；7-保护套管；8-石英骨架图1（b）采用石英玻璃，具有良好的绝缘和耐高温特性，把铂丝双绕在直径为3mm的石英玻璃上，为使铂丝绝缘和不受化学腐蚀、机械损伤，在石英管外再套一个外径为
28、5mm的石英管。铂电阻体用银丝作为引出线。铂电阻骨架的常用材料:云母,玻璃,石英,陶瓷,塑料材料要求：1)在使用的温度范围内，电绝缘性较好，比热容小，热导率要大2)温度膨胀系数要接近电阻丝的温度膨胀系数；3）物理及化学性质稳定，不产生有害物质污染电阻丝4）有足够的机械强度及良好的工艺性能。2022-11-20温度计量基础49铂电阻结构铂电阻结构感温元件感温元件2022-11-20温度计量基础50由热电阻体至接线端子的连接导线称为引出线由热电阻体至接线端子的连接导线称为引出线。内引出线要选用纯度高，与电阻丝、接线端子之间产生的热电势小，而且在最高使用温度下不挥发、抗氧化、不变质的材料。工业用铂电
29、阻用银丝作引出线，高温下用镍丝作引出线。铜和镍电阻可用铜丝和镍丝作引出线。引出线的直径比电阻丝的直径大得多，这样可减少引出线电阻。（l）两线制 （2）三线制 （3）四线制 铂电阻结构铂电阻结构引出线引出线（1）两线制两线制 存在引出线电阻随温度变化产生的附加误差；存在引出线电阻随温度变化产生的附加误差；（2）三线制三线制 可以消除引出线电阻的影响；工业上多采用。可以消除引出线电阻的影响；工业上多采用。（3）四线制四线制 不仅可消除引出线电阻的影响，还可消除连接不仅可消除引出线电阻的影响，还可消除连接导线间接触电阻及其阻值变化的影响。多用于导线间接触电阻及其阻值变化的影响。多用于标准铂热电阻的引
30、出线上。标准铂热电阻的引出线上。在一般测量精度要求不高、温度较低的场合，普遍地使用铜电阻。它可用来测量50 C 150 C 的温度，在这温度范围内，铜电阻和温度呈线性关系：2022-11-20温度计量基础53铜电阻铜电阻 优点：优点：R-tR-t关系近似线性；关系近似线性；较大；材料易提较大；材料易提纯；价格便宜。纯；价格便宜。缺点：缺点：所以制成相同阻值的电阻时，铜电阻丝要所以制成相同阻值的电阻时，铜电阻丝要细，这样机械强度就不高，或者就要长，细，这样机械强度就不高，或者就要长，使体积增大。此外铜很容易氧化，所以它使体积增大。此外铜很容易氧化，所以它的工作上限为的工作上限为150 150 C
31、 C 。但铜电阻价格便。但铜电阻价格便宜，因此仍被广泛采用。宜，因此仍被广泛采用。881.7 109.81 10CuPtmm铜电阻铜电阻 铜电阻体结构如图2所示。它采用直径约0.1mm的绝缘铜线（它包括锰铜或镍铜部分）采用双线绕法分层绕在圆柱形塑料支架上。用直径1mm的铜丝或镀银铜丝做引出线。4321L 图542 铜电阻体的结构1线圈骨架；2铜热电阻丝；3补偿组；4铜引出线图2 铜电阻体的结构1-线圈骨架；2-铜热电阻丝；3-补偿组；4-铜引出线；为改善热传导，在电阻体与保护管之间常置有金属夹持件或内套管。铜电阻铜电阻 2022-11-20温度计量基础56铜电阻铜电阻 纯度纯度：我国规定工业用
32、铜电阻的：我国规定工业用铜电阻的R100/R01.428。分度号分度号：铜电阻的分度号是：铜电阻的分度号是Cu50和和Cu100，表示其，表示其R0分别为分别为50及及100。分度关系分度关系：铜电阻在其测量范围内的温度特性可用下式表示：铜电阻在其测量范围内的温度特性可用下式表示：Rt=R0(1+At+Bt2+Ct3)式中式中 Rtt时的电阻值；时的电阻值；R00时的电阻值时的电阻值 A，B，C常数，对于工业用铜电阻，常数，对于工业用铜电阻，A 4.2889910-3-1,B 2.13310-7-2，C1.23310-9-3。热电阻在使用中的注意事项：热电阻在使用中的注意事项：热电阻测温仪表常
33、用来测量热电阻测温仪表常用来测量-200+600之间的温度。之间的温度。动态误差。由于电阻体体积较大，热容量大，其动态误动态误差。由于电阻体体积较大，热容量大，其动态误差比热电偶大，这也制约了热电阻在快速测温中的应用差比热电偶大，这也制约了热电阻在快速测温中的应用。连线电阻变化与热电阻阻值变化产生叠加，引起测量误连线电阻变化与热电阻阻值变化产生叠加，引起测量误差。应采用三线制接法予以消除。差。应采用三线制接法予以消除。热电阻引入显示仪表的线路电阻必须符合规定值，否则热电阻引入显示仪表的线路电阻必须符合规定值，否则将产生系统误差。将产生系统误差。热电阻工作电流应小于规定值，否则因过大电流造成自热
34、电阻工作电流应小于规定值，否则因过大电流造成自热效应，产生附加误差。热效应，产生附加误差。热电阻分度号必须与显示仪表调校时分度号相同。热电阻分度号必须与显示仪表调校时分度号相同。温度测量的基础知识膨胀式温度计电阻式温度计热电偶温度计热电偶温度计温度计量检定标准装置 目 录2022-11-2058温度计量基础铠装热电偶外型铠装热电偶外型WRTK2-434/8*1000mm 铠装固定卡套法兰热电偶铠装固定卡套法兰热电偶WRSK-143/6*1000mm Gh3030 铠装防爆热电偶铠装防爆热电偶WRNK-332/4*1000mm Gh2520 铠装可动卡套螺纹热电偶铠装可动卡套螺纹热电偶2022-
35、11-2059温度计量基础2022-11-20温度计量基础60普通装配型普通装配型热热电偶的电偶的结构放大图结构放大图 接线盒接线盒引出线套管引出线套管 固定螺纹固定螺纹（出厂时用塑料包裹）（出厂时用塑料包裹）热电偶工作端（热端）热电偶工作端（热端）不锈钢不锈钢保护管保护管 2022-11-20温度计量基础61铠装型热电偶外形铠装型热电偶外形法兰法兰铠装型热电偶可铠装型热电偶可 长达上百米长达上百米薄壁金属薄壁金属 保护套管保护套管（铠体）（铠体）BA绝缘绝缘 材料材料铠装型热电偶铠装型热电偶横截面横截面2022-11-20温度计量基础62其他其他热电偶外形热电偶外形小形小形K K型热电偶型热
36、电偶2022-11-20温度计量基础63热电偶温度计热电偶温度计热电偶测温原理热电偶测温原理2022-11-20温度计量基础64先看一个实验先看一个实验热电偶工作原理演示热电偶工作原理演示 结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。热电极热电极A A右端称为：右端称为：自由端自由端（参考（参考端、冷端、冷端）端）左端称为：左端称为：测量端测量端（工作（工作端、热端、热端）端）热电极热电极B B热电势热电势AB2022-11-20温度计量基础65从实验到理论：从实验到理论：热电效应热电效应 1821年，德国物理学家年，德国物理学家赛贝克赛
37、贝克用两种不用两种不同金属组成同金属组成闭合回路闭合回路，并用酒精灯加热其中，并用酒精灯加热其中一个接触点（称为结点），发现放在回路中一个接触点（称为结点），发现放在回路中的的指针发生偏转指针发生偏转（说明什么？）（说明什么？），如果用两，如果用两盏酒精灯对两个结点盏酒精灯对两个结点同时加热，指针的偏转同时加热，指针的偏转角反而减小角反而减小（又说明什么？）（又说明什么？）。显然，指针的偏转说明回路中有电动势显然，指针的偏转说明回路中有电动势产生并有电流在回路中流动，电流的强弱与产生并有电流在回路中流动，电流的强弱与两个结点的温差有关。两个结点的温差有关。2022-11-20温度计量基础66热
38、电偶温度计热电偶温度计热电偶测温原理热电偶测温原理2022-11-20温度计量基础67热电偶温度计热电偶温度计热电偶测温原理热电偶测温原理 2022-11-20温度计量基础68热电偶温度计热电偶温度计热电偶测温原理热电偶测温原理2022-11-20温度计量基础69热电偶温度计热电偶温度计热电偶测温原理热电偶测温原理BAABNNekTTeln)(2022-11-20温度计量基础70热电偶温度计热电偶温度计 2.4.1 热电偶测温原理热电偶测温原理2022-11-20温度计量基础71热电偶温度计热电偶温度计热电偶测温原理热电偶测温原理2022-11-20温度计量基础72热电偶温度计热电偶温度计热电
39、偶测温原理热电偶测温原理2022-11-20温度计量基础73热电偶温度计热电偶温度计热电偶测温原理热电偶测温原理 2022-11-20温度计量基础74热电偶温度计热电偶温度计热电偶测温原理热电偶测温原理如果使冷端温度如果使冷端温度t t0 0保持不变，则热电动势便成为热端保持不变，则热电动势便成为热端温度温度t t的单一函数的单一函数。2022-11-20温度计量基础75热电偶温度计热电偶温度计热电偶测温原理热电偶测温原理 2022-11-20温度计量基础76热电偶温度计热电偶温度计热电偶基本定律热电偶基本定律2022-11-20温度计量基础77热电偶温度计热电偶温度计热电偶基本定律热电偶基本
40、定律000(,)(,)(,)ABACBCET TET TET T2022-11-20温度计量基础78热电偶温度计热电偶温度计热电偶基本定律热电偶基本定律 2022-11-20温度计量基础79热电偶温度计热电偶温度计热电偶基本定律热电偶基本定律2022-11-20温度计量基础80热电偶温度计热电偶温度计热电偶基本定律热电偶基本定律：2022-11-20温度计量基础81热电偶温度计热电偶温度计热电偶基本定律热电偶基本定律 2022-11-20温度计量基础82热电偶温度计热电偶温度计热电偶的冷端温度处理热电偶的冷端温度处理2022-11-20温度计量基础83热电偶温度计热电偶温度计热电偶的冷端温度处
41、理热电偶的冷端温度处理2022-11-20温度计量基础84热电偶温度计热电偶温度计热电偶的冷端温度处理热电偶的冷端温度处理2022-11-20温度计量基础85热电偶冷端的延长热电偶冷端的延长 采用相对采用相对廉价廉价的补偿导线，可的补偿导线，可延长热电偶的延长热电偶的冷端冷端，使，使之远离高温区；可节约大量贵金属；易弯曲，便于敷设。之远离高温区；可节约大量贵金属；易弯曲，便于敷设。型号型号配用热电偶配用热电偶正正-负负导线外皮颜色导线外皮颜色 正正-负负SCSC铂铑铂铑1010-铂铂红红-绿绿KCKC镍铬镍铬 -镍硅镍硅红红-蓝蓝WCWC5/265/26钨铼钨铼5 5-钨铼钨铼2626 红红-
42、橙橙补偿导线在（补偿导线在（0 0100100）C C范围内的热电势与配套的热电偶的范围内的热电势与配套的热电偶的热电势热电势相等相等，所以，所以不影响不影响测量精度。测量精度。补偿导线型号（续）补偿导线型号（续）型号型号配用热电偶配用热电偶正正-负负型号型号导线外皮导线外皮颜色颜色 正正-负负100 C时的时的热电势热电势/mVRC R（铂铑（铂铑1313铂）铂）RC红红-绿绿 0.647NC N（镍铬硅镍铬硅镍硅镍硅）NC 红红-黄黄2.744EX E（镍铬镍铬铜铜镍镍）EX红红-棕棕6.319JXJ（铁铁铜镍铜镍）JX红红-紫紫5.264TX T（铜铜铜镍铜镍 ）TX红红-白白4.279
43、2022-11-2086温度计量基础2022-11-20温度计量基础87补偿导线外形补偿导线外形 AB屏蔽层屏蔽层保护层保护层2022-11-20温度计量基础88注意事项注意事项型号匹配型号匹配两个接点温度相同两个接点温度相同在规定的温度范围内使用在规定的温度范围内使用正、负极之分正、负极之分直径要求直径要求2022-11-20温度计量基础89热电偶的冷端温度补偿热电偶的冷端温度补偿 必要性必要性：1、用热电偶的分度表查毫伏数、用热电偶的分度表查毫伏数-温度时，温度时，必须满足必须满足t0=0 C的条件的条件。在实际测温中，冷端。在实际测温中，冷端温度常随环境温度而变化，这样温度常随环境温度而
44、变化，这样t0不但不但不是不是0 C，而且也不恒定，而且也不恒定，因此因此将产生误差将产生误差。2、一般情况下，冷端温度均高于一般情况下，冷端温度均高于0 C，热热电势总是偏小电势总是偏小。应想办法。应想办法消除或补偿消除或补偿热电偶的热电偶的冷端损失冷端损失。公式修正法（校正法）恒温箱法（冰浴法）冷端集中补偿方法补偿导线法电桥补偿法热电偶冷端温度补偿的方法热电偶冷端温度补偿的方法1.公式修正法公式修正法 当用补偿导线把热电偶的冷端延长当用补偿导线把热电偶的冷端延长到某一温度到某一温度T0处（通常是环境温度），处（通常是环境温度），然后再对冷端温度进行修正。然后再对冷端温度进行修正。三个步骤：
45、测温，查表，计算查表三个步骤：测温，查表，计算查表EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0)2.恒温箱法（冰浴法）恒温箱法（冰浴法）把冷端引至冰点槽内，维持冷端始终把冷端引至冰点槽内，维持冷端始终为为0，但使用起来不大方便。，但使用起来不大方便。mVBBTC仪表铜导线试管补偿导线热电偶冰点槽冰水溶液T0冰点槽法是准确度很高的冷端处理方法，冰点槽法是准确度很高的冷端处理方法，然而使用比较麻烦，需要保持冰、水两相然而使用比较麻烦，需要保持冰、水两相共存，一般限于实验室精确测温或热电偶共存，一般限于实验室精确测温或热电偶检定时使用。检定时使用。3.冷端集中补偿方法冷端集中补偿方法
46、冷端连接到数据采集设备上，利用计算冷端连接到数据采集设备上，利用计算机查表计算。机查表计算。一般计算机数据采集时一个设备上连一般计算机数据采集时一个设备上连接的热电偶是同型号的。接的热电偶是同型号的。回路电势冷端补偿温度数据温度数据回路电势冷端补偿温度数据回路电势冷端补偿数据采集柜中温度测量元件TTnTTnTTn计算机数据采集系统热电偶冷端集中补偿方法u原理：原理：在一定温度范围内，与配用热电偶的热电在一定温度范围内，与配用热电偶的热电特性相同的一对带有绝缘层的廉金属导线为补偿特性相同的一对带有绝缘层的廉金属导线为补偿导线。导线。补偿导线补偿导线补偿导线补偿导线4.补偿导线法补偿导线法u按照补
47、偿原理分为按照补偿原理分为补偿型补偿型及及延伸型延伸型两种两种补偿导线补偿导线u按使用温度可分为按使用温度可分为一般用一般用（0100）和和耐热用耐热用（0200）补偿导线使用须注意事项如下：各种补偿导线只能与相应型号的热电偶匹配使用；补偿导线与热电偶连接点的温度，不得超过规定的使用温度范围；补偿导线的正负要和热电偶正负对应相连；由于补偿导线与电极材料通常并不完全相同，因此两连接点温度必须相同；在需高精度测温场合，处理测量结果时应加上补偿导线的修正值，以保证测量精度。2022-11-20温度计量基础99五、电桥补偿法五、电桥补偿法 XT-WBC热电偶热电偶 冷端补偿器冷端补偿器 电桥补偿法是利
48、用不平衡电桥产生的不平衡电压来自动补电桥补偿法是利用不平衡电桥产生的不平衡电压来自动补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值，可购买与被偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值，可购买与被补偿热电偶对应型号的补偿电桥。补偿热电偶对应型号的补偿电桥。热电偶的分类热电偶的分类（1）廉价金属热电偶）廉价金属热电偶 1）T型（铜康铜）热电偶，测温范围型（铜康铜）热电偶，测温范围-200 -350 2）K型（镍铬镍硅）热电偶，范围型（镍铬镍硅）热电偶，范围-200 -1100 3）E型（镍铬康铜）热电偶，上限型（镍铬康铜）热电偶，上限1000 4）J型（铁康铜）热电偶型（铁康铜）热电偶（2）贵金属
49、热电偶）贵金属热电偶 1）S型（铂铑型（铂铑10铂）热电偶铂）热电偶 2）R型（铂铑型（铂铑13铂）热电偶铂）热电偶 3）B型（铂铑型（铂铑30铂铑铂铑6）热电偶）热电偶 4）铱铑热电偶）铱铑热电偶几种常用热电偶的测温范围及热电势几种常用热电偶的测温范围及热电势 分度号分度号 名称名称 测量温度范围测量温度范围 1000 C热电势热电势/mVB铂铑铂铑3030铂铑铂铑6 6501820 C C4.8344.834R铂铑铂铑1313铂铂-501768 C C10.50610.506S铂铑铂铑1010铂铂-501768 C C9.5879.587K镍铬镍硅镍铬镍硅-2701370 C C41.27
50、641.276E镍铬铜镍镍铬铜镍270800 C C76.37376.3735种热电偶的测温范围与热电势各有什么特点？种热电偶的测温范围与热电势各有什么特点？2022-11-20102温度计量基础2022-11-20温度计量基础103几种常用热电偶的热电势与温度的关系曲线几种常用热电偶的热电势与温度的关系曲线分析分析 哪几种热哪几种热电偶的测温上电偶的测温上限较高？限较高？结论：结论：哪几种热电哪几种热电偶的线性较差？偶的线性较差？哪一种热电哪一种热电偶的灵敏度较高？偶的灵敏度较高？哪一种热电哪一种热电偶的灵敏度较低？偶的灵敏度较低？为什么所有的曲线均过原点（零度点）？为什么所有的曲线均过原点
