?第一章參數(shù)檢測一、溫度測量本篇主要介紹溫標、測溫方法、以及各種常見溫度檢測技術(shù)。?1溫度和溫標溫度是表征物體冷熱程度的物理量。譬如規(guī)定什么樣的溫度是150℃，什么樣的溫度是200℃用來衡量物體溫度高低的標尺叫溫度標尺，簡稱“溫標”。國際普遍使用的溫標有四種：熱力學溫標、國際實用溫標、攝氏溫標、華氏溫標攝氏溫標（1740年瑞典人攝爾修斯(Celsius)）

定義：水銀體膨脹是線性；標準大氣壓下純水的冰點是攝氏零度，沸點為100度，而將汞柱在這兩點間等分為100格，每等分格為攝氏1度，標記為℃。華氏溫標定義：1714年德國人華倫海特(Fahrenheit)以水銀為測溫介質(zhì)，制成玻璃棒水銀溫度計。規(guī)定水的沸點為212度，氯化銨與冰的混合物為0度(純水冰點32度)，中間等分為212份，每一份為1度記作℉。稱為華氏溫標。熱力學溫標（開氏溫度）以熱力學第二定律為基礎(chǔ)，規(guī)定分子運動停止（即沒有熱存在）時的溫度為絕對零度（0K）。選用水的三相點溫度為273.16，定義水的三相點溫度的1/273.16為1度，單位為K，這樣就建立了熱力學溫標。熱力學溫標是一種純理論、與物體任何物理性質(zhì)無關(guān)的溫標，存在實驗上的困難，不便于實際應(yīng)用。國際實用溫標ITS-90國際溫標ITS-90同時定義國際開爾文溫度(符號為T90)和國際攝氏溫度(符號為t90)國際實用溫標指出，熱力學溫度為基本物理量，規(guī)定水的三相點溫度為273.16，單位為k，1k的大小為水的三相點熱力學溫度的1/273.16，由于攝氏溫標將冰點定義為0℃，而冰點比水的三相點低0.01k，那么冰點溫度為273.15k，即單位℃當表示溫度差和溫度間隔時1℃=1K熱電偶熱電偶溫度傳感器溫差熱電偶（簡稱熱電偶）是目前溫度測量中使用最普遍的傳感元件之一。它除具有結(jié)構(gòu)簡單，測量范圍寬、準確度高、熱慣性小，輸出信號為電信號便于遠傳或信號轉(zhuǎn)換等優(yōu)點外，還能用來測量流體的溫度、測量固體以及固體壁面的溫度。微型熱電偶還可用于快速及動態(tài)溫度的測量。熱電偶溫度傳感器溫差熱電偶（簡稱熱電偶）是目前溫度測量中使用最普遍的傳感元件之一。它除具有結(jié)構(gòu)簡單，測量范圍寬、準確度高、熱慣性小，輸出信號為電信號便于遠傳或信號轉(zhuǎn)換等優(yōu)點外，還能用來測量流體的溫度、測量固體以及固體壁面的溫度。微型熱電偶還可用于快速及動態(tài)溫度的測量。熱電偶工作原理兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組合成如圖所示閉合回路，若導(dǎo)體A和B的連接處溫度不同（設(shè)T＞T0），則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也就是說回路中有電動勢存在，這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)。這種現(xiàn)象早在1821年首先由塞貝克（See－back）發(fā)現(xiàn),所以又稱塞貝克效應(yīng)。熱電偶原理圖TT0AB回路中所產(chǎn)生的電動勢，叫熱電勢。熱電勢由兩部分組成，即溫差電勢和接觸電勢。接觸電勢兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體A、B相接觸時產(chǎn)生的電動勢叫接觸電勢。接觸電勢原理圖+ABTeAB(T)-熱電偶回路電勢熱電偶回路電勢eAB(T)——導(dǎo)體A、B結(jié)點在溫度T時形成的接觸電動勢；e——單位電荷，e=1.6×10-19C；

k——波爾茲曼常數(shù)，k=1.38×10-23J/K

；NA、NB

——導(dǎo)體A、B在溫度為T時的電子密度。接觸電勢的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。溫差電勢同一導(dǎo)體兩端溫度不同而產(chǎn)生的電勢稱為溫差電勢。AeA(T,To)ToT溫差電勢原理圖eA(T，T0)——導(dǎo)體A兩端溫度為T、T0時形成的溫差電動勢；T，T0——高低端的絕對溫度；σA——湯姆遜系數(shù)，表示導(dǎo)體A兩端的溫度差為1℃時所產(chǎn)生的溫差電動勢，例如在0℃時，銅的σ=2μV/℃?；芈窡犭妱萦蓪?dǎo)體材料A、B組成的閉合回路，其接點溫度分別為T、T0,如果T＞T0，則必存在著兩個接觸電勢和兩個溫差電勢，回路總電勢：T0TeAB(T)eAB(T0)eA(T,T0)eB(T,T0)AB熱電偶回路電勢如果固定冷段溫度，=C（常數(shù)），則：中間導(dǎo)體定律一個由幾種不同導(dǎo)體材料連接成的閉合回路，只要它們彼此連接的接點溫度相同，則此回路各接點產(chǎn)生的熱電勢的代數(shù)和為零。

E總=EAB（T）+EBC（T）+ECA（T）=0三種不同導(dǎo)體組成的熱電偶回路TABCTT如圖，由A、B、C三種材料組成的閉合回路，則20將第三種材料C接入由A、B組成的熱電偶回路，如圖，則圖a中的A、C接點2與C、A的接點3，均處于相同溫度T0之中，此回路的總電勢不變，即3EAB（T1,T2）=EAB（T1）-EAB（T2）EAB(T1,T2)=EAB(T1)-EAB（T2）T2T1AaBC23EABaAT023AEABT2C(a)(b)T0T0第三種材料接入熱電偶回路圖同理，圖b中C、A接點2與C、B的接點3，同處于溫度T0之中，此回路的電勢也為：T1接入中間導(dǎo)體的熱電偶回路其中帶入原式并參見課本（1-2）得出：常用熱電偶熱電偶材料應(yīng)滿足：物理性能穩(wěn)定，熱電特性不隨時間改變；化學性能穩(wěn)定，以保證在不同介質(zhì)中測量時不被腐蝕；熱電勢高，導(dǎo)電率高，且電阻溫度系數(shù)小；便于制造；基本結(jié)構(gòu)1－接線盒2－保險套管3―絕緣套管4―熱電偶絲普通熱電偶結(jié)構(gòu)圖熱電偶主要分類常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所調(diào)用標準熱電偶是指國家標準規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。標準化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶?？焖傥⑿蜔犭娕际疽鈭D見P11圖1-5冷段溫度補償原因熱電偶熱電勢的大小是熱端溫度和冷端的函數(shù)差，為保證輸出熱電勢是被測溫度的單值函數(shù)，必須使冷端溫度保持恒定；熱電偶分度表給出的熱電勢是以冷端溫度0℃為依據(jù)，否則會產(chǎn)生誤差。方法

冷端補償導(dǎo)線法

計算校正法冰浴法補償電橋法零點遷移法軟件處理法冷段補償導(dǎo)線法

mVEAB(T,T0)T’0T'0TABUT0T0A’B’補償導(dǎo)線連接圖計算校正法EAB(t,0)=EAB(t,t0)+EAB(t0,0)式中t——工作端溫度t0——實際冷段溫度EAB(t,0)——熱電偶工作在兩端溫度t與t0時儀表測出的熱電勢；EAB(t,t0)，EAB(T0,0)——該熱電偶爆出冷段溫度為0℃，而工作溫度分別取t，t0時的熱電勢值，此值可以從相應(yīng)地熱電偶分度表中查到。熱電阻由金屬（鉑、銅、鎳等）材料制成的稱為熱電阻；由半導(dǎo)體材料制成的稱為熱敏電阻。熱電阻溫度傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的變化而變化的原理制成的，可將溫度的變化轉(zhuǎn)化為電阻的變化。熱電阻結(jié)構(gòu)熱敏電阻用于電熱水器的溫度控制

溫度顯示儀表顯示儀表接受測溫元件輸出信號，講測量值顯示（指示、記錄等）出來以供觀察的