2008测试技术第05章温度测量.ppt

§1 温度测量概述 摄氏温标与华氏温标的关系为： §2 接触式温度计 一、膨胀式温度计 （利用物质的体积随温度升高而膨胀的特性制作的温度计） 1．玻璃管液体温度计 常用：水银温度计和有机液体温度计两种。前者不粘玻璃，不易氧化，容易获得很高的精度，在相当大的温度范围内(－38～356℃)保持液态，在200℃以下，其膨胀系数几乎和温度成线性关系，所以可作为精密的标准温度计。 注意： 1)零点漂移：玻璃的热胀冷缩也会引起零点位置的移动，因此使用玻璃管液体温度计时，应定期校验零点位置。 2)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 §3 非接触式温度计 工作原理：测定物体辐射能的方法测定温度。它不与被测介质接触，不会破坏被测介质的温度场，动态响应好，因此可用于测量非稳态热力过程的温度值。 根据普朗克定律，绝对黑体的单色辐射强度为 T≤3000K 用维恩(Vien)公式 §4 气体温度计 一、气体温度计 1.气体温度计的基本原理 原理:根据热力学原理，理想气体状态方程. 种类：定容气体温度计、定压气体温度计和测温泡定温气体温度计。由于定压的方法测量体积比较困难，定温法适用于高温，而在低温时，气体分子吸附作用的影响不大，定容技术上又要求简单，而且有较高的灵敏度，所以低温气体温度计大多数采用定容法。 定容气体温度计：由测温泡、 一根热导率小的德银毛细管和 压力表组成。其原理图如图 5—36所示。通常，测温泡用 铜制作，体积约几十㎝3，设其 体积为VB。压力表(可以用水 银压力计，也可以用弹簧压力 表)的容积为VM，测温泡和压 力表之间通常用一根外径为 0.5mm、内径为0.3mm的德银( 或不锈钢)毛细管连接，其体积 为Vd，Vd称有害体积或死体积 5. 高速流动气体的温度测量误差 在测量高速流动气体的温度时，因测温元件固定安装于管道中心，尤其是在测温元件迎气流的端部，将会产生前面所述的气体动能转换为热能的现象，因而使测温元件附近温度升高，从而所测得的温度要比气体的实际温度高。 气流的速度大于50m/s时，须考虑此项误差，误差值可由上式表示 。 6.时滞现象和时滞的测定 1．时滞现象 用温度计测量温度的变化时，仪表的指示值要经过一定的时间才逐渐接近被测介质的温度，这个时间的滞后或叫时滞、滞后或滞延。 时滞参数因素：1)测温元件的热惯性：由测温元件本身原先的热状况T1过渡到新的热状况T2的温度时需要一定的时间或滞后。 2)指示仪表的机械惯性及阻尼：测温元件将所获得的“热信号”传送到指针和仪表刻度尺上需要有一定的时间，这种滞后是传送机构所固有的，取决于传送机构的特性 2．时滞的测定 (1)衡量时滞的单位 衡量测温元件时滞大小是以时间常数来衡量的。是指测温元件从T1的恒温槽中插入T2的恒温槽中的这一时刻开始，直到测温元件的温度达到T2温度的63.2％时所需的时间。 (2)影响时间常数的因素 影响时间常数的因素有测温元件的质量、比热容、插入的表面积和放热系数。 (3)时间常数的测定 可采用瞬间反应法（阶跃响应）测定各种材料和结构的热电阻的时间常数。 结论： 1)时间常数并不是不变的，它是被测温度的函数，也就是说，某一测温元件的时间常数只是指这一测温元件在某一温度区域内的时间常数。在高温时，辐射对于测温元件的热传导影响是很明显的，这时测温元件的时滞可以变小。 2)当被测温度的物体是流体时，流体的流速变化也会使时滞变化，如图5—23所示。因此，要在流速无规律变化的流体中测量测温元件的时间常数似乎是不可能的。 Cl＝3.68×10-16W/m2为普朗克第一辐射常量；C2＝1.438×10-2m·K为普朗克第二辐射常量；λ为波长(m)；T为黑体的热力学温度(K) 一、单色辐射式光学高温计 原理：利用亮度比较取代辐射强度比较进行测温的。由于物体的温度高于700℃时就会明显地发出可见光，并具有一定的亮度，其单色亮度 与单色辐射强度 成正比， 代人维恩公式 Ts为黑体的温度 灰体为灰体的亮度， 为灰体单色辐射强度， 为物体的单色灰度，T为灰体的温度 灰体 黑体的亮度与灰体的亮度相等时 0＜ελ＜1，所以： Ts＜T 。需要根据物体表面的ελ灰度用上式加以修正 1．灯丝隐灭式光学高温计 特点：灯丝隐灭式光学高温计是一种典型的单色辐射光学高温计，在所有的辐射式温度计中，它的精度最高，因而可用作复现黄金凝固点温度以上的国际实用温标。 图27为隐丝式光学高温计原理图。它是将被