汽车试验学6温度测量

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1、汽车试验学哈尔滨工业大学(威海)汽车工程学院264209山东威海文化西路2号第6章温度测量本章主要内容基本概念稳态温度的测量瞬态温度测量零部件温度的测量6.1基本概念6.1.1温度温度的微观概念是表示构成物体的大量分子运动的平均强度。分子运动愈激烈其温度越高。温度的宏观概念是建立在热平衡的基础上，表示物体的冷热程度。温度是表征物体或系统达到热平衡状态的量度标志。6.1.2温标1.经验温标经验温标的基础是利用物质体膨胀与温度的关系。2．热力学温标热力学温标是建立在热力学第二定律的基础上。3．国际实用温标为使温标更易于实施及准确复现，1927年国际计量大会决定采用国际实用温标。

2、6.1基本概念6.1.3测温方法分类1.接触法接触法是基于热平衡原理，测温敏感元件(传感器)直接与被测物体接触，在足够长时间内，使敏感元件与被测点达到热平衡，通过测量敏感元件与温度有关的特性(如热膨胀、电阻值、热电交换、热辐射等)参数，从而实现温度测量。2．非接触法测温敏感元件不直接与被测物体相接触，而利用物体的热辐射或其他特性(如声学特性)，通过对辐射能量的检测而实现温度测量。6.2稳态温度的测量6.2.1膨胀式温度计1.玻璃管式液体温度计玻璃管式温度计是最普通的膨胀式温度计。2．压力式温度计压力式温度计是由温包、毛细管和弹簧管所构成的密闭系统和传动指示机构组成。密闭系统

3、内充注的不可压缩流体或可挥发性液体。测量时，感温包置于被测流体中，当温度发生变化，密闭系统内流体体积膨胀或蒸汽压力变化，由于弹簧管的截面为椭圆形，其长轴和短轴方向截面受力不均，因而弹簧管发生变形，由连杆机构带动指针偏转，实现温度测量。3．双金属温度计双金属温度计是利用线胀系数不同的两种金属构成的金属片作为感温元件。当温度发生变化时，两种金属的膨胀不同，双金属片产生于被测温度成正比的变形，其偏转角即反应被测温度的大小。6.2稳态温度的测量6.2.2电阻式温度计电阻式温度计又称热电式温度计，它是利用金属电阻或半导体热敏电阻随温度变化的特性来测量温度。1.金属丝温度计由物理学可知

4、，一般金属具有正的电阻温度系数，即电阻值随温度的升高而增加。2．热敏电阻温度计热敏电阻是多种金属氧化物混合体(如锰、铜、铁、镍等)按一定比例混合熔烧而成。热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，即具有负的温度系数。6.2稳态温度的测量6.2.3热电偶式温度计1.结构及型式热电偶是由热电极、绝缘体、保护套管及接线盒组成。热电偶接点的安装型式有：露头型、绝缘型和接地型。2．安装要求为了减小测量误差，热电偶在安装时，测温元件应与被测介质形成逆流。若不能采用逆流，可采用迎着被测介质流向斜插，至少与被测介质正交，尽量避免形成顺流。另外，在测温元件插入处附近的管道或容器壁外要有足够的绝缘层。

5、6.2稳态温度的测量6.2.3热电偶式温度计3.特殊热电偶1)高温热电偶2)抽气式热电偶3)快速消耗型热电偶6.2稳态温度的测量6.2.3热电偶式温度计4.标定1)静态标定2)动态标定6.2稳态温度的测量6.2.4温度测量误差分析1.热辐射引起的误差2.热传导引起的误差3.高速气流滞止引起的速度误差6.3瞬态温度测量6.3.1辐射测温的基本原理任何高于绝对零度(-273.15℃)的物体总是以一定的电磁波波长向外辐射能量，能量的强度取决于物体的温度。通过计算已知波长上发射的辐射能，便可获取物体的温度。1.普朗克定律与维恩公式普朗克定律表示出不同温度下，黑体的单色辐射强度与波长

6、之间的关系.2.斯蒂芬—波尔兹曼公式(四次方定律)普朗克公式仅表示出黑体单色辐射强度随温度变化的规律，而关于黑体的全辐射强度与温度的关系，可由斯蒂芬—玻尔兹曼定律确定，即单色辐射强度在热辐射全部波长范围内积分。6.3瞬态温度测量6.3.2部分辐射温度计部分辐射温度计是通过滤光片及传感元件有选择的测试物体在某狭窄波段范围内发出的单色辐射能，并由此来确定物体的表面温度1.单色亮度温度计单色亮度温度计是利用亮度比较取代辐射强度。当物体的温度高于700℃时就会明显发出可见光，并具一定亮度，其单色亮度与单色辐射强度成正比。2.比色式温度计比色温度计是利用两种不同波长的辐射强度的比值来

7、测量温度，故又称双色高温计。6.3瞬态温度测量6.3.2部分辐射温度计6.3瞬态温度测量6.3.3全辐射温度计全辐射温度计是在整个光谱范围内测量被测表面的辐射量。根据四次方定律，对于发射率为的物体其全辐射强度为只要测量出被测物体的全部辐射能，就可得到物体的温度。6.3瞬态温度测量6.3.4红外测温仪辐射式温度计在(0-700℃)此温度段内，物体所发出的辐射能不再是可见光而全是红外辐射，故需要利用个红外探测器(热敏电阻、热电偶或光电池等)来检测。图6.22为红外测温仪的典型系统框图。当被测物体发出的红外辐射经光学系统