温度测量的基本概念
ttt001
ttt001 Lv.13
2005年07月23日 13:50:56
只看楼主

1.温度定义  温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量,而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。   华氏温标(℉)规定:在标准大气压下,冰的熔点为32度,水的沸点为212度,中间划分180等分,每等分为华氏1度,符号为℉。   摄氏温度(℃)规定:在标准大气压下,冰的熔点为0度,水的沸点为100度,中间划分100等分,每第分为报氏1度,符号为℃。

1.温度定义
  温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量,而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。
   华氏温标(℉)规定:在标准大气压下,冰的熔点为32度,水的沸点为212度,中间划分180等分,每等分为华氏1度,符号为℉。
   摄氏温度(℃)规定:在标准大气压下,冰的熔点为0度,水的沸点为100度,中间划分100等分,每第分为报氏1度,符号为℃。
   热力学温标又称开尔文温标,或称绝对温标,它规定分子运动停止时的温度为绝对零度,符号为K。
  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。目前国际通用的温标是1975年第15届国际权度大会通过的《1968年国际实用温标-1975年修订版》,记为:IPTS-68(Rev-75)。但由于IPTS-68温示存在一定的不足,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,ITS-90温标替代IPTS-68。我国自1994年1月1日起全面实施ITS-90国际温标。
  2. 温度测量仪表的分类
   温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表测温仪表比较简单、可靠,测量精度较高;但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交金刚,帮需要一定的时间才能达到热平衡,所以存在测温的延迟现象,同时受耐高温材料的限制,不能应用于很高的温度测量。非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的,测温元件不需与被测介质接触,测温范围广,不受测温上限的限制,也不会破坏被测物体的温度场,反应速度一般也比较快;但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响,其测量误差较大。
  3. 热电偶
   热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是:
   ① 测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。
   ② 测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。
   ③ 构造简单,使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。
  (1).热电偶测温基本原理
   将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。
  (2).热电偶的种类
   常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。
   标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。
   非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。
   我国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
  (3).热电偶冷端的温度补偿
   由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。必须指出,热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极,使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响,不起补偿作用。因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配,极性不能接错,补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。
  4. 热电阻
   热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。
  (1).热电阻测温原理及材料
   热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。
   热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。
  (2).热电阻测温系统的组成
  热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点:
   ①热电阻和显示仪表的分度号必须一致
   ②为了消除连接导线电阻变化的影响,必须采用三线制接法。
kaven8899
2005年07月23日 18:21:05
2楼
好贴!大师,还有吗?
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dgiz
2005年07月24日 01:51:26
3楼
大师你好!我认为最后一条有误:
消除导线电阻的变化是在导线上加上调整电阻!使每根导线的电阻保持在5欧姆 ±0.01欧姆,而三线制是为了消除环境温度的变化!
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ihf
2005年07月24日 08:29:35
4楼
dgiz,

热电阻测温系统中采用三线制接法的目的是为了消除连接导线电阻变化的影响。
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dgiz
2005年07月25日 00:44:01
5楼
②为了消除连接导线电阻变化的影响,必须采用三线制接法。
引起连接导线电阻的变化主要有:导线长度的变化,导线接头处接触电阻的变化,重接线引起的电阻变化,还有环境温度的变化
举例:当我们用不平衡电桥与热电阻配套来测量温度时,连接热电阻的导线往往很长,如用如图1的方法来测量,(图中红色部分)那么连接热电阻的两根导线都分部在电桥的一个桥臂上,因此连接导线的电阻随环境温度的变化,将同热电阻阻值的变化一起加到不平衡电桥的一个桥臂上,这样会使测量产生较大的误差.
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dgiz
2005年07月25日 01:07:06
6楼
因此为了消除这种因环境温度的变化引起的测量误差,而采用了三线制,如图(紫色为外接线)
其中与热电阻两端相连的两根导线分别接入桥路的两个相邻臂上,而第三根线与稳压电源的负极相连.这样.由于环境温度的变化而引起的讯线电阻变化可以相互抵消一部分,从而减少了对仪表读数的影响!
为了克服因连接导线长短,接触电阻的变化,二次接线等原因引起的电阻变化.面引起的测量误差,在仪表出厂时,就带有3个锰铜丝绕制而成的电阻.其阻值每个为5欧,称之为外接调整电阻.(图中R1).实际使用中,串在导线上,保证每根导线电阻为5欧.
有时,在实验室,不仅要消除引出线和连接导线电阻的影响,还要消除测量线路中寄生电势引起的测量误差,还要采用四线制.
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dgiz
2005年07月25日 01:17:55
7楼
这是我的理解,可能有点钻牛角尖!如把原句改成:
"②为了消除连接导线因环境温度的变化而引起的测量误差,必须采用三线制"
可能更妥善点???请指正!!!
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