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一、基本概念
温度
宏观上,表征物体冷热程度的物理量;
温标
衡量温度高低、表示温度数值的一套规则。
微观上,表征物体内部分子无规则运动的剧烈程度。
建立现代温标必具备的条件:
固定的温度点(基准点)
测温仪器
温标方程(内插公式)
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热平衡
两个冷热程度不同的物体相接触后会产生热交换,热交换结束后两物体处于热平衡状态,此时它们的温度相同
温标
经验温标
热力学温标
理想气体温标
国际实用温标
由特定的测温质和测温量确定的温标。
华氏温标
摄氏温标
由热力学第二定律确定的温标。
特点:与选用的测温介质的性质无关,克服了经验温标随测温介质而变的缺陷
由玻意耳—马略特定律确定的温标。
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摄氏温度和华氏温度的关系:
目前推行的是1990年国际实用温标ITS-90:
热力学温度用符号T90表示,单位为开尔文,符号为K。
摄氏温度的符号为t90,单位是摄氏度,符号为℃。
温标的传递
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利用物体的某一物理性质(物理性质随温度变化的特性)将其作成温度敏感元件,通过温度敏感元件与被测对象的热交换,测量相关的物理量,即可间接的获取被测对象的温度值。
温度测量原理
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二、测温方法的分类
测温元件直接与被测对象相接触,依靠传热和对流进行热交换,当传热量为零时,二者温度相等。
优点:
测温精度相对较高;直观可靠;测温仪表价格相对较低
缺点:
感温元件影响被测温度场的分布;接触不良会带来测温误差;具有腐蚀性或温度太高的被测介质对感温元件性能和
寿命会产生不利影响。
热电偶、热电阻、热膨胀式、集成温度传感器
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接触式与非接触式测温特点比较
方式
接触式
非接触式
测量
条件
感温元件要与被测对象良好接触;感温元件的加入几乎不改变对象的温度;被测温度不超过感温元件能承受的上限温度;被测对象不对感温元件产生腐蚀
需准确知道被测对象表面发射率;被测对象的辐射能充分照射到检测元件上
测量
范围
特别适合1200℃以下、热容大、无腐蚀性对象的连续在线测温,对高于l300℃以上的温度测量较困难
原理上测量范围可以从超低温到极高温,但1000℃以下,测量误差大,能测运动物体和热容小的物体温度
精度
、、,
、、
响应
速度
慢,通常为几十秒到几分钟
快,通常为2~3秒钟
其它
特点
整个测温系统结构简单、体积小、可靠、维护方便、价格低廉,仪表读数直接反映被测物体实际温度;可方便地组成多路集中测量与控制系统
整个测温系统结构复杂、体积大、调整麻烦、价格昂贵;仪表读数通常只反映被测物体表现温度(需进一步转换);不易组成测温、控温一体化的温度控制装置
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三、测温仪器的分类
按物理性质分:
物质的热膨胀与温度的关系—液体膨胀温度计(玻璃水银)、固体膨胀温度计(双金属)、气体膨胀温度计(压力表式)
利用热电效应—热电偶(两种不同金属导体在两个端点上互相接触,当其两个接点温度不同时,回路中会产生热电势)
利用金属或半导体阻值与温度的关系—热电阻(铂、铜等)
利用物体的辐射能与温度的关系—辐射温度计(辐射能与温度存在一定的关系,如光电高温计)
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按温度计感温部分是否与被测物体相接触分:
接触式温度计
非接触式温度计
按照温度测量范围,可分为超低温、低温、中高温和超高温温度测量。超低温一般是指0~10K,低温指10~800K,中温指800~1900K,高温指1900~2800K的温度,2800K以上被认为是超高温。
注意
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某液体在温度为t1时的体积为Vt1,在温度为t2时的体积为Vt2,由于温度变化引起的体积变化可以用下式表示:
—液体在温度t1到t2下的平均体膨胀系数
V0—液体在0C时的体积
液体在玻璃管内的视膨胀系数:
常见液体的体膨胀系数和相对玻璃的视膨胀系数见表2-2
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