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1、热工测量仪表温度测量概述1一、温度测量的意义一、温度测量的意义n n温度：衡量物体冷热程度的物理量、分子温度：衡量物体冷热程度的物理量、分子无序运动平均动能的体现无序运动平均动能的体现对于平衡系统对于平衡系统对于平衡系统对于平衡系统,它标志物体内部分子无规则热运动的剧烈它标志物体内部分子无规则热运动的剧烈它标志物体内部分子无规则热运动的剧烈它标志物体内部分子无规则热运动的剧烈程度程度程度程度 n n借助某种物质的某种特性借助某种物质的某种特性(如体积如体积,长度和电长度和电阻阻)随温度变化规律测量随温度变化规律测量,从而形成各种不同从而形成各种不同温度计温度计n n温度为温度为内涵量内涵量，不
2、像其它基本物理量（，不像其它基本物理量（广广延量延量）可以叠加）可以叠加2二、温标n n温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。n n它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基它规定了温度的读数起点（零点）和测量温
3、度的基本单位。本单位。本单位。本单位。n n温标三要素（基本条件）温标三要素（基本条件）温标三要素（基本条件）温标三要素（基本条件）：温度计、固定点、内插温度计、固定点、内插温度计、固定点、内插温度计、固定点、内插函数函数函数函数n n目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。热力学温标和国际实用温标。热力学温标和国际实用温标。热力学温标和国际实用温标。31 华氏温标和摄氏温标华氏温标和摄氏温标n n华氏温标（华氏温标（oF）规
4、定：在标准大气压下，规定：在标准大气压下，冰的熔点为冰的熔点为32度，水的沸点为度，水的沸点为212度，中度，中间划分间划分180等分，每等分为华氏等分，每等分为华氏1度，符度，符号为号为oF。n n摄氏温标（摄氏温标（）规定：在标准大气压下，）规定：在标准大气压下，冰的熔点为冰的熔点为0度，水的沸点为度，水的沸点为100度，中度，中间划分间划分100等分，每等分为摄氏等分，每等分为摄氏1度，符度，符号为号为。42 2 热力学温标（绝对温标）热力学温标（绝对温标）热力学温标（绝对温标）热力学温标（绝对温标）n n热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分子运动热力学温标又称开尔文温标，或
5、称绝对温标，它规定分子运动热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分子运动热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度，记符号为停止时的温度为绝对零度，记符号为停止时的温度为绝对零度，记符号为停止时的温度为绝对零度，记符号为KK。18481848年汤姆逊首先依年汤姆逊首先依年汤姆逊首先依年汤姆逊首先依据卡诺循环为基础提出。在卡诺循环中有以下方程式：据卡诺循环为基础提出。在卡诺循环中有以下方程式：据卡诺循环为基础提出。在卡诺循环中有以下方程式：据卡诺循环为基础提出。在卡诺循环中有以下方程式：n n表示工质在温度为表示工质在温度为表示工质在温度为表示工质在温度
6、为T1T1的热源吸收热量的热源吸收热量的热源吸收热量的热源吸收热量Q1Q1，而在温度为而在温度为而在温度为而在温度为T2T2的能的能的能的能源释放热量源释放热量源释放热量源释放热量Q2Q2。如果指定定点温度如果指定定点温度如果指定定点温度如果指定定点温度T2T2，就可以根据上式求得就可以根据上式求得就可以根据上式求得就可以根据上式求得未知温度未知温度未知温度未知温度T1T1。显然上式与工质本身的种类和性质无关，所以显然上式与工质本身的种类和性质无关，所以显然上式与工质本身的种类和性质无关，所以显然上式与工质本身的种类和性质无关，所以这个方法建立起来的热力学温标就避免了分度的这个方法建立起来的热
7、力学温标就避免了分度的这个方法建立起来的热力学温标就避免了分度的这个方法建立起来的热力学温标就避免了分度的“任意性任意性任意性任意性”。（针对华氏和摄氏温标）（针对华氏和摄氏温标）（针对华氏和摄氏温标）（针对华氏和摄氏温标）n n但卡诺循环是理想循环，不是真实存在的。实际上使用氢、氦但卡诺循环是理想循环，不是真实存在的。实际上使用氢、氦但卡诺循环是理想循环，不是真实存在的。实际上使用氢、氦但卡诺循环是理想循环，不是真实存在的。实际上使用氢、氦和氮等和氮等和氮等和氮等近似理想气体近似理想气体近似理想气体近似理想气体作出作出作出作出定容式温度计定容式温度计定容式温度计定容式温度计，并根据热力学第二
8、定，并根据热力学第二定，并根据热力学第二定，并根据热力学第二定律定出这种气体温度计的修正值，然后用气体温度计来制定热律定出这种气体温度计的修正值，然后用气体温度计来制定热律定出这种气体温度计的修正值，然后用气体温度计来制定热律定出这种气体温度计的修正值，然后用气体温度计来制定热力学温标。力学温标。力学温标。力学温标。53 国际温标国际温标n n由于气体温度计结构复杂，使用不便，除了在低温测由于气体温度计结构复杂，使用不便，除了在低温测由于气体温度计结构复杂，使用不便，除了在低温测由于气体温度计结构复杂，使用不便，除了在低温测量中使用外，还必须建立一种能够用计算公式传递的、量中使用外，还必须建立
9、一种能够用计算公式传递的、量中使用外，还必须建立一种能够用计算公式传递的、量中使用外，还必须建立一种能够用计算公式传递的、既能高精度复现温标，又在使用上简便的温标，用它既能高精度复现温标，又在使用上简便的温标，用它既能高精度复现温标，又在使用上简便的温标，用它既能高精度复现温标，又在使用上简便的温标，用它来统一各国之间的温度计量，这就是来统一各国之间的温度计量，这就是来统一各国之间的温度计量，这就是来统一各国之间的温度计量，这就是国际温标国际温标国际温标国际温标。n n经国际上协商建立的国际温标，它通常具备的条件：经国际上协商建立的国际温标，它通常具备的条件：经国际上协商建立的国际温标，它通常
10、具备的条件：经国际上协商建立的国际温标，它通常具备的条件：uu尽可能接近热力学温度尽可能接近热力学温度尽可能接近热力学温度尽可能接近热力学温度uu复现精度高，各国均能以很高的准确度复现同样的复现精度高，各国均能以很高的准确度复现同样的复现精度高，各国均能以很高的准确度复现同样的复现精度高，各国均能以很高的准确度复现同样的温标温标温标温标uu用于复现温标的标准温度计使用方便、性能稳定用于复现温标的标准温度计使用方便、性能稳定用于复现温标的标准温度计使用方便、性能稳定用于复现温标的标准温度计使用方便、性能稳定619271927年国际温标年国际温标年国际温标年国际温标(ITS-27)(ITS-27)
11、19481948年国际温标年国际温标年国际温标年国际温标(ITS-48)(ITS-48)19681968年国际温标年国际温标年国际温标年国际温标(ITS-68)(ITS-68)19901990年国际温标年国际温标年国际温标年国际温标(ITS-90)(ITS-90)国际温标做重大修改的原因：国际温标做重大修改的原因：国际温标做重大修改的原因：国际温标做重大修改的原因：uu固定点的改变固定点的改变固定点的改变固定点的改变uu内插标准仪器（温度计）的改变内插标准仪器（温度计）的改变内插标准仪器（温度计）的改变内插标准仪器（温度计）的改变uu内插公式的改变内插公式的改变内插公式的改变内插公式的改变，各
12、国开始使用，各国开始使用，各国开始使用，各国开始使用ITS-90ITS-90温标温标温标温标国际温标同时使用国际开尔文温度国际温标同时使用国际开尔文温度国际温标同时使用国际开尔文温度国际温标同时使用国际开尔文温度T T9090和国际摄氏温和国际摄氏温和国际摄氏温和国际摄氏温度度度度t t9090：t t9090=T=T90907国际温标国际温标（1 1）温度的单位）温度的单位）温度的单位）温度的单位n n热力学温度（符号热力学温度（符号热力学温度（符号热力学温度（符号T T或或或或T T9090）：）：）：）：KK（开尔文）开尔文）开尔文）开尔文）n nKK，定义开尔文一度等于水三相点热力学温
13、度的定义开尔文一度等于水三相点热力学温度的定义开尔文一度等于水三相点热力学温度的定义开尔文一度等于水三相点热力学温度的1/273.161/273.16。n n由于习惯，温度也可以使用摄氏温度来表示，其由于习惯，温度也可以使用摄氏温度来表示，其由于习惯，温度也可以使用摄氏温度来表示，其由于习惯，温度也可以使用摄氏温度来表示，其符号为符号为符号为符号为t t，单位为单位为单位为单位为 。它定义为：。它定义为：。它定义为：。它定义为：8（2）国际温标）国际温标ITS-90的的温度范围温度范围 ITS-90KITS-90K向上到基于普朗克辐射定律使用单色向上到基于普朗克辐射定律使用单色向上到基于普朗克
14、辐射定律使用单色向上到基于普朗克辐射定律使用单色辐射实际可测量的最高温度。辐射实际可测量的最高温度。辐射实际可测量的最高温度。辐射实际可测量的最高温度。与直接测量热力学温度相比，与直接测量热力学温度相比，与直接测量热力学温度相比，与直接测量热力学温度相比，T T9090的测量要方便的测量要方便的测量要方便的测量要方便得多，而且更为精密，并具有很高的复现性。得多，而且更为精密，并具有很高的复现性。得多，而且更为精密，并具有很高的复现性。得多，而且更为精密，并具有很高的复现性。9（3）ITS-90的定义的定义第一温区第一温区第一温区第一温区KKKK之间之间之间之间,T T9090由由由由3 3He
15、He和和和和4 4HeHe的蒸气压与温的蒸气压与温的蒸气压与温的蒸气压与温度的关系式来定义。度的关系式来定义。度的关系式来定义。度的关系式来定义。第二温区第二温区第二温区第二温区KK)KK)之间之间之间之间T T9090是用氦气体温度计来定义是用氦气体温度计来定义是用氦气体温度计来定义是用氦气体温度计来定义.第三温区第三温区第三温区第三温区K)K)到银的凝固点到银的凝固点到银的凝固点到银的凝固点(961.78(961.78)之间之间之间之间,T T9090是由是由是由是由铂电阻温度计来定义铂电阻温度计来定义铂电阻温度计来定义铂电阻温度计来定义.它使用一组规定的定义固定它使用一组规定的定义固定它
16、使用一组规定的定义固定它使用一组规定的定义固定点及利用规定的内插法来分度点及利用规定的内插法来分度点及利用规定的内插法来分度点及利用规定的内插法来分度.第四温区第四温区第四温区第四温区:银凝固点银凝固点银凝固点银凝固点(961.78(961.78)以上的温区以上的温区以上的温区以上的温区,T T9090是按是按是按是按普朗克辐射定律来定义的普朗克辐射定律来定义的普朗克辐射定律来定义的普朗克辐射定律来定义的,复现仪器为光学高温计复现仪器为光学高温计复现仪器为光学高温计复现仪器为光学高温计10ITS-90的定义固定点共17个11n nITS-90温度范围内插仪器1234.93K24.5561K3K
17、 5K 13.8033K0.65K氦蒸汽压氦蒸汽压气体温度计气体温度计铂电阻温度计铂电阻温度计辐射温度计辐射温度计12（4）温标的传递温标的传递n n国际温标由各国计量部门按规定分别保持和传递。国际温标由各国计量部门按规定分别保持和传递。国际温标由各国计量部门按规定分别保持和传递。国际温标由各国计量部门按规定分别保持和传递。n n在我国由中国计量科学研究院用国际温标规定的在我国由中国计量科学研究院用国际温标规定的在我国由中国计量科学研究院用国际温标规定的在我国由中国计量科学研究院用国际温标规定的各定义固定点和一整套基准仪器来复现，并由各各定义固定点和一整套基准仪器来复现，并由各各定义固定点和一
18、整套基准仪器来复现，并由各各定义固定点和一整套基准仪器来复现，并由各省级计量局逐级传递到测温仪表和实验用精密测省级计量局逐级传递到测温仪表和实验用精密测省级计量局逐级传递到测温仪表和实验用精密测省级计量局逐级传递到测温仪表和实验用精密测温仪表。温仪表。温仪表。温仪表。13我国温标传递系统示意图我国温标传递系统示意图我国温标传递系统示意图我国温标传递系统示意图14三、测温原理n n1、接触式测温原理、接触式测温原理n n2、热辐射测温原理、热辐射测温原理151.1.接触法接触法接触法接触法 原理：原理：原理：原理：当温度计与物体接触并经足够长时间达到热平衡后，当温度计与物体接触并经足够长时间达到
19、热平衡后，当温度计与物体接触并经足够长时间达到热平衡后，当温度计与物体接触并经足够长时间达到热平衡后，二者温度必然相等二者温度必然相等二者温度必然相等二者温度必然相等 特点：特点：特点：特点：uu温度计与被测物体需良好热接触温度计与被测物体需良好热接触温度计与被测物体需良好热接触温度计与被测物体需良好热接触uu二者达到热平衡二者达到热平衡二者达到热平衡二者达到热平衡uu易测量易测量易测量易测量10001000以下温度，精度通常为以下温度，精度通常为以下温度，精度通常为以下温度，精度通常为0.5%1%0.5%1%，据测量，据测量，据测量，据测量条件可达条件可达条件可达条件可达0.01%0.01%
20、uu响应速度较慢响应速度较慢响应速度较慢响应速度较慢(12min)(12min)，可能会破坏温度场，不适于运动，可能会破坏温度场，不适于运动，可能会破坏温度场，不适于运动，可能会破坏温度场，不适于运动物体物体物体物体uu易受被测介质腐蚀，对感温元件结构、性能要求苛刻易受被测介质腐蚀，对感温元件结构、性能要求苛刻易受被测介质腐蚀，对感温元件结构、性能要求苛刻易受被测介质腐蚀，对感温元件结构、性能要求苛刻 常用接触式测温仪表：常用接触式测温仪表：常用接触式测温仪表：常用接触式测温仪表：膨胀式温度计、压力式温度计、热膨胀式温度计、压力式温度计、热膨胀式温度计、压力式温度计、热膨胀式温度计、压力式温度
21、计、热电阻、热电偶等电阻、热电偶等电阻、热电偶等电阻、热电偶等162.2.非接触法非接触法非接触法非接触法 原理：原理：原理：原理：凡高于绝对零度的物体都具有发出辐射的能凡高于绝对零度的物体都具有发出辐射的能凡高于绝对零度的物体都具有发出辐射的能凡高于绝对零度的物体都具有发出辐射的能力力力力,利用物体的热辐射随温度变化原理利用物体的热辐射随温度变化原理利用物体的热辐射随温度变化原理利用物体的热辐射随温度变化原理 特点：特点：特点：特点：uu测量测量测量测量10001000以上移动、旋转或反应迅速的高温物体温度以上移动、旋转或反应迅速的高温物体温度以上移动、旋转或反应迅速的高温物体温度以上移动、
22、旋转或反应迅速的高温物体温度测量；测量；测量；测量；uu不与被测物体接触，不改变被测物体的温度分布，热惯不与被测物体接触，不改变被测物体的温度分布，热惯不与被测物体接触，不改变被测物体的温度分布，热惯不与被测物体接触，不改变被测物体的温度分布，热惯性小性小性小性小uu响应速度较快，约响应速度较快，约响应速度较快，约响应速度较快，约23s23s 常用非接触式测温仪表：常用非接触式测温仪表：常用非接触式测温仪表：常用非接触式测温仪表：光学高温计、比色高温计光学高温计、比色高温计光学高温计、比色高温计光学高温计、比色高温计和辐射高温计和辐射高温计和辐射高温计和辐射高温计17普朗克辐射定律18黑体辐射
23、亮度与波长及温度的关系黑体辐射亮度与波长及温度的关系19四、测温方法的分类n n按测温原理及所用的感温元器件的不同按测温原理及所用的感温元器件的不同可分为：膨胀式、电阻式、热电式和辐可分为：膨胀式、电阻式、热电式和辐射式以及比较特殊的半导体温度传感器、射式以及比较特殊的半导体温度传感器、光纤温度传感器等光纤温度传感器等n n按测温元件是否与被测物体接触，可分按测温元件是否与被测物体接触，可分为接触式和非接触式为接触式和非接触式20常见的几种测温方法序号序号序号序号温度计分类温度计分类温度计分类温度计分类温度计作用原理温度计作用原理温度计作用原理温度计作用原理1 1膨胀式温度计（液、固）膨胀式温
24、度计（液、固）膨胀式温度计（液、固）膨胀式温度计（液、固）液体、固体受热膨胀液体、固体受热膨胀液体、固体受热膨胀液体、固体受热膨胀2 2压力式温度计（液体式、气体式、蒸压力式温度计（液体式、气体式、蒸压力式温度计（液体式、气体式、蒸压力式温度计（液体式、气体式、蒸汽式）汽式）汽式）汽式）封闭在固定容积中的液体、气封闭在固定容积中的液体、气封闭在固定容积中的液体、气封闭在固定容积中的液体、气体或液体的饱和蒸汽受热体积体或液体的饱和蒸汽受热体积体或液体的饱和蒸汽受热体积体或液体的饱和蒸汽受热体积膨胀或压力变化膨胀或压力变化膨胀或压力变化膨胀或压力变化3 3电阻温度计电阻温度计电阻温度计电阻温度计导
25、体或半导体受热电阻变化导体或半导体受热电阻变化导体或半导体受热电阻变化导体或半导体受热电阻变化4 4热电偶温度计热电偶温度计热电偶温度计热电偶温度计热电偶的热电势和温度有关热电偶的热电势和温度有关热电偶的热电势和温度有关热电偶的热电势和温度有关5 5辐射式温度计（光学式、辐射式、比辐射式温度计（光学式、辐射式、比辐射式温度计（光学式、辐射式、比辐射式温度计（光学式、辐射式、比色式）色式）色式）色式）物体热辐射与温度有关物体热辐射与温度有关物体热辐射与温度有关物体热辐射与温度有关6 6气体温度计气体温度计气体温度计气体温度计利用理想气体利用理想气体利用理想气体利用理想气体PVPVf(T)f(T)
26、的关系的关系的关系的关系7 7声学温度计声学温度计声学温度计声学温度计气体中声的传播速度与温度有气体中声的传播速度与温度有气体中声的传播速度与温度有气体中声的传播速度与温度有关关关关8 8噪声温度计噪声温度计噪声温度计噪声温度计电阻体中噪声电压平方与温度电阻体中噪声电压平方与温度电阻体中噪声电压平方与温度电阻体中噪声电压平方与温度成正比成正比成正比成正比9 9磁温度计磁温度计磁温度计磁温度计顺磁体材料的磁化率随温度变顺磁体材料的磁化率随温度变顺磁体材料的磁化率随温度变顺磁体材料的磁化率随温度变化化化化21五、利用热胀冷缩原理的温度计1 膨胀式温度计：膨胀式温度计：n n液体膨胀式温度计液体膨胀
27、式温度计n n固体膨胀式温度计固体膨胀式温度计2 压力式温度计：压力式温度计：n n液体压力式温度计液体压力式温度计n n气体压力式温度计气体压力式温度计n n蒸气压力式温度计蒸气压力式温度计225.1 膨胀式温度计1 液体膨胀式温度计液体膨胀式温度计液体膨胀式温度计中使用最广泛的就是液体膨胀式温度计中使用最广泛的就是水银玻璃温度计，简称玻璃温度计。水银玻璃温度计，简称玻璃温度计。构造简单、使用方便、准确度高和价格低廉。构造简单、使用方便、准确度高和价格低廉。多为棒式。测温范围一般为：多为棒式。测温范围一般为：39356摄摄氏度。如在玻璃管内充氏度。如在玻璃管内充8MPa的氮气，采用的氮气，采
28、用石英玻璃管，上限可到石英玻璃管，上限可到750摄氏度。如用其它低凝固点的液体，下限可到摄氏度。如用其它低凝固点的液体，下限可到200摄氏度。摄氏度。按用途：按用途：1工业用：尾部多样，带保护罩。工业用：尾部多样，带保护罩。2标准用：分为一等和二等，校验用。按测温范围制成多只成套用。标准用：分为一等和二等，校验用。按测温范围制成多只成套用。3实验室用：结构和标准相仿，准确度较高。实验室用：结构和标准相仿，准确度较高。使用方法：液柱全部浸入，才能得到准确值。使用方法：液柱全部浸入，才能得到准确值。23原理原理原理原理uu工作液的膨胀系数远大于玻璃工作液的膨胀系数远大于玻璃工作液的膨胀系数远大于玻
29、璃工作液的膨胀系数远大于玻璃液体：液体：玻璃：玻璃：玻璃：玻璃：V1=V2=Vo相对膨胀系数相对膨胀系数安装：安装：方便读数，安全可靠方便读数，安全可靠垂直安装为宜垂直安装为宜测量管道内流体温度时，应使温度计的温包置于管道中测量管道内流体温度时，应使温度计的温包置于管道中心线位置，插入方向须与流体流动方向相反心线位置，插入方向须与流体流动方向相反24测温误差分析测温误差分析uu玻璃材料较大热滞后效应，当测高温后立即测低温，玻璃材料较大热滞后效应，当测高温后立即测低温，玻璃材料较大热滞后效应，当测高温后立即测低温，玻璃材料较大热滞后效应，当测高温后立即测低温，温包不能立即恢复至起始体积，使温度计
30、零点漂移，温包不能立即恢复至起始体积，使温度计零点漂移，温包不能立即恢复至起始体积，使温度计零点漂移，温包不能立即恢复至起始体积，使温度计零点漂移，引起误差引起误差引起误差引起误差uu温度计浸没深度不够引起误差温度计浸没深度不够引起误差温度计浸没深度不够引起误差温度计浸没深度不够引起误差温度计标定时，温度计标定时，温度计标定时，温度计标定时，全部液柱全部液柱全部液柱全部液柱均浸没于被测介质中，实际均浸没于被测介质中，实际均浸没于被测介质中，实际均浸没于被测介质中，实际使用时只有部分液柱浸没其中，引起指示值偏离被测使用时只有部分液柱浸没其中，引起指示值偏离被测使用时只有部分液柱浸没其中，引起指示
31、值偏离被测使用时只有部分液柱浸没其中，引起指示值偏离被测介质的真实值介质的真实值介质的真实值介质的真实值部分浸没时，需修正：部分浸没时，需修正：部分浸没时，需修正：部分浸没时，需修正：t=nt=nt=nt=n(t-tt-tt-tt-ta a a a)nn露出部分所占刻度数露出部分所占刻度数露出部分所占刻度数露出部分所占刻度数 工作液对玻璃的相对体膨胀系数（汞工作液对玻璃的相对体膨胀系数（汞工作液对玻璃的相对体膨胀系数（汞工作液对玻璃的相对体膨胀系数（汞，酒精，酒精，酒精，酒精）t t 温度计的示值温度计的示值温度计的示值温度计的示值t ta a 环境温度环境温度环境温度环境温度25练习题 某测
32、量蒸气管道中蒸汽温度的水银温度计指示某测量蒸气管道中蒸汽温度的水银温度计指示某测量蒸气管道中蒸汽温度的水银温度计指示某测量蒸气管道中蒸汽温度的水银温度计指示值为值为值为值为280280，温度计浸没深度处的刻度为，温度计浸没深度处的刻度为，温度计浸没深度处的刻度为，温度计浸没深度处的刻度为6060，液柱露出部分的环境平均温度为，液柱露出部分的环境平均温度为，液柱露出部分的环境平均温度为，液柱露出部分的环境平均温度为3030，试求，试求，试求，试求蒸汽的真实温度？蒸汽的真实温度？蒸汽的真实温度？蒸汽的真实温度？262 固体膨胀式温度计固体膨胀式温度计利用固体受热膨胀原理制成的温度计，分为：杆式温度
33、计和双利用固体受热膨胀原理制成的温度计，分为：杆式温度计和双金属温度计。其中双金属温度计使用最多。金属温度计。其中双金属温度计使用最多。双金属温度计原理：两种线膨胀系数不同的双金属片叠焊在一双金属温度计原理：两种线膨胀系数不同的双金属片叠焊在一起制成。金属片一段固定，另一端可自由移动。如果下方金属起制成。金属片一段固定，另一端可自由移动。如果下方金属的线膨胀系数较大，则温度升高时会向上弯曲变形。温度越高，的线膨胀系数较大，则温度升高时会向上弯曲变形。温度越高，弯曲的角度越大。弯曲的角度越大。27为了使双金属材料长而结构紧凑，占据的空间小而变形显著，为了使双金属材料长而结构紧凑，占据的空间小而变
34、形显著，常将金属片绕制成螺旋形，将一段固定，另一端和指针相连接，常将金属片绕制成螺旋形，将一段固定，另一端和指针相连接，受热后金属片自由端的偏转角度可用下式计算受热后金属片自由端的偏转角度可用下式计算式中：式中：K-比弯曲，比弯曲，t-被测温度，被测温度，t0-仪表起始温度，仪表起始温度，h-双金属片厚度，双金属片厚度，L-双金属片展开长度双金属片展开长度28n n双金属温度计又可分为杆型和盒型两种，通常以杆型双双金属温度计又可分为杆型和盒型两种，通常以杆型双双金属温度计又可分为杆型和盒型两种，通常以杆型双双金属温度计又可分为杆型和盒型两种，通常以杆型双金属温度计使用最多，杆型中按其表盘位置的
35、不同可分金属温度计使用最多，杆型中按其表盘位置的不同可分金属温度计使用最多，杆型中按其表盘位置的不同可分金属温度计使用最多，杆型中按其表盘位置的不同可分为轴向型和径向型，也有设计成表盘位置可以任意转动为轴向型和径向型，也有设计成表盘位置可以任意转动为轴向型和径向型，也有设计成表盘位置可以任意转动为轴向型和径向型，也有设计成表盘位置可以任意转动的。双金属温度计的准确度等级自的。双金属温度计的准确度等级自的。双金属温度计的准确度等级自的。双金属温度计的准确度等级自1.01.0级至级至级至级至2.52.5级都有。级都有。级都有。级都有。29n n双金属温度计由双金属温度计由于结构简单，抗于结构简单，
36、抗震性能好，比水震性能好，比水银温度计坚固，银温度计坚固，且可避免水银污且可避免水银污染，因此工业上染，因此工业上逐步用它取代水逐步用它取代水银温度计。银温度计。双金属温度计结构双金属温度计结构（a）轴向型（轴向型（b）径向型径向型1-表壳表壳 2-刻度盘刻度盘 3-活动螺母活动螺母 4-保护套管保护套管 5-指针轴指针轴 6-感温元件感温元件 7-固定端固定端305.2 压力式温度计压力式温度计n n原理：根据在封闭容器中的液体、气体或低沸点液体的饱和原理：根据在封闭容器中的液体、气体或低沸点液体的饱和原理：根据在封闭容器中的液体、气体或低沸点液体的饱和原理：根据在封闭容器中的液体、气体或低
37、沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化制作，并用压力表测量这种蒸汽受热后体积膨胀或压力变化制作，并用压力表测量这种蒸汽受热后体积膨胀或压力变化制作，并用压力表测量这种蒸汽受热后体积膨胀或压力变化制作，并用压力表测量这种压力变化来测得温度。压力变化来测得温度。压力变化来测得温度。压力变化来测得温度。n n结构：温包、毛细管和弹性压力表结构：温包、毛细管和弹性压力表结构：温包、毛细管和弹性压力表结构：温包、毛细管和弹性压力表uu受毛细管长度限制，工作距离受毛细管长度限制，工作距离受毛细管长度限制，工作距离受毛细管长度限制，工作距离 60mm60mm，工作温度：，工作温度：，工作温度：，工作温度
38、：-5050550550uu动态性能差，滞后性大，不能测量快速变化的温度动态性能差，滞后性大，不能测量快速变化的温度动态性能差，滞后性大，不能测量快速变化的温度动态性能差，滞后性大，不能测量快速变化的温度311 1 液体压力式温度计液体压力式温度计液体压力式温度计液体压力式温度计n n原理：金属温包和金属毛细管一端相连，毛细管另原理：金属温包和金属毛细管一端相连，毛细管另原理：金属温包和金属毛细管一端相连，毛细管另原理：金属温包和金属毛细管一端相连，毛细管另一端和弹簧压力计连接。温包、毛细管和弹簧管内一端和弹簧压力计连接。温包、毛细管和弹簧管内一端和弹簧压力计连接。温包、毛细管和弹簧管内一端和
39、弹簧压力计连接。温包、毛细管和弹簧管内充满液体。液体受热后压力升高，压力经毛细管传充满液体。液体受热后压力升高，压力经毛细管传充满液体。液体受热后压力升高，压力经毛细管传充满液体。液体受热后压力升高，压力经毛细管传递给弹簧管，使弹簧管变形，从而使弹簧管压力表递给弹簧管，使弹簧管变形，从而使弹簧管压力表递给弹簧管，使弹簧管变形，从而使弹簧管压力表递给弹簧管，使弹簧管变形，从而使弹簧管压力表工作，并在其温度标尺上给出被测温度值。工作，并在其温度标尺上给出被测温度值。工作，并在其温度标尺上给出被测温度值。工作，并在其温度标尺上给出被测温度值。n nMPaMPa。32332 气体压力式温度计气体压力式
40、温度计原理：根据理想气体状态方程式原理：根据理想气体状态方程式PV=mRT可知：如果体可知：如果体积一定，压力和温度成正比。在温度不太低而压力不积一定，压力和温度成正比。在温度不太低而压力不太高时，一般气体都能较准确地遵守气体状态方程式。太高时，一般气体都能较准确地遵守气体状态方程式。温度测量范围：氮气，测量最高温度可达温度测量范围：氮气，测量最高温度可达500到到550摄摄氏度，低温下充氢气，测温下限可达氏度，低温下充氢气，测温下限可达120摄氏度。摄氏度。压力范围：初始充气压力为压力范围：初始充气压力为13MPa，上限压力受系上限压力受系统承受的限制，一般为统承受的限制，一般为6MPa。3
41、43 蒸汽压力式温度计蒸汽压力式温度计原理：道尔顿饱和蒸汽压定律原理：道尔顿饱和蒸汽压定律液体的饱和蒸汽压只和气液分液体的饱和蒸汽压只和气液分界面的温度有关。界面的温度有关。注意：压力和温度的关系非线性，需要采用补偿措施（变刚度弹注意：压力和温度的关系非线性，需要采用补偿措施（变刚度弹簧管或压力表的连杆机构补偿）使温度刻度线性化。簧管或压力表的连杆机构补偿）使温度刻度线性化。液体液体液体液体沸点沸点沸点沸点(。C)C)临界温度临界温度临界温度临界温度(。C)C)临界压力临界压力临界压力临界压力(MPa)MPa)典型量程（典型量程（典型量程（典型量程（。C C）氯甲烷氯甲烷氯甲烷氯甲烷24.22
42、4.2143.1143.16.456.45050050溴甲烷溴甲烷溴甲烷溴甲烷4.64.625802580丁烷丁烷丁烷丁烷-0.5-0.5153.0153.03.533.5320802080氯乙烷氯乙烷氯乙烷氯乙烷12.3712.37187.2187.25.105.103010030100乙醚乙醚乙醚乙醚34.5134.51193.8193.86016060160丙酮丙酮丙酮丙酮56.256.2232.0232.05.105.10100120100120乙醇乙醇乙醇乙醇78.578.5243.1243.16.186.18100180100180水水水水100.0100.0374.0374.02
43、1.321.3120220120220甲苯甲苯甲苯甲苯110.6110.6320.6320.64.084.08150250150250氩氩氩氩-187.5-187.5-122.0-122.04.714.71354 压力式温度计的附加误差压力式温度计的附加误差n n（1）温包浸入深度的影响；）温包浸入深度的影响；n n（2）环境温度的影响；）环境温度的影响；n n（3）大气压力的影响；）大气压力的影响；n n（4）液柱高度的影响。）液柱高度的影响。36压力温度计基本参数表压力温度计基本参数表特性及参数特性及参数特性及参数特性及参数液体压力式温度计液体压力式温度计液体压力式温度计液体压力式温度计蒸
44、汽压力式温度计蒸汽压力式温度计蒸汽压力式温度计蒸汽压力式温度计气体压力式温度计气体压力式温度计气体压力式温度计气体压力式温度计工作物质工作物质工作物质工作物质水银、二甲苯、乙水银、二甲苯、乙水银、二甲苯、乙水银、二甲苯、乙醇、甘油醇、甘油醇、甘油醇、甘油氯甲烷、氯乙烷、丙酮、氯甲烷、氯乙烷、丙酮、氯甲烷、氯乙烷、丙酮、氯甲烷、氯乙烷、丙酮、水、甲苯、乙醚、乙醇等水、甲苯、乙醚、乙醇等水、甲苯、乙醚、乙醇等水、甲苯、乙醚、乙醇等氮、氢、氦氮、氢、氦氮、氢、氦氮、氢、氦测温范围（测温范围（测温范围（测温范围（。C C）50505505500 0250250120120550550刻度特性刻度特性刻
45、度特性刻度特性均匀均匀均匀均匀不均匀不均匀不均匀不均匀均匀均匀均匀均匀常用初始压力（常用初始压力（常用初始压力（常用初始压力（MpaMpa）2.452.45接近常压接近常压接近常压接近常压1.961.96最大工作压力（最大工作压力（最大工作压力（最大工作压力（MpaMpa ）17.217.25.45.45.95.9准确度等级准确度等级准确度等级准确度等级1.0,1.51.0,1.50.5,1.00.5,1.01.0,1.51.0,1.5温度补偿温度补偿温度补偿温度补偿必要必要必要必要不必不必不必不必不必不必不必不必温包与表头安装位置影响温包与表头安装位置影响温包与表头安装位置影响温包与表头安装位置影响有有有有视具体情况视具体情况视具体情况视具体情况无无无无响应速度响应速度响应速度响应速度中等中等中等中等较快较快较快较快较慢较慢较慢较慢常用毛细管最大长度常用毛细管最大长度常用毛细管最大长度常用毛细管最大长度（mm）20206060606037