《温度测量技术》课件

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1、本章主要内容：11.1概述11.2电阻温度计11.3热电偶8/30/2021111.1概述温度是用来定量地描述物体冷热程度的物理量，温度是建立在热平衡基础上的。◆人类一直在探索如何测量温度。人体是一种测温仪:●精度低●量程小11.1概述缺点:受气压影响最早使用仪器来测量温度的是伽利略1592年底，伽里略发明了第一个用来测量温度的仪器。8/30/20213◆1624年温度计第一次正式在文献里出现。◆1654年意大利的一个公爵费迪南德二世做成了一个真正不受气压影响的温度计◆开尔文、牛顿等建立了各种温标:绝对温标、摄氏温标、华氏温标11.1概述8/30/2021

2、4★接触式测温基于热平衡原理，即测温敏感元件必须与被测介质接触，使两者处于同一热平衡状态。如水银温度计、热电偶温度计、电阻温度计。★非接触式测温利用物质的热辐射原理，测温元件不需与被测介质接触。如:辐射温度计、红外热象仪等。温度测量方法可分为：接触式、非接触式11.1概述8/30/20215(本课程主要介绍接触式测温原理及方法)★热电式传感器:将温度变化转换为电量变化的装置◆较普通的热电式传感器将温度量转换为电势和电阻。◆常用热电式传感器的敏感元件有：热电偶、热电阻●热电偶：将温度转换为电势之变化●热电阻：将温度转换为电阻阻值之变化11.1概述8/30/2

3、021611.2电阻温度计★电阻温度计原理基于导体或半导体的电阻值随温度变化的性质而工作的。★测温敏感元件有:金属导体、半导体热敏电阻。8/30/20217一、金属测温电阻(金属热电阻)一般金属导体具有正的电阻温度系数（电阻率随温度的上升而增加），在一定的温度变化范围内，电阻和温度之间的函数关系：其中：R、R0分别表示温度为t和t0时的电阻值;α为材料的电阻温度系数，α=(4~6)×10-3/0C。在不同温度范围内，电阻温度系数α是不同的，希望在测量温度的范围内α是一个常数。11.2电阻温度计8/30/20218★热电阻材料应具备以下性质：1）电阻温度系数

4、α要大；2）在测量范围内，材料的物理、化学性质稳定；3）电路率ρ要大，可提高温度计的动态响应；4）电阻温度关系线性好；5）材料要容易制作，价格便宜。★常用材料有：铂、铜、铁、镍等。★热电阻的制作是用上述金属的细丝绕在云母、石英或陶瓷等绝缘支架上。11.2电阻温度计8/30/20219二、半导体热敏电阻★热敏电阻是由金属氧化物(NiO,MnO2,CuO,TiO2)粉末按一定比例混合烧结而成的半导体。★电阻值随温度上升而下降，具有负温度系数:T是绝对温度K；A、B是常数，B单位是K。★电阻温度系数：单位温度变化所引起的电阻的相对变化11.2电阻温度计8/30/

5、202110◆半导体热敏电阻的电阻温度系数α不是常数，而和绝对温度的平方成反比。◆当T=T0时有电阻R0；当T=T时有电阻R（1）（2）11.2电阻温度计8/30/202111◆电阻值R与温度T的关系：11.2电阻温度计◆常数B可通过实验获得：(即只要测定温度分别为T1和T0时半导体的热敏电阻的阻值R1和R0)(B的范围一般为1500~50000K)8/30/202112★半导体热敏电阻与金属热电阻相比,有以下优点：1）温度系数的绝对值较热电阻大，灵敏度高，可测0.001~0.00050C的微小温度变化；2）电阻率大，时间常数小(毫秒级)。可制成体积小、热

6、惯性小、响应速度快的感温元件。★半导体热敏电阻缺点：1)电阻温度特性分散性大；2)稳定性差；3)非线性较严重。11.2电阻温度计8/30/202113三、电阻测定1.测量方法可采用电桥测定热电阻的电阻值2.常用电桥测热阻存在的问题(二线接桥法)11.2电阻温度计▲注意：将热电阻接到电桥的导线会产生附加电阻r1、r2，这是产生测量误差的一个重要原因。8/30/2021143.采取的技术措施(可采用三线接桥法及四线接桥法)11.2电阻温度计用具有相同温度特性的导线r1、r2分别接到两个邻臂上，因而可互相抵消，而第三根线与负载电阻RL相串联，由于负载的输入阻抗都

7、很大，r3则可忽略不计。11.3热电偶热电偶：将温度量转换为电势大小的热电式传感器★热电偶具有以下特点：结构简单，使用方便，精度高，热惯性小，可测局部温度和便于远距离传送与集中检测。8/30/20211611.3热电偶一、工作原理(席贝克效应)▲两种不同材料的导体A和B串联起来形成一个闭合回路，如果两个接合点的温度不同，电路中将产生热电势，并形成热电流。▲热电势的大小与材料的性质及接点的温度有关，称为温差热电效应或热电效应，该现象是1821年德国物理学家Secback发现的。★热电势可用函数关系式表示：EAB=f(T,T0)若知道EAB,T0,即可利用热电

8、效应来测温或温度差。8/30/202117★定义：这两种不同导体的