ch5溫度測(cè)量 (2)課件

第5章溫度測(cè)量溫標(biāo)：華氏(Fahrenheit)、攝氏(Celsius)、開氏(Kelvin)測(cè)量目的監(jiān)控、保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作溫度對(duì)性能的影響性能評(píng)價(jià)測(cè)量分類穩(wěn)態(tài)：潤滑油、冷卻水、大氣瞬態(tài)：缸內(nèi)氣體、進(jìn)排氣零件表面溫度測(cè)溫基本原理物體性質(zhì)(隨T變化)輸出尺寸、密度、體積、熱電勢(shì)、輻射強(qiáng)度、電阻K、oC測(cè)溫儀表分類接觸式膨脹式：液體、固體、壓力溫度計(jì)熱電阻熱電偶非接觸式輻射高溫計(jì)光學(xué)高溫計(jì)比色高溫計(jì)對(duì)比：被測(cè)溫度場(chǎng)響應(yīng)精度接觸式：

破壞慢高非接觸式：

不破壞快低5.1熱電偶溫度計(jì)特點(diǎn)：精度高、范圍廣、響應(yīng)快、遠(yuǎn)傳、穩(wěn)定性好一、測(cè)溫原理及組成1、熱電效應(yīng)兩種不同材料金屬回路兩接觸點(diǎn)T不同5.1熱電偶溫度計(jì)溫差電勢(shì)：-電子漂移電子能量不同兩端溫度溫度不同同一導(dǎo)體兩端溫度不同總熱電勢(shì)幾點(diǎn)說明接觸電勢(shì)>>溫差電勢(shì)電子密度大的材料總是正極熱電勢(shì)方向總是與實(shí)際上高溫端接觸電勢(shì)方向一致電子密度是溫度T的函數(shù)，但無法得到準(zhǔn)確函數(shù)式EAB(T,T0)不能計(jì)算出來，而是通過實(shí)驗(yàn)得到的規(guī)定T0＝0oC時(shí)，將EAB(T,T0)與T的關(guān)系測(cè)量出來，制成表——熱電偶的分度表熱電勢(shì)的大小用EAB(T,T0)表示總熱電勢(shì)大小取決于材料、兩端溫度T，與熱電偶絲的長短和粗細(xì)無關(guān)A、B材料固定，則EAB(T,T0)＝f(T)-f(T0)當(dāng)T0固定，熱電勢(shì)是T的單值函數(shù)相同材料不產(chǎn)生熱電勢(shì)兩端溫度T相同也不產(chǎn)生熱電勢(shì)基本定律中間溫度定律熱電偶在接點(diǎn)溫度為T、T0時(shí)的熱電勢(shì)等于該熱電偶在接點(diǎn)溫度為T、Tn和Tn、T0時(shí)相應(yīng)的熱電勢(shì)的代數(shù)和。無論熱電偶的工作溫度為多少，都可以用一具有相同參考溫度的分度表來確定其電勢(shì)溫度函數(shù)關(guān)系，該定律提供了電勢(shì)與溫度間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。只要已知T1和T2任一溫度下的電勢(shì)，則對(duì)應(yīng)于T1和T2溫差下的熱電勢(shì)便為已知。該定律為熱電偶的溫差測(cè)量（差分熱電偶）提供理論依據(jù)。2、組成熱電偶＋連接導(dǎo)線（補(bǔ)償導(dǎo)線）＋指示儀表二、熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償1、補(bǔ)償原因T0=const，EAB(T,T0)＝f(T)＋C分度表：T0＝0oC，EAB(T,0)＝f(T)實(shí)際測(cè)量時(shí)，T00oC，T0變化2、補(bǔ)償方法冷端恒溫法計(jì)算修正法冷端T0=const，EAB(T,0)＝EAB(T,T0)＋EAB(T0,0)T查分度表測(cè)量查分度表補(bǔ)償導(dǎo)線法T0const補(bǔ)償導(dǎo)線

T0=const計(jì)算修正選用熱電偶匹配的材料冷端補(bǔ)償器熱電偶不平衡電橋＋直流電源＋毫伏計(jì)三、指示儀表1、毫伏計(jì)磁電式儀表2、動(dòng)圈式儀表電流表4、數(shù)字式儀表四、多點(diǎn)熱電偶測(cè)量線路五、熱電偶常用材料及結(jié)構(gòu)型式1、材料要求二穩(wěn)：物理：線性穩(wěn)定化學(xué)：抗氧化、腐蝕二高：熱電勢(shì)高導(dǎo)電率高復(fù)制性好：同樣的熱電偶，熱電勢(shì)相同鐵－康銅NiCr-NiSi鉑銠－鉑熱電偶分度表T0固定后，E~t關(guān)系列成專門的表格不同的熱電偶具有不同的分度表。分度表中的數(shù)值通常T0取為0℃，許多低溫?zé)犭娕挤侄缺砣0為0K。分度表中數(shù)值不是根據(jù)公式計(jì)算得到的（因?yàn)镹A、NB與T的函數(shù)關(guān)系很難得到），而是人們根據(jù)大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的。分度號(hào)與分度表相對(duì)應(yīng)鎧裝式熱電偶填充絕緣材料薄膜式熱電偶2、熱電偶測(cè)溫誤差分析結(jié)構(gòu)鉑電阻絲絕緣骨架保護(hù)套管(2)銅電阻－50oC～150oCRt=R0(1+t)W(100)1.425，R0＝50、100分度號(hào)：Cu50、Cu100(3)選用溫度范圍介質(zhì)性質(zhì)精度要求：標(biāo)準(zhǔn)熱電阻、工程用熱電阻2、熱敏電阻特性負(fù)溫度系數(shù)型NTC——測(cè)溫正溫度系數(shù)型PTC、臨界溫度型CTR——開關(guān)元件特點(diǎn)靈敏度高、熱慣性小、體積小復(fù)制性差、輸出非線性3、PN結(jié)型熱敏元件二極管式三極管式集成電路三、指示儀表1、動(dòng)圈式指示調(diào)節(jié)儀不平衡電橋動(dòng)圈電流～熱電阻2、自動(dòng)平衡電橋測(cè)量電橋與自動(dòng)電位差計(jì)略有不同3、微機(jī)在溫度測(cè)量中的應(yīng)用三、連接導(dǎo)線（接線方法）1、二導(dǎo)線法2、三導(dǎo)線法四、誤差分析1、受熱：不能自由膨脹內(nèi)應(yīng)力2、引線電阻3、電流發(fā)熱4、絕緣性5、對(duì)溫度場(chǎng)的影響6、響應(yīng)時(shí)間滯后7、熱輻射、熱傳導(dǎo)8、高速流動(dòng)氣體滯止T5.3液體溫度計(jì)T液體膨脹1、玻璃管溫度計(jì)5.3液體溫度計(jì)2、液體－彈簧溫度計(jì)5.4電磁波高溫計(jì)一、光學(xué)高溫計(jì)單色輻射強(qiáng)度與波長、溫度有關(guān)單色亮度與單色輻射強(qiáng)度成正比T輻射能某一波長的單色射線的亮度利用亮度比較測(cè)溫二、輻射高溫計(jì)T輻射能黑體T熱電偶5.5溫度計(jì)的校驗(yàn)5.5溫度計(jì)的校驗(yàn)一、比較檢定法被校溫度計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)同時(shí)測(cè)定同一被測(cè)溫度1、液體槽水1～99°C潤滑油80～300°C硝酸鉀＋硝酸鈉160～630°C2、管狀電爐T>600°C5.5溫度計(jì)的校驗(yàn)二、定點(diǎn)檢定法標(biāo)準(zhǔn)溫度(國際實(shí)用溫標(biāo))5.5溫度計(jì)的校驗(yàn)5.5溫度計(jì)的校驗(yàn)(1)沸點(diǎn)溫度較高時(shí)用硫沸點(diǎn)，稍低時(shí)用乙醇沸點(diǎn)。在低溫下則用氧、氮、氫或氦沸點(diǎn)。由于物質(zhì)的沸點(diǎn)受氣壓影響很大，例如壓力每升高1mmHg，水沸點(diǎn)溫度升高0.036℃，硫沸點(diǎn)溫度升高0.09℃。在檢定時(shí)，要同時(shí)測(cè)量大氣壓數(shù)值，并根據(jù)此進(jìn)行溫度指示值的修正。(2)凝固點(diǎn)凝固點(diǎn)受大氣壓變化的影響非常小.受物質(zhì)純度的影響比較大。如在金屬中含有1/104的雜質(zhì)可引起凝固點(diǎn)溫度降低0.1℃。蒸餾水和純冰的均勻混合物可得到冰融點(diǎn)溫度.金屬凝固點(diǎn)是高溫溫度計(jì)定點(diǎn)檢定常用的固定點(diǎn)，用這種方法時(shí)要防止金屬的氧化和沾污問題。一旦發(fā)生氧化，混合物的熔點(diǎn)就會(huì)降低。(3)三相點(diǎn)實(shí)驗(yàn)研究表明，物質(zhì)的三相點(diǎn)不受大氣壓的影響，也不需測(cè)量壓強(qiáng)。所以人們普遍認(rèn)為用三相點(diǎn)作為溫度的固定點(diǎn)比沸點(diǎn)更好。現(xiàn)在已研制成功多種密封的三相點(diǎn)容器（如氬、氮、氫、氧等）以及水三相點(diǎn)瓶。它們具有長期的穩(wěn)定性和良好的復(fù)現(xiàn)性，準(zhǔn)確度達(dá)±0.1mK，這將給溫度校驗(yàn)帶來極大的方便。5.6發(fā)動(dòng)機(jī)中實(shí)際溫度的測(cè)量一、穩(wěn)定流體穩(wěn)定工況大氣、冷卻水、潤滑油、燃料液體溫度計(jì)、熱電偶、熱電阻二、高速脈動(dòng)氣流排氣要求熱慣性小薄膜熱電偶熱電阻5.6發(fā)動(dòng)機(jī)中實(shí)際溫度的測(cè)量三、噴油嘴燃油溫度熱電偶針閥閥座溫度熱電偶5.