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1、思考题,请举例说明减小或消除仪表非线性的方法，要求三种以上。,作业,3.2温度检测仪表,冷热程度 描述系统不同自由度之间能量分布状况的基本物理量 与大量分子的平均动能相联系，反映内部分子运动的剧烈程度,温度的定义,温 标,温度的数值表示方法 温度数值化的一套规则和方法 给出温度的测量单位 常用温标 经验温标（摄氏度t， ；华氏度t,F） 热力学温标（开尔文温标T,K） 国际实用温标（T,K）,借助于某一种物质的物理量与温度变化的关系，用实验方法或经验公式所确定的温标； 摄氏温标 把在标准大气压下水的冰点定为零度，把水的沸点定为100度的一种温标。中间100等分，单位符号为 华氏温标 规定在标准
2、大气压下水的冰点为32度，水的沸点为212度，中间划分为180等分，单位符号为 0F。在我国已淘汰。,经验温标,又称开尔文温标，符号为T，单位为。 热力学温标是以热力学第二定律为基础的一种理论温标，由卡诺定理推导出来的，被国际计量大会采纳作为国际统一的基本温标。 有一个绝对零度，低于零度的温度不可能存在。 热力学温标是一种纯理论的理想温标，无法直接实现。,热力学温标,国际实用温标,是一个国际协议性温标，它与热力学温标相接近，而且复现精度高，使用方便。 规定了固定点温度；标准仪器；内插公式。 国际计量委员会在18届国际计量大会第七号决议授权予1989年会议通过了1990年国际温标ITS-90。
3、ITS90由0.65K向上到普朗克辐射定律使用单色辐射实际可测量的最高温度。,ITS-90定义固定点,ITS-90,标准仪器 第一温区为0.65K到5.00K之间，T90由3He和4He的蒸汽压与温度的关系式来定义。 第二温区为3.0K到氖三相点（24.5661K）之间T90是氦定容气体温度计（气体体积不变，根据压力与温度之间关系）来定义。 第三温区为氢三相点（13.8033K或-259.3467 ）到银的凝固点（961.78）之间，T90是由铂电阻温度计来定义，它使用一组规定的定义内插法来分度。 银凝固点（961.78）以上的温区，T90是按普朗克辐射定律来定义的，复现仪器为光学高温计。 内
4、插公式 每种内插标准仪器在n个固定点温度下分度，以此求得相应温度区内插公式中的常数。,接触式和非接触式两大类； 接触式检测仪表： 膨胀式温度检测仪表：基于物体受热体积膨胀或长度伸缩性质的（如玻璃管水银温度计、双金属温度计）； 热电阻温度检测仪表：基于导体或半导体电阻值随温度变化的（铂电阻、铜电阻）； 热电偶温度检测仪表：基于热电效应； 非接触式检测仪表 利用物体的热辐射特性与温度之间的对应关系，主要有亮度法、全辐射法和比色法等,温度检测仪表的分类,一、 热电偶温度计 Thermocouple,热电效应,EAB(t1,t2),热电偶,热端（工作端）,冷端（自由端）,接触电势,两种导体电子密度不同
5、，在接触面上的扩散速度不同,接触电势原理图（NANB）,温差电势,单一导体内自由电子在高温端具有较大的动能，因而向低温端扩散 ，形成静电场 达到动态平衡时，在导体的两端便产生一个相应的电位差温差电势 表示为：,热电偶回路热电势,由导体A、B组成的热电偶闭合回路，当温度为 TT0，NA NB 时，闭合回路总的热电势为,热电偶正常工作的两个必要条件,两种导体 两个温度,与材料的粗细无关,与材料的长度无关,与温度的分布无关,EAB(t,t0)=eAB(t)-eAB(t0),热电偶的材料,理论上任何两种导体都可组成热电偶，但作为测温的热电偶需满足： 物理、化学性稳定 电极的电阻小，电阻的温度系数小 电
6、势值大，随温度单调上升，最好线性 材料易获得，复制性好，价格低,热电偶丝,热电偶的基本定律,1、均质导体定律 ：同一导体闭合回路E=0 2、中间导体定律 在A、B构成的热电偶接入第三种导体C，并使AC和BC接触的温度均为T0,热电势的测量(讨论),EAB(t,t0)=eAB(t)+eBC(t1)+eCA(t2)=eAB(t)+eBA(t0),热电偶的基本定律,3、中间温度定律 热电偶A、B在接点温度为T，T0时的热电势等于热电偶A、B在接点温度为T、TC 和Tc、T0的热电势EAB（T，TC）和EAB（TC，T0）的代数和，即：,E(t,t0),E(t,0)=E(t,t0) + E(t0,0)
7、,EAC(t,t0),EBC(t,t0),EAB(t,t0)=?,热电偶的基本定律,4、标准导体（电极）定律 已知 和 则,标准化热电偶,铂的物理、化学性质稳定，熔点高，易提纯，所以，通常选用高纯铂丝作为标准电极,热电偶的使用标准化热电偶,常见热电偶热电特性曲线,EAB(t,t0)= eAB(t)-eAB(t0) =eAB(t)-C,t0=0，EAB(t,0) 分度表,热电偶自由端温度的处理,用热电偶测温时，要求热电偶的自由端的温度保持恒定（最好为0）； 热电偶安装位置与集中控制室距离较长。由于热电偶一般是贵金属做成，直接把电极拉长引至控制室成本太高； 一般选用一种价格比较便宜，而热电势与热电
8、偶的电势相近的特殊导线来代替。这种导线为“补偿导线”。,热电偶的使用补偿导线,E=EAB(t,t0)+EAB(t0,t0)= EAB(t,t0)+EAB(t0,t0)=EAB(t,t0),现场,控制室,使用补偿导线的注意事项,补偿导线只能在规定的温度范围内（一般为0100）与热电偶的热电势相等或相近； 不同型号的热电偶需要用不同的补偿导线； 热电偶和补偿导线的二个接点要保持同温； 补偿导线有正负极，分别与热电偶的正负极相连,补偿导线合金丝,E=EK(t,tc)+EK(tc,t0),热电偶温度计,热电偶的使用自由端温度补偿,1、计算修正,定律3：中间温度定律E(t,0)=E(t,t0) + E(
9、t0,0),例：S型热电偶在工作时自由端温度t0=30 ,现测得热电势为7.5mV,求被测介质实际温度t。,E(t,30) = 7.5mV E(t,0) = E(t,30)+E(30,0) = 7.5+0.173=7.673mV 查分度表得，t = 830 ,E(t,t0),热电偶分度表的使用？,例：用K型热电偶测炉温时，测得参比端温度t138；测得测量端和参比端间的热电动势E(t, t1)29.90 mV，试求实际炉温。 解：由K型分度表查得E(38，0)1.53 mV，根据中间温度定律，可得到： E(t，0)E(t, t1 ) + E(t1, 0 )29.90 +1.53= 31.43 m
10、V 再查K型分度表，得到实际炉温755 。 (1)若参比端不作修正，直接查表测量误差有多大？ (2)如果直接将查表所得加上参比端温度是否可以，为什么？,利用中间温度定律测温,以冷端为0 ，建立热端温度与热电动势之间的关系表E(t,0) 测量工作时的热电动势值E(t,t1) 根据已知t1,查表得到E(t1,0) 利用中间温度定律计算E(t,0)=E(t,t1)+E(t1,0) 查表得到被测温度t,热电偶的使用自由端温度补偿,2、恒温法t0=0 ,在工业应用时，一般把补偿导线的末端(即热电偶的自由端)引至恒温器中，使其维持在某一恒定的温度。 通常一个恒温器可供多支热电偶同时使用。 在实验室及精密测
11、量中，通常把自由端放在盛有绝缘油的试管中，然后再将其放入装满冰水混合物的容器中，以使自由端温度保持为0，这种方法称为冰浴法,热电偶的使用自由端温度补偿,3、电桥自动补偿法,E(t,0)=E(t,t0) + Uab =E(t,t0) + E(t0,0),E(t,t0),Uab,Uab =E(t0,0),E=EK(t,tc)+EK(tc,t0)+EK(t0,0)= EK(t,t0)+EK(t0,0)=EK(t,0),热电偶的使用检测系统,热电偶、补偿导线、补偿器和变送器（显示仪表）配套使用,热电偶的结构,铠装热电偶,铠装热电偶又称缆式热电偶，是由热电极、绝缘材料（通常为电熔氧化镁）和金属保护管三者
12、结合而成一个坚实的整体。 露头型、接壳型和绝缘型三种基本形式。,薄膜热电偶,薄膜式热电偶是用真空蒸镀的方法，将热电极沉积在绝缘基板上而成的热电偶。其结构如上图所示。采用蒸镀工镀工艺，热电偶做得很薄，而且尺寸可做得很小。 它的特点是热容量小，响应速度快，适合于测量微小面积上的瞬变温度 。,思考题、作业题,1、根据热电偶的基本定律，在图2.32(原书31)所示的热电偶回路中，当发生下列情况时，该回路中总电势如何变化（增大，减少，不变，不确定）？ t升高，t0不变； t不变，t0升高； t和t0同时升高相同的温度； t和t0同时降低相同的温度； t0端断开，接入另一均质导体，两联结点温度都为t0 ； t0端断开，接入一小电阻，两联结点温度都为t0 ； 如图所示，A和B为同一均质导线，Q端的温度不等于t0 ； 如图所示，A和B为不同导线，Q端的温度等于t0 ； 如图所示，A和B为不同导线，Q端的温度不等于t0 。,t,t0,Q,2、作业：p251,No.14（新书）,