温度计课件.

温度检测仪表温度的概述温度计的分类温度计及测温元件的构造温度计的原理温度计的选择与安装温度的概述温度（temperature）是表示物体冷热程度的物理量，微观概念上来讲是物体分子热运动的剧烈程度，是大量分子运动平均强度的表示。分子运动愈激烈其温度表现越高。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它的测量工具是温度计，它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。温度没有高极点，只有理论低极点“绝对零度”。“绝对零度”是无法通过有限步骤达到的。目前国际上用得较多的温标有摄氏温标（°C）、华氏温标（°F）、热力学温标（K）和国际实用温标。自然界中几乎所有的物理化学过程都与温度紧密相关，因此温度是工农业生产、科学试验以及日常生活中需要普遍进行测量和控制的一个重要物理量。国际单位为热力学温标(K)。温度的概述摄氏温标：所用标准仪器是水银玻璃温度计。分度方法是规定在标准大气压力下，水的冰点为零度，沸点为100度，水银体积膨胀被分为100等份，对应每份的温度定义为1摄氏度，单位为“℃“华氏温标：标准仪器是水银温度计，选取氯化铵和冰水混合物的温度为零度，为100度。水银体积膨胀被分为100份，对应每份的温度为1华氏度，单位为“°F“。热力学温标：以绝对零度作为计算起点的温度。即将水三相点的温度准确定义为273.16K后所得到的温度,过去也曾称为绝对温度。开尔文温度常用符号K表示，其单位为开尔文，定义为水三相点温度的1/273.16。开尔文温度和人们习惯使用的摄氏温度相差一个常数273.15，即=+273.15（是摄氏温度的符号）。例如，用摄氏温度表示的水三相点温度为0.01℃，而用开尔文温度表示则为273.16K。开尔文温度与摄氏温度的区别只是计算温度的起点不同，即零点不同,彼此相差一个常数，可以相互换算。这两者之间的区别不能够与热力学温度和国际实用温标温度之间的区别相混淆，后两者间的区别是定义上的差别。热力学温度可以表示成开尔文温度；同样，国际实用温标温度也可以表示成开尔文温度。当然，它们也都可以表示成摄氏温度。所以1℃=274.15K，0℃=273.15K。温度的概述90国际温标：代号为ITS──90（InternationalTemperatureScaleof1990）。其要点如下：①以热力学温标为基本温标。②热力学温度以符号T表示，单位为开尔文，简称为开，符号K。③1K的大小定义为水的三相点热力学温度的1/273．16。④摄氏温度（符号为t）规定由热力学温度导出，其定义为t=T-273．15。摄氏温度的单位称摄氏度，符号为°C，其大小与开尔文相同。两者关系摄氏温度和华氏温度的关系：T℉=1.8t℃+32（t为摄氏温度数，T为华氏温度数）摄氏温度和开尔文温度的关系：°K=℃+273.15温度计的分类1.按适用范围分类2.按测量方式分类从测温范围来看，在低温区域（550℃）通常采用膨胀式、电阻式、热电式等接触式温度计；而在高温区域（550℃）通常采用辐射式非接触温度计。下面据此介绍各种温度计种类。温度计高温计温度小知识超高温：2800K以上高温：1900-2800K中温：800-1900K低温：10-800K超低温：0-10K接触式测量仪表非接触式测量仪表膨胀式温度计电阻式温度计热电式温度计(包括液体和固体膨胀式温度计、压力式温度计)(包括金属热电阻温度计和半导体热敏电阻温度计)(包括热电偶和P-N结温度计)辐射温度计亮度温度计比色温度计3.按测温原理分类温度计的分类膨胀式温度计压力式温度计热电式温度计电阻式温度计半导体式温度计辐射式温度计双金属温度计又可分①电接点②耐振电接点③防爆④热套式适合测量中低温温度计的分类热电阻的类型1）普通型热电阻从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。2）铠装热电阻铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为φ2--φ8mm，最小可达φmm。与普通型热电阻相比，它有下列优点：①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；②机械性能好、耐振，抗冲击；③能弯曲，便于安装④使用寿命长。3）端面热电阻端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。4）隔爆型热电阻隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla--B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。温度计及测温元件的构造温度计及测温元件的构造温度计及测温元件的构造温度计及测温元件的构造接线盒引出线套管固定螺纹（出厂时用塑料包裹）热电偶工作端（热端）不锈钢保护管普通装配型热电偶的结构图温度计的原理1.液体膨胀式温度计利用气体、液体、固体热胀冷缩的性质测量温度。(1)气体温度计利用一定质量的气体作为工作物质的温度计。用气体温度计来体现理想气体温标为标准温标。这种温度计有两种类型：定容气体温度计和定压气体温度计。定容气体温度计是气体的体积保持不变，压强随温度改变。定压气体温度计是气体的压强保持不变，体积随温度改变。(2)液体温度计利用作为介质的感温液体随温度变化而体积发生变化与玻璃随温度变化而体积变化之差来测量温度。(3)双金属温度计双金属温度计是一种测量中低温度的现场检测仪表。可以直接测量各种生产过程中的-80℃~+500℃范围内液体蒸汽和气体介质温度。双金属温度计的工作原理是利用二种不同温度膨胀系数的金属，为提高测温灵敏度，通常将金属片制成螺旋卷形状，当多层金属片的温度改变时，各层金属膨胀或收缩量不等，使得螺旋卷卷起或松开。由于螺旋卷的一端固定而另一端和一可以自由转动的指针相连，因此，当双金属片感受到温度变化时，指针即可在一圆形分度标尺上指示出温度来。温度计的原理2.电阻温度计根据导体电阻随温度而变化的规律来测量温度的温度计。最常用的电阻温度计都采用金属丝绕制成的感温元件，主要有铂电阻温度计和铜电阻温度计，在低温下还有碳、锗和铑铁电阻温度计。精密的铂电阻温度计是目前最精确的温度计，温度覆盖范围约为14～903K，其误差可低到万分之一摄氏度，它是能复现国际实用温标的基准温度计。我国还用一等和二等标准铂电阻温度计来传递温标，用它作标准来检定水银温度计和其他类型的温度计。分为金属电阻温度计和半导体电阻温度计，都是根据电阻值随温度的变化这一特性制成的。金属温度计主要有用铂、金、铜、镍等纯金属的及铑铁、磷青铜合金的；半导体温度计主要用碳、锗等。电阻温度计使用方便可靠，已广泛应用。它的测量范围为-260℃至600℃左右。铂是一种贵金属。它的特点是精度高，稳定性好，性能可靠，尤其是耐氧化性能很强。铂在很宽的温度范围内约1200C以下都能保证上述特性。铂很容易提纯，复现性好，有良好的工艺性，可制成很细的铂丝(0.02mm或更细)或极薄的铂箔。与其它材料相比，铂有较高的电阻率，因此普遍认为是一种较好的热电阻材料。缺点：铂电阻的电阻温度系数比较小；价格贵温度计的原理铂很容易提纯，复现性好，有良好的工艺性，可制成很细的铂丝(0.02mm或更细)或极薄的铂箔。与其它材料相比，铂有较高的电阻率，因此普遍认为是一种较好的热电阻材料。缺点：铂电阻的电阻温度系数比较小；价格贵在0C以上，其电阻与温度的关系接近于直线，其电阻温度系数为3.9×10－3/C。我国已采用IEC标准制作工业铂电阻。按IEC标淮，使用温度已扩大到-200～850C，初始电阻有100和50两种。铜电阻温度计在一般测量精度要求不高、温度较低的场合，普遍地使用铜电阻。它可用来测量－50～＋150C的温度，在这温度范围内，铜电阻和温度呈线性关系温度计的原理3.温差电偶温度计利用温差电偶来测量温度的温度计。将两种不同金属导体的两端分别连接起来，构成一个闭合回路，一端加热，另一端冷却，则两个接触点之间由于温度不同，将产生电动势，导体中会有电流发生。因为这种温差电动势是两个接触点温度差的函数，所以利用这一特性制成温度计。若在温差电偶的回路里再接入一种或几种不同金属的导线，所接入的导线与接触点的温度都是均匀的，对原电动势并无影响，通过测量温差电动势来求被测的温度，这样就构成了温差电偶温度计。这种温度计测温范围很大。例如，铜和康铜构成的温差电偶的测温范围在200～400℃之间；铁和康铜则被使用在200～1000℃之间；由铂和铂铑合金（铑10%）构成的温差电偶测温可达千摄氏度以上；铱和铱铑（铑50%）可用在2300℃；若用钨和钼（钼25%）则可高达2600℃.EAB（T，T0）=eAB（T）-eAB（T0）温度计的原理热电偶温度计热电偶是当前热电测温中普遍使用的一种感温元件，它的工作原理是基于热电效应．（1）热电效应两种不同材料的金属丝两端牢靠地接触在一起，组成图所示的闭合回路，当两个接触点(称为结点)温度t和t0不相同时，回路中既产生电势，并有电流流通，这种把热能转换成电能的现象称为热电效应。（2）热电偶基本定律-----均质导体定律由均质材料构成的热电偶、热电动势的大小只与材料及结点温度有关．与热电偶的大小尺寸、形状及沿电极温度分布无关。如材料不均匀、由于温度梯度的存在，将会有附加电动势产生。结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。热电极A右端称为：自由端（参考端、冷端）热电偶的工作原理左端称为：测量端（工作端、热端）热电极B热电势AB温度计的原理1、它属于自发电型传感器：测量时可以不需外加电源，可直接驱动动圈式仪表；2、测温范围广：下限可达-270C（金铁--镍鉻），上限可达2800C以上（钨--铼）；常用的热电偶从-50—1600℃均可连续测量。3、各温区中的热电势均符合国际计量委员会的标准。4、构造简单，使用方便。热电偶测温的主要优点4.转动式温度计：转动式温度计是由一个卷曲的双金属片制成。双金属片一端固定，另一端连接着指针。两金属片因膨胀程度不同，在不同温度下，造成双金属片卷曲程度不同，指针则随之指在刻度盘上的不同位置，从刻度盘上的读数，便可知其温度。温度计的原理5.液晶温度计：用不同配方制成的液晶，其相变温度不同，当其相变时，其光学性质也会改变，使液晶看起来变了色。如果将不同相变温度的液晶涂在一张纸上，则由液晶颜色的变化，便可知道温度为何。此温度计之优点是读数容易，而缺点则是精确度不足，常用于观赏用鱼缸中，以指示水温。6.半导体温度计：半导体的电阻变化和金属不同，温度升高时，其电阻反而减少，并且变化幅度较大。因此少量的温度变化也可使电阻产生明显的变化，所制成的温度计有较高的精密度，常被称为感温器。7.光测高温计：物体温度若高到会发出大量的可见光时，便可利用测量其热辐射的多寡以决定其温度，此种温度计即为光测温度计。此温度计主要是由装有红色滤光镜的望远镜及一组带有小灯泡、电流计与可变电阻的电路制成。使用前，先建立灯丝不同亮度所对应温度与电流计上的读数的关系。使用时，将望远镜对正待测物，调整电阻，使灯泡的亮度与待测物相同，这时从电流计便可读出待测物的温度了。温度计的选择与安装一、温度计的选择原则(1)所需测量温度的范围和精度要求；(2)所需温度计是否便于读数、记录和远传；(3)感温元件的尺寸是否适合测量现场要求；(4)对变化的被测温度，所选温度计感温元件的动态性能是否满足测温要求；(5)所选温度计在测温时是否安全、可靠、使用方便；(6)所选温度计使用寿命长短、价格高低。接触温度计与非接触温度计温度计的选择与安装温度计的选择与安装接触式测温元件的选型：•一般在t500℃的中、低温区用得较多的是热电阻或热敏电阻，在t500℃高温区在线检测中选用较多的是热电偶；•在-200～300℃时可选用T型或选用E型热电偶;•当上限温度1000℃，可优先选K型热电偶;•当测温范围为10