第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

《熱能與動(dòng)力工程測(cè)試技術(shù)》·第4版3.1測(cè)量誤差的基本概念3.2隨機(jī)誤差分析與表達(dá)3.3系統(tǒng)誤差分析與處理3.4疏失誤差的消除3.5測(cè)量誤差的計(jì)算3.6測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法3.1

測(cè)量誤差的基本概念第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

在測(cè)量過程中產(chǎn)生誤差的因素是多種多樣的，如果按照影響因素的出現(xiàn)規(guī)律以及它們對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響程度來區(qū)分，可將測(cè)量誤差分為三類：系統(tǒng)誤差

在測(cè)量過程中，由某些具有規(guī)律性的、影響程度可以由確定的因素所引起的誤差稱為系統(tǒng)誤差。

主要因素：儀器本身及其安裝使用方法、環(huán)境條件、測(cè)試人員的操作習(xí)慣等。

準(zhǔn)確度（Justness）：對(duì)于同一被測(cè)量進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)，每次測(cè)量數(shù)據(jù)與真值之間的偏離程度體現(xiàn)了系統(tǒng)誤差的大小，是系統(tǒng)誤差的反映。

系統(tǒng)誤差是可能被消除或修正的！3.1

測(cè)量誤差的基本概念第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理隨機(jī)誤差

在測(cè)量過程中，由許多未知的或微小的因素對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生綜合影響的結(jié)果。這些因素出現(xiàn)與否以及它們的影響程度都是難以確定的。隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值逐漸接近于零。

等精度測(cè)量：（用同一儀器、按同一方法、由同一觀測(cè)者進(jìn)行的測(cè)量）條件下，對(duì)同一測(cè)量參數(shù)進(jìn)行多次測(cè)量。

隨機(jī)誤差必然存在于測(cè)量結(jié)果之中！

精密度（Precision）：對(duì)于同一被測(cè)量進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)，每次測(cè)量數(shù)據(jù)之間的偏離程度是隨機(jī)誤差大小的反映，是隨機(jī)誤差的反映。

精確度（常的常簡(jiǎn)稱精度，Accuracy）：是上述準(zhǔn)確度、精密度的綜合反映，體現(xiàn)同一被測(cè)量多次測(cè)量數(shù)據(jù)密集接近真值的程度。3.1

測(cè)量誤差的基本概念第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理疏失誤差

疏失誤差主要由于測(cè)量者粗心或操作失誤等引起，這類疏失誤差無規(guī)則可尋，無法修正。

包含疏失誤差的測(cè)量結(jié)果只能舍棄不用！

3.2

隨機(jī)誤差分析與表達(dá)第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

雖然就測(cè)量的個(gè)體而言隨機(jī)誤差是無規(guī)律的，但就整體而言隨機(jī)誤差仍然遵循著一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。因此，可以用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法來處理和分析測(cè)量結(jié)果，從而了解隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，并提出減小隨機(jī)誤差影響的方法。

1.隨機(jī)誤差的分布規(guī)律

隨機(jī)誤差可分正態(tài)分布與非正態(tài)分布兩大類，其中非正態(tài)分布又有均勻分布與反正弦分布之分，但就大多數(shù)測(cè)量而言，其測(cè)量結(jié)果中的隨機(jī)誤差都服從正態(tài)分布規(guī)律。

3.2隨機(jī)誤差分析與表達(dá)第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

左圖為三個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)差下的隨機(jī)誤差正態(tài)分布曲線，從中可以看到隨機(jī)誤差的以下特性。

1）單峰性。概率密度峰值出現(xiàn)在被測(cè)量的平均值附近，即誤差

接近零位置；且標(biāo)準(zhǔn)差

越小，曲線越狹窄陡峭。以上說明隨機(jī)誤差中小誤差出現(xiàn)的概率大。

2）對(duì)稱性。絕對(duì)值相等、符號(hào)相反的隨機(jī)誤差出現(xiàn)的概率相等。

3）抵償性。由上述對(duì)稱性可以推斷，當(dāng)重復(fù)測(cè)量次數(shù)無限多（n

）時(shí)，正負(fù)誤差互相抵償，即隨機(jī)誤差的平均值趨于零。意味著增加重復(fù)測(cè)量次數(shù)可以減小測(cè)量結(jié)果的隨機(jī)誤差。3.2隨機(jī)誤差分析與表達(dá)第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

2.有限測(cè)量次數(shù)中隨機(jī)誤差的表達(dá)

對(duì)于有限次數(shù)測(cè)量，采用測(cè)量值與算術(shù)平均值的偏差來估算標(biāo)準(zhǔn)差，即樣本標(biāo)準(zhǔn)差為：算數(shù)平均標(biāo)準(zhǔn)差為：

算術(shù)平均值的極限誤差：3.2隨機(jī)誤差分析與表達(dá)第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

因此，對(duì)于有限次測(cè)量的最后測(cè)量結(jié)果可寫成3.3系統(tǒng)誤差分析與處理第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

1.系統(tǒng)誤差的基本特性

恒值系統(tǒng)誤差：在同一條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)，誤差的絕對(duì)值和符號(hào)保持不變。

變值系統(tǒng)誤差：對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)，誤差的絕對(duì)值和符號(hào)按一定規(guī)律變化。線性變值系統(tǒng)誤差非線性變值系統(tǒng)誤差

由上述特征可知，多次重復(fù)測(cè)量不能抵償系統(tǒng)誤差，而且誤差值可能很大，因此必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并采取減小或者消除措施。3.3系統(tǒng)誤差分析與處理第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

2.系統(tǒng)誤差的判斷

a.變值系統(tǒng)誤差的判斷

（1）阿貝-赫梅特準(zhǔn)則（用于周期性系統(tǒng)誤差的判斷）

①計(jì)算測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值：

②計(jì)算測(cè)量值偏差：

③計(jì)算算數(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差：

④判斷：3.3系統(tǒng)誤差分析與處理第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

若上式成立，則測(cè)量結(jié)果存在周期性系統(tǒng)誤差。

（2）偏差核算法——馬力科夫準(zhǔn)則（檢查是否含有線性系統(tǒng)誤差）

將按照測(cè)量先后排序的測(cè)量結(jié)果分為前半組x1,x2,…xm和后半組xm+1,xm+2,…xn,計(jì)算兩組測(cè)量值偏差和的差值，即

如果D值顯著偏離零值，則認(rèn)為測(cè)量結(jié)果中含有線性系統(tǒng)誤差。3.3系統(tǒng)誤差分析與處理第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理例

對(duì)某電阻兩端電壓等精度測(cè)量10次，其值分別為28.03V、28.01V、27.98V、27.94V、27.96V、28.02V、28.00V、27.93V、27.95V、27.90V，利用阿貝-赫梅特準(zhǔn)則檢驗(yàn)測(cè)量中有無周期性系統(tǒng)誤差。解：

故可判斷測(cè)量結(jié)果不存在周期性系統(tǒng)誤差。3.3系統(tǒng)誤差分析與處理第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

（3）算術(shù)平均值與標(biāo)準(zhǔn)差比較法

3.3系統(tǒng)誤差分析與處理第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

3.系統(tǒng)誤差的修正與消除

a.根源控制幾種最常用的消除或修正系統(tǒng)誤差的方法：

每一次測(cè)量之前都應(yīng)該對(duì)測(cè)量過程可能產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的環(huán)節(jié)作詳細(xì)分析，正確選擇、安裝、調(diào)整和操作測(cè)量?jī)x器，嚴(yán)格遵守使用環(huán)境條件要求。

b.預(yù)檢法

預(yù)檢法也稱校準(zhǔn)法。這種方法是預(yù)先檢定測(cè)量?jī)x器的系統(tǒng)誤差，制作誤差曲線或者校準(zhǔn)曲線，以之修正或校準(zhǔn)實(shí)際測(cè)量結(jié)果。需要說明，由于修正值本身也會(huì)有誤差，因此這種修正方法不可能完全消除系統(tǒng)誤差，測(cè)量結(jié)果中殘留的系統(tǒng)誤差可按隨機(jī)誤差處理。

c.交換法

測(cè)量過程通過變換某些條件（如被測(cè)對(duì)象的位置等），使產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的因素相互抵消，達(dá)到減小或消除誤差的方法。3.3系統(tǒng)誤差分析與處理第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

4.系統(tǒng)誤差的估算

a.代數(shù)綜合法

b.算術(shù)綜合法

c.幾何綜合法3.3系統(tǒng)誤差分析與處理第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理例

解：（1）儀表基本誤差（2）環(huán)境溫度造成的系統(tǒng)誤差（3）安裝誤差

3.3系統(tǒng)誤差分析與處理第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

（4）讀數(shù)誤差

3.3系統(tǒng)誤差分析與處理第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

此例中，因系統(tǒng)誤差項(xiàng)數(shù)不多，為了安全起見可采用算術(shù)綜合法的計(jì)算值。3.4疏失誤差的消除第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

如果可以明確奇異的數(shù)據(jù)是由于人為的錯(cuò)讀、錯(cuò)記或者錯(cuò)算造成，則可以直接剔除，否則需要按照一定的準(zhǔn)則判斷，然后再做處理。

下面介紹常用的判斷準(zhǔn)則，且認(rèn)為下述測(cè)量已修正系統(tǒng)誤差，或者系統(tǒng)誤差可以忽略不計(jì)。1.萊依特（Райта）準(zhǔn)則

當(dāng)重復(fù)次數(shù)n≤10的情況下，萊依特準(zhǔn)則不再適用，需要采用其他判別準(zhǔn)則。3.4疏失誤差的消除第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理2.格拉布斯(Grubbs)準(zhǔn)則

則可認(rèn)為測(cè)量結(jié)果中含有疏失誤差。3.4疏失誤差的消除第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理3.t檢驗(yàn)準(zhǔn)則

3.4疏失誤差的消除第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理4.狄克遜準(zhǔn)則

3.4疏失誤差的消除第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

⑤剔除含疏失誤差的測(cè)量結(jié)果后，重新②-④步驟，直至計(jì)算得到的統(tǒng)計(jì)量均小于臨界值。3.5測(cè)量誤差的計(jì)算第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

以上章節(jié)介紹了各類誤差的基本分析與處理方法，本節(jié)將針對(duì)不同的測(cè)量類別介紹誤差計(jì)算處理方法的綜合應(yīng)用。

當(dāng)獲得一組原始測(cè)量數(shù)據(jù)后，進(jìn)行誤差分析與計(jì)算的基本步驟是：①剔除疏失誤差。②修正系統(tǒng)誤差。③最后在確定不存在疏失誤差與系統(tǒng)誤差的情況下，對(duì)隨機(jī)誤差進(jìn)行分析和計(jì)算。

以下關(guān)于不同測(cè)量類別的誤差計(jì)算都是指在完成上述①、②步驟的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。

1.直接測(cè)量誤差的計(jì)算

a.單次測(cè)量誤差的估算

3.5測(cè)量誤差的計(jì)算第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理例：

某一離心式轉(zhuǎn)速表滿刻度讀數(shù)為2000r/min，精度級(jí)為1級(jí)。試求用此轉(zhuǎn)速表測(cè)量轉(zhuǎn)速，當(dāng)指針值為200r/min與1500r/min時(shí)，可能出現(xiàn)的最大相對(duì)誤差。解：

當(dāng)示值為200r/min時(shí)的最大相對(duì)誤差為：

當(dāng)示值為1500r/min時(shí)的最大相對(duì)誤差為：

可見，采用確定量程和精度等級(jí)的儀器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，被測(cè)量量值越小，其相對(duì)誤差越大。因此，選擇測(cè)量?jī)x器的量程時(shí)，需要對(duì)被測(cè)量的量值范圍做預(yù)估，盡可能使測(cè)量值接近于儀器的滿刻度。3.5測(cè)量誤差的計(jì)算第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

b.等精度測(cè)量誤差的計(jì)算

①計(jì)算平均值

3.5測(cè)量誤差的計(jì)算第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理⑤測(cè)量結(jié)果表達(dá)

c.非等精度測(cè)量誤差的計(jì)算

“權(quán)”：“權(quán)”值的大小與測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)誤差密切相關(guān)，標(biāo)準(zhǔn)差越小，說明相應(yīng)的測(cè)量結(jié)果越可靠，對(duì)應(yīng)的“權(quán)”值也就越大，“權(quán)”值與標(biāo)準(zhǔn)誤差的平方成反比。3.5測(cè)量誤差的計(jì)算第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

3.5測(cè)量誤差的計(jì)算第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

2.間接測(cè)量誤差的計(jì)算

由前述知識(shí)可知，間接測(cè)量（計(jì)算值）誤差不僅與直接測(cè)量參數(shù)的測(cè)量誤差有關(guān)，而且還和兩者之間的函數(shù)關(guān)系有關(guān)。

設(shè)被測(cè)量為y，其關(guān)聯(lián)的直接測(cè)量量為x,z,w…，它們之間的函數(shù)關(guān)系為：

令

x、

z、

w…分別代表x、z、w…的測(cè)量誤差，

y代表由

x、

z、

w…導(dǎo)致的被測(cè)量的誤差，則

按泰勒級(jí)數(shù)展開，化簡(jiǎn)得到間接測(cè)量誤差的一般表達(dá)式，即間接測(cè)量的誤差傳遞函數(shù)：3.5測(cè)量誤差的計(jì)算第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

3.5測(cè)量誤差的計(jì)算第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

3.6測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理測(cè)試數(shù)據(jù)處理的根本目的是為了便于從測(cè)量結(jié)果中挖掘有意義的信息，包括被測(cè)對(duì)象的基本屬性、變化規(guī)律等等，涉及數(shù)據(jù)的誤差分析與計(jì)算、有效數(shù)字表達(dá)與計(jì)算、函數(shù)擬合與圖表表示等等。

1.測(cè)量數(shù)據(jù)的有效數(shù)字表達(dá)及其計(jì)算法則

有效數(shù)字的表達(dá)與計(jì)算法則一般可歸納如下：

①記錄測(cè)量值時(shí)，只保留一位欠準(zhǔn)數(shù)字。

②除另有規(guī)定外，欠準(zhǔn)數(shù)字表示末位有±1/10個(gè)分度（刻度）單位的誤差。如分度值為1℃的溫度計(jì)讀數(shù)，其誤差為±0.1℃。

③當(dāng)有效數(shù)字位數(shù)確定后，其余數(shù)字應(yīng)一律舍去。舍去的原則是：凡末位有效數(shù)字（欠準(zhǔn)數(shù)字）后面的第一位數(shù)字大于5，則須在欠準(zhǔn)數(shù)字上加1，小于5則舍去不計(jì)。等于5時(shí)，若前一位數(shù)為奇數(shù)，則加1；為偶數(shù)時(shí)則舍去不計(jì)。如上取舍而造成的誤差大都能互相抵消，從而降低了在數(shù)據(jù)處理過程中的誤差積累。

④當(dāng)?shù)谝晃挥行?shù)字大于或等于8時(shí)，在計(jì)算有效數(shù)字位數(shù)時(shí)可多計(jì)一位。

⑤對(duì)多個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行加減法運(yùn)算時(shí)，其和或差的小數(shù)點(diǎn)后面保留的位數(shù)應(yīng)與個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)中小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)最少者相同。這是因?yàn)閰⑴c加、減法運(yùn)算的數(shù)據(jù)具有相同的量綱，其中小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)最少的數(shù)據(jù)是使用分度值最大的測(cè)量?jī)x器測(cè)得，其最后一位數(shù)字已經(jīng)是欠準(zhǔn)數(shù)字，它決定了運(yùn)算結(jié)果的精度。3.6測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

⑥在對(duì)多個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行乘除法運(yùn)算時(shí)，其積或商的有效數(shù)字位數(shù)的保留必須以各個(gè)數(shù)據(jù)中有效數(shù)字位數(shù)最少為準(zhǔn)。

例如，1.21×25.64×1.0578=32.8176

32.8，即所得結(jié)果應(yīng)表達(dá)為32.8。

⑦在對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)做乘方和開方運(yùn)算時(shí)，所得結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)保留應(yīng)與原始數(shù)據(jù)相同。例如7.252=52.5625

52.6。

⑨在混合運(yùn)算中，按照四則混合運(yùn)算的基本法則，先乘除后加減，每一步運(yùn)算的結(jié)果都按照上述運(yùn)算法則進(jìn)行修約。

3.6測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理?對(duì)四個(gè)數(shù)或超過四個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值計(jì)算時(shí)，所得結(jié)果的有效數(shù)字可增加一位。?表示分析方法的精密度和準(zhǔn)確度時(shí)，有效數(shù)字通常只取一位，最多取兩位。

2.測(cè)量數(shù)據(jù)的圖示法

所謂圖示法就是將因變量和自變量的測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)描繪于選定的坐標(biāo)系之中，并用曲線連接。為了使繪制的曲線能夠明確地反映客觀規(guī)律，滿足科學(xué)分析的需要，一般需要遵循以下規(guī)則和步驟。

a.坐標(biāo)尺的選擇

分度應(yīng)使每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)都能夠迅速方便地讀出，同時(shí)還必須考慮到測(cè)量數(shù)據(jù)的精度。

縱、橫坐標(biāo)既代表各自的變量，又有各自的量綱，因而兩者可有各自的比例尺。

一般說所選擇的坐標(biāo)比例應(yīng)使所繪制的曲線盡可能有近于1的變化斜率。3.6測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

b.曲線極值處理

測(cè)量結(jié)果曲線表達(dá)中的極值或奇異點(diǎn)對(duì)試驗(yàn)分析及其結(jié)論有著十分重要的影響。因此，首先需要在試驗(yàn)測(cè)量過程就予以重視，當(dāng)發(fā)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)出現(xiàn)明顯改變時(shí)，應(yīng)該在附近增加測(cè)量點(diǎn)的密度。其次，在繪制曲線時(shí)不能隨意處理極值數(shù)據(jù)。

c.圖示法的其他若干技術(shù)問題

（1）繪制的圖形要豐滿，能占滿全幅坐標(biāo)。

（2）對(duì)曲線進(jìn)行光順處理時(shí)，不必（一般也不可能）讓曲線通過每一測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)（特別是上下限兩個(gè)端點(diǎn)，因?yàn)橛捎趦x器及測(cè)量方法的關(guān)系，兩端點(diǎn)的測(cè)量精度相對(duì)較差）。

（3）在不同試驗(yàn)條件下對(duì)某一被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量時(shí)，如果要將所有測(cè)量數(shù)據(jù)繪制在同一圖上，可用不同線型，如虛線、點(diǎn)劃線、實(shí)線等，或用不同的描點(diǎn)圖形（○、△、×…）來區(qū)別表示不同測(cè)量條件之所得。3.6測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

3.測(cè)量數(shù)據(jù)的函數(shù)擬合——回歸分析

回歸分析的主要任務(wù)是采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，從測(cè)量數(shù)據(jù)中尋求變量之間的關(guān)系，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式（也稱擬合函數(shù)），并對(duì)表達(dá)式的可信度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。

a.一元多項(xiàng)式回歸的最小二乘法

設(shè)x和y分別是自變量和應(yīng)變量，兩者之間的函數(shù)關(guān)系通?？梢杂靡粋€(gè)m階多項(xiàng)式來逼近，即

3.6測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

將以上各式均除以-2并整理，可得到m+1個(gè)方程：

3.6測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

b.一元線性回歸分析及其檢驗(yàn)

一元線性回歸方程可簡(jiǎn)化為

即

3.6測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理

c.一元線性回歸分析的線性變換非線性方程線性化方程線性化變量YX《熱能與動(dòng)力工程測(cè)試技術(shù)》·第4版思考題1、測(cè)量疏失誤差有那幾類，各類疏失誤差的主要特點(diǎn)。2、系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因及消除方法。3、什么叫做等精度測(cè)量和非等精度測(cè)量，為什么在非等精度測(cè)量中引入“權(quán)”的概念計(jì)算更為合理？4、某壓力表量程為20MPa，測(cè)量值疏失誤差不允許超過0.01MPa，問該壓力表的精度等級(jí)是多少？第3章測(cè)量誤差分析及數(shù)據(jù)處理第4章溫度測(cè)量《熱能與動(dòng)力工程測(cè)試技術(shù)》·第4版4.1概述4.2接觸式測(cè)溫計(jì)4.3非接觸式熱輻射測(cè)溫技術(shù)第4章溫度測(cè)量4.1概述溫度是表示物體冷熱程度的物理量。從分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)看，溫度是物體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能大小的一個(gè)度量標(biāo)志，它也是熱能與動(dòng)力機(jī)械中經(jīng)常要測(cè)量的物理量。

用來度量溫度高低的尺度稱為溫度標(biāo)尺，簡(jiǎn)稱“溫標(biāo)”，它規(guī)定了溫度的零點(diǎn)和基本測(cè)量單位。目前用得較多的溫標(biāo)有熱力學(xué)溫標(biāo)、國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)和華氏溫標(biāo)。1.溫標(biāo)的定義或tc為攝氏溫度（℃）；tF為華氏溫度（℉）

熱力學(xué)溫標(biāo)符號(hào)為T，單位為開爾文（K）。規(guī)定水的三相點(diǎn)（即水的固、液、氣三態(tài)共存時(shí)）的溫度為273.16K。絕對(duì)溫標(biāo)T與攝氏溫標(biāo)t的關(guān)系為第4章溫度測(cè)量4.1概述2.溫度測(cè)量方法分類

從敏感元件與被測(cè)對(duì)象的接觸狀態(tài)分，測(cè)溫方法有接觸式和非接觸式。接觸式測(cè)溫方法中又有膨脹式和熱電式，此外常見的接觸式測(cè)溫方法還有光電法、熱色法等。測(cè)溫方法測(cè)溫原理接觸式光電測(cè)溫方法

通過接觸被測(cè)對(duì)象，將溫度變化引起的熱輻射或其光信號(hào)引出，通過光電轉(zhuǎn)換器件檢測(cè)器變化從而測(cè)量溫度熱色測(cè)溫方法

根據(jù)在不同溫度下示溫敏感材料顏色的不同來指示溫度。譜線反轉(zhuǎn)法

光線照射透明物體會(huì)產(chǎn)生散射現(xiàn)象激光散斑照相法光的干涉原理

上述接觸式和非接觸式溫度測(cè)量方法各自的特點(diǎn)如下：1）由于接觸式溫度測(cè)量方法必須將敏感元件與被測(cè)對(duì)象接觸，因此容易破壞被測(cè)溫度場(chǎng)，非接觸式溫度測(cè)量方法則無此問題。2）接觸式溫度測(cè)量中敏感元件與被測(cè)對(duì)象達(dá)到熱平衡需要一定時(shí)間，所以產(chǎn)生的時(shí)間滯后比較大；非接觸式溫度測(cè)量直接測(cè)量被測(cè)物體的熱輻射或者光波信號(hào)，響應(yīng)速度較快。3）由于敏感元件材料有耐溫極限，所以接觸式測(cè)溫有溫度限制范圍，非接觸式測(cè)溫則無此問題。第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)1.膨脹式測(cè)溫計(jì)

原理：物質(zhì)的體積隨溫度升高而膨脹a.玻璃液體溫度計(jì)

基于液體在透明玻璃外殼中的熱膨脹作用，其測(cè)量范圍取決于溫度計(jì)所采用的液體。Attention1）零點(diǎn)漂移2）露出液柱的校正

式中，n為露出部分液柱所占的度數(shù)（℃）；

為工作液體在玻璃中的視膨脹系數(shù)（水銀

≈0.00016）；tB為標(biāo)定分度條件下外露部分空氣溫度（℃）；tA為使用條件下外露部分空氣溫度（℃）。第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)b.壓力式溫度計(jì)

壓力式溫度計(jì)是基于密閉系統(tǒng)內(nèi)的氣體或液體受熱后壓力變化的原理而制成的，它由溫包、毛細(xì)管和彈簧管所構(gòu)成的密閉系統(tǒng)和傳動(dòng)指示機(jī)構(gòu)組成，其結(jié)構(gòu)示意見下圖所示。根據(jù)所充工質(zhì)的不同，壓力式溫度計(jì)可分三種：1－指針2－刻度盤3彈簧管4－連桿5－傳動(dòng)機(jī)構(gòu)6－毛細(xì)管7－溫包8－感溫工質(zhì)（1）蒸汽壓力式溫度計(jì)（2）液體壓力式溫度計(jì)（3）氣體壓力式溫度計(jì)第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)c.雙金屬溫度計(jì)

原理：線脹系數(shù)不同的兩種金屬構(gòu)成的金屬片作為感溫元件，當(dāng)溫度變化時(shí)，兩種金屬的膨脹不同，雙金屬片就產(chǎn)生與被測(cè)溫度大小成比例的變形常用雙金屬溫度計(jì)示意圖第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)2.熱電阻測(cè)溫計(jì)

原理：導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化。

熱電阻材料常用的有鉑熱電阻和銅熱電阻兩類。下圖為鉑熱電阻溫度計(jì)示意圖。鉑熱電阻長(zhǎng)期使用的溫度范圍是-200～500℃，銅熱電阻長(zhǎng)期使用的溫度范圍是-30～100℃。1－顯示儀表2－引出線3－鉑絲4－骨架5－感溫元件第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)3.熱電偶測(cè)溫計(jì)a.熱電效應(yīng)和熱電偶的基本定律

熱電偶原理：如下圖所示，兩種不同的導(dǎo)體A和B組成閉合回路，若兩連接點(diǎn)溫度T和T0不同，則在回路中就產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，形成熱電流，這一現(xiàn)象稱為熱電現(xiàn)象。A、B兩導(dǎo)體稱為熱電極，它們的組合稱為熱電偶，接觸熱場(chǎng)的T端稱為工作端，另一端稱為自由端。熱電偶輸出電動(dòng)勢(shì)的大小取決于兩種金屬的性質(zhì)和兩端的溫度，與金屬導(dǎo)線的尺寸、導(dǎo)線途中的溫度和熱電動(dòng)勢(shì)測(cè)量點(diǎn)在電路中所處位置無關(guān)，因此，熱電偶可用于溫度的測(cè)量。熱電偶原理熱電偶測(cè)量?jī)?yōu)點(diǎn)

測(cè)量范圍寬，它的測(cè)溫下限可達(dá)-250℃，某些特殊材料做成的熱電偶，其測(cè)溫上限可達(dá)2800℃，并有較高的精度。可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離多點(diǎn)檢測(cè)，便于集中控制、數(shù)字顯示和自動(dòng)記錄?？芍瞥尚〕叽鐭犭娕?，熱慣性小，適于快速動(dòng)態(tài)測(cè)量、點(diǎn)溫測(cè)量和表面溫度測(cè)量。第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)熱電偶的基本性質(zhì)可歸結(jié)為以下四條基本定律：1）均質(zhì)材料定律

由一種材料組成的閉合回路，無論截面是否變化，也不論在電路內(nèi)存在什么樣的溫度梯度，電路中都不會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。反之，如果回路中有熱電動(dòng)勢(shì)存在，則材料必為非均質(zhì)的，這條規(guī)律由熱電效應(yīng)的定義就可說明。2）中間導(dǎo)體定律

插入第三種（或多種）導(dǎo)體不會(huì)使熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)發(fā)生變化。

在熱電偶中插入第三種導(dǎo)體C，導(dǎo)體C兩端溫度相同

第三種導(dǎo)體插在一種導(dǎo)體的中間3）中間溫度定律第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)

在兩種不同材料組成的熱電偶回路（如下圖）中，接點(diǎn)溫度分別為t和t0，熱電動(dòng)勢(shì)EAB（t，t0）等于熱電偶在連接點(diǎn)溫度為（t，tn）和（tn，t0）時(shí)相應(yīng)的熱電勢(shì)EAB（t，tn）和EAB（tn，t0）之和，即：4）標(biāo)準(zhǔn)電極定律

如果兩種導(dǎo)體A和B分別與第三種導(dǎo)體C組合成熱電偶AC和BC的熱電動(dòng)勢(shì)已知，則可求出由這兩種導(dǎo)體A、B組合成熱電偶AB的熱電動(dòng)勢(shì)為：第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)b.常用熱電偶的材料熱電偶屬性鉑銠10-鉑熱電偶(S型)

屬于貴金屬熱電偶，S型熱電偶測(cè)量精度高，理化性能穩(wěn)定，長(zhǎng)期最高使用溫度為1300℃，短期使用時(shí)測(cè)溫上限可達(dá)1600℃，適于在氧化或中性氣氛中使用。其缺點(diǎn)是在高溫還原介質(zhì)中容易被侵蝕和污染，熱電動(dòng)勢(shì)較小，因此靈敏度較低。鉑銠30-鉑銠6熱電偶(B型)屬于貴金屬熱電偶，B型熱電偶測(cè)量精度高，測(cè)溫區(qū)域?qū)?，使用壽命長(zhǎng)，測(cè)溫上限高，長(zhǎng)期最高使用溫度為1600℃，短期使用時(shí)測(cè)溫上限可達(dá)1700℃，適于在氧化或中性氣氛中使用。其缺點(diǎn)是靈敏度較低、高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，價(jià)格昂貴。鎳鉻-鎳硅熱電偶(N型)屬于賤金屬熱電偶，N型熱電偶使用范圍為-200℃～1300℃，價(jià)格低廉、靈敏度較高、測(cè)溫重復(fù)性好、高溫下抗氧化能力強(qiáng)，是應(yīng)用較廣的一種熱電偶。缺點(diǎn)是在還原性介質(zhì)或含硫化物氣氛中容易被侵蝕。銅-康銅熱電偶(T型)屬于賤金屬熱電偶，T型熱電偶測(cè)溫范圍-200℃～350℃，價(jià)格低廉、測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好、靈敏度較高。缺點(diǎn)是正極銅在高溫下抗氧化性能差，上限溫度低。鎳鉻-鎳硅熱電偶（K型）屬于賤金屬熱電偶，T型熱電偶測(cè)溫范圍-200℃～1300℃，線性度好，熱電動(dòng)勢(shì)大，靈敏度較高，穩(wěn)定性較好，抗氧化能力強(qiáng)，價(jià)格便宜能用于氧化性、惰性氣氛中，但是不能直接在高溫下用于硫、還原性或還原、氧化交替的氣氛中和真空中。鎳鉻-康銅熱電偶（E型）屬于賤金屬熱電偶，E型熱電偶測(cè)溫范圍-200℃～900℃,其靈敏度在這六種熱電偶中最高，價(jià)格也最便宜，應(yīng)用前景非常廣泛。缺點(diǎn)是抗氧化及抗硫化物的能力較差，適于在中性或還原性氣氛中使用。第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)c.常用熱電偶的結(jié)構(gòu)（1）普通工業(yè)熱電偶工業(yè)熱電偶結(jié)構(gòu)圖1－接線盒2－絕緣套管3－保護(hù)套管4－熱電偶絲

常用工業(yè)熱電偶的結(jié)構(gòu)如左圖所示，它由熱電偶絲4、絕緣套管2，保護(hù)套管3和接線盒1等組成。絕緣套管大多為氧化鋁或工業(yè)陶瓷管。保護(hù)套管在測(cè)量高溫（1000℃以上）時(shí)多用金屬套管，測(cè)量低于1000℃溫度時(shí)可用工業(yè)陶瓷或氧化鋁，保護(hù)套管有時(shí)不用，以減少熱慣性，提高測(cè)量精度。第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)（2）鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶結(jié)構(gòu)1－熱電極2－絕緣材料3－套管

有時(shí)為了滿足一些測(cè)量的特殊需要，要求熱電偶具有慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊、牢固、抗振、可撓等特點(diǎn)，這時(shí)可以采用鎧裝熱電偶。其結(jié)構(gòu)形式如上圖所示。鎧裝熱電偶分為單芯和雙芯兩種。它是由金屬保護(hù)套管3、熱電極1和絕緣材料2三者組合而成的一種特殊結(jié)構(gòu)形式的熱電偶。這種熱電偶可以做得很細(xì)、很長(zhǎng)，且可以彎曲。第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)（3）薄膜熱電偶薄膜式熱電偶示意圖1－熱電極2－熱接點(diǎn)3－絕緣基板4－引出線

采用真空蒸鍍或化學(xué)涂層的方法將熱電偶材料沉積在絕緣基板上制成的熱電偶稱薄膜熱電偶，其結(jié)構(gòu)如左圖所示。這種熱電偶適用于壁面溫度的快速測(cè)量。由于采用了蒸鍍技術(shù)，熱電偶可以做得很薄，達(dá)到微米級(jí)。常用的熱電極材料有鎳鉻－鎳硅、銅－康銅等。使用溫度范圍一般在300℃以下。第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)4.溫度計(jì)的校驗(yàn)

為了保證溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性，必須對(duì)溫度計(jì)定期進(jìn)行校驗(yàn)。對(duì)于不同的溫度計(jì)，由于其工作原理、使用環(huán)境和產(chǎn)生測(cè)量誤差的原因都不盡相同，所以采取的校驗(yàn)方法也不同。以下分別介紹熱電阻和熱電偶的校驗(yàn)方法。a.熱電阻溫度計(jì)的校驗(yàn)（1）比較法

將標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)或標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)與被校熱電阻溫度計(jì)一起插入恒溫源中，在規(guī)定的幾個(gè)溫度點(diǎn)下讀取標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)和被校溫度計(jì)的示值并進(jìn)行比較，其偏差不得超過規(guī)定的最大誤差。（2）兩點(diǎn)法

一般工業(yè)熱電阻溫度計(jì)可以只校驗(yàn)０℃時(shí)的電阻值R0和100℃時(shí)的電阻值R100，并檢查R100/R0是否符合規(guī)定。測(cè)試時(shí)，先在冰點(diǎn)槽內(nèi)放置30分鐘進(jìn)行電橋平衡，然后在水沸點(diǎn)槽內(nèi)放置30分鐘再進(jìn)行電橋平衡。在讀數(shù)值時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意兩個(gè)熱電阻是否在相同的溫度條件下。在取得讀數(shù)以后，用下列公式計(jì)算R100/R0：第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)

上式中，（R100/R0）B為標(biāo)準(zhǔn)熱電阻值，此值可由有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中查得；AK為放置在水沸點(diǎn)槽內(nèi)時(shí)的電橋讀數(shù)；A0為放置在冰點(diǎn)槽內(nèi)時(shí)電橋讀數(shù)。b.熱電偶溫度計(jì)的校驗(yàn)

熱電偶在初次使用前需要進(jìn)行分度，以確定熱電動(dòng)勢(shì)和溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。另一方面，熱電偶在使用一段時(shí)間后，由于氧化、腐蝕、還原等因素的影響，原分度值會(huì)逐漸產(chǎn)生偏差，使測(cè)量準(zhǔn)確度下降，因此，熱電偶需要定期校驗(yàn)。分度號(hào)熱電偶材料校驗(yàn)點(diǎn)溫度（℃）S鉑銠10－鉑600、800、1000、1200K鎳鉻－鎳硅400、600、800、1000E鎳鉻－康銅300、400、500、600熱電偶校驗(yàn)溫度點(diǎn)第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)

熱電偶的校驗(yàn)裝置如下圖所示，它由交流穩(wěn)壓電源、調(diào)壓器、管式電爐、冰點(diǎn)槽、切換開關(guān)、直流電位差計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶等組成。1－管式電爐2－被校熱電偶3－標(biāo)準(zhǔn)熱電偶4－銅導(dǎo)線5－切換開關(guān)

6－直流電位差計(jì)7－玻璃溫度計(jì)8－冰點(diǎn)槽9－試管10－穩(wěn)壓電源和調(diào)壓器第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)5.接觸式溫度測(cè)量誤差1）熱力學(xué)平衡條件：使感溫元件與被測(cè)對(duì)象組成孤立的熱力學(xué)系統(tǒng)，并經(jīng)歷足夠的時(shí)間，使二者完全達(dá)到熱平衡。2）當(dāng)被測(cè)對(duì)象溫度變化時(shí)，感溫元件的溫度能實(shí)時(shí)地跟著變化，即要使傳感器的熱容和熱阻為零。滿足條件測(cè)溫

誤差a.感溫元件傳熱的基本情況熱量來源被測(cè)介質(zhì)傳給感溫元件的熱量由于感溫元件阻擋流動(dòng)介質(zhì)而在其附近發(fā)生氣流絕熱壓縮，因而使流體的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苌嵬緩接筛袦卦蛑車浔诘妮椛渖岷蛡鳠嵫刂袦卦蛲獠拷橘|(zhì)的傳導(dǎo)散熱第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)b.安裝誤差

以測(cè)量管道內(nèi)流體溫度為例，感溫元件應(yīng)與被測(cè)介質(zhì)形成逆流，即安裝時(shí)測(cè)溫元件應(yīng)迎著被測(cè)介質(zhì)的流向插入（圖a）。若無法做到這一點(diǎn)，可采用迎著被測(cè)介質(zhì)的流向斜插（圖b）的方式，至少也須與被測(cè)介質(zhì)正交（即90°）（圖c）。應(yīng)盡量避免與被測(cè)介質(zhì)形成順流。測(cè)溫元件的安裝（1）測(cè)溫元件安裝的基本要求第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)例

不用保護(hù)管時(shí)，熱電偶插入深度不應(yīng)小于熱電偶絲直徑的50倍；測(cè)定液體溫度時(shí)，插入深度應(yīng)是保護(hù)管直徑的9～12倍；在直徑小的管道上安裝測(cè)溫元件時(shí)，可裝置擴(kuò)大管，如下圖所示。安裝溫度計(jì)的擴(kuò)大管第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)（2）安裝方式不同引起誤差實(shí)例下圖為因測(cè)溫元件在管道中的安裝方式不同而產(chǎn)生誤差的例子。位置（b）利用直角彎頭逆向插入一定深度，可以測(cè)得真實(shí)溫度。位置（a）由于插入深度過淺，露在大氣中不保溫的部分過長(zhǎng)，測(cè)量誤差最大；而位置（c）和（d）介于兩者之間。熱電偶的安裝方式不同引起的誤差第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)（3）熱電偶與被測(cè)表面接觸方式不同引起的誤差

常用的熱電偶與被測(cè)表面接觸方式有四種，如下圖示。圖a為點(diǎn)接觸式，熱電偶的測(cè)量端接點(diǎn)直接與被測(cè)表面接觸。圖b為面接觸式，先將熱電偶的測(cè)量端接點(diǎn)與導(dǎo)熱性能良好的金屬薄片（如銅片）焊接在一起，然后再與被測(cè)表面接觸。圖c為等溫線接觸式，即熱電偶測(cè)量端接點(diǎn)固定在被測(cè)表面后，再沿著被測(cè)表面等溫線絕緣敷設(shè)至少20倍線徑的距離，然后引出。圖d為分立接觸式，兩個(gè)熱電極分別與被測(cè)表面接觸。

由于等溫線接觸式的熱電偶絲沿著等溫線敷設(shè)，熱接點(diǎn)的導(dǎo)熱損失最小，測(cè)量誤差也最??；點(diǎn)接觸式因?qū)釗p失全部集中在一個(gè)接觸點(diǎn)上，熱量不能得到充分的補(bǔ)充，故測(cè)量誤差最大。

因?yàn)槊娼佑|式熱電偶絲的熱損失由導(dǎo)熱良好的金屬補(bǔ)償，故測(cè)量誤差比點(diǎn)接觸式小。第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)c.輻射引起的誤差

因溫度計(jì)的感溫元件在測(cè)量氣體溫度時(shí)存在著輻射傳熱而使測(cè)量值低于被測(cè)氣體的實(shí)際溫度，其誤差可表示為

式中，△tf為輻射產(chǎn)生的誤差，△tf=t－tk；t為被測(cè)溫度，tk為感溫元件的溫度；Tk為感溫元件的熱力學(xué)溫度；T0為容器內(nèi)壁的熱力學(xué)溫度；C為輻射傳熱系數(shù)；h為氣體向感溫元件表面的傳熱系數(shù)。d.熱傳導(dǎo)引起的誤差

由于熱傳導(dǎo)的存在，溫度計(jì)的測(cè)溫元件感受到的溫度將低于被測(cè)介質(zhì)的溫度。熱傳導(dǎo)測(cè)量誤差由下式表示

第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)

第4章溫度測(cè)量4.2接觸式測(cè)溫計(jì)e.高速氣流的溫度測(cè)量誤差

如果氣體為理想氣體，根據(jù)熱力學(xué)關(guān)系可得因氣流運(yùn)動(dòng)引起的溫度測(cè)量誤差為

f.感溫元件的響應(yīng)

溫度計(jì)的時(shí)滯是由下面兩種因素所造成：1）測(cè)溫元件的熱慣性：由測(cè)溫元件本身原來的溫度T1過渡到新的溫度T2時(shí)需要一定時(shí)間。2）指示儀表的機(jī)械慣性：測(cè)溫元件將所獲得的熱信號(hào)傳送到儀表的指示裝置上需要有一定的時(shí)間。第4章溫度測(cè)量4.3非接觸式熱輻射測(cè)溫技術(shù)

非接觸式熱輻射溫度計(jì)利用測(cè)定物體輻射能的方法測(cè)定溫度。由于它不與被測(cè)介質(zhì)接觸，不會(huì)破壞被測(cè)介質(zhì)的溫度場(chǎng)，且動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，因此可用于測(cè)量非穩(wěn)態(tài)熱力過程的溫度值。此外，它的測(cè)量上限不受材料性質(zhì)的影響，測(cè)量范圍大，特別適用于高溫測(cè)量。1.熱輻射理論基礎(chǔ)

任何物體的溫度高于熱力學(xué)溫度零度時(shí)就有能量釋出，其中以熱能方式向外發(fā)射的那一部分稱為熱輻射。

絕對(duì)黑體的單色輻射強(qiáng)度E0λ為

式中，C1＝3.68×10-16W/m2為普朗克第一輻射常量；C2=1.438×10-2m·K為普朗克第二輻射常量；λ為波長(zhǎng)（m）；T為黑體的熱力學(xué)溫度（K）。

所有波長(zhǎng)全部輻射出射度的總和（絕對(duì)黑體的全輻射定律）：

式中σ0＝5.67×10-12W/（cm2·K4），為斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)。第4章溫度測(cè)量4.3非接觸式熱輻射測(cè)溫技術(shù)2.單色輻射式光學(xué)測(cè)溫計(jì)

原理：利用亮度比較取代輻射強(qiáng)度比較進(jìn)行測(cè)溫。

亮度溫度：在波長(zhǎng)為λm的單色輻射中，若物體在溫度T時(shí)的亮度Bλ和絕對(duì)黑體在溫度為TS時(shí)的亮度B0λ相等，則把TS稱為被測(cè)物體的亮度溫度。

單色輻射式光學(xué)高溫計(jì)主要有燈絲隱滅式光學(xué)高溫計(jì)和光電高溫計(jì)兩種。a.燈絲隱滅式光學(xué)高溫計(jì)隱絲式高溫計(jì)原理圖a）電壓式 b）電橋式1－物鏡2－吸收玻璃3－高溫計(jì)溫度燈4－目鏡5－紅色濾光片6－測(cè)量電表7－滑線電阻器第4章溫度測(cè)量4.3非接觸式熱輻射測(cè)溫技術(shù)上圖為隱絲式高溫計(jì)原理圖。它的核心器件是一支標(biāo)準(zhǔn)燈3，采用直流電源E加熱其弧形燈絲，用滑線變阻器7調(diào)整燈絲電流以改變燈絲亮度。標(biāo)準(zhǔn)燈經(jīng)過校準(zhǔn)，其燈絲亮度與電流的關(guān)系已知。燈絲的亮度溫度由毫伏表6測(cè)出。物鏡1和目鏡4均可沿軸向移動(dòng)，調(diào)整目鏡位置使觀察者能清晰地看到標(biāo)準(zhǔn)燈的弧形燈絲，調(diào)整物鏡的位置使被測(cè)物體成像在燈絲平面上，在物像形成的發(fā)光背景上可以看到燈絲。觀察比較背景和燈絲的亮度，如果燈絲亮度比被測(cè)物體的亮度低，則燈絲在背景上呈現(xiàn)暗的弧線，如下圖a所示；若燈絲亮度比被測(cè)物體亮度高，則燈絲在相對(duì)較暗的背景上顯現(xiàn)出亮的弧線，如圖b所示；只有當(dāng)燈絲亮度和被測(cè)物體亮度相等時(shí)，燈絲才隱滅在物像的背景里，如圖c所示，此時(shí)毫伏表指示的電流值就是被測(cè)物體亮度溫度對(duì)應(yīng)的讀數(shù)。再根據(jù)上圖上的溫度修正值得到物體的真實(shí)溫度。a）燈絲太暗（燈絲過冷）b）

燈絲太亮（燈絲過熱）c）隱絲（燈絲和溫度源溫度相同）第4章溫度測(cè)量4.3非接觸式熱輻射測(cè)溫技術(shù)b.光電高溫計(jì)

原理：光電器件作為敏感元件感受輻射的亮度變化，并將其轉(zhuǎn)換成與亮度成比例的電信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)放大后被自動(dòng)記錄下來表示被測(cè)物體的溫度值。下圖為光電高溫計(jì)原理圖。a）工作原理示意圖b）光調(diào)制器1－電位差計(jì)2－被測(cè)物體3－物鏡4－光闌5－反射鏡6－透鏡7－觀察孔8－遮光板9、10