山东建筑大学热工检测课第3章.

第3章温度测量概述第1节国际温标第2节各种测温方法简介温度是表征物体冷热程度的物理量温度是描述系统不同自由度能量分布状况的物理量温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量•热力学中卡诺定理指出：一个理想的卡诺机，当它工作于温度为T2的热源与温度为T1的冷源之间，它从热源中吸收的热量Q2与向冷源中放出的热量Q1，应遵循以下关系：1122TQTQ这就是建立热力学温标的物理基础。如果指定了一个定点温度数值，就可以通过热量比求得未知温度值第1节国际温标•国际实用温标是用来复现热力学温标的，简称IPTS-68，它是由1968年国际权度会议通过的。这个温标经过20多年使用，发现了一些问题，已无法满足现代科学发展对温度测量的要求。国际计量委员会决定用1990年国际温标（ITS-90）代替IPTS-68。•在1990年国际温标中指出，热力学温标是基本物理量。单位开尔文，符号为K。它规定水的三相点热力学温度为273.16K，定义开尔文一度等于水三相点热力学温度的1/273.16。用来量度温度高低的尺度称为温度标尺，简称温标。应用较多的有摄氏温标、热力学温标、国际实用温标。摄氏温标与热力学温标的关系T=t+273.15一温度的单位二ITS-90的温度范围•ITS-90的一些规定如下：•定义了固定点，共有17个。•规定不同区域内的基准仪器。二ITS-90的温度范围•由0.65K到4He临界点（~5.2K）温度范围为一温度段，在此温度段内用3He和4He周期压力与温度的关系来确定温度。•由4He沸点（~4.2K）到氖三相点（~24.6K）温度范围内，T90的确定采用在三个规定温度点分度过的3He或4He气体温度计内插。这三个点分别是氖三相点（~24.6K）、平衡氢三相点（~13.8K）和4He正常沸点（~4.2K）。由平衡氢三相点（~13.8K）到银凝固点（~962℃），这个温度段内，标准仪器应用铂电阻温度计。银凝固点（~962℃）以上温度区间采用普朗克定律外推。四、温度标准的传递与国际实用温标有关的基准仪器均由国家指定机构（我国由中国计量科学研究所）保存，并通过下级计量机构（如省、市级的技术监督局）进行传递，通常采用较高级对较低级进行校验。第2节各种测温方法简介温度计可以按测头的测温原理、测头的材料和测头是否必须与被测介质接触进行分类。按照测头是否必须与被测介质接触可以分为接触式和非接触式。接触法当两个物体接触后，经过足够长的时间达到热平衡后，则它们的温度必然相等。如果其中之一为温度计，就可以用它对另一个物体实现温度测量，这种测温方式称为接触法。特点：温度计要与被测物体有良好地热接触，使两者达到热平衡。非接触法利用物体的热辐射能随温度变化的原理测定物体温度，这种测温方式称为非接触法。特点：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。通常用来测定1000℃以上的移动、旋转或反应迅速的高温物体的温度。一膨胀式温度计液体膨胀式温度计固体膨胀式温度计1液体膨胀式温度计液体的体积随温度升高而膨胀.液体的膨胀系数远比玻璃要高,当温度升高时液体的体积的升高量要比玻璃的体积的升高量要大,这大出来的部分就可以用来标注温度.液体体积的膨胀量液体在0℃的体积液体膨胀系数玻璃温泡膨胀系数温度升高1℃时，液体在毛细管中上升的高度玻璃的选取：当温度超过300℃时，应采用硅硼玻璃，500℃以上要采用石英玻璃。组成四部分：液体存储器、毛细管、标尺、安全泡。液体可为：水银、酒精、甲苯等玻璃管温度计测温误差分析露出液柱的校正：使用时必须严格掌握温度计的插入深度，因为温度刻度是在温度计液柱全部浸入介质中标定的，而使用时液柱可按下式求其修正值。n为露出液柱所占的度数；K为工作液体对玻璃的相对膨胀系数；t为主温度计指示的读数(℃)；t0为液柱露出部分所处的环境温度。例如,某一测量蒸汽管道中蒸汽温度的水银温度计指示值为280℃,温度计插入深度处的刻度是60℃,液柱露出部分的环境平均温度为30℃,求蒸汽的真实温度.2固体膨胀式温度计•工作原理•利用固体受热膨胀原理制成的温度计•分为杆式温度计、双金属温度计•杆式温度计：利用固体（一般采用膨胀系数较大的金属）材料构成用线胀系数不同的两种材料构成的材料片作为感温元件，当温度变化时，两种材料的膨胀不同，双材料片就产生与被测温度大小成比例的变形，这种变形通过相应的传动机构由指针指示出温度数值。双金属温度计•它的感温元件是由膨胀系数不同的两种金属片牢固地结合在一起制成。可作温度继电控制、极值温度控制信号固定端自由端BBAA双金属温度计二压力式温度计利用感温包(有铜质和不锈钢两种)中液体或气体受热膨胀,使弹性元件产生偏转,带动度盘转动指示出被测介质的温度。组成温包、毛细管、感压元件（弹簧管、波纹管等）•分类•按所充物质相态分充气式、冲液式、蒸发式•按功能分：指示式、记录式、报警式和温度调节式等1液体压力式温度计3蒸汽压力式温度计•根据液体的饱和温度和蒸汽压只和气液分界面的温度有关这一道尔顿饱和蒸汽压定律而制成的测量压力的工具•原理：道尔顿饱和蒸汽压定律（饱和温度和蒸汽压只和气液分界面的温度有关）