计量方法与误差理论CH3_4_温度和光学计量ppt课件.ppt

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1、第三章各种物理量的测试计量第1节时间频率计量测试第2节电磁学计量测试第3节电子计量测试第4节温度计量测试第5节光学计量测试第6节其他计量测试（几何、力学、声学、电离辐射、物质的量）3.4温度计量测试一、温度的概念温度是表征热平衡系统冷热程度的物理量，一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。热力学第零定律（温度存在定律）：两个热力学系统分别与第三个热力学系统处于平衡态，则两个热力学系统彼此必定处于热平衡。热力学第零定律的重要性在于它给出了温度定义的基础（宏观的特性）和温度的测量方法（热平衡）。二、温标温标（即温度

2、的“标尺”、“标准”）是温度量值的表示法。首先用纯物质的三相点、沸点、凝固点和超导转变点等作为温度计量的固定点(基准点)，并赋予一个确定的温度；然后选择随温度呈线性或一定函数关系的物理参量作为温度指示的标志。温标三要素：固定点、测温物质、内插公式华氏温标:水的冰点为32℉，水的沸点212℉，中间180等分(德国，华林海特，1714年)列氏温标:水的冰点为0°R’，水的沸点为80°R’，中间80等分（法国，列奥谬尔，1730年）摄氏温标:水的冰点为0℃，水的沸点为100℃，中间100等分（瑞典，摄尔萨斯，174

3、2年）经验温标国际温标（ITS-90）ITS-90就是热力学温标。Tk=273.15+tcTF=1.8tc+32TR’=0.8tcTk:热力学温度Tc:摄氏温度TR’:列氏温度热力学温标:英国开尔文提出以热力学第二定律为基础。与特定的物质性质无关，以水的三相点为基准(273.16K)，具有稳定性、唯一性、复现性和客观性。热力学温标以卡诺循环为基础：一个工作于恒温热源与恒温冷源之间的可逆热机，假设从温度为T2的热源获得的热量为Q2，放给温度为T1的冷源的热量为Q1，则Q1/Q2=T1/T2。（绝对温度，单位K）

4、选用水的三相点作为基本固定点，得到热力学温标:理论温标热学计量器具：热电偶、热电阻、温度计、高温计、辐射感温器、体温计、温度计检定装置、电子电位差计、电子平衡电桥、高温毫伏计、比率计、温度指示调节仪、温度变送器、温度自动控制仪、温度巡回检测仪、测温电桥、热量计、比热装置、热物性测定装置、热流计、热象仪。三、常用温度计与温度计量方法玻璃液体温度计储液泡、毛细管、刻度标尺测温介质：水银或其合金、酒精等-30℃-300℃压力式温度计密闭温度测量系统+指示仪表气体压力式（氮气）、液体压力式（甲醇、水银等）、蒸汽压力式

5、（苯、丙酮等低沸点液体）。-100℃-600℃电阻温度计（热电阻测温）取一只100W/220V灯泡，用万用表测量其电阻值，可以发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到的额定热态电阻值应为484。温度升高，金属内部原子晶格的振动加剧，从而使金属内部的自由电子通过金属导体时的阻碍增大，宏观上表现出电阻率变大，电阻值增加(正温度系数)。热电阻温度计的组成：热电阻（电阻体、绝缘管和保护套管）连接导线显示仪表测温原理金属导体或半导体:电阻值R=f(温度t)电阻温度系数（α）温度变化1℃时，导体电阻值的相对变化量，单位为

6、1/℃。α↑→灵敏度↑。金属导体:t↑→Rt↑，∴α为正值（正温度系数）；而半导体:t↑→Rt↓，∴α为负值（负温度系数）。金属纯度↑→α↑。有些合金材料，如锰铜α→0。分类（根据材料类型）：金属电阻（正温度系数）铂电阻（13.8K~1234.94K）、铑铁电阻（低温0.1K~273K）、铂钴电阻（4K~292K，低温段比铂、铑铁稳定、准确，）铂电阻半导体电阻（正、负温度系数）广泛用于低温计量锗电阻：0.01K～100K热敏电阻：-50℃-300℃，（在-200～0℃范围内）（在0～850℃范围内）金属电阻薄

7、膜型铂热电阻防爆型铂热电阻铂电阻温度显示、变送器汽车用水温传感器及水温表铜热电阻计量标准工作计量器具工作计量器具半导体电阻温度计热敏热电阻温度特性负温度系数(NTC)热敏电阻（阻值随温度升高而显著减少）采用MnO2、Mn(NO3)4、CuO、Cu(NO3)2等化合物制造；正温度系数(PTC)热敏电阻。采用NiO2等化合物制造；临界温度(CTR)热敏电阻当温度超过某一数值后，电阻会急剧增加或减少。材料常数绝对温度常数MF12型NTC热敏电阻玻璃封装NTC热敏电阻大功率PTC热敏电阻热敏电阻热敏电阻体温计电热水器

8、热电阻测温电路电桥设计在仪表内，而热电阻Rt安装在被测对象中，距仪表有一定的距离。由于Rt～温度T，故移动RD的电阻值不断平衡，可通过RD电阻刻度或温度刻度读取温度变化。二线制连接法（惠斯登电桥）工业上在测低温时通常采用热电阻温度计，其测温范围为－200～500℃。用热电偶测量500℃以下温度时，热电势小，测量精度低；因此在高温段，一般采用热电偶测温方式。热电偶温度计ABAB1821年，德国物理学家