第04章温度测量.ppt

4.1.1 测温基本概念 一、 温度的概念 二、接触式测温仪器测量原理 4.1.1 测温基本概念 一、温度的概念 温度是表示物体冷热程度的物理量。 具有较热状态的物体总是将热量传递到较冷状态的物体，而且冷热状态差别愈大，热量传递也愈多。所以物体的温度实质上是一个物体对其他物体进行热交换的一种能力，其中输出热量的物体具有较高的温度。 从微观上讲，温度反映了分子平均动能的大小. 二、接触式测温仪器测量原理 根据一切互为热平衡的物体具有相同温度的特性，提供了应用接触式测温仪器作为测温手段的可能性。 温度表与被测物体接触，必然发生热交换现象，热量将由温度高的物体传递给温度较低的物体，直到两物体温度相等，即达到热平衡状态为止。此时温度表所表示的温度值，已不是被测物体的温度值，而是两者经过热交换后的平均温度。 4.1.1 测温基本概念 设t1、C1、M1—温度表原有温度、比热、质量， t2、C2、M2—被测物体的原有温度、比热、质量，则由则热平衡方程式 可求出热交换平衡后的温度t ： 4.1.2 温标 一、温标的概念 二、常用的三种温标 三、通用国际温际ITS-90 4.1.2 温标 一、温标的概念 为了能定量的表示物体的温度，就必须选定衡量温度的尺度，称为温标。 二、常用的三种温标 对于同一温度，不同的温标就会有不同的数值。 常用的三种温标： （1）摄氏温标 （2）华氏温标 （3）热力学温标 4.1.2 温标 （1）摄氏温标（℃）：在标准大气压下，将纯水的冰点定为0℃，沸点定为100℃，中间作100等分，每一等分为1℃，用t表示。 （2）华氏温标（°F）：在标准大气压下，将纯水的冰点定为32°F，沸点定为212°F，中间作180等分，每一等分为1°F，用τ表示。 （3）热力学温标（K）：也称标准温标或绝对温标或开尔文温标。它用单一固定点来定义，规定水的三相点为273.16K(0.01 ℃)，用T表示。 三种温标之间的关系： 4.1.2 温标 三、通用国际温际ITS-90 从1990年开始，通用的温标是“国际温际（ITS-90）”，它是根据若干个可再现的平衡状态温度的认定值（表 4?1）和在这些温度下校准的专用标准仪器确定的。 4.1.2 温标 表 4?2 二类参考点与其在ITS的温度 4.1.2 温标 为了建立标准仪器的指示值与ITS-90的值之间的关系，采用一些公式在固定点之间内插。 从-259.34℃到630.74℃之间使用的标准仪器是铂电阻温度表，它的电阻比R100/R0是1.3850，其中R100是100℃时的电阻，R0是0℃时的电阻。 从0℃到630.74℃，在温度t时的电阻由下式给出： 4.1.3 测量方法 根据测温的型式，测温方法可分为接触式和非接触式两大类。 接触式测温方法：使温度表与介质直接接触以建立热平衡的测量方法。 非接触式测温方法：也称遥感式，温度表不与介质直接接触，无须热平衡。而是根据接收来自被测物体的电磁波或声波信息，来探测被测物体的温度。 4.1.4 测量项目 一、气温观测 二、地温观测 4.1.4 测量项目 一、气温观测 气温的观测项目有： 定时气温； 日最高气温； 日最低气温。 配有温度计的气象站做气温的连续记录。 测量气温的仪器主要有：干球温度表、最高温度表、最低温度表、温度计、铂电阻温度表。 4.1.4 测量项目 二、地温观测 地温是下垫面温度和不同深度土壤温度的通称。 下垫面温度包括裸露土壤表面的地面温度、草面（或雪面）温度及其最高、最低温度。 浅层地温包括离地面5、10、15、20cm深度的地中温度。 较深层地温包括离地面40、80、160、320cm深度的地中温度。 测量地温的仪器主要有玻璃液体温度表和铂电阻地温表。 测量气温的仪器主要有干球温度表、最高温度表、最低温度表、温度计、铂电阻温度表；测量地温的仪器主要有玻璃液体温度表和铂电阻地温表。 4.2.1 玻璃液体温度表 目前气象台站仍普遍使用玻璃液体温度表。它是利用装在玻璃容器中的测温液体，随温度改变引起体积变化，从液柱位置的变化来测定温度的。 一、测量原理 二、常用的玻璃液体温度表 三、玻璃液体温度表的误差及其要求 4.2.1 玻璃液体温度表 一、测量原理 玻璃液体温度表的感应部分是一充满测温液的球部，与它相连的是一根一端封闭、粗细均匀的毛细管。 设温度分别为0℃和t℃时，温度表内液体体积分别为V0和Vt。温度改变Δt℃引起液体体积变化量ΔV ，二者关系为： 4.2.1 玻璃液体温度表 关于温度表的灵敏度 式（4-7）可以改写为： 4.2.1 玻璃液体温度表 一、测量原理 二、常用的玻璃液体温度