大氣探測(cè)學(xué)chpt5溫度的觀測(cè)

1、第五章第五章 溫度的觀測(cè)溫度的觀測(cè)&5.1 &5.1 概述概述&5.2 &5.2 測(cè)溫元件測(cè)溫元件&5.3 &5.3 測(cè)溫元件的熱滯效應(yīng)測(cè)溫元件的熱滯效應(yīng)&5.4 &5.4 氣溫測(cè)量中的防輻射問題氣溫測(cè)量中的防輻射問題&5.5 &5.5 聲雷達(dá)探測(cè)聲雷達(dá)探測(cè) (Sodar) (Sodar)&5.5 &5.5 復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題& 5.1& 5.1概述概述 溫度測(cè)量包括大氣溫度、土壤溫溫度測(cè)量包括大氣溫度、土壤溫度、水體溫度及植物群體溫度等的觀度、水體溫度及植物群體溫度等的觀測(cè)。測(cè)。

2、 為什么要觀測(cè)大氣溫度？為什么要觀測(cè)大氣溫度？ 世界萬物的生生息息都與氣溫世界萬物的生生息息都與氣溫有著千絲萬縷的聯(lián)系。大氣中的一切有著千絲萬縷的聯(lián)系。大氣中的一切物理過程如天氣過程、風(fēng)雨的形成、物理過程如天氣過程、風(fēng)雨的形成、全球變化等都與溫度有關(guān)。全球變化等都與溫度有關(guān)。一一. .溫標(biāo)溫標(biāo) 為了定量地表示溫度為了定量地表示溫度, ,必須選定一個(gè)必須選定一個(gè)衡量溫度的標(biāo)尺衡量溫度的標(biāo)尺溫標(biāo)。溫標(biāo)給出了一溫標(biāo)。溫標(biāo)給出了一系列的參考點(diǎn)，如：系列的參考點(diǎn)，如： 1.1.在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力（在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力（1013.25hpa1013.25hpa）條件下，）條件下，有：純水的冰點(diǎn)溫度：有：純水的冰點(diǎn)溫

3、度： 0.00 0.00； 冰、水、汽三相點(diǎn)溫度：冰、水、汽三相點(diǎn)溫度：0.010.01； 純水和水汽的平衡沸點(diǎn)溫度：純水和水汽的平衡沸點(diǎn)溫度：100100； 水銀的凝固點(diǎn)溫度：水銀的凝固點(diǎn)溫度：-38.862-38.862； 固體固體 升華點(diǎn)溫度：升華點(diǎn)溫度：-78.476-78.476； 液態(tài)氧的沸點(diǎn)溫度：液態(tài)氧的沸點(diǎn)溫度：-182.962-182.962； 2CO2. 2. 水的沸點(diǎn)與大氣壓的關(guān)系水的沸點(diǎn)與大氣壓的關(guān)系 （5.1)5.1)式中式中P0P0為海平面氣壓或標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力為海平面氣壓或標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力（1013.25hpa);1013.25hpa); P P為本站氣壓。為本站氣壓。

4、固體固體CO2CO2的升華點(diǎn)溫度與大氣壓力的關(guān)系為：的升華點(diǎn)溫度與大氣壓力的關(guān)系為： （5.2)5.2) 無水乙醇的沸點(diǎn)溫度與大氣壓力的關(guān)系為：無水乙醇的沸點(diǎn)溫度與大氣壓力的關(guān)系為： （5.35.3） 其中其中 A=8.04494,B=1554.3,C=222.65 A=8.04494,B=1554.3,C=222.6525293000100 2.7655 10 () 1.13393 10 ()6.82509 10 ()btP PP PP P26001.21036 108.91226 1078.476stPPPPl gpBtCAP 3. 3.常用溫標(biāo)有三種：常用溫標(biāo)有三種： 開爾文溫標(biāo)（絕對(duì)溫

5、標(biāo)）開爾文溫標(biāo)（絕對(duì)溫標(biāo)）(K):Kelvin (K):Kelvin Temperature ScaleTemperature Scale 攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo) ():Celsius ():Celsius Temperature ScaleTemperature Scale 華氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)(F):Fahrenheit (F):Fahrenheit Temperature ScaleTemperature Scale 它們之間的換算關(guān)系為：它們之間的換算關(guān)系為： KC KC換算：換算： CF CF換算：換算： KF KF換算：換算：273.15KC273.15CK5329CF9325FC53227

6、3.159KF9273.15325FK溫度尺度絕對(duì)溫度T(K) 攝氏溫度t() 華氏溫度t( ) )32(95tt3259tttT16.273二二. .測(cè)溫方法與測(cè)溫儀器類型測(cè)溫方法與測(cè)溫儀器類型 1 1、溫度測(cè)量?jī)x器量程的確定、溫度測(cè)量?jī)x器量程的確定 測(cè)溫儀器量程的確定是根據(jù)區(qū)域氣測(cè)溫儀器量程的確定是根據(jù)區(qū)域氣溫的年最低、最高值確定的。如：溫的年最低、最高值確定的。如：- -20+6020+60 2 2、測(cè)溫儀器的類型、測(cè)溫儀器的類型A.A.接觸式接觸式測(cè)溫儀器直接放入大氣介測(cè)溫儀器直接放入大氣介質(zhì)中。質(zhì)中。 （1 1）玻璃溫度表（利用液體膨脹特性；）玻璃溫度表（利用液體膨脹特性；不便轉(zhuǎn)換成

7、電信號(hào)）不便轉(zhuǎn)換成電信號(hào)） （2 2）雙金屬片溫度計(jì)（利用固體線膨）雙金屬片溫度計(jì)（利用固體線膨脹系數(shù)之差；自記儀器）脹系數(shù)之差；自記儀器） （3 3）金屬電阻溫度計(jì)（熱電效應(yīng)；性）金屬電阻溫度計(jì)（熱電效應(yīng)；性能穩(wěn)定近似線性靈敏度低能穩(wěn)定近似線性靈敏度低) ) （4 4）熱敏電阻溫度計(jì)（半導(dǎo)體電阻隨）熱敏電阻溫度計(jì)（半導(dǎo)體電阻隨溫度特性；靈敏度高，阻溫度特性；靈敏度高，阻 值大，體積小，非線性，互換性值大，體積小，非線性，互換性差）差） （5 5）熱電偶溫度計(jì)（熱電效應(yīng)；可測(cè)）熱電偶溫度計(jì)（熱電效應(yīng)；可測(cè)高溫，靈敏度低，冷端電高溫，靈敏度低，冷端電 偶需溫度固定）偶需溫度固定）B.B.非接觸式

8、非接觸式以遙感方式測(cè)量大氣溫度。以遙感方式測(cè)量大氣溫度。 （1 1）超聲溫度計(jì)）超聲溫度計(jì) （利用聲速隨大氣溫度變化特性；觀測(cè)速（利用聲速隨大氣溫度變化特性；觀測(cè)速 度快，觀測(cè)記錄復(fù)雜）度快，觀測(cè)記錄復(fù)雜） （2 2）紅外線輻射計(jì)、微波輻射計(jì)（利用物質(zhì)的輻射效應(yīng)與溫）紅外線輻射計(jì)、微波輻射計(jì)（利用物質(zhì)的輻射效應(yīng)與溫 度的特性；可遠(yuǎn)距離遙測(cè)，冠層及大氣邊界層溫度觀測(cè)）度的特性；可遠(yuǎn)距離遙測(cè)，冠層及大氣邊界層溫度觀測(cè)） （3 3）聲學(xué)測(cè)溫雷達(dá)（利用聲波在大氣中的傳播與溫度的特性；）聲學(xué)測(cè)溫雷達(dá)（利用聲波在大氣中的傳播與溫度的特性； 可遠(yuǎn)距離遙測(cè)，大氣邊界層觀測(cè)）可遠(yuǎn)距離遙測(cè)，大氣邊界層觀測(cè)） 本章

9、重點(diǎn)講述如何在大氣環(huán)境中精確地測(cè)量大氣溫度，主要包本章重點(diǎn)講述如何在大氣環(huán)境中精確地測(cè)量大氣溫度，主要包括：括： 1 1、測(cè)溫元件的特性、測(cè)溫原理，測(cè)量誤差等；、測(cè)溫元件的特性、測(cè)溫原理，測(cè)量誤差等； 2 2、氣溫的動(dòng)態(tài)測(cè)量特性；、氣溫的動(dòng)態(tài)測(cè)量特性； 3 3、氣溫測(cè)量的太陽輻射防護(hù)。、氣溫測(cè)量的太陽輻射防護(hù)。&5.2測(cè)溫元件一一. .液體玻璃溫度表液體玻璃溫度表1 1、基本原理、基本原理液體玻璃溫度表的感應(yīng)部分是一個(gè)充滿液體液體玻璃溫度表的感應(yīng)部分是一個(gè)充滿液體的玻璃球，示度部分為玻璃毛細(xì)管。由于玻的玻璃球，示度部分為玻璃毛細(xì)管。由于玻璃球內(nèi)的液體的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)大于玻璃，當(dāng)璃球內(nèi)的液

10、體的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)大于玻璃，當(dāng)溫度升高時(shí)，液體柱升高，反之下降。液柱溫度升高時(shí)，液體柱升高，反之下降。液柱的高度即指示溫度的數(shù)值。的高度即指示溫度的數(shù)值。溫度變化時(shí)，引起測(cè)溫液體體積膨脹或收縮，溫度變化時(shí)，引起測(cè)溫液體體積膨脹或收縮，使進(jìn)入毛細(xì)管的液柱高度隨之變化。使進(jìn)入毛細(xì)管的液柱高度隨之變化。設(shè)設(shè)0 0 時(shí)表內(nèi)液體的體積為時(shí)表內(nèi)液體的體積為V0V0，此時(shí)球部和，此時(shí)球部和這段毛細(xì)管的容積也為這段毛細(xì)管的容積也為V0V0，當(dāng)溫度升高，當(dāng)溫度升高 時(shí)，毛細(xì)管中液體柱的長(zhǎng)度變化為，時(shí)，毛細(xì)管中液體柱的長(zhǎng)度變化為， 則體則體積的改變量為：積的改變量為：tL 式中式中 為液體的熱膨脹系數(shù)為液體的熱膨脹

11、系數(shù); ; 為玻璃球?yàn)椴Ａ虻臒崤蛎浵禂?shù)的熱膨脹系數(shù);S;S為毛細(xì)管的截面積。將上為毛細(xì)管的截面積。將上式改寫成式改寫成等式左邊稱作溫度表的靈敏度。表示溫度等式左邊稱作溫度表的靈敏度。表示溫度改變改變11引起的液體高度變化，靈敏度高引起的液體高度變化，靈敏度高的儀器，刻度精密。的儀器，刻度精密。V0V0、 越大，越大，S S越小溫度表靈敏度越高。越小溫度表靈敏度越高。0VtSL 0VLtS液體玻璃溫度表基本原理凝固點(diǎn)（凝固點(diǎn)（ ） 沸點(diǎn)（沸點(diǎn)（ ） 熱膨脹（熱膨脹（ 1/） 導(dǎo)熱（導(dǎo)熱（J/cm.s. )比熱比熱(J/g. )水銀水銀-38.862356.9182 83.60.1256酒精酒精

12、-117.578.511018.02.51甲苯甲苯-95.1110.510915.91.632 2、各種玻璃溫度表的特性、各種玻璃溫度表的特性玻璃溫度表液體有水銀、酒精和甲苯。它們的物玻璃溫度表液體有水銀、酒精和甲苯。它們的物理特性見表理特性見表5.15.1 表表5.1 5.1 水銀、酒精、甲苯的物理特性水銀、酒精、甲苯的物理特性610510510310410410（1 1）水銀玻璃溫度表）水銀玻璃溫度表 優(yōu)點(diǎn)：比熱小；導(dǎo)熱系數(shù)大；沸點(diǎn)高；優(yōu)點(diǎn)：比熱小；導(dǎo)熱系數(shù)大；沸點(diǎn)高；飽和蒸汽飽和蒸汽 壓較?。恍阅芊€(wěn)定，對(duì)玻璃無濕潤(rùn)作用；壓較?。恍阅芊€(wěn)定，對(duì)玻璃無濕潤(rùn)作用；純水銀純水銀 易得。易得。 缺點(diǎn)

13、：凝固點(diǎn)高（缺點(diǎn)：凝固點(diǎn)高（-38.862) -38.862) ；膨脹系；膨脹系數(shù)小。數(shù)小。 當(dāng)大氣溫度低于多少度時(shí)就不能使用水當(dāng)大氣溫度低于多少度時(shí)就不能使用水銀玻璃溫度表測(cè)量大氣溫度？銀玻璃溫度表測(cè)量大氣溫度？（2 2）有機(jī)液體（酒精、甲苯）溫度表）有機(jī)液體（酒精、甲苯）溫度表 優(yōu)點(diǎn)：凝固點(diǎn)低；熱脹系數(shù)大優(yōu)點(diǎn)：凝固點(diǎn)低；熱脹系數(shù)大 缺點(diǎn)缺點(diǎn): : 易濕潤(rùn)玻璃易濕潤(rùn)玻璃; ;比熱大不易平衡比熱大不易平衡; ;導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)小熱系數(shù)小 易造成球內(nèi)溫度分布不均易造成球內(nèi)溫度分布不均; ;飽和蒸氣壓高，飽和蒸氣壓高，易發(fā)易發(fā) 生毛細(xì)管凝結(jié)和斷柱現(xiàn)象。生毛細(xì)管凝結(jié)和斷柱現(xiàn)象。3 3、最高最低溫度表、最高

14、最低溫度表最高溫度表（水銀）最高溫度表（水銀）最高溫度表的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：毛細(xì)管較細(xì)，液體最高溫度表的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：毛細(xì)管較細(xì)，液體為水銀。在玻璃球部焊有一根玻璃針，其頂為水銀。在玻璃球部焊有一根玻璃針，其頂端伸至毛細(xì)管的末端，使球部與毛細(xì)管之間端伸至毛細(xì)管的末端，使球部與毛細(xì)管之間的通道形成一個(gè)極小的狹縫。另外，也可利的通道形成一個(gè)極小的狹縫。另外，也可利用毛細(xì)管收縮原理（收縮段），如圖用毛細(xì)管收縮原理（收縮段），如圖 最高溫度表的測(cè)量原理：最高溫度表的測(cè)量原理：升溫時(shí)，球部水銀膨脹，水銀熱膨升溫時(shí)，球部水銀膨脹，水銀熱膨脹系數(shù)大于玻璃熱膨脹系數(shù)，水銀被擠脹系數(shù)大于玻璃熱膨脹系數(shù)，水銀被擠進(jìn)毛細(xì)管內(nèi)；

15、但在降溫時(shí)，毛細(xì)管內(nèi)的進(jìn)毛細(xì)管內(nèi)；但在降溫時(shí)，毛細(xì)管內(nèi)的水銀不能通過狹縫退回到球部，水銀柱水銀不能通過狹縫退回到球部，水銀柱在此中斷。因此，水銀柱頂可指示出一在此中斷。因此，水銀柱頂可指示出一段時(shí)間內(nèi)的最高溫度。段時(shí)間內(nèi)的最高溫度。 當(dāng)觀測(cè)完時(shí)，需要由人工將毛細(xì)管當(dāng)觀測(cè)完時(shí)，需要由人工將毛細(xì)管中的水銀復(fù)位。中的水銀復(fù)位。 最低溫度表（酒精）最低溫度表（酒精）最低溫度表的結(jié)構(gòu)特征：毛細(xì)管較粗，內(nèi)最低溫度表的結(jié)構(gòu)特征：毛細(xì)管較粗，內(nèi)裝透明的酒精，游標(biāo)懸浮在毛細(xì)管中。如裝透明的酒精，游標(biāo)懸浮在毛細(xì)管中。如圖圖最低溫度表的測(cè)量原理：最低溫度表的測(cè)量原理： 觀測(cè)時(shí)將游標(biāo)調(diào)整到酒精柱的頂端，然觀測(cè)時(shí)將游標(biāo)

16、調(diào)整到酒精柱的頂端，然后將溫度表平放。后將溫度表平放。 升溫時(shí)，酒精從游標(biāo)和毛細(xì)管之間的狹縫升溫時(shí)，酒精從游標(biāo)和毛細(xì)管之間的狹縫通過，游標(biāo)不動(dòng)；通過，游標(biāo)不動(dòng)； 溫度下降時(shí)，液柱頂端表面張力使游標(biāo)向溫度下降時(shí)，液柱頂端表面張力使游標(biāo)向球部方向移動(dòng)。球部方向移動(dòng)。 因此，游標(biāo)指示的溫度只降不升，遠(yuǎn)離球因此，游標(biāo)指示的溫度只降不升，遠(yuǎn)離球部的一端將指示出一定時(shí)段的最低溫度。部的一端將指示出一定時(shí)段的最低溫度。4 4、液體玻璃溫度表的儀器誤差、液體玻璃溫度表的儀器誤差基點(diǎn)誤差：基點(diǎn)誤差：玻璃溫度表球部的容積隨時(shí)間有玻璃溫度表球部的容積隨時(shí)間有縮小變化，以致基點(diǎn)提高，造成基縮小變化，以致基點(diǎn)提高，造成

17、基點(diǎn)誤差。這種現(xiàn)象在溫度表制成的點(diǎn)誤差。這種現(xiàn)象在溫度表制成的初期較明顯，以后逐漸減小。初期較明顯，以后逐漸減小。刻度誤差：刻度誤差：由于玻璃膨脹系數(shù)的非線性，使由于玻璃膨脹系數(shù)的非線性，使溫度表的刻度會(huì)有誤差。溫度表的刻度會(huì)有誤差。雙金屬片是由兩種不同金屬薄片熱壓而成。里層稱雙金屬片是由兩種不同金屬薄片熱壓而成。里層稱為主動(dòng)（熱脹系數(shù)大）；為主動(dòng)（熱脹系數(shù)大）； 外層稱為被動(dòng)層（熱脹外層稱為被動(dòng)層（熱脹系數(shù)小）。雙金屬片測(cè)溫測(cè)溫原理如下圖所示：系數(shù)小）。雙金屬片測(cè)溫測(cè)溫原理如下圖所示： （5.5a) 式中式中L是雙金屬片的弧線總長(zhǎng)度；是雙金屬片的弧線總長(zhǎng)度； h1和和h2為兩種金為兩種金屬片

18、的厚度；屬片的厚度； 為兩種金屬片的熱膨脹系數(shù)；為兩種金屬片的熱膨脹系數(shù)；A為系數(shù)，取決于兩種金屬楊氏模量的比值為系數(shù)，取決于兩種金屬楊氏模量的比值 ； 為為弧線角弧線角 的函數(shù)，見大氣探測(cè)原理的函數(shù)，見大氣探測(cè)原理P.13表表2.2。 22112( )()2()BAdsLdthh二二. .雙金屬片測(cè)溫元件雙金屬片測(cè)溫元件12和12EE B我國(guó)使用的雙金屬片，我國(guó)使用的雙金屬片， 雙金屬片的測(cè)溫精度取決于它的穩(wěn)定性。雙金屬片的測(cè)溫精度取決于它的穩(wěn)定性。 當(dāng)有外力作用于自由端時(shí)，將引起雙金屬片當(dāng)有外力作用于自由端時(shí)，將引起雙金屬片的機(jī)械位移，也稱附加位移，以的機(jī)械位移，也稱附加位移，以 表示，表

19、示， （5.5b)6111221.1,1.49,2024 10EACEds 23216BMdsLE hh 雙金屬片溫度表雙金屬片溫度表百葉箱百葉箱百葉箱 高高537*寬寬460*深深290(mm) 高高612*寬寬460*深深460(mm) 支架距地面支架距地面125cm保持潔白，定期清洗，但安裝自保持潔白，定期清洗，但安裝自動(dòng)站儀器的百葉箱不得水洗；動(dòng)站儀器的百葉箱不得水洗；按規(guī)定擺放儀器；按規(guī)定擺放儀器；箱門在讀數(shù)時(shí)打開，觀測(cè)后隨即箱門在讀數(shù)時(shí)打開，觀測(cè)后隨即關(guān)閉。關(guān)閉。溫度、濕度傳感器和防輻射罩溫度、濕度傳感器和防輻射罩大氣探測(cè)觀測(cè)站16M風(fēng)風(fēng)溫溫濕濕梯梯度度塔塔全自動(dòng)資料采集系統(tǒng)全自動(dòng)

20、資料采集系統(tǒng)太陽輻射計(jì)太陽輻射計(jì)超聲湍流觀測(cè)系統(tǒng)溫濕溫濕度、度、地溫地溫觀測(cè)觀測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)三三. .熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì) 1 1、溫差電現(xiàn)象（熱電現(xiàn)象）、溫差電現(xiàn)象（熱電現(xiàn)象）兩種不同的金屬導(dǎo)體兩種不同的金屬導(dǎo)體A A和和B B的兩端，彼此焊的兩端，彼此焊接在一起，構(gòu)成一個(gè)閉合回路時(shí)，若兩個(gè)接在一起，構(gòu)成一個(gè)閉合回路時(shí)，若兩個(gè)接觸點(diǎn)的溫度不同，回路中就有電流產(chǎn)生，接觸點(diǎn)的溫度不同，回路中就有電流產(chǎn)生，如圖所示。如圖所示。兩焊接點(diǎn)之間的溫差越大，回路中的電動(dòng)兩焊接點(diǎn)之間的溫差越大，回路中的電動(dòng)勢(shì)也越大，這種現(xiàn)象叫做溫差電現(xiàn)象，也勢(shì)也越大，這種現(xiàn)象叫做溫差電現(xiàn)象，也稱熱電現(xiàn)象，這種電路稱熱電偶或

21、溫差電稱熱電現(xiàn)象，這種電路稱熱電偶或溫差電偶。偶。熱電偶測(cè)溫原理熱電偶測(cè)溫原理 22121()()ttttt21()ttt熱電偶的電動(dòng)勢(shì)與溫差之間的關(guān)系為：熱電偶的電動(dòng)勢(shì)與溫差之間的關(guān)系為： (5.6a)由于系數(shù)由于系數(shù) 當(dāng)溫差不太大時(shí)，可用下式當(dāng)溫差不太大時(shí)，可用下式 (5.6b)21Ttt與的關(guān)系可由下圖表示圖圖6 6 電動(dòng)勢(shì)與溫差的關(guān)系電動(dòng)勢(shì)與溫差的關(guān)系 氣象上使用的熱電偶幾乎都是銅、或錳銅氣象上使用的熱電偶幾乎都是銅、或錳銅鏮鏮銅，原因是：銅，原因是：（1 1）熱電偶靈敏度高（）熱電偶靈敏度高（40v/40v/）；）；（2 2）穩(wěn)定性好（可做成熱電堆）；）穩(wěn)定性好（可做成熱電堆）；（3

22、 3）焊接工藝簡(jiǎn)便；）焊接工藝簡(jiǎn)便；（4 4）成本低。）成本低。 熱電偶溫度表的缺點(diǎn)是測(cè)溫時(shí)參考端溫度固定。熱電偶溫度表的缺點(diǎn)是測(cè)溫時(shí)參考端溫度固定。采用何種方法來提高熱電偶溫度表的靈敏度和精度？采用何種方法來提高熱電偶溫度表的靈敏度和精度？為了提高熱電偶溫度表的靈敏度，可將若干對(duì)熱電偶為了提高熱電偶溫度表的靈敏度，可將若干對(duì)熱電偶串接起來組成熱電堆，如圖所示：串接起來組成熱電堆，如圖所示：靈敏度為：靈敏度為：40v/40v/* *5=200v/=0.2mv/5=200v/=0.2mv/如果使用如果使用6 6位位mvmv表作為指示表（表作為指示表（* * * *. .* * * *) )，讀數(shù)

23、可精，讀數(shù)可精確到多少確到多少？表上末位顯示表上末位顯示1 1時(shí)，時(shí)，1v/200v/=0.0051v/200v/=0.0052.熱電偶回路定律 （1）均一性回路定律：導(dǎo)線均一(使用一種導(dǎo)線）； （2）非均一性回路定律：換路開關(guān)要恒溫； （3）溫度疊加定律：3.熱電偶電路關(guān)鍵技術(shù) （1）消除化學(xué)電動(dòng)勢(shì)：焊接點(diǎn)無雜質(zhì)； （2）導(dǎo)線導(dǎo)熱引起的誤差：防止熱量沿導(dǎo)線傳至電偶接點(diǎn)； （3）引線電阻對(duì)測(cè)溫的影響：引線均一、架空。4、大氣邊界層溫度、濕度梯度觀測(cè)問題。0 200 1010 20四四. .金屬電阻溫度測(cè)量金屬電阻溫度測(cè)量20(1)tRRtt1.1.原理原理金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度增加的關(guān)系式為：

24、金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度增加的關(guān)系式為： （5.75.7） 式中式中t t為攝氏溫度；為攝氏溫度；R0R0為金屬在為金屬在0 0 時(shí)的電時(shí)的電阻；阻；RtRt為為tt時(shí)的電阻；時(shí)的電阻； 為因金屬而異為因金屬而異的電阻溫度系數(shù)。幾種金屬電阻溫度關(guān)系曲的電阻溫度系數(shù)。幾種金屬電阻溫度關(guān)系曲線如圖所示。線如圖所示。 圖圖6 6 金屬電阻金屬電阻 與溫度與溫度t t的關(guān)系的關(guān)系和0tRR0(1)tRRt 在大氣測(cè)溫范圍內(nèi)，各種金屬的電阻與溫度的在大氣測(cè)溫范圍內(nèi)，各種金屬的電阻與溫度的關(guān)系曲線接近直線關(guān)系，即關(guān)系曲線接近直線關(guān)系，即因此，（因此，（5.75.7）式可寫成：）式可寫成： (5.8) (5.

25、8) 溫度表的金屬材料的選擇主要考慮以下幾點(diǎn)：溫度表的金屬材料的選擇主要考慮以下幾點(diǎn)：（1 1）溫度系數(shù)）溫度系數(shù)要大要大 ；（2 2）電阻值與溫度的線性度要好，即）電阻值與溫度的線性度要好，即 ；（3 3）電阻率要大，易于繞制大阻值元件；）電阻率要大，易于繞制大阻值元件；（4 4）性能穩(wěn)定。）性能穩(wěn)定。2.2.金屬電阻測(cè)溫電路金屬電阻測(cè)溫電路 (1) 平衡電橋 平衡電橋的測(cè)溫電路原理如下圖所示： 圖7 平衡電橋的測(cè)溫電路原理 用電阻溫度表測(cè)量溫度，實(shí)際上就是測(cè)量在溫度變化時(shí)元件的電阻值。通常是用平衡電橋和不平衡電橋進(jìn)行測(cè)量的。下面分別講述這兩種電橋的測(cè)溫原理。 當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，當(dāng)環(huán)境溫度變

26、化時(shí)，RtRt的阻值的阻值改變，可借助對(duì)改變，可借助對(duì)r3 r3 的調(diào)整的調(diào)整(r3 (r3 為為可調(diào)電阻），使電橋達(dá)到平衡，并可調(diào)電阻），使電橋達(dá)到平衡，并做出做出r3r3與與t t的刻度關(guān)系，或的刻度關(guān)系，或RtRt與與t t的的關(guān)系式，就可由關(guān)系式，就可由r3r3的刻度盤讀數(shù)或的刻度盤讀數(shù)或計(jì)算式來確定計(jì)算式來確定RtRt所處的環(huán)境溫度。所處的環(huán)境溫度。123rrrr 為外接導(dǎo)線電阻。對(duì)同種引出導(dǎo)線有：123rrrr r 因 溫度變化引起外接導(dǎo)線電阻的變化為：t 因 溫度變化引起熱敏電阻阻值的變化為： ；要求 ttRrRt 為了補(bǔ)償導(dǎo)線電阻隨溫度的變化為了補(bǔ)償導(dǎo)線電阻隨溫度的變化, ,常

27、采用三線常采用三線法。導(dǎo)線的接法如圖法。導(dǎo)線的接法如圖7 7所示。由于兩個(gè)對(duì)稱的橋臂所示。由于兩個(gè)對(duì)稱的橋臂r3r3和和RtRt都接有電阻為都接有電阻為 的同種導(dǎo)線，可大大減小的同種導(dǎo)線，可大大減小導(dǎo)線電阻隨溫度變化產(chǎn)生的影響。導(dǎo)線電阻隨溫度變化產(chǎn)生的影響。 在電橋平衡時(shí)：在電橋平衡時(shí)：移項(xiàng)得：移項(xiàng)得：r321trrRrrr32112trRrrrrrr12rr假設(shè)30211(1)trRRtrrr133201(1)r rtA rBr R其中：120rAr R1B ，則上式簡(jiǎn)化為：（5.9)在這種情況下，完全消除了導(dǎo)線的影響，但必須在這種情況下，完全消除了導(dǎo)線的影響，但必須三條導(dǎo)線中三條導(dǎo)線中 完

28、全一致。所以：完全一致。所以：r（5.10)式中式中A A、B B為常數(shù)，且和電阻的溫度系數(shù)有關(guān)。為常數(shù)，且和電阻的溫度系數(shù)有關(guān)。（5.105.10）式說明了溫度）式說明了溫度t t與與r3r3的關(guān)系，對(duì)的關(guān)系，對(duì)r3r3電阻電阻可可作等分的溫度刻度，直接讀取溫度值。作等分的溫度刻度，直接讀取溫度值。2 2、雙滑臂測(cè)溫平衡電橋、雙滑臂測(cè)溫平衡電橋雙滑臂測(cè)溫平衡電橋如下圖所示：雙滑臂測(cè)溫平衡電橋如下圖所示： 圖圖8 8 雙滑臂測(cè)溫平衡電橋雙滑臂測(cè)溫平衡電橋 其中其中0P10P1與一般平衡電橋相比，差別在于與一般平衡電橋相比，差別在于r1r1與與r2r2之間，以及之間，以及r2r2與與r3r3之間

29、加了一對(duì)精密同步電位器之間加了一對(duì)精密同步電位器S1S1和和S2S2。當(dāng)當(dāng)S1S1旋轉(zhuǎn)至處旋轉(zhuǎn)至處a a，S2S2在在A A處；若使處；若使S1S1連續(xù)旋轉(zhuǎn)至連續(xù)旋轉(zhuǎn)至b b處，處，S2S2則可同步旋轉(zhuǎn)到則可同步旋轉(zhuǎn)到B B處。處。S1S1的總電阻為的總電阻為RsRs，S2S2的總電阻為的總電阻為2Rs2Rs。電位器滑臂處在電位器滑臂處在A,aA,a兩點(diǎn)時(shí)，電橋平衡的條件為：兩點(diǎn)時(shí)，電橋平衡的條件為：電位器滑臂處在電位器滑臂處在B,bB,b兩點(diǎn)時(shí)，電橋平衡的條件為：兩點(diǎn)時(shí)，電橋平衡的條件為：m in3122tssRrrrrRrRmax3122tssRrrrRrrR12srRrmaxmin2tt

30、sRRRmin3tRr如果電位器的觸點(diǎn)在如果電位器的觸點(diǎn)在S1,S2S1,S2中間某點(diǎn)，電橋平衡的條件為：中間某點(diǎn)，電橋平衡的條件為：3122(1)(1)2tssssRrpRrrrp RrpRpR或：或：113221(1)12(1)22stsssssrp RRrp RrrrpRrpRpRrp R其中其中RtmaxRtmax和和 Rtmin Rtmin分別為測(cè)溫范圍內(nèi)最高和最低點(diǎn)時(shí)分別為測(cè)溫范圍內(nèi)最高和最低點(diǎn)時(shí)RtRt的值。的值。令電橋線路滿足下述條件：令電橋線路滿足下述條件：（5.11)（5.12)3m in22tstsRrpRRpR令：m inm in2stRttpR環(huán)境溫度與最低溫度之差，

31、只決定于同步電位器的環(huán)境溫度與最低溫度之差，只決定于同步電位器的位置，而與導(dǎo)線電阻位置，而與導(dǎo)線電阻 無關(guān)。無關(guān)。由（由（5.11)5.11)和和(5.12)(5.12)式得：式得：m inm in1ttRRtt則：（5.13)r 存在問題：存在問題： （1 1）電阻與溫度的關(guān)系存在二次項(xiàng)）電阻與溫度的關(guān)系存在二次項(xiàng) ， 因此電位器的刻度無法完全線性化；因此電位器的刻度無法完全線性化； （2 2）自動(dòng)跟蹤問題難以解決。）自動(dòng)跟蹤問題難以解決。03.3.不平衡電橋不平衡電橋 圖圖7 7中中r3r3固定固定, ,即為不平衡電橋即為不平衡電橋. .如圖如圖7 7所示所示, ,在在不平衡電橋中不平衡電

32、橋中, ,電橋不平衡時(shí)電橋不平衡時(shí), ,檢流計(jì)上有電流流過檢流計(jì)上有電流流過, ,對(duì)角線上有輸出電壓?？筛鶕?jù)檢流計(jì)的讀數(shù)或電壓對(duì)角線上有輸出電壓?？筛鶕?jù)檢流計(jì)的讀數(shù)或電壓確定測(cè)溫元件確定測(cè)溫元件RtRt所處的環(huán)境溫度。不平衡電橋?qū)撬幍沫h(huán)境溫度。不平衡電橋?qū)蔷€的輸出電壓線的輸出電壓e e可用下式表示：可用下式表示：0113123012()()ttttRRrrreVVrRrrrRrrr 當(dāng)電橋平衡時(shí)電橋?qū)蔷€上無電壓差：當(dāng)電橋平衡時(shí)電橋?qū)蔷€上無電壓差：00,0ttrRRe ， 為當(dāng)電橋平衡時(shí)的阻值；為當(dāng)電橋平衡時(shí)的阻值； 為溫度為溫度變化引起阻值的變化。變化引起阻值的變化。0ttRRr r

33、0tR（5.145.14）將（將（5.15)5.15)式代入式代入(5.14)(5.14)式，得：式，得：0003031(1)1ttttrRReVrRrRr將上式右邊括號(hào)中的項(xiàng)展成冪級(jí)數(shù)，則：將上式右邊括號(hào)中的項(xiàng)展成冪級(jí)數(shù)，則：2102003003030311 (1)(1)1 (1)1 1()1tttttttrRrrrrrrRRrRRrRrRr 011230ttRrrrrR（5.15)5.15)將上式中忽略二次項(xiàng)，并設(shè)：將上式中忽略二次項(xiàng)，并設(shè)：20()trRtt 30trR代入上式，上式右邊則變?yōu)椋捍肷鲜?，上式右邊則變?yōu)椋?2222(1)(1) 11(1)ttttt 22221111(1)

34、(1)111(1)1Vettt ，忽略含，忽略含 的二次項(xiàng)，得：的二次項(xiàng)，得：(5.16)(5.16)為了使輸出電壓為了使輸出電壓e e和溫度變化和溫度變化 成線性關(guān)系，應(yīng)使（成線性關(guān)系，應(yīng)使（5.165.16）式中含式中含 項(xiàng)的系數(shù)總和為零，因此，項(xiàng)的系數(shù)總和為零，因此，22111(1)01(1)1則則:220 2所以，所以，00才有意義。才有意義。t2t22011 則得：則得：0,或或(5.17)(5.17)五五. .半導(dǎo)體熱敏電阻測(cè)溫半導(dǎo)體熱敏電阻測(cè)溫 測(cè)量溫度熱敏電阻的原材料多是金屬氧化物的混合物：如氧化鎳（NiO）、氧化錳（Mn3O4）的混合物。用這一類半導(dǎo)體材料制成的電阻元件，其溫

35、度系數(shù)大，靈敏度高。 對(duì)于氣象測(cè)溫范圍內(nèi)，熱敏電阻的阻值RT與絕對(duì)溫度T的關(guān)系可用下式表示：/bTTRA e式中式中A A、B B為元件的系數(shù)。為元件的系數(shù)。（5.18）當(dāng)當(dāng)T=T0T=T0時(shí)，時(shí)，RT=RT0RT=RT00/0b TTTRRAe0/0b TTARe所 以 :0/0bTbTTTRRe00lnlnTTbbRRTT由此可見，熱敏電阻阻值的對(duì)數(shù)與絕對(duì)溫度的倒數(shù)由此可見，熱敏電阻阻值的對(duì)數(shù)與絕對(duì)溫度的倒數(shù)成線性關(guān)系。上式中右邊中括號(hào)中的數(shù)為一常數(shù)。成線性關(guān)系。上式中右邊中括號(hào)中的數(shù)為一常數(shù)。將上式代入（將上式代入（5.185.18）得：）得：(5.19)(5.19)(5.20)(5.2

36、0)對(duì)對(duì)(5.19)(5.19)式取對(duì)數(shù)得：式取對(duì)數(shù)得：（5.215.21）1TTTd RRd T/22()()bTTTdRbbA eRdTTT2TbT RTRT和和T T為非線性關(guān)系，其解決辦法是通過線性化平衡電為非線性關(guān)系，其解決辦法是通過線性化平衡電橋電路實(shí)現(xiàn)線性化測(cè)量。橋電路實(shí)現(xiàn)線性化測(cè)量。定義半導(dǎo)體熱敏電阻溫度系數(shù)定義半導(dǎo)體熱敏電阻溫度系數(shù)TT，為溫度變化，為溫度變化11引起的元件阻值的相對(duì)變化率，即引起的元件阻值的相對(duì)變化率，即由（由（5.185.18）式得：）式得：將（將（5.225.22）代入（）代入（5.215.21）式得：）式得：（5.225.22）（5.235.23）設(shè)：

37、測(cè)溫范圍在設(shè)：測(cè)溫范圍在T0T0和和T1T1之間之間, ,如如10-3010-30之間變化，則之間變化，則令：令：000111()()2()mR TRTTRRR TR線性化輸出平衡電橋（三點(diǎn)補(bǔ)償式）線性化輸出平衡電橋（三點(diǎn)補(bǔ)償式） 10 , T010 , T020 , Tm20 , Tm30 , T130 , T10103213211132,/ 2/ 2,mmRrTTrrrRrTTrrrrRrTTrrr有有有由電橋平衡的條件可得：由電橋平衡的條件可得： （5.245.24）0101101112010113011()22mmRRRR RrRRRRrrrRRRrRrrRRr解上述聯(lián)立方程解上述聯(lián)立

38、方程, ,求出求出r1r1、r2r2和和r3r3，得：，得： （5.255.25）注意式（注意式（5.255.25）的推導(dǎo)）的推導(dǎo)計(jì)算計(jì)算 式的推導(dǎo)式的推導(dǎo): :設(shè)設(shè): : 溫度為溫度為T0T0時(shí)時(shí), ,熱敏電阻的值為熱敏電阻的值為R0,rR0,r的指針位的指針位于于a a點(diǎn)點(diǎn); ; 溫度為溫度為TmTm時(shí)時(shí), ,熱敏電阻的值為熱敏電阻的值為Rm,rRm,r的指針位的指針位于于RmRm點(diǎn)點(diǎn); ; 溫度為溫度為T1T1時(shí)時(shí), ,熱敏電阻的值為熱敏電阻的值為R1,rR1,r的指針位的指針位于于b b點(diǎn)點(diǎn); ;由電橋平衡的條件可得：由電橋平衡的條件可得： 123,r r r22rrrr101231m

39、m2311123rRT = T , = 1rrrRT = T, = 2rrrRT = T , = 3rr 由由(1)-(3)(1)-(3)得：得： 將將(5)(5)代入代入(4),(4),移項(xiàng)整理得移項(xiàng)整理得: : 1 310 21 31 211 31245622mmrrrrR rrrRrRrrrrrrR rR 1 2110 220111112017R rR rr rR rrRRrRrRrrrRR 將將(7)(7)代入代入(4)(4)式可得：式可得： 21 30 21000111131201101011101011101101101010 1101110110111rrR rrrR rRRRr

40、RrrrrrrrrRRrRRRRrrRRRRrrrrRRrRRRRrR RR rr Rr RrrRRrRR 0110118rRr RrRRr 將將(5)(5)式代入式代入(6)(6)式得：式得： 12112111111101111111012211922911221122mmmmmmmmmrrR rR rrRrRrRRrRRrrRrRRrRRrRRRR rRRRrRRrRR2121合 并 同 類 項(xiàng) :將7式 代 入式 并 兩 邊 消 除 r分 解 合 并 同 類 項(xiàng) 通分、合并同類項(xiàng)、移項(xiàng)得：通分、合并同類項(xiàng)、移項(xiàng)得： 2111110101122mmmRRRRRRrRRRRR 0101101

41、110120011001101103220110010129210229821022mmmmmmmmmmRRRR RrRRRRRRRRRrRRRRRRRRRRRRRRRRrRRRRRRRRR R將9 式 代 入7 式 得 :將式 代 入式 得 : 電位器電位器rr的數(shù)值，可根據(jù)測(cè)溫范圍和靈的數(shù)值，可根據(jù)測(cè)溫范圍和靈敏度要求選擇，敏度要求選擇，r1r1、r2r2和和r3r3的數(shù)值由上式計(jì)算。的數(shù)值由上式計(jì)算。 實(shí)際檢定線只在兩端和中點(diǎn)與直線吻合，實(shí)際檢定線只在兩端和中點(diǎn)與直線吻合，其余各點(diǎn)皆與直線有一定的偏差，一般在其余各點(diǎn)皆與直線有一定的偏差，一般在2020的測(cè)量范圍內(nèi)，最大偏差可小于正負(fù)的測(cè)

42、量范圍內(nèi)，最大偏差可小于正負(fù)0.050.05。此法稱為三點(diǎn)吻合法。此法稱為三點(diǎn)吻合法。 格或阻值格或阻值5.3 5.3 測(cè)溫元件的熱滯效應(yīng)測(cè)溫元件的熱滯效應(yīng) 當(dāng)測(cè)溫元件從一個(gè)環(huán)境迅速地轉(zhuǎn)移到另一個(gè)溫度不同的環(huán)境時(shí)，溫度測(cè)量?jī)x表的示度不能立即指示新的環(huán)境溫度，而是逐漸趨近于新的環(huán)境溫度，這種現(xiàn)象稱為溫度表的熱滯（或滯后）現(xiàn)象。 在它的示度尚未達(dá)到新的環(huán)境溫度之前進(jìn)行觀測(cè)，就會(huì)產(chǎn)生誤差，稱作滯差。 造成測(cè)量?jī)x器滯后的原因有兩個(gè)： 一是元件與四周環(huán)境的熱交換需要一個(gè)過程（熱滯效應(yīng)）； 二是指示系統(tǒng)有延遲特性（例電表的阻尼）。一、熱滯系數(shù)元件在元件在d d? 的時(shí)間內(nèi)與周圍介質(zhì)交換的熱量為：的時(shí)間內(nèi)與

43、周圍介質(zhì)交換的熱量為：()dQhs Td 其中：其中：T:T:元件溫度；元件溫度； ：環(huán)境溫度；：環(huán)境溫度； S S：有效散熱面積；：有效散熱面積； h h：熱交換系數(shù)：熱交換系數(shù)元件得到（或失去）熱量元件得到（或失去）熱量dQdQ后，增（或降）溫后，增（或降）溫dTdT，則有：，則有： dQ=CMdT dQ=CMdT （5.275.27）（5.265.26）一、熱滯系數(shù)一、熱滯系數(shù)其中其中C C：比熱；：比熱；M M為元件的質(zhì)量。為元件的質(zhì)量。合并式合并式(5.26)(5.26)、(5.27)(5.27)，移項(xiàng)得，移項(xiàng)得()dThsTdCM 令：令： 為熱滯系數(shù)，則：為熱滯系數(shù)，則：1()h

44、sCM1()d TTd 其中其中為熱滯系數(shù)，單位為秒。熱滯系數(shù)特性：元件為熱滯系數(shù)，單位為秒。熱滯系數(shù)特性：元件的熱容量越大，散熱面積越小，則的熱容量越大，散熱面積越小，則越大；熱交換系越大；熱交換系數(shù)數(shù)h h的大小取決于環(huán)境介質(zhì)性質(zhì)和通風(fēng)量；的大小取決于環(huán)境介質(zhì)性質(zhì)和通風(fēng)量；（5.285.28） 二、環(huán)境溫度恒定時(shí)的滯差二、環(huán)境溫度恒定時(shí)的滯差0,0 ;c o n s tTT、001TTdTdT0lnTT 0TeT設(shè)設(shè) ：對(duì)（對(duì)（5.285.28）式積分：）式積分： 則則 ：（5.295.29）注意（注意（5.295.29）式的應(yīng)用。）式的應(yīng)用。 例：一支溫度表=50s,與環(huán)境溫度差為5攝氏

45、度，欲使測(cè)溫誤差小于0.1攝氏度，則溫度表感應(yīng)時(shí)間至少需多少秒？ 解：由（5.29）式：(5.30)(5.30)100.368TeT00.15TeT0005lnln50ln1960.110.368ttsttTTe 若取時(shí),由 5.29 式得也就是說也就是說由（由（5.305.30）可見，測(cè)溫元件溫度和介質(zhì)溫度的差值）可見，測(cè)溫元件溫度和介質(zhì)溫度的差值降至初始差值的降至初始差值的36.8%36.8%時(shí)的時(shí)間為時(shí)的時(shí)間為 。也就是說。也就是說 的改變量達(dá)到了起始差值的確的改變量達(dá)到了起始差值的確 即即63.2%63.2%時(shí)所需要的時(shí)間為時(shí)所需要的時(shí)間為 . .對(duì)于一給定的溫度表來說，熱滯系數(shù)就是一

46、個(gè)以時(shí)對(duì)于一給定的溫度表來說，熱滯系數(shù)就是一個(gè)以時(shí)間為度量的常數(shù)，因此稱為時(shí)間常數(shù)。間為度量的常數(shù)，因此稱為時(shí)間常數(shù)。這個(gè)時(shí)間常數(shù)在實(shí)驗(yàn)中可以用這樣的方法來測(cè)定：這個(gè)時(shí)間常數(shù)在實(shí)驗(yàn)中可以用這樣的方法來測(cè)定：把溫度表加熱（或冷卻）到高于（或低于）介質(zhì)溫把溫度表加熱（或冷卻）到高于（或低于）介質(zhì)溫度若干度后，把它放入介質(zhì)中，然后用秒表測(cè)定溫度若干度后，把它放入介質(zhì)中，然后用秒表測(cè)定溫度變化到度變化到36.8%36.8%的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是該溫度表的的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是該溫度表的熱滯系數(shù)值。熱滯系數(shù)值。t11e例：將處在環(huán)境溫度例：將處在環(huán)境溫度=0 =0 的溫度表加熱到的溫度表加熱到T0=10T0

47、=10，然后放，然后放入環(huán)境溫度為入環(huán)境溫度為0 0 的環(huán)境中，用秒表測(cè)定當(dāng)?shù)沫h(huán)境中，用秒表測(cè)定當(dāng)T0T0下降到下降到6.326.32時(shí)時(shí)的時(shí)間，即為的時(shí)間，即為。12.3111,log,2.310102.3 0解:對(duì)(5.29)式取對(duì)數(shù)得:T-logT -1如果示度與環(huán)境的溫差達(dá)到初始差值的時(shí),10T-則T-(5.31)(5.31)110011log4.61002.3 如果示度與環(huán)境溫度的溫差達(dá)到初始差值的時(shí),則10,01,?12.3 3002.3 2 300138023min6.316.3log,0.2 2.3 300138102.3CTCsuteTCs 0例: =300秒,T滯差求解:由

48、 5.31 式0.1log10030.0,30.0 16.016.021.22.718CTTCe0例:設(shè)環(huán)境溫度 =16.0 C,溫度表的初始溫度T則,由(5.30)式求得 時(shí)的溫度值:解:在測(cè)量時(shí)在測(cè)量時(shí), ,把溫度表預(yù)先加熱到高于初始溫度若干度把溫度表預(yù)先加熱到高于初始溫度若干度, ,再放入環(huán)境中再放入環(huán)境中, ,注意觀察注意觀察, ,當(dāng)溫度表的示度為當(dāng)溫度表的示度為30.030.0度時(shí)度時(shí), ,立即開動(dòng)秒表計(jì)時(shí)立即開動(dòng)秒表計(jì)時(shí), ,而在示度為而在示度為21.221.2度時(shí)關(guān)閉秒表度時(shí)關(guān)閉秒表, ,這這時(shí)秒表的計(jì)時(shí)為值時(shí)秒表的計(jì)時(shí)為值. .例：阿斯曼通風(fēng)干濕表，在通風(fēng)例：阿斯曼通風(fēng)干濕表，

49、在通風(fēng)3m/s3m/s時(shí)，時(shí)，=40s=40s，如果在室內(nèi)，如果在室內(nèi)T0=20T0=20，移至室外測(cè)量環(huán)境溫度，移至室外測(cè)量環(huán)境溫度=10=10的空氣溫度，要求精度為的空氣溫度，要求精度為0.10.1，問通風(fēng)多長(zhǎng)時(shí)間方可觀測(cè)，問通風(fēng)多長(zhǎng)時(shí)間方可觀測(cè)? ?0lnTT201040ln0.11843mins解解: :由由(5.29)(5.29)式式, T-, T-為感應(yīng)元件溫度與環(huán)境溫度之差為感應(yīng)元件溫度與環(huán)境溫度之差, ,則則: :即約需要分鐘通風(fēng)厚即可讀取數(shù)據(jù)即約需要分鐘通風(fēng)厚即可讀取數(shù)據(jù). .三、環(huán)境溫度呈線性變化引起的滯差三、環(huán)境溫度呈線性變化引起的滯差環(huán)境溫度如不恒定，由于測(cè)溫元件的熱滯

50、，示度環(huán)境溫度如不恒定，由于測(cè)溫元件的熱滯，示度將會(huì)始終落后實(shí)際溫度的變化。環(huán)境升溫時(shí)示度將會(huì)始終落后實(shí)際溫度的變化。環(huán)境升溫時(shí)示度偏低；降溫時(shí)示度偏高。偏低；降溫時(shí)示度偏高。0 其中變溫率為其中變溫率為，將（，將（5.325.32）式代入（）式代入（5.285.28）式，）式，1()dTTd 01()dTTd 設(shè)環(huán)境溫度線性變化：設(shè)環(huán)境溫度線性變化：得：得：（5.32) （5.33) 000TT得：(1)Te , (5.34)T 當(dāng)時(shí)式 可 簡(jiǎn) 化 為例：氣溫每小時(shí)升例：氣溫每小時(shí)升33，=300s=300s，=3/3600/s=3/3600/s，求，求T-T-？解解(5.33)(5.33)

51、，并設(shè)初始條件，并設(shè)初始條件（5.34) （5.35) 113000.25(0.25)601()600.05(1200C ssCCsTC ssC 1解 :T-=-=-偏 低1200當(dāng)偏 低 0.05 C)熱滯系數(shù)越小，滯差越小。熱滯系數(shù)越小，滯差越小。(5.35)(5.35)式表明溫度表對(duì)變化均勻的介式表明溫度表對(duì)變化均勻的介質(zhì)環(huán)境溫度的示度差值為一常數(shù)。在小風(fēng)的晴天早晨，日出后氣質(zhì)環(huán)境溫度的示度差值為一常數(shù)。在小風(fēng)的晴天早晨，日出后氣溫近于線性上升。溫近于線性上升。 四、環(huán)境溫度呈周期性變化四、環(huán)境溫度呈周期性變化002sinAp 00112()(sin)dTTTAdp 0012()sinA

52、Tp 令：令： 則有：則有： 0yT012sinAdyydp 若環(huán)境溫度以初始溫度若環(huán)境溫度以初始溫度0 0 ，周期，周期P P，振幅，振幅A0A0的正弦變化，即：的正弦變化，即：將上式代入將上式代入(5.28)(5.28)式，得：式，得：（5.36) （5.37) 111dyyd 假設(shè)：假設(shè)：222cossinyabpp0222212122sincoscossinsinAababppppppp 求（求（5.375.37）式齊次方程解：）式齊次方程解：12yyy齊次 特解C e1解為y將將y2y2代入（代入（5.375.37）式得：）式得：將上式合并同類項(xiàng)，求相同諧波系數(shù)將上式合并同類項(xiàng)，求相同諧波系數(shù)02Abap 21bap 022/1(2/)Apap 021(2/)Abp 0012222/22cossin1 (2/ )1 (2/ )ApAyyycepppp002222/22:cossin2211ApAypppp 則0002222/14/ApTcp 0002222/()14/ApcTp 0000002222222222/2/22()cossin14/14/14/ApApATTeppppp 將將C C代入代入y