1.溫標
溫度是描述系統(tǒng)不同自由度之間能量分布狀況的基本物理量。用來量度物體溫度高低的標尺稱為溫標。溫標主要包含兩個方面的內容:一是給出溫度數(shù)值化的一套規(guī)則和方法;二是給出溫度的測量單位。
國際統(tǒng)一的基本溫標是熱力學溫標,單位為開爾文(K)。攝氏溫標是國際(包括中國在內)的一種經驗溫標,單位為攝氏度(℃)。國際實用溫標是一種既能體現(xiàn)熱力學溫度,又易實現(xiàn)的國際統(tǒng)一的實用溫標。國際實用溫標選擇了一些可復現(xiàn)的平衡態(tài)作為溫標基準點;規(guī)定了不同溫度范圍內的基準儀器;并建立了基準點之間的內插公式。目前使用的是90國際溫標,簡介ITS-90。
2.熱電偶
由第三章的內容可知,由兩種不同材料組成的閉合回路中所產生的熱電勢可表示為
(2.1)
由國際公認的特定材料構成的熱電偶稱標準熱電偶。目前國際上共有8種標準熱電偶,其中常用的有四種。
①鉑銠30―鉑銠6 分度號(即熱電偶的型號)為B,溫度測量范圍為0~1600℃,熱電勢最小。
②鉑銠10―鉑 分度號為S,溫度測量范圍為0~1300℃,熱電勢較小。
③鎳鉻―鎳硅 分度號為K,溫度測量范圍為-270~1000℃,熱電勢較大。
④鎳鉻―銅鎳 分度號為E,溫度測量范圍為-270~870℃,熱電勢最大。
當t0=0℃時,用實驗方法測得不同工作溫度t下所產生的熱電勢值與t所制成的表稱為分度表。由分度表可知,不同型號的熱電偶在相同溫度下的電勢值有較大的差別,而且熱電勢與溫度之間是一個非線性關系。
在實際使用中要保證=0是比較困難的,為此需要解決
隨測量條件而變的問題,主要的方法有:
①計算修正法 測出,通過測得的電勢值經計算得到t。
②自由端恒溫法 保持熱電偶自由端溫度恒定不變。
③自動補償法 用對溫度敏感的銅電阻作為電橋的一個橋臂,利用不平衡電橋的輸出電壓補償熱電偶自由端的電勢。帶補償電橋的熱電偶測溫系統(tǒng)如圖2.1。圖中的補償導線是用來延伸熱電偶自由端從
到
,補償導線產生的熱電勢近似等于實際熱電偶在相同溫度下的電勢。因此,圖2.1的總電勢為
(2.2)
式中,為熱電偶產生的熱電勢;
為補償導線產生的熱電勢;
當顯示儀表為mV表時,測出電勢值查熱電偶對應的分度表可得到溫度。顯示儀表也可以直接以溫度刻度,直接讀取溫度值。
3. 熱電阻
常用的熱電阻是鉑、銅等金屬熱電阻。工業(yè)用的熱電阻也是標準化的。銅電阻有和
兩種分度號,分別表示在t=0℃時銅電阻的阻值分別為20Ω和100Ω。

圖2.1一個實際的熱電偶測溫系統(tǒng)

圖2.2 熱電阻的三線制接法
在熱電阻溫度測量系統(tǒng)中,引線電阻大小對測量結果有較大的影響,采用三線制接法可減小其影響,如圖2.2所示。
4.非接觸式溫度檢測儀表
非接觸式溫度檢測儀表(也稱輻射式溫度計)主要是利用物體的輻射能隨溫度而變化的原理制成。由普朗克定律可知,溫度為T的物體對外輻射的能量E為
式中,為物體的輻射率;λ為輻射波長;
和
分別為第一和第二輻射常數(shù)。
輻射式溫度計主要由光學系統(tǒng)、檢測元件、轉換電路和信號處理等部分組成,如圖2.3所示。根據(jù)檢測輻射能中的波長的不一樣,輻射溫度計分為全輻射高溫計、光電溫度計和比色溫度計等。

①全輻射高溫計 接受被測物體全部波長上的輻射能量。
②光電溫度計 用濾光片接受被測物體發(fā)出的某一波長的光亮度,并用亮度對比法測量。
③比色溫度計 利用維恩位移定律,測出兩個特定波長上的亮度比,得到被測物體溫度。
輻射溫度計是假設物體的輻射率為1工作的,對于實際的物體的輻射需進行修正,以得到實際溫度。對于全輻射溫度計,被測物體的真實溫度
與輻射溫度
有如下關系

④紅外溫度計 接受被測物體產生的紅外波長段的輻射能量。
2.其它溫度檢測儀表
①玻璃管溫度計 由玻璃溫包、毛細管、工作液體和刻度標尺組成,可直接讀數(shù),溫度計結構簡單、使用方便、價格低廉。測量范圍一般在-20~300℃。
②壓力式溫度計 根據(jù)封閉容器中氣液或液體受熱壓力增大原理制作,具有結構簡單、指示直觀、使用方便等特點。
③雙金屬溫度計 將兩種膨脹系數(shù)不同的金屬薄片疊焊在一起,其中一端固定,另一端隨溫度的變化而產生位移。這種溫度計的測量范圍較寬,為-80~600℃。但測量滯后較大。
④集成溫度傳感器 利用晶體三極管發(fā)射結電壓正比于所處溫度原理,通過集成電路制造工藝制成的可直接使用的溫度傳感器。在外接電壓下,輸出電流與溫度具有良好的線性關系。
