第三章:基本参量的测量 温度、流体压力与流体流量是材料科学与工程学领域中普遍应用 的重要过程参量 31温度量的测量 311概述 1.温度 温度是度量物体热平衡状态下冷热程度的物理量,它反映了物体 内部微粒无规则运动的平均动能 温度是国际单位制(SI)中的7个基本物理量之—(位移、速度、 加速度、力、温度、光、时间) 很多物质的物理属性以及众多的物理效应均与温度有关人们常 利用其随温度变化的规律来检测温度: 因密度变化引起热胀冷缩 液柱式温度计双金属温度计 导体电阻率改变 热电阻 热辐射强度变化 辐射温度计 相互接触的导体产生热电势 热电偶 等等 等等 见P114表4-1M
第三章：基本参量的测量 温度、流体压力与流体流量是材料科学与工程学领域中普遍应用 的重要过程参量. 3.1 温度量的测量 3.1.1 概述 1.温度 温度是度量物体热平衡状态下冷热程度的物理量，它反映了物体 内部微粒无规则运动的平均动能. 温度是国际单位制（SI）中的7个基本物理量之一(位移、速度、 加速度、力、温度、光、时间) 很多物质的物理属性以及众多的物理效应均与温度有关,人们常 利用其随温度变化的规律来检测温度: 因密度变化引起热胀冷缩 液柱式温度计,双金属温度计 导体电阻率改变 热电阻 热辐射强度变化 辐射温度计 相互接触的导体产生热电势 热电偶 等等 等等 见P114表4-1
31温度量的测量 述 2.温标 要测量就必须有标准量! 温标给出了 温度表示方法的通用规则 温度的测量标准量(一系列基准温度点以及单位的分割) 温度标准的复现和传递方法 随着人类对自然日益了解,温标的建立与完善历经漫长的过程 历史上产生过多种类型的温 经验温标: 华氏温标(1726,标准气压下纯水三相点32F沸点2125180等分)No1水银 列氏温标(1730,水的冰点0R沸点80R80等分) No.1酒精 摄氏温标(1742标准气压下纯水三相点0C沸点100℃,100等分) 热力学温标 开氏温标(1848开尔文利用卡诺循环,绝对零度,标准气压下纯水三相点 理论温标,只能作温标硏究用 273.15F) 国际温标: 国际温标ⅡS27(1927) 1948、1960、1968、1975数次修订 国际温标Is90(1990发布我国1991年7月1日实施)
3.1 温度量的测量 概述 2. 温标 要测量就必须有标准量! 温标给出了: 温度表示方法的通用规则 温度的测量标准量(一系列基准温度点以及单位的分割) 温度标准的复现和传递方法 随着人类对自然日益了解，温标的建立与完善历经漫长的过程。 历史上产生过多种类型的温标: 经验温标: 华氏温标(1726, 标准气压下纯水三相点32F,沸点212F, 180等分）No.1水银 列氏温标(1730, 水的冰点０R,沸点80 R, 80等分） No.1酒精 摄氏温标(1742, 标准气压下纯水三相点０℃,沸点100 ℃, 100等分） 热力学温标: 开氏温标(1848,开尔文利用卡诺循环, 绝对零度，标准气压下纯水三相点 理论温标，只能作温标研究用 273.15F） 国际温标: 国际温标ITS—27(1927) 1948、1960、1968、1975数次修订 国际温标ITS—90(1990发布,我国1991年7月1日实施)
31温度量的测量 述 国际权度局温度咨询委员会制定的现行国际温标IS90: 定点温标 定义了17个固定基准点 开尔文温度(单位K,表示为T9)与国际摄氏温度(单位C,表示为t) 并行 关系为:t如o=T90-273.15 温标传递规则与基准仪器
3.1 温度量的测量 概述 国际权度局温度咨询委员会制定的现行国际温标ITS—90： 定点温标 定义了17个固定基准点 开尔文温度（单位K，表示为T90）与国际摄氏温度（单位℃，表示为t90 ） 并行 关系为： t90 = T90 －273.15 （4-1） 温标传递规则与基准仪器
31温度量的测量 述 3.测温方法分类 根据感温元件与被测介质接触与否,温度测量方法分为以下两类 接触式测温: 传感器与被测介质接触,通过热传导、热对流等传热方式与被测介 质达到热平衡 非接触式测温 传感器不与被测物体相接触,直接利用被测对象的辐射能与温度的 对应关系来测量其温度。 非接触式测温方法有如下优点 1)动态响应快,无须与被测对象达到热平衡,不干扰其温度场分布 2)适用于运动对象和有强腐蚀等特殊场合 3)测温范围宽,测温上限理论上不受传感器材料限制,其下限也随技术 发展在向中、低温扩展。 但,非接触式测温法必须获得被测对象的热辐射强度,因此存在缺点 1)受热辐射线通过的中间介质(如粉尘、烟雾和水气)影响很大 2)结构相对复杂 3)能量转换环节多,输出需要进行修正
3.1 温度量的测量 概述 ３．测温方法分类 根据感温元件与被测介质接触与否，温度测量方法分为以下两类： 接触式测温： 传感器与被测介质接触，通过热传导、热对流等传热方式与被测介 质达到热平衡 非接触式测温： 传感器不与被测物体相接触，直接利用被测对象的辐射能与温度的 对应关系来测量其温度。 非接触式测温方法有如下优点： 1）动态响应快，无须与被测对象达到热平衡，不干扰其温度场分布 2）适用于运动对象和有强腐蚀等特殊场合 3）测温范围宽，测温上限理论上不受传感器材料限制，其下限也随技术 发展在向中、低温扩展。 但，非接触式测温法必须获得被测对象的热辐射强度，因此存在缺点： 1）受热辐射线通过的中间介质（如粉尘、烟雾和水气）影响很大 2) 结构相对复杂 3）能量转换环节多，输出需要进行修正
31.2接触法测温 常用接触式测温方法详见P114表4-1 体积变化法 电阻变化法 PN结电压变化法 热电势变化法 其中体积变化法是将温度量变换成另一个非电量来实现检测,因此 虽然简便,但多用于人工测温或直接构成非电检测系统 通常把以温度为检测对象的测试系统简称为温度计 本课程以种常用温度传感器为主线介绍接触式温度检测系统 热电偶 热电阻 晶体管温度传感器
3.1.2 接触法测温 常用接触式测温方法详见P114表4-1, 体积变化法 电阻变化法 PN结电压变化法 热电势变化法 其中体积变化法是将温度量变换成另一个非电量来实现检测，因此 虽然简便，但多用于人工测温或直接构成非电检测系统 通常,把以温度为检测对象的测试系统简称为温度计 本课程以几种常用温度传感器为主线介绍接触式温度检测系统 热电偶 热电阻 晶体管温度传感器