温度检测和仪表

另一方面，温度测量的基本概念温度是表示物体冷热程度的物理量。 温度只能通过随温度变化的物体特性间接测量，测量物体温度值的比例称为温度比例。 规定温度读取开始点(零点)和测量温度的基本单位。 现在国际上常用的温度标准是华氏、摄氏、热力学温度标准和国际实用温度标准。 华氏温度标准( oF )在标准大气压下，冰的熔点分为32度，水的沸点分为212度，中间分为180等分，苐yi次规定为新闻氏1度，符号为off。 摄氏温度(℃)在标准大气压下，冰的熔点分为0度，水的沸点分为100度，中间分为100等分，第1分为报纸氏1度，符号规定为℃。 热力学温度坐标也称为开尔文温度坐标，或者也称为温度坐标，将分子运动停止时的温度规定为零度，将记号规定为k。 国际实用温度标准是国际协议性温度标准，接近热力学温度标准，再现精度高，使用方便。 现在国际通用的温度标准是1975年第15届国际权力大会上通过的“1968年国际实用温度标准-1975年修订版”，记载为IPTS-68(Rev-75 )。 但是，由于IPTS-68温度显示存在一定不足，国际计量委员会在18次国际计量大会第7号决议中1989年会议上通过了1990年国际温度标准ITS-90，用IPTS-68代替了ITS-90温度标准。 我国自1994年1月1日起全面实施ITS-90国际温度标准。 1990年国际温度标准( ITS-90 )介绍如下。 1 .温度单位的热力学温度(符号t )是基本功能的物理量，其单位为开尔文(符号k )，定义为水三相点的热力学温度的1/273.16。 在以往的温度基准的定义中，使用与273.15K (冰点以下)之间的差来表现温度，因此现在该方法还存在。 根据定义，摄氏的大小和开尔文一样，温度差也可以用摄氏和开尔文来表示。 国际温度标准ITS-90定义了国际开尔文温度(符号T90 )和国际摄氏温度(符号T90 )的2 .国际温度标准ITS-90的通则ITS-90从0.65K向普朗克辐射法则用单色辐射实际可测定的zui高温度。 ITS-90被设定为，在整个范围内，任何温度的T90值都非常接近采用温度坐标时t的zui佳推定值，与直接测定热力学温度相比，T90的测定非常方便，且具有精密、高的再现性。 3. ITS-90的定义*温度区域在0.65K到5.00K之间，t9由3He和4hh的蒸气压和温度的关系式定义。 第二温区在3.0K到氖三相点( 24.5661K )之间的T90由氦气温度计定义。 第二温区从平衡氢三相点( 13.8033K )到银的凝固点( 961.78℃)之间，T90由铂电阻温度计定义。

二、温度计的分类温度计根据测温方式分为接触式和非接触式。 通常，接触式测温计的测温计比较简单、可靠、测量精度高，但是测温元件和被测介质需要进行充分的热交换金刚，达到热平衡需要时间，因此在存在测温延迟现象的同时，被高温材料限制，不能应用于高温测量。 非接触式仪表测温是以热辐射的原理来测量温度的，测温元件不需要与被测介质接触，测温范围广，没有测温上限的限制，没有破坏被测物体的温度场，反应速度一般也较快，但受物体发射率、测距、烟尘、水分等外在因素的影响，测量误差较大。

三、热电偶是工业上zui常用的温度检测元件之一。 ①具有测量精度高的优点。 由于热电偶直接与被测对象接触，因此不受中间介质的影响。 ②测量范围广。 通常的热电偶可以从-50~+1600℃继续测量，特定的特殊热电偶zui可以测量到-269℃(例如金铁镍钴合金)，zui可以测量到+2800℃(例如钨-铼)。 ③结构简单，使用方便。 热电偶通常由两种不同的电线组成，且不受大小和开头限制，外面有保护套，使用方便。

1 .热电偶测温的基本原理

焊接两种不同材料的导体或半导体a和b，构成图2-1-1所示的闭环

能显示。 如果在导体a和b两个执着点1和2间存在温度差，则在两者间产生电动势

电路中流过大电流的现象叫做热电效应。 热电偶利用这个效果发挥作用

做了。

2 .热电偶的种类和结构形成

(1)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类。 被调用的标准热电偶是指国家

标准规定了热电势与温度的关系、允许误差、具有统一标准尺度的热电偶

我有这个和配套的显示器。 未标准化的热电偶在使用范围和数量水平上不符合标准

化热电偶一般没有统一的尺度表，主要用于特殊情况下的测量。

标准化热电偶我国自1988年1月1日起，热电偶和热阻均按IEC国际标准生产，将s、b、e、k、r、j、t 7种标准化热电偶指定为中国统一设计型热电偶。

(2)为了保证热电偶可靠且稳定地工作，热电偶的结构形式有以下要求

①构成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固

②两个热电极应该相互绝缘，防止短路

③补偿导线与热电偶自由端的连接应简单可靠

④保护套必须保证热电极与有害介质充分隔离。

3 .热电偶冷端的温度补偿

由于热电偶的材料一般很贵重(特别是采用贵金属时)，因此从测温点到仪表的距离较远，为了节约热电偶材料、降低成本，通常使用补偿导线将热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室，并与仪表端子连接。 必须指出，热电偶补偿导线的作用只是将热电偶的冷端子移动到控制室的仪表端子，不能消除冷端子的温度变化对测温的影响，不能进行补偿。 因此，为了补偿冷却温度t0&ne，还需要其他修正方法，对0℃下的测温产生影响。

使用热电偶补偿导线时，要注意形式一致，不能搞错极性，补偿导线和热电偶连接端的温度不得超过100℃。

四、测温电阻体是中低温区zui中常用的温度检测器。 其主要特点是测量精度高，性能稳定。 其中铂热的电阻测度zui高，不仅在工业测温中，在标准标准仪器中也得到了广泛应用。 1 .测温电阻体的测温原理和材料测温电阻体是根据金属导体的电阻值随温度的增加而增加的特性进行温度测定的。 热电阻几乎都是纯金属材料制成的，现在大多使用zui的是铂和铜，除此之外，现在还开始用中值、镍、锰和铑等材料制造热电阻。 2 .热阻的结构(1)精通型热阻工业中常用的热阻感温元件(电阻体)的结构和特征如表2-1-11所示。 根据测温电阻体的测温原理，被测温度的变化直接通过测温电阻体的电阻值的变化来测量，因此热电阻体的引线等各种引线电阻的变化对温度测量有影响。 (2)护套热阻体护套热阻体是组合了温感元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套筒的坚固的体，如图2-1-7所示，外径一般为&phi； 2~&phi； 8mm，zui小可达&phi； mm。 与普通型热阻体相比，具有体积小、内部无气隙、热惯性上测量滞后小的优点②机械性能好、耐振动、耐冲击③能弯曲、安装容易④寿命长。 (3)端面热阻端面热阻感温元件用经过特殊处理的电阻线材卷绕，与温度计端面紧密接触，其结构如图2-1-8所示。 这与一般的轴向热电阻体相比，能够更准确且迅速地反映被测量端面的实际温度，适用于测量金属和其他工件的端面温度。 (4)隔爆型隔爆型的隔爆型的隔爆型的隔爆型的隔爆型的隔爆型的隔爆型的隔爆型的隔爆型的隔爆型的隔爆型的隔爆型的隔爆型的隔爆型的隔爆型的隔爆型的隔爆型的隔爆型热电阻体可以在Bla~B3c级区域用于有爆炸危险的场所的温度测量。 3 .构成测温电阻体系统的测温电阻体系统一般由测温电阻体、连接线、显示器等构成。 ①测温电阻体与显示器的分度代号必须一致②为了消除连接导线电阻变化的影响，必须注意必须采用三线式连接法。 具体内容见本篇第三章。 (2)护套测温电阻体护套测温电阻体是组合了感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套筒的坚固的体，如图2-1-7所示，其外径一般为&phi； 2~&phi； 8mm，zui小可达&phi； mm。 与普通型热阻体相比，具有体积小、内部无气隙、热惯性上测量滞后小的优点②机械性能好、耐振动、耐冲击③能弯曲、安装容易④寿命长。 (3)端面热阻端面热阻感温元件用经过特殊处理的电阻线材卷绕，与温度计端面紧密接触，其结构如图2-1-8所示。 这与一般的轴向热电阻体相比，能够更准确且迅速地反映被测量端面的实际温度，适用于测量金属和其他工件的端面温度。 (4)隔爆型电阻体隔爆型电阻体通过特殊构造的端子箱，为了使其壳体内部的爆炸性混合气体接受电火花或电弧等影响电阻体的切断修理，改变电阻线的长度对电阻值产生影响，因此更换新电阻体较好，采用焊接修理时，焊接后检查合格后使用。

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