ch5溫度測量 (2)課件

第5章溫度測量溫標：華氏(Fahrenheit)、攝氏(Celsius)、開氏(Kelvin)測量目的監(jiān)控、保證發(fā)動機正常工作溫度對性能的影響性能評價測量分類穩(wěn)態(tài)：潤滑油、冷卻水、大氣瞬態(tài)：缸內(nèi)氣體、進排氣零件表面溫度測溫基本原理物體性質(zhì)(隨T變化)輸出尺寸、密度、體積、熱電勢、輻射強度、電阻K、oC測溫儀表分類接觸式膨脹式：液體、固體、壓力溫度計熱電阻熱電偶非接觸式輻射高溫計光學(xué)高溫計比色高溫計對比：被測溫度場響應(yīng)精度接觸式：

破壞慢高非接觸式：

不破壞快低5.1熱電偶溫度計特點：精度高、范圍廣、響應(yīng)快、遠傳、穩(wěn)定性好一、測溫原理及組成1、熱電效應(yīng)兩種不同材料金屬回路兩接觸點T不同5.1熱電偶溫度計溫差電勢：-電子漂移電子能量不同兩端溫度溫度不同同一導(dǎo)體兩端溫度不同總熱電勢幾點說明接觸電勢>>溫差電勢電子密度大的材料總是正極熱電勢方向總是與實際上高溫端接觸電勢方向一致電子密度是溫度T的函數(shù)，但無法得到準確函數(shù)式EAB(T,T0)不能計算出來，而是通過實驗得到的規(guī)定T0＝0oC時，將EAB(T,T0)與T的關(guān)系測量出來，制成表——熱電偶的分度表熱電勢的大小用EAB(T,T0)表示總熱電勢大小取決于材料、兩端溫度T，與熱電偶絲的長短和粗細無關(guān)A、B材料固定，則EAB(T,T0)＝f(T)-f(T0)當(dāng)T0固定，熱電勢是T的單值函數(shù)相同材料不產(chǎn)生熱電勢兩端溫度T相同也不產(chǎn)生熱電勢基本定律中間溫度定律熱電偶在接點溫度為T、T0時的熱電勢等于該熱電偶在接點溫度為T、Tn和Tn、T0時相應(yīng)的熱電勢的代數(shù)和。無論熱電偶的工作溫度為多少，都可以用一具有相同參考溫度的分度表來確定其電勢溫度函數(shù)關(guān)系，該定律提供了電勢與溫度間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。只要已知T1和T2任一溫度下的電勢，則對應(yīng)于T1和T2溫差下的熱電勢便為已知。該定律為熱電偶的溫差測量（差分熱電偶）提供理論依據(jù)。2、組成熱電偶＋連接導(dǎo)線（補償導(dǎo)線）＋指示儀表二、熱電偶的冷端溫度補償1、補償原因T0=const，EAB(T,T0)＝f(T)＋C分度表：T0＝0oC，EAB(T,0)＝f(T)實際測量時，T00oC，T0變化2、補償方法冷端恒溫法計算修正法冷端T0=const，EAB(T,0)＝EAB(T,T0)＋EAB(T0,0)T查分度表測量查分度表補償導(dǎo)線法T0const補償導(dǎo)線

T0=const計算修正選用熱電偶匹配的材料冷端補償器熱電偶不平衡電橋＋直流電源＋毫伏計三、指示儀表1、毫伏計磁電式儀表2、動圈式儀表電流表4、數(shù)字式儀表四、多點熱電偶測量線路五、熱電偶常用材料及結(jié)構(gòu)型式1、材料要求二穩(wěn)：物理：線性穩(wěn)定化學(xué)：抗氧化、腐蝕二高：熱電勢高導(dǎo)電率高復(fù)制性好：同樣的熱電偶，熱電勢相同鐵－康銅NiCr-NiSi鉑銠－鉑熱電偶分度表T0固定后，E~t關(guān)系列成專門的表格不同的熱電偶具有不同的分度表。分度表中的數(shù)值通常T0取為0℃，許多低溫?zé)犭娕挤侄缺砣0為0K。分度表中數(shù)值不是根據(jù)公式計算得到的（因為NA、NB與T的函數(shù)關(guān)系很難得到），而是人們根據(jù)大量的科學(xué)實驗總結(jié)出來的。分度號與分度表相對應(yīng)鎧裝式熱電偶填充絕緣材料薄膜式熱電偶2、熱電偶測溫誤差分析結(jié)構(gòu)鉑電阻絲絕緣骨架保護套管(2)銅電阻－50oC～150oCRt=R0(1+t)W(100)1.425，R0＝50、100分度號：Cu50、Cu100(3)選用溫度范圍介質(zhì)性質(zhì)精度要求：標準熱電阻、工程用熱電阻2、熱敏電阻特性負溫度系數(shù)型NTC——測溫正溫度系數(shù)型PTC、臨界溫度型CTR——開關(guān)元件特點靈敏度高、熱慣性小、體積小復(fù)制性差、輸出非線性3、PN結(jié)型熱敏元件二極管式三極管式集成電路三、指示儀表1、動圈式指示調(diào)節(jié)儀不平衡電橋動圈電流～熱電阻2、自動平衡電橋測量電橋與自動電位差計略有不同3、微機在溫度測量中的應(yīng)用三、連接導(dǎo)線（接線方法）1、二導(dǎo)線法2、三導(dǎo)線法四、誤差分析1、受熱：不能自由膨脹內(nèi)應(yīng)力2、引線電阻3、電流發(fā)熱4、絕緣性5、對溫度場的影響6、響應(yīng)時間滯后7、熱輻射、熱傳導(dǎo)8、高速流動氣體滯止T5.3液體溫度計T液體膨脹1、玻璃管溫度計5.3液體溫度計2、液體－彈簧溫度計5.4電磁波高溫計一、光學(xué)高溫計單色輻射強度與波長、溫度有關(guān)單色亮度與單色輻射強度成正比T輻射能某一波長的單色射線的亮度利用亮度比較測溫二、輻射高溫計T輻射能黑體T熱電偶5.5溫度計的校驗5.5溫度計的校驗一、比較檢定法被校溫度計、標準溫度計同時測定同一被測溫度1、液體槽水1～99°C潤滑油80～300°C硝酸鉀＋硝酸鈉160～630°C2、管狀電爐T>600°C5.5溫度計的校驗二、定點檢定法標準溫度(國際實用溫標)5.5溫度計的校驗5.5溫度計的校驗(1)沸點溫度較高時用硫沸點，稍低時用乙醇沸點。在低溫下則用氧、氮、氫或氦沸點。由于物質(zhì)的沸點受氣壓影響很大，例如壓力每升高1mmHg，水沸點溫度升高0.036℃，硫沸點溫度升高0.09℃。在檢定時，要同時測量大氣壓數(shù)值，并根據(jù)此進行溫度指示值的修正。(2)凝固點凝固點受大氣壓變化的影響非常小.受物質(zhì)純度的影響比較大。如在金屬中含有1/104的雜質(zhì)可引起凝固點溫度降低0.1℃。蒸餾水和純冰的均勻混合物可得到冰融點溫度.金屬凝固點是高溫溫度計定點檢定常用的固定點，用這種方法時要防止金屬的氧化和沾污問題。一旦發(fā)生氧化，混合物的熔點就會降低。(3)三相點實驗研究表明，物質(zhì)的三相點不受大氣壓的影響，也不需測量壓強。所以人們普遍認為用三相點作為溫度的固定點比沸點更好。現(xiàn)在已研制成功多種密封的三相點容器（如氬、氮、氫、氧等）以及水三相點瓶。它們具有長期的穩(wěn)定性和良好的復(fù)現(xiàn)性，準確度達±0.1mK，這將給溫度校驗帶來極大的方便。5.6發(fā)動機中實際溫度的測量一、穩(wěn)定流體穩(wěn)定工況大氣、冷卻水、潤滑油、燃料液體溫度計、熱電偶、熱電阻二、高速脈動氣流排氣要求熱慣性小薄膜熱電偶熱電阻5.6發(fā)動機中實際溫度的測量三、噴油嘴燃油溫度熱電偶針閥閥座溫度熱電偶5.