温度测量方法概述

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1、温度测量方法概述温度是表征物体冷热程度的物理量，是国际单位制（SI）中七个基本物理量之一，它与人类生活、工农业生产和科学研究有着密切关系。随着人类社会的不断进步和科学技术水平的不断提高，温度测量技术也得到了不断的发展。温度测量方法有很多，也有多种分类。比如从测量时传感器中有无电信号可以划分为非电测量和电测量两大类；从测量时传感器与被测对象的接触方式不同可以划分为接触式和非接触式，等等。而每种测量方法中又有很多种类，如膨胀式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计、光学温度计和红外温度计等。近年来，随着技术水平的进步，出现了更多新的测试方

2、法。由于温度的测量方法多种多样，很难找到一种完全理想的分类方法，每种分类都只是侧重于某些方面。本书将温度测量方法从测量原理上进行分类，目的是为根据测温需求进行选择提供方便。本章首先对当前温度测量的方法作一个概述，为后面的章节作一些准备。然后对常用的热电偶、热电阻和辐射测温法作一个较详细的介绍，其他的测温方法将在以后章节逐一介绍。1.1温度测量方法简介图1-1是温度测量方法的一个分类，是从测量原理上进行分类的。温度测量方法接触式测温非接触式测温接触式光电嗠热色测温声波嗠微波法测温激光干涉测温膨胀式测温电量式测温辐射式测温光谱法测温玻

3、璃液体温度计测温瑞利嗠拉曼散射光谱激光全息照相法测温激光散斑照相法测温双金属温度计测温压力式温度计测温受激荧光光谱测温光谱吸收法测温微波衰减法测温集成芯片测温光导管管测温干涉仪法测温超声波法测温热电偶测温铂电阻测温半导体测温全辐射测温亮度式测温比色式测温多光谱测温热像仪测温CARS纹影法测温光纤测温示温漆测温图1-1温度测量方法分类1.1.1接触式测温方法将接触式测温方法分为膨胀式测温、电量式测温和接触式光电、热色测温等三大类。接触测温法在测量时需要与被测物体或介质充分接触，测量的是被测对象和传感器的平衡温度。在测量时除了会对被测

4、温度有一定干扰外，还要保证传感器不与被测介质有化学反应，另外大多数接触式测量方法会存在导热误差、辐射误差等影响。1.1.1.1膨胀式测温方法膨胀式测温是一种比较传统的温度测量方法，它主要利用物质的热胀冷缩原理即根据物体体积或几何形变与温度的关系进行温度测量。膨胀式温度计包括玻璃液体温度计、双金属膨胀式温度计和压力式温度计等。最常见的玻璃液体温度计，利用水银、有机液体（酒精或煤油）或汞基合金等液体的热胀冷缩原理进行温度测量。根据选用感温介质的不同，测量的温度范围一般为-80～600℃。双金属温度计是由两种线膨胀系数不同的金属薄片焊接

5、在一起制成的，将其一端固定，由于两种金属膨胀系数不同，当温度变化时，就会引起弯曲变形从而指示温度。使用黄铜和镍合金制成的温度计最高温度可以达到200℃，而使用不同成分的镍合金钢其最高温度可以达到500℃。压力式温度计也是一种膨胀式温度计，利用压力和温度的关系进行温度测量。按所用介质不同，分为液体压力式温度计和气体压力式温度计、蒸气压力式温度计，温度测量范围为-200～650℃。膨胀式温度计结构简单，价格低廉，可直接读数，使用方便，但准确度比较低，不易实现自动化，而且容易损坏。由于是非电量测量方式，因此可以用于防爆场合。1.1.1.

6、2电量式测温方法电量式测温方法主要利用材料的电势、电阻或其它电性能与温度的单值关系进行温度测量，包括热电偶温度测量、热电阻温度测量、集成芯片温度测量等。热电偶的原理是两种不同材料的金属焊接在一起，当参考端和测量端有温差时，就会产生热电势，该热电势是温度差的函数，通过测量热电偶产生的热电势，就可以测量温度。但因为测量的是测量端和参考端的温度差，而一般热电势-温度差的分度表基于参考端为0℃，因此实际测量中，如果参考端处于室温时，需要进行室温补偿。目前我国标准化的8种热电偶，测量范围为-200～1800℃，非标准化的钨铼热电偶在还原气氛

7、下最高使用温度短期可以到3000℃。热电偶具有结构简单，响应快，适宜远距离测量和自动控制的特点，应用比较广泛。热电阻是根据材料的电阻和温度的关系来进行测量的。按照感温元件的材质，可以分为金属与半导体两类。金属导体有铂、铜、镍、铑铁及铂钴合金等，常见的为铂电阻和铜电阻温度传感器。半导体有锗、碳和热敏电阻等。铂电阻的使用温度范围为-200～850℃，铜热电阻的使用温度范围一般为-50～150℃。热敏电阻一般可以在-40～350℃温度范围内使用。热电阻测量准确度比较高，输出信号大，稳定性好，但元件结构一般比较大，动态响应差，不适宜测量体

8、积狭小和温度瞬变区域。随着电子技术的发展，可以将感温元件和有关的电子线路集成在一个小芯片上，构成一个小型化、一体化及多功能化的专用集成电路芯片。AD590集成电路温度传感器是一种典型的集成温度传感器，可以输出一个与温度成线性关系的电压，测量范围可以