傳感器6.1 概述

1、第6章 溫度檢測(cè)主要內(nèi)容6.1 概述6.2 熱電阻式傳感器6.3 熱電偶傳感器6.4 非接觸式測(cè)溫思考題與習(xí)題6.1 概述6.1.1 溫度的基本概念和測(cè)量方法溫度的基本概念和測(cè)量方法6.1.2 溫標(biāo)6.1.1 溫度的基本概念和測(cè)量方法反映了物體冷熱的程度，與自然界中的各種物理和化學(xué)過(guò)程相聯(lián)系。溫度概念的建立及測(cè)量：以熱平衡為基礎(chǔ)的，溫度最本質(zhì)的性質(zhì)：當(dāng)兩個(gè)冷熱程度不同的物體接觸后就會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)熱換熱，換熱結(jié)束后兩物體處于熱平衡狀態(tài)，則它們具有相同的溫度。測(cè)量方法：接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫接觸式測(cè)溫 溫度敏感元件與被測(cè)對(duì)象接觸，經(jīng)過(guò)換熱后兩者溫度相等。常用的接觸式測(cè)溫儀表：(1) 膨脹式溫度計(jì)。(2

2、) 熱電阻溫度計(jì)。 (3)熱電偶溫度計(jì)。(4)其他原理的溫度計(jì)。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：直觀、可靠，測(cè)量?jī)x表也比較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：由于敏感元件必須與被測(cè)對(duì)象接觸，在接觸過(guò)程中就可能破壞被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)分布，從而造成測(cè)量誤差。有的測(cè)溫元件不能和被測(cè)對(duì)象充分接觸，不能達(dá)到充分的熱平衡，使測(cè)溫元件和被測(cè)對(duì)象溫度不一致，也會(huì)帶來(lái)誤差。在接觸過(guò)程中，介質(zhì)腐蝕性，高溫時(shí)對(duì)測(cè)溫元件的影響，影響測(cè)溫元件的可靠性和工作壽命。 非接觸測(cè)溫溫度敏感元件不與被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過(guò)輻射能量進(jìn)行熱交換，由輻射能的大小來(lái)推算被測(cè)物體的溫度。常用的非接觸式測(cè)溫儀表：(1) 輻射式溫度計(jì)：基于普朗克定理 光電高溫計(jì)，輻射傳感器，比色溫度計(jì)。(

3、2) 光纖式溫度計(jì)：光纖的溫度特性、傳光介質(zhì)。 光纖溫度傳感器，光纖輻射溫度計(jì)。優(yōu)點(diǎn)：不與被測(cè)物體接觸，不破壞原有的溫度場(chǎng)，在被測(cè)物 體為運(yùn)動(dòng)物體時(shí)尤為適用。缺點(diǎn)：精度一般不高。6.1 概述6.1.1 溫度的基本概念和測(cè)量方法6.1.2 溫標(biāo)溫標(biāo)6.1.2 溫標(biāo) 溫度標(biāo)尺 建立溫標(biāo)必須具備三個(gè)條件：(1)固定的溫度點(diǎn)（基準(zhǔn)點(diǎn)） (2)測(cè)溫儀器（確定測(cè)溫質(zhì)和測(cè)溫量 ） (3)溫標(biāo)方程（內(nèi)插公式）溫度標(biāo)尺 (1) 經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)(2) 熱力學(xué)溫標(biāo) (3) 國(guó)際溫標(biāo)(4) 1990年國(guó)際溫標(biāo)(1)經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)由特定的測(cè)溫質(zhì)和測(cè)溫量所確定的溫標(biāo)華氏溫標(biāo)1714年德國(guó)人華倫海特(Fahrenheit)在沸點(diǎn)和冰點(diǎn)

4、之間等分為180份，每份為華氏1度(10F) 。攝氏溫標(biāo)1742年瑞典人攝爾塞斯(Celsius)規(guī)定水的冰點(diǎn)沸點(diǎn)之間等分為100份，每份為1度(10C) 。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)是借助于一些物質(zhì)的物理量與溫度之間的關(guān)系，用實(shí)驗(yàn)方法得到的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定溫度值的標(biāo)尺，因此有局限性和任意性。(2)熱力學(xué)溫標(biāo)1848年物理學(xué)家開(kāi)爾文(Kelvin)首先提出 確定的溫度數(shù)值：熱力學(xué)溫度，絕對(duì)溫度，用符號(hào)T表示，單位為開(kāi)爾文，用K表示。熱力學(xué)溫度的起點(diǎn)為絕對(duì)零度，所以它不可能為負(fù)值，且冰點(diǎn)是273.15K，沸點(diǎn)是373.15K。請(qǐng)注意水的冰點(diǎn)和三相點(diǎn)是不一樣的，兩者相差0.01K。(3)國(guó)際溫標(biāo) 1927年國(guó)際溫標(biāo)(

5、ITS-27) 1927年第七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定采用具有3個(gè)基本特點(diǎn)： 盡可能接近熱力學(xué)溫標(biāo); 復(fù)顯精度高并能確保量值的統(tǒng)一； 用以復(fù)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)使用方便，性能穩(wěn)定。國(guó)際溫標(biāo)經(jīng)過(guò)幾次修改：1948年國(guó)際溫標(biāo)(ITS48)，1968年國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)(IPTS68)，1990年國(guó)際溫標(biāo)(ITS90)(4)1990年國(guó)際溫標(biāo)(ITS90)根據(jù)第18屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)的決議，自1990年1月1日起開(kāi)始在全世界實(shí)行我國(guó)：自1994年1月1日開(kāi)始全面實(shí)施90國(guó)際溫標(biāo)主要有三方面內(nèi)容：溫度單位 定義固定溫度點(diǎn) 復(fù)現(xiàn)固定溫度點(diǎn)的方法 溫度單位符號(hào)：T，單位為開(kāi)爾文(K)，K的定義為水的三相點(diǎn)溫度的1/273.16

6、。用與冰點(diǎn)273.15K的差值表示的熱力學(xué)溫度稱為攝氏溫度，符號(hào)為t，單位為度(0C)，即t=T-273.15，并有10C=1K。攝氏度(0C)是由國(guó)際溫標(biāo)重新定義的，是以熱力學(xué)溫標(biāo)為基礎(chǔ)的。 90國(guó)際溫標(biāo)定義國(guó)際開(kāi)爾文溫度T90和國(guó)際攝氏度t90，其間關(guān)系如同T和t一樣，即 t90=T90-273.15定義固定溫度點(diǎn)90國(guó)際溫標(biāo)的定義固定溫度點(diǎn)是利用一系列純物質(zhì)各相間可復(fù)現(xiàn)的平衡狀態(tài)或蒸汽壓所建立起來(lái)的特征溫度點(diǎn)。這些特征溫度點(diǎn)的溫度指定值是由國(guó)際上公認(rèn)的最佳測(cè)量手段測(cè)定的。復(fù)現(xiàn)固定溫度點(diǎn)的方法90國(guó)際溫標(biāo)把溫度分為4個(gè)溫區(qū)，各個(gè)溫區(qū)的范圍、使用的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫儀器分別為：0.655.0K間為3He或4He蒸汽壓溫度計(jì)；3.024.5561K間為3He或4He定容氣體溫度計(jì)；13.