缓解冬季疾病的中药材食材.ppt

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1、第9章 温度检测技术 温度是国际单位制给出的基本物理量之一，它是工农业生产、科学试验中需要经常测量和控制的主要参数。从热平衡的观点看，温度可以作为物体内部分子无规则热运动剧烈程度的标志。温度与人们日常生活紧密相关。第第9章章 温度检测技术温度检测技术 9.1 概述概述9.2 接触式测温方法接触式测温方法9.3 辐射法测温辐射法测温第第9章章 温度检测技术温度检测技术 为了保证温度量值的准确和利于传递，需要建立一个衡量温度的统一标准尺度，即温标。利用一些物质的某些物性(诸如尺寸、密度、硬度、弹性模量、辐射强度等)随温度变化的规律，通过这些量来对温度进行间接测量。经验温标1热力学温标2绝对气体温标

2、3国际实用温标4华氏温标 1714年德国人法勒海特(Fahrenheit)以水银为测温介质，制成玻璃水银温度计。按照华氏温标，则水的冰点为32，沸点为212。摄氏温标 1740年瑞典人摄氏(Celsius)提出在标准大气压下，把水的冰点规定为0度，水的沸点规定为100度。摄氏温度和华氏温度的关系为 T =t+32 式中 T华氏温度值;t摄氏温度值。热力学温标是由开尔文(Ketvin)在1848年提出的，以卡诺循环(Carnot cycle)为基础。热力学温标是国际单位制中七个基本物理单位之一。热力学温标为了在分度上和摄氏温标相一致，把理想气体压力为零时对应的温度绝对零度与水的三相点温度分为27

3、3.16份，每份为1 K(Kelvin)。从理想气体状态方程入手，来复现热力学温标叫绝对气体温标。由波义耳定律：当气体的体积为恒定(定容)时，其压强就是温度的单值函数。这样就有：PVRT2211TPTP指导思想：尽可能地接近热力学温标，复现精度要高，制作较容易，性能稳定，使用方便；1989年7月第77届国际计量委员会批准建立了新的国际温标，简称ITS-90。ITS-90基本内容：1、重申国际实用温标单位仍为K，1 K等于水的三相点等于水的三相点时温度值的时温度值的1/273.16；2、把水的三相点时温度值定义为水的三相点时温度值定义为0.01（摄氏度），同时相应把绝对零度修订为把绝对零度修订为

4、-273.15；国际摄氏温度和国际实用温度关系为：9090273.15tTITS-90基本内容：3、把整个温标分成4个温区，其相应的标准仪器如下：0.655.0K，用3He和4He蒸汽温度计；3.024.5561K，用3He和4He定容气体温度计；13.803K961.78，用铂电阻温度计；961.78以上，用光学或光电高温计；4、新确认和规定17个固定点温度值以及借助依据这些固定点和规定的内插公式分度的标准仪器来实现整个热力学温标。见表9-1所示：表9-1 ITS-90温标17固定点温度 9.1.2 9.1.2 测温方法分类及其特点测温方法分类及其特点 根据传感器的测温方式，温度基本测量方法

5、通常可分成接触式和非接触式两大类。9.1.2 9.1.2 标定标定标准值法标准值法1 用适当的方法建立起一系列国际温标定义的固定温度点(恒温)作标准值，把被标定温度计(或传感器)依次置于这些标准温度值之下，记录下温度计的相应示值(或传感器的输出)，并根据国际温标规定的内插公式对温度计(传感器)的分度进行对比记录，从而完成对温度计的标定；被定后的温度计可作为标准温度计来测温度。9.1.2 9.1.2 标定标定标准表法标准表法2 把被标定温度计(传感器)与已被标定好的更高一级精度的温度计(传感器)，紧靠在一起，共同置于可调节的恒温槽中，分别把槽温调节到所选择的若干温度点，比较和记录两者的读数，获得

6、一系列对应差值，经多次升温，降温、重复测试，若这些差值稳定，则把记录下的这些差值作为被标定温度计的修正量，就成了对被标定温度计的标定。接触式与非接触式测温特点比较测量条件接触式接触式：感温元件要与被测对象良好接触；感温元件的加入几乎不改变对象的温度；被测温度不超过感温元件能承受的上限温度;被测对象不对感温元件产生腐蚀非接触式非接触式：知道被测对象表面发射率；被测对象的辐射能充分照射到检测元件上测量范围接触式接触式：1200以下、热容大、无腐蚀性，对象的连续在线测温非接触式非接触式：从超低温到极高温，但1000以下，测量误差大接触式与非接触式测温特点比较精 度接触式接触式：通常为1.0、0.5、

7、0.2及0.1级非接触式非接触式：通常为1.0、1.5、2.5级 响应速度接触式接触式：慢，通常为几十秒到几分钟非接触式非接触式：快，通常为23秒钟 其它特点接触式：接触式：结构简单、体积小、可靠、维护方便、价格低廉非接触式：非接触式：结构复杂、体积大、调整麻烦、价格昂贵各种温度检测方法及其测温范围第第9章章 温度检测技术温度检测技术 9.1 概述概述9.2 接触式测温方法接触式测温方法9.3 辐射法测温辐射法测温9.2 接触式测温方法 根据测温转换的原理，接触式测温可分为：1、膨胀式、膨胀式(包括液体和固体膨胀式包括液体和固体膨胀式)2、热阻式、热阻式(包括金属热电阻和半导体热电阻包括金属热

8、电阻和半导体热电阻)3、热电式、热电式(包括热电偶和包括热电偶和PN结结)9.2.1 热膨胀式测温方法 基于物体受热时产生膨胀的原理，分为液体液体膨胀式膨胀式和固体膨胀式固体膨胀式两类。按膨胀基体膨胀基体可分成：液体膨胀式玻璃温度计玻璃温度计、液体或气体膨胀式压力温度计压力温度计及固体膨胀式双双金属温度计金属温度计 特点：1、测量范围大都在-50550内2、用于温度测量或控制精度要求较低较低，不需自不需自动记录动记录的场合。1.压力温度计 压力温度计是根据一定质量的液体、气体、蒸汽在体积不变的条件下体积不变的条件下其压力与温度呈确定函数关系压力与温度呈确定函数关系的原理实现其测温功能的。特点：

9、特点：强度大、不易破损、读数方便，但准确度较低、耐腐蚀性较差测温范围下限能达-100以下，上限最高可达600一般用于汽车、拖拉机、内燃机、汽轮机的油、水系统的温度测量 1.压力温度计感温介质因被测温度的高低而导致其体积膨胀或收缩造成压力的增减，压力传给弹簧管，指针偏转，指示出温度。毛细管愈长，则温度计响应愈慢，管愈细，则准确度愈高 1.压力温度计测温范围-2060,0100,20120,60160温包插入深度(mm)150280（尾长12M）8,10,13,14不锈钢管温包材料8,10,13,14钢管 8,10,13,14不锈钢管毛细管材料铜质毛细管 包塑毛细管 不锈钢毛细管安装方式WTZ-2

10、80M272可动外螺纹材料：铜，铁，不锈钢尾长1M20M20M特殊加工技术参数精度等级：1.5，2.5触头容量：220V/1A（无感负载10VA）安装孔尺寸4-118mm 6-158mm2.双金属温度计当温度变化时，因双金属片的两种不同材料线膨胀系数差异相对很大而产生不同的膨胀和收缩，导致双金属片产生弯曲变形。基于固体受热膨胀原理，测量温度通常是把两片线膨胀系数差异相对很大的金属片叠焊在一起，构成双金属片感温元件（俗称双金属温度计）。2.双金属温度计双金属温度计的感温双金属元件的形状有平面螺旋型和直线螺旋型两大类，其测温范围大致为 -80600，精度等级通常为1.5级左右。双金属温度计抗振性好

11、，读数方便，但精度不太高，只能用做一般的工业用仪表。9.2.2 热阻式测温技术 基于热电阻原理测温是根据金属导体或半导体的电阻值随温度变化的性质，将电阻值的变化转换为电信号，从而达到测温的目的。热电阻的材料：电阻率、电阻温度系数要大，热容量、热惯性要小，电阻与温度的关系最好近于线性；物理、化学性质要稳定，复现性好，易提纯，同时价格尽可能便宜。优点：信号灵敏度高、易于连续测量、可以远传（与热电偶相比）、无需参比温度；金属热电阻稳定性高、互换性好、准确度高，可以用作基准仪表。缺点：需要电源激励、有自热现象（会影响测量精度）以及测量温度不能太高。常用热电阻种类主要有铂电阻、铜电阻和半导体热敏电阻。9

12、.2.2 热阻式测温技术 铂电阻测温 铂电阻(IEC)的电阻率较大，电阻温度关系呈非线性，但测温范围广，精度高，且材料易提纯，复现性好；在氧化性介质中，甚至高温下，其物理、化学性质都很稳定。目前工业用铂电阻分度号为Pt100和Pt10，其中Pt100更为常用。铂电阻与温度的关系当 时 当 时 铂电阻测温 2000t 0850t 2301100R tRAtBtCtt 201R tRAtBt式中 R0温度为零时铂热电阻的电阻值 R（t）温度为t时铂热电阻的电阻值；A=3.9080210-3 B=-5.801910-7 C=-4.2735010-12热电阻的结构铂电阻测温 热电阻感温元件是用来感受温

13、度的电阻器。它是热电阻的核心部分，由电阻丝及绝缘骨架构成。作为热电阻丝材料应具备如下条件：电阻温度系数大、线性好、性能稳定；电阻温度系数大、线性好、性能稳定；使用温度范围广、加工方便；使用温度范围广、加工方便；固有电阻大，互换性好，复制性强。固有电阻大，互换性好，复制性强。铂电阻测温 热电阻的引线形式 热电阻的内引线是出厂时自身具备的引线，其功能是使感温元件能与外部测量及控制装置相连接。热电阻的外引线有两线制、三线制及四线制三种，如图9-4所示。铂电阻测温 铂电阻测温 1.两线制测量电桥 2.三线制测量电桥 3.四线制测量原理 RTD为被测热电阻，通过四根电阻引线将热电阻引入测量设备中，各引线

14、电阻为RLEAD；恒流源I加到RTD的两端，RTD另两端接入电压表VM，由于电压表具有极高的输入电阻（通常高于100 M），因此流经电压表的电流可忽略不计，VM两端电压完全等于RTD两端的电压，流经RTD的电流完全等于恒流源电流I。由此可见，RTD的电阻值精确等于U/I，与引线电阻无关。3.四线制测量原理 该测量原理的误差主要来自于恒流源的精度、电压表的测量精度、引线的固有热电势。可采用如下措施提高测量精度：在电流回路中加入一具有极低温度系数的高精密电阻作为采样电阻，测量该采样电阻上的电压值VS进而精确得到恒流源的电流值I，从而消除由于温漂、失调等因素造成的恒流源误差；变换恒流源极性测量热电阻

15、，可大大抑制热电势的影响。铜电阻和热敏电阻测温 铜电阻 铜电阻(WZC)的电阻值与温度的关系几乎呈线性呈线性，其材料易提纯，价格低廉易提纯，价格低廉；但因其电阻率较低（仅为铂的1/2左右）而体积较大，热响应慢；另因铜在250以上温度本身易于氧化易于氧化，故通常工业用铜热电阻（分度号分别为Cu50和和Cul00）一般其工作温度范围为-40120。其电阻值与温度的关系为：当时50150t 2301R tRAtBtCt铜电阻和热敏电阻测温 热敏电阻的优点：灵敏度高灵敏度高，其灵敏度比热电阻要大12个数量级；很好地与各种电路匹配，而且远距离测量时几乎无需考虑连线电阻的影响几乎无需考虑连线电阻的影响；体

16、积小体积小；热惯性小，响应速度快，适用于快速变化快速变化的测量场合；结构简单坚固结构简单坚固，能承受较大的冲击、振动。热敏电阻的缺点：阻值与温度的关系非线性严重；元件的一致性差，互换性差；元件易老化，稳定性较差；除特殊高温热敏电阻外，绝大多数热敏电阻仅适合0150范围，使用时必须注意。铜电阻和热敏电阻测温 9.2.3 热电偶测温 热电偶是工业和武备试验中温度测量应用最多的器件。特点：测温范围宽、测量精度高、性能稳定、结构简单，且动态响应较好；输出直接为电信号，可以远传，便于集中检测和自动控制。1.热电偶测温原理 热电偶的测温原理基于热电效应。将两种不同的导体A和B连成闭合回路，当两个接点处的温度不同时，回路中将产生热电势，由于这种热电效应现象是1821年塞贝克（Seeback）首先发现提出，故又称塞贝克效应（如图9-8所示）。热电偶闭合回路中产生的热电势由两种电势组成：温差电势和接触电势。温差电势是指同一热电极两端因温度不同而产生的电势。接触电势是指两热电极由于材料不同而具有不同的自由电子密度，而热电极接点接触面处就产生自由电子的扩散现象，当达到动态平衡时，在热电极接点处便产生一个稳定