热工测试技术第2章课件.ppt

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1、Sunday,March 12,2023,热工测试技术,1,，,二、温度测量的基本原理,温度测量：基于热力学第零定律；即一切互为热平衡的物体都具有相同的温度。,三、温标的概念,衡量温度的标准尺度称之为温标,温标确定了相应的温度单位,国际上常用的温标：,热力学温标,摄氏温标,国际实用温标,华氏温标,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,2,单位和热力学温标相同,也采用开尔文,1）热力学温标（开尔文，K）,热力学温标是建立在热力学基础上的一种理论温标，在国际单位制中，它是七个基本单位制之一，名叫热力学温度。,2）国际实用温标,Sunday,March 12,2023,热工测试技术

2、,3,4）华氏温标（华氏度、）,F=1.8*C+32 C=5(F-32)/90=17.8 100=37.3,3）摄氏温标（摄氏度、）,国际其本单位之一，与热力学温标单位开尔文并用。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,4,四、温度测量的基本方法,固体式,热敏电阻,比色式,热电偶,接触式,非接触式,测量方式,膨胀式,电阻式,液体式,气体式,热电阻,热辐射式,辐射式,亮度式,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,5,接触法和非接触法的特点,必要条件,（1）检测元件与测量对象有良好的热接触；,（2）测量对象与检测元件接触时，要使前者的温度保持不变。,（1）由测量

3、对象发出的辐射应全部到达检测元件；,（2）应明确知道测量对象的有效发射率或重现性。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,6,（1）测量热容量小的物体的温度有困难；,（2）测量运动的物体有困难；,（3）可测量任何部位的温度；,（4）便于多点、集中测量和自动控制。,（1）因为检测元件不与测量对象接触，所以测量的对象的温度不变；,（2）可以测量运动物体的温度；,（3）一般测量表面温度。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,7,容易测量1000以下的温度,适于高温测量,测量范围的1%左右,准确度,一般在10左右,响应速度,较慢,较快,测温范围,Sunday,Ma

4、rch 12,2023,热工测试技术,8,3最好是线性特性，并具有良好的响应特性。,五、温度计的主要要求,1单值函数关系。,2温度测量范围广、准确度高、复现性好、灵敏度高。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,9,2-2 膨胀式温度计,缺点：不能自动记录、远传、易损坏、污染 环境。,一、玻璃管液体温度计 测温范围-100600,利用感温液体在透明玻璃感温泡和毛细管内的膨胀作用来测量温度。,（一）特点：,优点：测温直观、结构简单、价格便宜、测 量准确、使用方便。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,10,Sunday,March 12,2023,热工测试技

5、术,11,按感温液体分为：水银温度计，有机液体温度计,（二）（按用途）分类：,普通温度计，精密温度计，标准温度计,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,12,不易湿润玻璃，便于读数。,（三）感温工作介质的特性,1.工作液体：水银，有机液体（甲苯、乙醇、石油醚等）,2.特点（要求）,膨胀系数大，且稳定，较高灵敏度；,化学、物理稳定性好；,导热好；,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,13,水银不润湿玻璃，可以准确读数,水银具有如下特性：,水银的凝固点为-38.836，沸点356.69。而且容易得到纯度很高的水银。,水银的体膨胀在200以下与温度大体呈线性关系

6、，因此水银的刻度是线性均匀等分的；,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,14,在感温液中，水银的导热性能最好，因此，温度计的时间常数很小。水银的最大缺点是汞蒸气有毒，在制造过程中或者水银温度被损坏时，均要污染环境。,水银温度计通常的应用范围是35360。如将惰性气体加压封入玻璃温度计内，使用温度可达650左右，将惰性气体加压封入石英管内，使用温度可提高到760，如果用汞铊温度计，则可向低温延伸到 60左右；,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,15,有机液体具有如下特性：,有机液体易于沾附在玻璃上，造成挂柱或断柱现象，因而，它的精度低于水银温度计,主要用

7、于测量0以下的低温，最低可达200，,它对玻璃的视膨胀系数较水银大，露出液柱须按0.010修正,着色的有机液体读数方便,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,16,（四）玻璃材料及特性：,1玻璃材料：普通玻璃500,2.特点（要求）：,膨胀系数小，且稳定，并按一定规律膨胀或收缩；,化学、物理稳定性好；,导热好。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,17,（五）主要结构,4.保护套式温度计,全浸式局浸式,1棒式温度计,2内标式温度计,3电接点式温度计,分为固定电接点温度计和可调电接点温度计。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,18,二、

8、双金属温度计,（二）基本原理:,（一）测温范围：80600,可用关系式:,X 双金属片始端的位移mm；l 双金属片的长度mm；d 双金属片的厚度mm；t 双金属片的温度变化。G 弯曲率,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,19,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,20,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,21,平螺旋型与宜螺旋型两种,（三）分类:,(1)依据双金属温度计的刻度盘平面与保护管的连接方向可分为：,(a)轴向型,(b)径向型,(c)135角型,(d)盒 型,(2)按照感温元件的形状分为：,Sunday,March 12,20

9、23,热工测试技术,22,三、压力式温度计,使用范围为80600。,一种膨胀式温度计,可直接测量并显示被测介质的温度,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,23,除电接点压力式温度计外，其他结构形 式均无电源，因此，安全防爆。,特点：,结构简单、可靠、价格便宜；,刻度清晰，便于读数；,驱动力大，可直接带动指针或记录笔，也可作为调节器的输入信号；,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,24,（一）基本原理：利用气体和液体压力随温度变化的特性进行测温的传感器。,（二）主要结构：感温包、毛细管、弹簧管。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,25

10、,(d)充气体压力式温度计,(三)分类,根据充灌的工作介质的不同可分为四类：,(a)充液体压力式温度计；,(b)充水银压力式温度计；,(c)充蒸汽压力式温度计；,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,26,（四）压力式温度计的使用,压力式温度计适于测量对温包无腐蚀作用的液体、蒸汽和气体的温度。小型压力式温度计可用作汽车、拖拉机及内燃机冷却水系统、滑润油系统的温度测量表。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,27,使用时应注意的事项：,4、在安装液体压力式温度计时，其温包与显示仪表应在同一水平面上，以减少由液体静压力引起的误差。,1、时间常数,2、如果被测介

11、质有较高压力或对温包有腐蚀作用时，应将温包安装在耐压且抗腐蚀的保护管中。,3、在测量时应将温包全部插入被测介质 中以减少导热误差。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,28,2-3 电阻式温度计,导体或半导体中，电子及其他粒子的热运动迁移。,一、热电阻测温的基本原理,利用导体或半导体的电阻值随温度单值变化的特性进行温度测量，即电阻温度特性。T R,二、热电阻测温的物理根源（机理）,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,29,三、电阻式温度计的主要特点,6、惰性较大，抗机械冲击与振动性能差,1、高灵敏度,2、高准确度，无冷端误差，由读取的电阻值可直接求得温度

12、,3、稳定性、复现性、线性较好,4、体积较大,5、线路接法要求高（线路阻值影响）,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,30,四、金属导体电阻与温度关系,其中，电阻温度系数。表明温度变化1时，电阻相对变化的数值。,（一）金属导体的电阻温度系数,电阻随温度变化的函数：,电阻温度系数定义式为：,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,31,电阻与温度非线性时，非常数，随温度变化，通常只能用区域平均值表示。,通常取t=100,R100；t0=0,R0 的数值,2、非线性 实际上一般导体的电阻与温度的关系并不一定是线性的，那么，欲知某一温度下的，就应取极限。,1、理论

13、定义：,越大，电阻温度计灵敏度越高。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,32,通常：46、100.常用：R0=100,金属导体:0.4%0.6%/K；半导体：3%6%/K,3、纯度：对于同一金属，纯度越高，越大。,通常以 表示纯度，纯度。,（二）实用关联式,RtR0(1+a1ta2 t2antn),（三）R0的选定：,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,33,五、热电阻材料及要求,（一）材料：,金属导体：铂、铜、镍、铑铁合金、铂钴合金等。,半导体：锗、碳、铜、铁、镍、锰等 的氧化物，碳酸盐、硝酸盐 等化合物高温烧结而成。,Sunday,March 12

14、,2023,热工测试技术,34,（二）对材料的要求：,1、电阻温度系数大，稳定；,2、电阻率大，体积小；,3、材料复现性、化学物理稳定性好；,4、容易加工制造，经济。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,35,六、热电阻常用形式,温标基准温度计：259.34630.74,（一）铂热电阻,性质稳定，纯度高，接近线性。铂电阻在还原气氛中容易被侵蚀变脆，因此一定要加保护套管。,工业温度计：200850,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,36,在0850范围内铂电阻的电阻值与温度的关系表达式为：,在-2000范围内为：,Sunday,March 12,2023

15、,热工测试技术,37,（二）铜热电阻,工业用测温范围：50150,优点：纯度高、经济好、线性。,缺点：,1、铜的电阻率较小，所以要制造一定电阻值的热电阻其铜丝的直径很细，影响机械强度,2、长度较长，热电阻体积较大,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,38,3、铜易氧化，测温范围不能超过150一般使用温度在100以下,4、不能在有浸蚀性介质中使用,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,39,大，低温域灵敏度高，稳定性差，不稳定，非线性,（三）镍热电阻,军用温度传感器：50300（、大，体积小，灵敏度高）,Sunday,March 12,2023,热工测试技术

16、,40,（四）深低温热电阻,成功应用：铑铁电阻温度计 日本的铂钴电阻温度计,主要采用合金材料：铑铁热电阻、铂钴热电阻，30K以下温度。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,41,七、标准热电阻温度计的主体结构,5、接线盒,1、感温元件（热电阻丝、骨架）,2、内引线,3、绝缘管,4、保护管,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,42,1、电阻丝应具备的条件：,在使用温度范围内，电阻与温度的关系是连续固定的，最好呈线性关系，便于分度,在使用温度范围内，化学及物理性能稳定,尽可能大而稳定的电阻温度系数,互换性好，复制性强,Sunday,March 12,2023

17、,热工测试技术,43,最好的是纯铂丝,固有电阻要大，因此，选用铂与镍丝有利,容易加工，为了使其具有较大的电阻值，加工成细丝是有效的,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,44,2、骨架（绝缘骨架是用来缠绕、支承或固定热电阻丝的支架）,骨架材料：云母、玻璃、石英、陶瓷,要求：,（1）绝缘性好，比热小，导热好,（2）膨胀系数接近于热电阻丝,（3）稳定性好，不沾污电,（4）机械强度、工艺性好,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,45,3、内引线,纯度高、不产生热电势的材料，而且，在最高使用温度下时，必须是难蒸发、抗氧化、不质变的材料。,由热电阻感温元件至接线端子

18、的连接导线,由于保护管内温度梯度大内引线的要选用要求：,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,46,制作主要注意事项：,1、双线绕制,2、避免产生机械应力,3、热处理，消除内应力,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,47,常用的内引线方法：,两线制,三线制（消除内引线电阻的影响）,四线制（高精度测量）,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,48,4、热电阻的保护管与绝缘管,保护管应具有较高的气密性，能够保护感温元件及内引线不受介质腐蚀，并具有较高的耐热、耐寒性和使用寿命。,（1）保护管,Sunday,March 12,2023,热工测试技

19、术,49,对保护管的要求,长 度,保护管长好,保护管短好,1、热传导误差小,2、感温元件可以插入被测对象的中心部位,1、抗冲击性能强,2、液体对保护管的阻力小,3、固有振动频率高,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,50,厚 度,壁薄好,1、导热误差小,2、响应速度快,壁厚好,1、固有振动频率高,2、耐高压,流 体速 度,速度快好,速度慢好,1、热传导快,2、响应速度高,1、冲击力小,2、卡门涡旋引起的振动频率低,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,51,(2)绝缘管,热电阻在用于高温或低温测量时，常常由于绝缘问题使输出电阻值出现异常现象。此种事故往往是

20、由于绝缘不良引起的。,其原因有：,1、水蒸气进入保护管内，随着温度的降低，将在绝缘管、内引线及感温元件的表面凝结，使其绝缘下降，指示温度偏低,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,52,3、通常用银作铂热电阻的内引线，但是300左右的温度下，银丝表面的氧化银将蒸发，因此，采有银蒸汽镀在绝缘管的表面上，降低绝缘电阻。在12个月内，绝缘电阻要降低5K左右,2、采用氧化镁作绝缘管，则易吸潮并且它的绝缘电阻将随温度升高而降低,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,53,八、热敏电阻介绍,CTR临界温度热敏电阻,（一）热敏电阻三种形式,NTC负温系数热敏电阻,PTC正

21、温系数热敏电阻,NTC,PTC,PTC,CTR,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,54,（二）热敏电阻温度计的特点,5、总阻值较大，线路阻值变化带来的误差相对较小，可忽略,1、电阻温度系数高,2、电阻率大，体积小,3、互换性差，分散性大，性能不稳定，非线性,4、高温性能差,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,55,九、热电阻测量的二次仪表,（一）平衡电桥：,.两线制热电阻接法,1、两线接法,平衡条件：,若,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,56,消除外接线影响，内引线无法消除。,2、三线接法,若 R2=R3，Rwa=Rwb(通常可

22、以保证),Sunday,March 12,2023,热工测试技术,57,.三线制热电阻接法,消除部分内引线及外导线的影响。,若 R2=R3，RLa=RLb(通常可以保证),若Rwa=Rwb，则R1=Rt,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,58,接通C点：,.四线制热电阻接法,若,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,59,若 则,接通D点：（加R4标准电阻）,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,60,（1）(2)得：,完全消除内引线及外导线的影响,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,61,（二）电位差计测量,接通R

23、N端：,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,62,接通Rt端：,所以，,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,63,总结：,四线制热电阻，可完全消除内、外接导线的影响。,二线制热电阻，可消除外导线影响，不消除内导线影响。,三线制热电阻，可消除外导线影响，以及部分内导线影响。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,64,十、热电阻温度计测量误差,（1）接线电阻；（2）附加热电势误差；（3）绝缘电阻误差；,1.热电阻自热效应误差；,2.R0引入误差；,3.分度误差；,4.稳定性误差；（劣化、机械应力、弯曲变形等）,5.引线误差；,Sunday

24、,March 12,2023,热工测试技术,65,6.动态响应误差；7.安装方法误差；（1）安装深度误差；（2）插入区域响应速度误差；（3）高速流体误差；8.二次仪表误差。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,66,2-4 热电偶温度计,一、特点：优点：1.电信号输出，便于远传、调节、控制；2.结构简单，制造方便；3.范围广、体积小、便于动态测量的点测温；（2002000）4.测量精度较高，稳定性好，复现性好 5.便于测量流体温度、固体温度,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,67,缺点：,测量准确度难以超过0.2；必须有基准接点并使其温度保持恒定，因此

25、须将热电偶延长或者采用补偿导线在高温或长期使用时，易受被测介质或气氛的作用(如氧化、还原等)而发生劣化热点偶存在冷端问题，精确测量过程复杂。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,68,二、热电偶测温基本原理,（一）热电效应（西拜克效应）,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,69,（二）两种热电势形式：,接触电势：,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,70,温差电势,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,71,（三）热电偶回路热电势：,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,72,1.只与材料性质、两端

26、温度有关，与长度、粗细、形状无关；2.不同材料，才能组成热电偶；3.只有两端温度不同时，热电偶才存在热电势;,回路热电势的性质：,则热电势与温度T为单值函数关系为：,则有：,只有热电偶的一端温度确定，如:,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,73,（四）热端与冷端,通常热电偶的两接点称热端和冷端，也可称测量端和参考端。只有冷端（参考端）温度确定，才可以进行温度测量。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,74,三、热电偶测温的基本定律,（一）均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的截面、长度，以及各处的温度分布如何，都不产生热电势。,Sund

27、ay,March 12,2023,热工测试技术,75,（二）中间导体定律,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,76,图（a），此时的回路总电势为：,见图（b），则有：,由此可得：,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,77,将(2)代入(1)得：,与公式,比较得,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,78,结论：在热电偶回路中，串接若干种导体，只要串入导体的两端温度相同，则热电偶的热电势与中间导体无关。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,79,（三）中间温度定律,Sunday,March 12,2023,热工测试技术

28、,80,（五）基本定律应用练习,1证明,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,81,2证明,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,82,四、热电偶冷端温度的处理,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,83,（一）冷端恒温法,1、冰点恒温法,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,84,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,85,2、t0恒温器法(热电势修正法)：,此时测值为,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,86,(二)补偿导线法,.特点：,1.改善线路机械性能；,2.降低线路成本，采

29、用贱金属导线；,3.迁移冷端。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,87,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,88,.补偿导线的条件：,在0100,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,89,.补偿导线的要求：,在一定的温度范围内与相应热电偶有基本一致的热电特性,且电阻率低，价格也必须比主热电偶丝便宜。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,90,(三)冷端温度补偿器,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,91,指示仪表所测电势：当热电偶的参比端和补偿器的温度为定值 即t0=C,一般为20 R1=R2

30、=R3=R4 Uba=0,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,92,当t0改变，R4改变，通过限流电阻Rg，使Uba的增加值为则,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,93,五、热电偶的种类及其特性,（一）热电偶电极材料要求 1、足够大的热电势，线性或线性关系，单 值函数。2、好的物理及化学稳定性；3、热电性能稳定，复现性好，互换性好；4、电导率高（或电阻率小），比热、电阻 温度系数小；5、制造工艺性好，经济性好；6、容易冷端处理。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,94,（二）常用热电偶,热电偶习惯上可分为贵金属热电偶和贱金属热电偶

31、,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,95,标准型热电偶,（1）铂铑10铂（分度号：S型，标准热电偶，铂铑铂热电偶）：01600（2）铂铑13铂（R）：01600（3）铂铑30铂6（B）：01800（4）镍铬镍硅（K）：01300（5）铜康铜（T）：-200400（6）镍铬康铜（E）：-200900（7）铁康铜（J）：-200750,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,96,非标准型热电偶,金属热电偶 钨-铼系列热电偶：2400（3000）钨-铱系列热电偶：2200 镍铬金铁（NiCr-AuFe0.07）：-2700 镍钴镍铝：3001000（50以下，

32、E=0,不用冷端补偿）,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,97,非金属热电偶,起因：1、金属的局限性：氧化、碳化（渗透）、熔 点低、热电势低、价格高，高温限制 2、非金属特点：测温上限可达3000，热电 势高、熔点高、碳化气氛稳定，耐腐蚀、复现性差，机械强度低，互换性差、没有 统一分度。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,98,六、热电偶的主要结构形式,（一）普遍热电偶（工业热电偶）热电偶，绝缘管，保护管，接线盒等构成。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,99,对其结构提出如下要求：,测量端的焊接要牢固；热电极间必须有良好的绝缘

33、；参考端与导线的连接要方便、可靠；当用于对热电极有害的介质时，必须 采用保护管将有害介质隔开,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,100,（二）铠装热电偶,露头型 接壳型 绝缘型,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,101,主要优点：,动态响应快，露头型的时间常数只有0.01s，而普通热电偶要l0180s；热电偶丝细、体轻，热容量小，对被测对象的影响小；挠性好，热电偶经退火后有良好的柔性，弯曲半径可为其直径的两倍，适于安装在结构复杂的部位因为它是实体，具有良好的防爆结构品种多，根据需要可以制成不同长度、不同直径的铠装热电偶，最长可达l00米，最细可达0.

34、2512mm，还可制成双蕊、多蕊。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,102,（三）快速反应薄膜热电偶,层薄、丝细，反应快，测温低（300）,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,103,（四）快速消耗微型热电偶,主要测量钢水、铁水及金属熔体温度，一次性测量。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,104,七、热电偶的选择、安装使用,热电偶的选用应该根据被测介质的温度压力、介质性质、测温时间长短来选择热电偶和保护套管。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,105,安装地点要有代表性，安装方法要正确。,安装时感温元件应

35、迎着被测介质的流入向插入，当管道上倾斜安装时，保护管顶端要高出管中心线510mm。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,106,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,107,八、热电偶主要测量二次仪表,（1）直流毫伏计（动圈式仪表）可以指示温度，加上节点控制可以作为温度控制仪表。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,108,.工作原理：,通过调整电阻Rc，使R1为恒定值，我国：取R115/5,若R1、R2恒定，tEI动圈指针偏角,.R1外电阻恒定途径：,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,109,.R2内电阻恒定途径

36、：,RD是动圈电阻由细铜丝绕制成的线框，电阻值随仪表所处的环境温度而近似呈线性变化。RT是具有负温度系数的热敏电阻 RB是温度补偿电阻，多为恒定值,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,110,RD,RT,RB,RZ,RZ+RD,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,111,Rs作用,增大线路阻值、降低内线、外线阻值变化的相对影响，精度升高；通过Rs改变量程；Rs增加，I 降低 灵敏度增大 由于所配用的热电偶型号和测温范围已定，仪表在出厂时就被确定。一般在2001000 直流毫伏计（动圈式仪表）特点:环境温度及测量温度变化线路阻值变化精度降低，通常高于1.0

37、级。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,112,（二）直流电位差计,基本工作原理:,测量回路电压方程：,通过调整Rx,保证测量精度的条件：I、Rx的准确测量；检流计G的高灵敏度；,若I由毫安表已知，则t Ex Rx,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,113,提高直流电位差计测量精度的实用措施,所以，,获得准确的工作电流I。,1、准确的工作电流I校正(引入校正电路，替代电流表mA）,K合B向：准确校正工作电流I.得到校正回路电压方程：,通过调整,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,114,.特点：,随动平衡式工作，热电偶无电流。外线

38、路电阻无影响。精度高,一般在0.00010.2级。（UJ-36、DJ27型电位差计）,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,115,八、热电偶测温典型线路,（一）测量温差线路,.反串线路：（两个相同热电偶）,测量电势：,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,116,.单只热电偶:（冷、热端分别两点温度）,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,117,特点：线性热电偶，已知E，直接获得E。线性热电偶具有tE一一对应性。非线性热电偶，必须已知其中一点温度，（t1或t2）。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,118,（二）测

39、量平均温度线路（热电偶堆）,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,119,要求：1、相同热电偶组成；2、同一冷端温度t0；3、线性热电偶。特点：1、采用平均法测量，提高灵敏度；2、有一热电偶损坏，线路短开，失效。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,120,II.并联电路,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,121,要求：1.相同热电偶组成；2.同一冷端温度t0；3.线性热电偶。（线性工作区）4.外线电阻相等。特点：1.有断路电阻不影响测量；2.减少测量误差,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,122,九、热电偶测量

40、误差,分度误差（标准热电偶传递误差，热电特性差别，均匀性差别等）；冷端温度引起的误差：（不能完全补偿，冷端温度不恒定）绝缘不良引起的误差；测量线路误差（线路阻值变化，导线均匀性差）；测量方法误差（沿电偶的热损失，热辐射，非线性，插入深度，高速气流等）；二次仪表误差；人为误差。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,123,2-5 辐射式温度计,主要特点：非接触式测温，不破坏被测对象温度场，不受腐蚀，沾污影响；不必达到接触式热平衡，可进行高温测量；动态特性好，可测移动物体；测量精度低，结构复杂。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,124,一、辐射测温的物理

41、基础,（1）关于黑体（镜体、透明体的概念）,反射量+吸收量+透射量=入射辐射量,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,125,在全部波长的称全色辐射力（全色辐射强度）E，。,在某一波长的称单色辐射力（单色辐射强度）E，；,（二）辐射力及发射率的概念,辐射力（辐射强度）：具有一定温度的物体，单位表面积向外发射热辐射电磁波的能力E。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,126,发射率（黑度）：在同一温度下，物体的辐射力与黑体的辐射力之比，称之该物体的发射率。定义式：,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,127,由于辐射力与波长有关，所以有,

42、全色发射率：,单色发射率：,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,128,（三）黑体辐射力（辐射强度）关系式,1、单色辐射力普朗克定律：,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,129,维恩公式：若T3000K，普朗克公式简化为：,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,130,2、全色辐射力 斯蒂芬波尔兹曼公式:斯蒂芬波尔兹曼常数，,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,131,（四）实际物体热辐射力关系：,全色：,单色：,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,132,（五）物体热辐射与亮度关系,黑体亮度：

43、C亮度系数 实际物体亮度：,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,133,（六）辐射测温原理,在物性条件确定后，利用辐射强度（或亮度）与温度的单值函数关系。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,134,二、光学高温计（单色辐射高温计）,（一）基本原理 1原理思路：温度 辐射 亮度 电流（电参量）,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,135,2亮度温度Ts,在波长为的单色辐射中，若物体在温度T时的亮度 与绝对黑体 在温度Ts时的亮度相等，则把绝对黑体温度Ts称为被测物体在波长时的亮度温度。,显然，亮度温度Ts是把具有温度T的物体当成黑体看

44、待时的对应温度，实际是一假想个温度。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,136,如果用一种亮度的单色辐射高温计来测量单色黑度系数 不同的物体的温度，即使它们的亮度B相同，其实际温度也会因 的不同而不同。,为了使其具有通用性，对这类高温计作如下规定：单色辐射光学高温计的刻度按绝对黑体（=1）标示。,采用亮度温度的原因：,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,137,3.TsT的关系,关系建立的依据：对于被测物体，它的实际亮度（或辐射强度）与被想象成黑体的亮度（或辐射强度）是一致的。即：当,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,138,由维

45、恩公式 所以 结论：1.对于被测物体，2.对于理想黑体,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,139,（二）基本结构,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,140,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,141,（三）影响测量精度的主要因素,黑度的影响；中间介质的影响；测量距离的影响；12m,3m环境温度及人为影响;被测对象.,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,142,三、辐射高温计（全辐射高温计）,（一）基本原理原理思路：感应辐射强度是利用热电偶堆，选取全波长范围。温度T辐射强度E电偶堆热电势E(t,t0),Sunda

46、y,March 12,2023,热工测试技术,143,2、辐射温度Tp,温度为T的物体全辐射能量E等于温度为Tp的绝对黑体全辐射能量Eb时，则温度Tp称为被测物体的辐射温度。所以有,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,144,(二)基本结构,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,145,（三）影响测量精度的主要因素,1.黑度的影响；2.中间吸收介质的影响；3.距离系数的影响；L/D,保证成像充满热电堆受热面。4.环境温度的影响（线圈阻值，冷端）。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,146,四、比色高温计,（一）基本原理利用黑体两单色波

47、长的辐射强度之比与温度的单值函数关系。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,147,1原理思路,若温度为T的实际物体在两个不同波长下亮度的比值与温度为Tc的绝对黑体在同样波长下的亮度相等，则把Tc称为实际物体比色度。,2比色温度Tc,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,148,T或TC，这要根据波长的黑度 比值而定。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,149,（二）基本结构,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,150,（三）比色高温计的显著特点,则影响程度更加降低。,明显降低了被测物体黑度及中间吸收介质的影响。主

48、要由于采用了辐射强度之比；,如果,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,151,2-6 红外测温技术,特点：向高温测量理论上不受限制也可向中温（0700）延伸可以测量红外不可见光测量温度场,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,152,一、红外测温的理论基础,物体所发射的红外辐射功率与其本身的温度之间的关系为斯蒂芬波尔兹曼全辐射定律。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,153,二、热像仪（一）工作原理利用红外扫描原理测量物体表面温度分布。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,154,（二）热像图,利用红外探测器，按顺序直接测量物体各部分发射出的红外辐射，综合起来就得到物体发射红外辐射通量的分布图像。由于热像图本身包含了被测物体的温度信息，也称为温度图。,Sunday,March 12,2023,热工测试技术,155,（三）影响测量精度的主要因素,目标周围环境的影响目标透明性的影响大气影响,