现代检测技术 李英顺 第11章

《现代检测技术 李英顺 第11章》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第11章温度测量11.2热电偶11.3热电阻和热敏电阻11.4集成温度传感器AD59011.1概述第三篇常见过程参数的测量过程控制系统至少包括被控对象（或称被控过程）、检测装置（包括传感器和变送器）和控制器（或调节器）以及执行机构四个基本部分。检测装置将被测参数如温度、压力、流量、液位以及成分量等检测出来，并变换成相应的统一标准信号，系统显示、记录或进行下一步的调整控制作用。检测装置实际上包括两部分内容，首先是将被控参数检测出来，然后变送器将其变换成统一标准信号。11.1概述温度是表征物体冷热程度的一种

2、物理量，是工业生产和科学实验中最普遍、最重要的热工参数之一。温度不能直接进行测量，只能借助于冷热不同的物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不同而变化的特性，来进行间接的测量。根据测温的方式可以分为接触式测温法与非接触式测温法两大类。11.1概述11.1.1温度测量方法⑴接触式测温接触式温度测量的特点是感温元件直接与被测对象相接触，两者进行充分的热交换，最后达到热平衡，此时温度计的示值就是被测对象的温度。以接触式方法测温的常用温度计有玻璃温度计、压力温度计、双金属温度计、热电偶以及热电阻等接

3、触式温度测量特别适合以下，热容大，无腐蚀性对象的连续在线测温。11.1概述⑵非接触式测温非接触式温度测量的特点是感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接受被测物体的热辐射能实现热交换，据此测出被测对象的温度。非接触式测温具有不改变被测物体的温度分布，热惯性小，测温上限可设计得很高，便于测量运动物体的温度和快速变化的温度等优点。为了保证温度量值的准确并利于传递，需要建立一个衡量温度的统一尺度，即温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。11.1概述1.经验温标根据某些物质的体积膨胀与温度的

4、关系，用实验方法或经验公式所确定的温标称为经验温标。①华氏温标华氏温标规定在大气压下纯水的冰点为32度，沸点为212度，中间划分为180等份，每一等份为1华氏度.②摄氏温标摄氏温标将标准大气压下水的冰点定为零度，水的沸点定为100度，在0-100之间划分了100等份，每一等份为1摄氏度，用符号t表示。11.1.2温度的单位11.1概述摄氏温标与华氏温标的关系为（11-1）⒉热力学温标1848年由开尔文提出的以卡诺循环为基础建立的热力学温标，是一种理想而不能真正实现的理论温标，它是国际单位制中七个基本物理

5、单位之一。它与摄氏温度之间的关系为（11-2）单位是开，记为K。11.1概述3.绝对气体温标从理想气体状态方程入手，复现的热力学温标称为绝对气体温标，由波义尔定律，有（11-3)式中，为P一定质量的气体的压强；为V该气体的体积；为R普适常数；为T热力学温度。当气体的体积为恒定时，其压强就是温度的单值函数（11-4）这种比值关系与开尔文给出的热力学温标的比值关系完全类似。因此若用同一固定点（水的三相点）来作参考点，两种温标在数值上就完全相同。上式就是理想气体的温标方程。11.1概述⒋国际温标根据国际温标规

6、定：热力学温度是基本温度，用符号T表示，单位是开，记为K。它规定水的三相点热力学温度（即固态、液态、气态三相共存时的平衡温度）为273.16K，定义1K（开尔文1度）等于水的三相点热力学温度的1/273.16。通常将比水的三相点温度低0.01K的温度规定为摄氏零度，它与摄氏温度之间的关系为（11-5）温度量程的分段与内插方程。摄氏温度与热力学温度之间的关系仍如式（11-5）所示，可记为（11-6）11.1概述11.1.3温度测量仪表的分类温度测量范围广，测温仪表的种类很多。按工作原理分，有膨胀式、热电阻

7、、热电偶以及辐射式等；按测量方式分，有接触式和非接触式两类。按温度范围范围，可分为超低温、低温、中高温和超高温温度测量。超低温一般是指0-10K，低温指10-800K，中温指，高温指，以上被认为是超高温。测温方式类别典型仪表名称测温原理测量范围接触式测温仪表膨胀式双金属温度计固体热膨胀变形量随温度变化压力式温度计气体、液体在定容条件下，压力随温度变化玻璃管液体温度计液体热膨胀体积量随温度变化电阻类热电阻金属或半导体电阻值随温度变化热电类热电偶热电效应表11-1常用测温仪表测温方式类别典型仪表名称测温原理

8、测量范围其它电学类石英晶体温度计晶体的固有频率随温度变化集成温度传感器半导体器件的温度效应非接触式测温仪表光电亮度温度传感器物体单色辐射强度及亮度随温度变化全辐射温度传感器物体全辐射能随温度变化部分辐射温度传感器限于特定部分光谱范围工作内辐射能随温度变化光电比色温度传感器两个波长的亮度比随温度变化11.2热电偶在温度测量中虽有许多不同测量方法，但利用热电偶作为测温元件应用最为广泛，其主要优点为：①结构简单，其主体实际上是由两种不同性质的导体