第四章溫度測(cè)量

第四章溫度測(cè)量第一頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章溫度測(cè)量

*概述種類(lèi)：膨脹式溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)等。(2)

非接觸式測(cè)溫特點(diǎn)：感溫元件與被測(cè)對(duì)象不直接接觸。優(yōu)點(diǎn)：不干擾流場(chǎng)和被測(cè)對(duì)象表面、靈敏度高、響應(yīng)快、測(cè)溫范圍廣尤其適于測(cè)高溫；缺點(diǎn)：對(duì)封閉殼體內(nèi)部對(duì)象不易實(shí)現(xiàn)、影響測(cè)溫精度因素多、系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜、價(jià)格相對(duì)較高。種類(lèi)：光學(xué)高溫計(jì)、紅外測(cè)溫儀等。第二頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章溫度測(cè)量

*概述4.溫標(biāo)(1)

常用溫標(biāo)：熱力學(xué)溫標(biāo)T（K）、攝氏溫標(biāo)t(oC)、華氏溫標(biāo)t(oF)(2)

換算關(guān)系：t(oF)=[9/5t(oC)+32o]oFT(oK)=273.15+t(oC)5.本章主要內(nèi)容測(cè)溫儀表：電阻溫度計(jì)、熱電偶、示溫漆、亮度溫度計(jì)、比色高溫計(jì)、紅外熱像儀等；測(cè)溫對(duì)象：氣體（高溫、高速氣體）、固體表面；校準(zhǔn)：靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)。第三頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.1熱電偶溫度計(jì)

熱電偶測(cè)溫原理熱電效應(yīng)：不同材料導(dǎo)體、閉合回路、接點(diǎn)溫度不同熱電偶：兩種不同材料構(gòu)成的這種熱電變換元件熱電極：構(gòu)成熱電偶的兩種不同材料的導(dǎo)體熱端：接點(diǎn)之一，也稱(chēng)為工作端或測(cè)量端冷端：接點(diǎn)之二，也稱(chēng)為自由端或參考端1.熱電效應(yīng)第四頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶測(cè)溫原理接觸電勢(shì)eAB溫差電勢(shì)eA(T,T0)第五頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶測(cè)溫原理總熱電勢(shì)=接觸電勢(shì)+溫差電勢(shì)ABTT0-eA(T,T0)eB(T,T0)eAB(T)eAB(T0)第六頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶測(cè)溫原理熱電偶分度表：參考端溫度為0℃時(shí)，熱電勢(shì)與測(cè)量端溫度t的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系如參考端溫度一定：如熱電偶材料一定：第七頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.熱電偶基本性質(zhì)①熱電偶回路的熱電動(dòng)勢(shì)只與組成熱電偶的材料及兩端接點(diǎn)的溫度有關(guān)；與熱電偶的長(zhǎng)度、粗細(xì)、形狀無(wú)關(guān)。②只有用不同性質(zhì)的材料才能組合成熱電偶，相同材料不會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。因?yàn)楫?dāng)A、B兩種導(dǎo)體是同一種材料時(shí)，ln（NA/NB）=0，所以EAB（T，T0）=0。第八頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五③只有當(dāng)熱電偶兩端溫度不同時(shí)，不同材料組成的熱電偶才能有熱電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生；當(dāng)熱電偶兩端溫度相同時(shí)，不同材料組成的熱電偶也不產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，即EAB（T，T0）=0。④導(dǎo)體材料確定后，熱電動(dòng)勢(shì)的大小只與熱電偶兩端的溫度有關(guān)。如果使eAB（T0）=常數(shù)，則回路熱電動(dòng)勢(shì)EAB（T，T0）就只與溫度T有關(guān)，而且是T的單值函數(shù)，這就是利用熱電偶測(cè)溫的基本原理。第九頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五⑤對(duì)于有幾種不同材料串聯(lián)組成的閉合回路，若各接點(diǎn)溫度分別為T(mén)1、T2……TN

，閉合回路總的熱電動(dòng)勢(shì)為：第十頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶回路的性質(zhì)1、均質(zhì)材料定律

由一種均質(zhì)材料組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的截面、長(zhǎng)度及各處溫度分布如何，也不論兩個(gè)接點(diǎn)是否有溫差，都不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，即回路中的總熱電勢(shì)為零。均質(zhì)：溫度變化10oC熱電勢(shì)變化0.005mV以?xún)?nèi)。第十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶回路的性質(zhì)2、中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中，插入第三種（或多種）均質(zhì)導(dǎo)體，只要插入導(dǎo)體兩端溫度相同，則對(duì)熱電偶的總熱電勢(shì)沒(méi)有影響。第十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶回路的性質(zhì)中間溫度定律

第十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶回路的性質(zhì)連接導(dǎo)線定律如果連接導(dǎo)線不是AB而是A'B'，可以證明第十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶回路的性質(zhì)補(bǔ)償導(dǎo)線：在一定溫度范圍內(nèi)，其熱電特性與被連接的熱電偶的熱電特性相接近的連接導(dǎo)線，稱(chēng)為該熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線。補(bǔ)償導(dǎo)線的作用：(1)

將熱電偶參考端從溫度波動(dòng)的地方(tn)延伸到溫度穩(wěn)定的地方(t0)。(2)

節(jié)省貴金屬材料如tn在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，A'B'的熱電特性與AB的熱電特性接近，則第十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶材料熱電偶材料應(yīng)滿足的條件(1)

有較高的熱電勢(shì)輸出，線性好；(2)

測(cè)溫范圍寬，物理、化學(xué)及熱電特性穩(wěn)定；(3)

電導(dǎo)率要高，電阻溫度系數(shù)和比熱??；(4)

易于復(fù)制，工藝性及互換性好，便于采用統(tǒng)一的分度表；(5)

機(jī)械性能和焊接性能要好;(6)

資源豐富價(jià)廉。第十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶定義：工藝成熟、應(yīng)用廣泛、熱電特性穩(wěn)定，并已列入工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化文件中，有統(tǒng)一分度表的那些熱電偶。(1)

鉑銠10-鉑熱電偶—S型優(yōu)點(diǎn)：熱電特性穩(wěn)定，抗氧化性能好，便于復(fù)制，可用于精密測(cè)溫及作為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶；缺點(diǎn)：價(jià)格較貴，機(jī)械強(qiáng)度稍差，熱電勢(shì)小，靈敏度較低，在還原性氣氛及二氧化碳、硫、硅和碳所產(chǎn)生的蒸氣中易被沾污變質(zhì)，需加保護(hù)管；測(cè)溫范圍：0~1600oC；正負(fù)極識(shí)別：正極較硬，負(fù)極柔軟。第十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶(2)

鉑銠30-鉑銠6熱電偶—B型優(yōu)點(diǎn)：與S型熱電偶相比，穩(wěn)定性更好，測(cè)溫上限更高，而且抗沾污能力好，機(jī)械強(qiáng)度好，由于室溫下其熱電勢(shì)極小，故一般不需要參考端溫度補(bǔ)正；缺點(diǎn)：價(jià)格比S型更貴，熱電勢(shì)更小，靈敏度更低；測(cè)溫范圍：600~1800oC；正負(fù)極識(shí)別：正極較硬，負(fù)極稍軟。第十八頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶(3)

鎳鉻-鎳硅熱電偶—K型優(yōu)點(diǎn)：熱電特性呈近似線性關(guān)系，熱電勢(shì)率大，靈敏度高，價(jià)廉，機(jī)械強(qiáng)度好。500oC以下可在還原、中性和氧化性氣氛中可靠地工作。絲徑范圍大；缺點(diǎn)：500oC以上只能在中性和氧化性氣氛中工作；測(cè)溫范圍：室溫~1300oC；正負(fù)極識(shí)別：正極不親磁，負(fù)極稍親磁。第十九頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶(4)

銅-康銅熱電偶—T型優(yōu)點(diǎn)：熱電勢(shì)率大，熱電特性較好，易復(fù)制、價(jià)廉；缺點(diǎn)：易氧化，使用溫度不宜超過(guò)300oC。測(cè)溫范圍：-200~300oC；正負(fù)極識(shí)別：正極紅色，負(fù)極銀白色。第二十頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶(1)

鎢錸系熱電偶(鎢錸5-鎢錸20、鎢錸5-鎢錸26、鎢錸3-鎢錸25等)特點(diǎn)：超高溫?zé)犭姌O材料，熱電極本身使用溫度可達(dá)2800oC。熱電特性幾乎呈線性、靈敏度高。但抗氧化性能差。(2)

銥銠系熱電偶(銥銠40-銥、銥銠50-銥、銥銠60-銥等)特點(diǎn)：是目前在真空和中性氣氛中，特別是氧化性氣氛中唯一可長(zhǎng)期測(cè)量2000oC高溫的熱電偶。第二十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶的基本結(jié)構(gòu)(1)

裸絲(2)

帶包皮熱電偶塑料包皮：耐溫100oC以下；氟塑料包皮：耐溫300oC以下；玻璃絲包皮：耐溫500oC以下；石英包皮：耐溫900oC以下。1-接線盒；2-保護(hù)套管；3-絕緣套管；4-熱電偶絲第二十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶的基本結(jié)構(gòu)要求：(1)

在整個(gè)測(cè)溫范圍內(nèi)能可靠地工作；(2)

有足夠的絕緣電阻及電絕緣強(qiáng)度；(3)

有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、耐振和耐熱沖擊等。第二十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶的基本結(jié)構(gòu)鎧裝熱電偶a.結(jié)構(gòu)：熱電偶絲、絕緣材料、金屬套管三者組合冷加工，由粗坯逐步拉制而成；b.特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：尺寸小，測(cè)量端熱容小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快；機(jī)械強(qiáng)度好，能耐高壓、耐強(qiáng)震動(dòng)、耐沖擊；撓性好；缺點(diǎn)：絕緣材料易吸潮，斷口處要立即用環(huán)氧樹(shù)脂封口，使用前要烘烤，并檢查絕緣性能；如太硬，還要進(jìn)行退火處理。第二十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶的基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：由兩種金屬薄膜連接而成。有片狀、針狀和熱電極材料直接蒸鍍?cè)诒粶y(cè)表面上三種形式。特點(diǎn)：測(cè)量端小而薄，約為0.01~0.1m。故響應(yīng)快，時(shí)間常數(shù)為微秒級(jí)。測(cè)溫上限受粘接劑耐熱性的影響，一般到300oC(4)薄膜熱電偶1-熱電極；2-熱接點(diǎn)；3-絕緣基板；4-引出線第二十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶參考端溫度處理(1)

冰點(diǎn)法保持參考端溫度為0oC1－冰水混合物；2－保溫瓶；3－油類(lèi)或酒精；4－蒸溜水；5－試管；6－蓋；7－銅導(dǎo)線；8－顯示儀表

第二十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶參考端溫度處理(2)參考端溫度t0為不等于0oC的定值(a)熱電勢(shì)修正法(b)調(diào)整儀表起始點(diǎn)法第二十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶參考端溫度處理(3)

參考端溫度t0波動(dòng)時(shí)的補(bǔ)償方法a.

補(bǔ)償導(dǎo)線法作用：將參考端從溫度波動(dòng)的地方延伸到溫度較低而且較穩(wěn)定的新位置；標(biāo)準(zhǔn)熱電偶配對(duì)補(bǔ)償導(dǎo)線：S、B型——銅-銅鎳或B型用銅線；K型——補(bǔ)償型為銅-銅鎳，延伸型為本身；T型——為銅-銅鎳。注意事項(xiàng)：必須配對(duì)使用；極性切勿接反；兩連接點(diǎn)溫度必須相同，且不超過(guò)規(guī)定的溫度范圍。既然延伸型補(bǔ)償導(dǎo)線材料與熱電偶本身一樣，為何還要使用補(bǔ)償導(dǎo)線？第二十八頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)

2.5熱電偶參考端溫度處理b.冷端溫度補(bǔ)償器根據(jù)中間溫度定律原理：根據(jù)電橋平衡原理，讓電橋在20oC時(shí)達(dá)到平衡，當(dāng)偏離20oC時(shí)，電橋輸出第二十九頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶參考端溫度處理c.溫度補(bǔ)償盒作用：在不需要外部電源的情況下，為多點(diǎn)熱電偶參考端提供均勻的、穩(wěn)定的、已知的溫度場(chǎng)。高精度鉑電阻溫度計(jì)置于該裝置內(nèi)，用來(lái)修正熱電偶參考端的溫度。主要技術(shù)指標(biāo)：溫度均勻性：各通道間溫差小于0.2oC；絕緣電阻：各通道之間，通道對(duì)地，500M；使用環(huán)境溫度：-40oC~+60oC。

第三十頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶測(cè)溫回路第三十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

差動(dòng)熱電偶注意：(1)兩支熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線延伸出來(lái)的新冷端溫度必須相同；(2)

兩支熱電偶的熱電勢(shì)E和溫度T之間的關(guān)系必須呈線性。第三十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶并聯(lián)測(cè)量線路目的：用于測(cè)量多點(diǎn)溫度的平均值。注意：只有當(dāng)三支熱電偶均工作在線性部分時(shí)，該電勢(shì)平均值才能代表各點(diǎn)溫度的平均值第三十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶的校驗(yàn)?zāi)康模罕ＷC和提高熱電偶精度；方法：定點(diǎn)法和比較法。定點(diǎn)法：利用純金屬(如金、銀、鋅、銻、銅等)在熔化或凝固過(guò)程中，其平衡點(diǎn)具有固定不變的溫度作為檢定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)被檢熱電偶進(jìn)行分度。比較法：利用高一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)儀器，在電阻爐或恒溫槽中直接比較的一種分度方法。第三十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶的校驗(yàn)第三十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶的校驗(yàn)第三十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱電偶溫度計(jì)

熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)的誤差分析(1)熱電阻偶分度誤差1(2)補(bǔ)償導(dǎo)線誤差2(3)冷端線補(bǔ)償器誤差3(4)測(cè)量?jī)x表的基本誤差4第三十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五電阻溫度計(jì)

概述(1)定義：利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的性質(zhì)來(lái)測(cè)量溫度的溫度計(jì)叫電阻溫度計(jì)。(2)分類(lèi)：熱電阻、熱敏電阻。a.熱電阻定義：感溫元件是導(dǎo)體。溫度特性：隨著溫度的升高電阻值升高。一般溫度每升高1oC，電阻值升高0.4~0.6%。電阻值與溫度之間的關(guān)系為：第三十八頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五電阻溫度計(jì)

概述b.熱敏電阻定義：感溫元件是半導(dǎo)體。溫度特性：隨著溫度的升高電阻值下降。一般溫度每升高1oC，電阻值下降3~6%。電阻值與溫度之間的關(guān)系為：第三十九頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五電阻溫度計(jì)

概述(4)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：性能穩(wěn)定、靈敏度高、精度高、無(wú)參考端溫度補(bǔ)償問(wèn)題、測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、適于中低溫測(cè)量。缺點(diǎn)：一般熱慣性較大、不能測(cè)點(diǎn)的溫度、精度受導(dǎo)線電阻影響。(5)常用電阻溫度計(jì)鉑熱電阻、銅熱電阻(3)材料要求

在測(cè)溫范圍內(nèi)化學(xué)及物理性能穩(wěn)定，電阻溫度系數(shù)大、熱容量小、電阻與溫度之間的關(guān)系近于線性、容易復(fù)制和價(jià)格便宜等。第四十頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五電阻溫度計(jì)

鉑熱電阻(2)溫度系數(shù)：=0.003850oC-1(3)常用鉑電阻溫度計(jì)：Pt100和Pt10(4)常用溫度范圍：－200~850oC(5)允差：A級(jí)(0.15+0.002|t|)、B級(jí)(0.3+0.005|t|)(6)優(yōu)點(diǎn)：化學(xué)物理性能穩(wěn)定、測(cè)溫精度高、易復(fù)制；缺點(diǎn)：價(jià)格相對(duì)昂貴、不易在還原氣氛中使用。(1)溫度-電阻關(guān)系第四十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五電阻溫度計(jì)

銅熱電阻(1)溫度-電阻關(guān)系：Rt=R0(1+t)(2)溫度系數(shù)：=0.004280oC-1(3)常用銅電阻溫度計(jì)：Cu100和Cu50(4)常用溫度范圍：

-50~150oC(5)允差：0.1%R0(6)優(yōu)點(diǎn)：電阻與溫度有良好的線性關(guān)系、溫度系數(shù)比鉑大、易復(fù)制、價(jià)廉；缺點(diǎn)：易氧化、溫度范圍小、尺寸大、響應(yīng)較慢第四十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五電阻溫度計(jì)

熱敏電阻熱敏電阻是由氧化錳、氧化鎳、氧化鐵等金屬氧化物燒結(jié)而成的。(1)溫度-電阻關(guān)系：(4)優(yōu)點(diǎn)：溫度系數(shù)大、靈敏度高、不受引線電阻影響便于遠(yuǎn)距離測(cè)量、可制成任意大小和形狀、薄膜熱敏電阻的響應(yīng)可到毫秒量級(jí)；缺點(diǎn)：無(wú)統(tǒng)一分度表、非線性嚴(yán)重、互換性差、不適于高溫測(cè)量。(2)溫度系數(shù)：=-B/T2(3)常用溫度范圍：-170~300oC第四十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五電阻溫度計(jì)

熱電阻的結(jié)構(gòu)1-引出線；2-鉑絲；3-云母骨架；4-保護(hù)用云母片；5-銀綁帶；6-鉑電阻橫截面；7-保護(hù)套管；8-石英骨架；9-法蘭；10-接線盒(b)銅電阻1-引線；2-塑料骨架；3-銅線；4-內(nèi)保護(hù)套管；5-外保護(hù)套管(a)鉑電阻第四十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五電阻溫度計(jì)

熱電阻測(cè)量電路平衡電橋法(1)兩線制電橋平衡時(shí):由于ra和rb受環(huán)境溫度影響，因而無(wú)法精確測(cè)出Rt，從而帶來(lái)測(cè)量誤差。第四十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五電阻溫度計(jì)

熱電阻測(cè)量電路電橋平衡時(shí):Rt+ra=(R3+rb)R2/R1=R3+rb；其中：R1=R2，

ra=rb=rc則：Rt=R3示值精度：0.5級(jí)記錄精度：1.0級(jí)(2)三線制第四十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五電阻溫度計(jì)

熱電阻測(cè)量電路動(dòng)圈式儀表原理：國(guó)產(chǎn)動(dòng)圈式儀表的型號(hào)為XCZ－102，精度為1.0級(jí)。注意事項(xiàng)：不允許在斷開(kāi)熱電阻時(shí)接通動(dòng)圈式儀表的電源，不然，會(huì)因動(dòng)圈內(nèi)有過(guò)大電流而損壞儀表。第四十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五電阻溫度計(jì)

熱電阻測(cè)量電路電位差計(jì)第四十八頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五電阻溫度計(jì)

熱電阻測(cè)量電路恒流源法特點(diǎn)：恒流源內(nèi)阻高，可不計(jì)導(dǎo)線電阻的影響。精度只取決于恒流源的精度。第四十九頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五電阻溫度計(jì)

熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)誤差分析(1)

熱電阻分度誤差1(2)

自熱效應(yīng)誤差2(3)

導(dǎo)線電阻變化帶來(lái)的誤差3(4)

顯示儀表的基本誤差4第五十頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五接觸式測(cè)溫技術(shù)及誤差分析

概述接觸式測(cè)溫感受元件輸出＝被測(cè)對(duì)象溫度的兩個(gè)必須滿足的條件：熱力學(xué)平衡：感受元件與被測(cè)對(duì)象組成熱力學(xué)孤立系統(tǒng)，并達(dá)到熱平衡。響應(yīng)速度：響應(yīng)能夠無(wú)延遲地跟隨被測(cè)對(duì)象溫度的變化而變化，即要使溫度計(jì)的熱容和熱阻都為零。第五十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五接觸式測(cè)溫技術(shù)及誤差分析

概述解決辦法：(1)

分析被測(cè)對(duì)象，選擇合理的測(cè)溫技術(shù)，盡可能地減小各種影響測(cè)溫準(zhǔn)確度的因素；(2)

通過(guò)對(duì)各種影響因素的分析，使用簡(jiǎn)化的模型來(lái)對(duì)溫度計(jì)的輸出進(jìn)行一些近似的修正，以獲得準(zhǔn)確的溫度值。第五十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五流體溫度測(cè)量

接觸式測(cè)溫技術(shù)的一般問(wèn)題及熱平衡方程(2)測(cè)量端與周?chē)h(huán)境之間的輻射換熱(3)測(cè)量端的導(dǎo)熱測(cè)量端與氣流之間的對(duì)流換熱第五十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五流體溫度測(cè)量

接觸式測(cè)溫技術(shù)的一般問(wèn)題及熱平衡方程(4)測(cè)量端的儲(chǔ)熱測(cè)量端的熱平衡方程式為:即有：從而得到：第五十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五流體溫度測(cè)量

影響接觸式測(cè)溫的因素傳熱方面的原因：包括輻射和導(dǎo)熱誤差；氣動(dòng)原因：速度誤差；動(dòng)態(tài)響應(yīng)原因：動(dòng)態(tài)響應(yīng)誤差；催化效應(yīng)和火焰穩(wěn)定效應(yīng)：第五十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣體溫度測(cè)量

高速氣流溫度測(cè)量及速度誤差分析總溫：氣流速度絕能等熵滯止到零時(shí)的溫度。其中：T為靜溫，代表氣體分子無(wú)序運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能；

Tv為動(dòng)溫，表示氣體分子定向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。由于氣流靜溫不容易測(cè)量，通常都是通過(guò)測(cè)量總溫與速度來(lái)求得。第五十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣體溫度測(cè)量

高速氣流溫度測(cè)量及速度誤差分析氣體動(dòng)力學(xué)函數(shù)：馬赫數(shù)與速度系數(shù)之間的關(guān)系為：第五十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣體溫度測(cè)量

高速氣流溫度測(cè)量及速度誤差分析有效溫度Tg：當(dāng)溫度探針置于氣流中時(shí)，它感受到的溫度由于氣流部分滯止而高于靜溫，但又不能完全滯止而低于總溫，此溫度稱(chēng)為有效溫度。復(fù)溫系數(shù)：速度誤差：第五十八頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣體溫度測(cè)量

高速氣流溫度測(cè)量及速度誤差分析影響速度誤差的因素(1)

復(fù)溫系數(shù)越小，速度誤差越大；(2)

Ma數(shù)越高，速度誤差越大。減小速度誤差的措施(1)

采用滯止罩，并使測(cè)量端平行于氣流方向；目的：使流過(guò)測(cè)量端的氣流速度降低到一定程度，從而使速度誤差減小到允許范圍之內(nèi)而予以忽略。一般講，當(dāng)流過(guò)測(cè)量端的氣流Ma數(shù)<0.2時(shí)，可忽略速度誤差。第五十九頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣體溫度測(cè)量

高速氣流溫度測(cè)量及速度誤差分析第六十頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣體溫度測(cè)量

高速氣流溫度測(cè)量及速度誤差分析(2)

用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)出復(fù)溫系數(shù)r值，在已知Ma數(shù)下，計(jì)算出靜溫和總溫，從而求出速度誤差，對(duì)測(cè)溫結(jié)果進(jìn)行修正。

第六十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣體溫度測(cè)量

高速氣流溫度測(cè)量及速度誤差分析復(fù)溫系數(shù)的測(cè)定第六十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣體溫度測(cè)量

高速氣流溫度測(cè)量及速度誤差分析第六十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣體溫度測(cè)量

高速氣流溫度測(cè)量及速度誤差分析難點(diǎn)：(1)被校熱電偶只有速度誤差即Tg=Tj；(2)測(cè)準(zhǔn)T*-Tg：采用溫差法。第六十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣體溫度測(cè)量

高溫氣流溫度測(cè)量及輻射誤差分析輻射誤差：由于測(cè)量端與環(huán)境之間的輻射換熱，引起測(cè)量端溫度Tj偏離氣流有效溫度Tg的誤差。(1)減小輻射誤差的具體方法a.減小測(cè)量端與其“可視”壁面的溫差：最簡(jiǎn)單而有效的辦法是對(duì)測(cè)量端加裝屏蔽罩。第六十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣體溫度測(cè)量

高溫氣流溫度測(cè)量及輻射誤差分析第六十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣體溫度測(cè)量

高溫氣流溫度測(cè)量及輻射誤差分析b.增大對(duì)流換熱系數(shù)對(duì)于氣流繞流球形測(cè)量端的換熱情況，可實(shí)驗(yàn)求得B=0.33；m=0.6，此時(shí)c.提高壁溫d.減小熱電極的黑度第六十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣體溫度測(cè)量

高溫氣流溫度測(cè)量及輻射誤差分析(2)輻射誤差的校準(zhǔn)與估算式中：Krad為輻射修正系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定；Ma為氣流馬赫數(shù)；p為氣流靜壓；p0為參考靜壓，取0.1MPa；T0為參考溫度，取555K；Tj為傳感器指示溫度；Tw為氣流管道壁面溫度。第六十八頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣體溫度測(cè)量

導(dǎo)熱誤差分析

導(dǎo)熱誤差：由于測(cè)量端與熱電偶安裝座之間的溫差，使得測(cè)量端沿?zé)犭姌O及支桿導(dǎo)熱而造成的測(cè)量誤差。根據(jù)無(wú)限長(zhǎng)樞軸熱傳導(dǎo)理論，在穩(wěn)態(tài)且忽略輻射換熱的條件下：第六十九頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五減小導(dǎo)熱誤差的具體措施：(1)增大L/d：對(duì)于裸絲支桿式熱電偶，可用“侵入總直徑數(shù)”的概念來(lái)考慮侵入長(zhǎng)度的影響，以把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以推廣。裸絲支桿式熱電偶的“侵入總直徑數(shù)”為只要侵入的總直徑數(shù)相同，則不同尺寸的熱電偶的導(dǎo)熱誤差也大致相同。對(duì)高Re數(shù)，L/d>10時(shí)，導(dǎo)熱誤差就比較小了。但當(dāng)Re數(shù)很低，而且準(zhǔn)確度要求較高時(shí)，則要求L/d>20。氣體溫度測(cè)量

導(dǎo)熱誤差分析第七十頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五(2)選用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料做熱電極、絕緣套管、支桿及屏蔽罩等，以增加導(dǎo)熱熱阻；(3)增大對(duì)流換熱系數(shù)；(4)提高安裝座溫度。氣體溫度測(cè)量

導(dǎo)熱誤差分析第七十一頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣體溫度測(cè)量

動(dòng)態(tài)氣流溫度測(cè)量及動(dòng)態(tài)誤差分析動(dòng)態(tài)溫度測(cè)量：氣流溫度隨時(shí)間變化的不穩(wěn)定狀態(tài)的溫度測(cè)量。動(dòng)態(tài)響應(yīng)誤差：由于熱電偶本身具有熱慣性，所以熱電偶測(cè)量端溫度Tj的變化不但在時(shí)間上滯后于Tg的變化，而且在量值上也將偏離Tg，其偏差（Tg-Tj）即為熱電偶的動(dòng)態(tài)響應(yīng)誤差。熱平衡方程式：第七十二頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五令時(shí)間常數(shù)：動(dòng)態(tài)響應(yīng)誤差：氣體溫度測(cè)量

動(dòng)態(tài)氣流溫度測(cè)量及動(dòng)態(tài)誤差分析第七十三頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣體溫度測(cè)量

動(dòng)態(tài)氣流溫度測(cè)量及動(dòng)態(tài)誤差分析時(shí)間常數(shù)的測(cè)定(1)熱電偶對(duì)溫度階躍的響應(yīng)第七十四頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五第三節(jié)氣體溫度測(cè)量

3.5動(dòng)態(tài)氣流的溫度測(cè)量通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)誤差公式積分得到：當(dāng)t=時(shí)：或(2)參考時(shí)間常數(shù)：第七十五頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣體溫度測(cè)量

動(dòng)態(tài)氣流溫度測(cè)量及動(dòng)態(tài)誤差分析減小動(dòng)態(tài)響應(yīng)誤差的方法(1)采用尺寸較小和V/A0較小的測(cè)量端；(2)增大換熱系數(shù)；(3)控制導(dǎo)熱的影響第七十六頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣體溫度測(cè)量

催化效應(yīng)及火焰穩(wěn)定效應(yīng)

催化效應(yīng)：可燃?xì)怏w遇到貴金屬時(shí)，會(huì)在貴金屬的催化作用下進(jìn)行燃燒，從而使測(cè)量端溫度偏高。

影響催化效應(yīng)的主要因素有：(1)熱電極材料和燃?xì)獾某煞旨皾舛龋?2)燃?xì)鉁囟龋?3)氣流速度；(4)熱電極表面狀況。第七十七頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五氣體溫度測(cè)量

催化效應(yīng)及火焰穩(wěn)定效應(yīng)火焰穩(wěn)定效應(yīng)：當(dāng)熱電偶插入燃?xì)鈺r(shí)，由于其下游形成低速回流區(qū)，因此就可能形成穩(wěn)定的火焰，從而使測(cè)量端溫度偏高。熱電偶的火焰穩(wěn)定效應(yīng)所引起的偏差，將隨燃?xì)鉂舛?、溫度及熱電偶直徑的減小而減小。在一般情況下，這種效應(yīng)可不予考慮。

第七十八頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五總溫?zé)犭娕嫉脑O(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)原則總溫?zé)犭娕迹涸跓犭娕嫉慕Y(jié)構(gòu)上采取一定措施，把熱電偶的速度誤差、傳熱誤差和動(dòng)態(tài)響應(yīng)誤差減小到允許的誤差范圍之內(nèi)，使測(cè)溫時(shí)能直接讀取氣流總溫的熱電偶。減小誤差的主要措施為：(1)裝滯止罩，降低罩內(nèi)氣流速度以減小速度誤差(2)裝屏蔽罩及增加罩內(nèi)氣流速度以減小輻射誤差(3)增加裸絲侵入長(zhǎng)度及增加流過(guò)測(cè)量端的氣流速度以減小導(dǎo)熱誤差；(4)減小測(cè)量端尺寸及其體積V和表面積A0的比值V/A0，并增加流過(guò)測(cè)量端的氣流速度以減小動(dòng)態(tài)響應(yīng)誤差。第七十九頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五總溫?zé)犭娕嫉脑O(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)原則總溫?zé)犭娕荚O(shè)計(jì)需考慮的主要因素：(1)溫度范圍；(2)測(cè)量位置；(3)強(qiáng)度；(4)測(cè)溫目的(精度要求)；(5)主要誤差源；(6)堵塞；(7)安裝方式；(8)加工難度。第八十頁(yè)，共九十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五總溫?zé)犭娕嫉脑O(shè)計(jì)