测试原理与技术

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1、第九章温度测量§9-1温度和测温方法的分类一、基本概念：温度：是表征物体冷热程度的物理量。测温物质：通过测量某种物质的某一物理特性随温度变化的情况，来判断温度的变化，则这种物质称为测温物质。温标：用来衡量物体温度的标尺，称为温标。1.摄氏温标，用字母t表示(单位摄氏度℃)2.国际实用温标，用字母T表示(单位开尔文K）3.不同温标间的转换：T=t+273.15测试技术接触法是基于热平衡原理。测温传感器敏感元件直接与被测物体接触，在足够长的时间内，使传感器与被测点达到热平衡，以实现温度测量。其特点是：由于传感器与被测物体接触，所以测量比较直观、可靠，测温准确度较

2、高，但它直接影响被测物体温度场的分布。使用该种方法需要使测温元件与被测物体达到热平衡，所以测温时产生较大的时间滞后，并由此带来测量误差。测温范围在1600℃以下，通常1000℃以下的温度容易测量，1200℃以上的温度不易测量。二、测温法分类（1）接触式测温法：(2)非接触式测温法测温传感器不接触被测物体，利用物体的热辐射随温度变化的原理测定物体温度，故又称辐射测温。其特点是：测温传感器不与被测物体接触，也不改变被测物体的温度分布，热惯性小，动态测量反应快，适于测量高温；但是受环境条件影响较大，测量精度较低。从理论上讲，其测温上限是无限的，实际上一般只用到30

3、00℃。在高温领域中，使用较多的有辐射高温计、光学高温计和光电高温计等。近些年来，红外辐射高温计、比色温度计的应用也在逐渐扩大。一、热膨胀式温度计常用的有水银、双金属、压力等类型温度计。1.双金属温度计测温原理：是一种固体膨胀式温度计，由两种热膨胀系数不同的金属箔片组成测温敏感元件，一端固定,另一端自由，当温度变化时，由于两者伸缩不一致而发生弯曲，自由端就产生位移。如图9-1所示。第九章温度测量§9-2接触式测温法热膨胀式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计图9-1双金属温度计第九章温度测量应用：可制成不同形式的温度计。还可以制作自动调节装置的敏感元件如图9-

4、2所示。E12图9-2双金属温度计1-指示灯2-双金属感温元件第九章温度测量2.压力式温度计测温原理：是利用液体或蒸汽压力使其工作的接触式测温方法。感温筒置于被测介质中,随温度升高，筒内的酒精或水银等液体受热膨胀。通过毛细管使波登管端部产生角位移，指示温度值。1-感温筒2-酒精或水银3-毛细管4-波登管图9-3压力式温度传感器第九章温度测量二、电阻温度计1）全属丝热电阻a.金属丝电阻与温度的关系：Rt=R0[1+(t-t0)]=R0(1+t)式中Rt—温度为t的电阻,R0—温度为t0时的电阻,α—电阻温度系数,随不同材料而异。第九章温度测量b.测温范围

5、：常用测温电阻丝材料有铂、镍、铜等。其中：铂-259.32～630.74℃，常用作国际实用温标的基准器。铜及镍一般用于低温测量，铜0～180℃，镍50～300℃。c.接线法：一般采用电桥转换为电压的变化,并由动圈式仪表(毫伏计等)直接测量或经放大器输出，实行自动测量或记录。第九章温度测量图9-4是一种电阻丝测温传感器的结构形式。引出导线有二线式、三线式等。采用三线接法时,具有相同温度特性的导线r1、r2接于相邻两桥臂上，此时，由于附加电阻引起的输出将自行补偿。第九章温度测量图9-4热电桥电阻接法返回第九章温度测量2）热敏电阻a.测温原理R0—温度为T0时的电

6、阻值B—电阻温度系数，通常取值为3400K第九章温度测量b.主要优缺点优点：灵敏度高；体积小，热惯性小，响应速度快；电阻值大；稳定性好缺点：非线性大；老化快；对环境温度敏感性大c.应用测温仪表、自动控制、自动检测等1.热电偶测量原理：基于两种不同材料的热电效应，输入是温度，输出是热电势。基本要求：在所测温度范围内具有较好的灵敏度和直线性；熔点足够高，物理化学性能稳定；导电性和抗氧化性能好，电阻温度系数小等。三、热电偶温度计第九章温度测量2.热电势测量：测温仪表：测量热电势可用动圈式仪表、电位差计以及电子电位差计等。采用动圈式仪表测量热电势时，注意外接电阻不能

7、太大，这样有：Ri—仪表内阻；R0—外接电阻第九章温度测量第九章温度测量测温仪表同热电偶的组合针对不同的测温目的和要求，测温仪表与热电偶可采用不同的组合方式。（1）平均温度测量（2）两点温度测量（3）多点温度测量（4）自然热电偶法第九章温度测量3、冷端补偿（1）冷端恒温第九章温度测量（2）冷端补偿第九章温度测量4、标定第九章温度测量§9-3非接触式测温法一:辐射温度计工作原理如图9-5所示基于全辐射定律(即黑体的全范辐射出射度和它的绝对温度的四次方成正比)通常被测物体是的灰体(称为黑度)，如果以黑体辐射作为基准进行定标刻度，知道了物体的值，即可根据公式求得物

8、体的温度。T——被测物体的温度T0——黑体全辐射所具