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第一节 温度计
描述物体冷热程度的物理量叫温度。温度是国际单位制(SI)的七个基本物理量之一。这七个基本物量分别
是长度(m)、质量(kg)、时间(s)、电流(A)、热力学温度(K)、物质量(mol)和发光强度(cd)。
1.常用的温标
(1)热力学温度(K)--国际单位制的基本单位之一(多用于理论计算);
(2)摄氏温度(℃)--广为应用,其大小等于开尔文(K);
(3)华氏温度(F )--欧美各国常用。
2.常用温标之间的关系
(1)将摄氏温度换算成热力学温度:T (K)=t℃ +273.15
如:0℃相当于273.15K,100℃相当于373.15K。
(2)将摄氏温度换算成华氏温度:t F =1.8t℃ +32
如:0℃相当于32 F ,100℃相当于212 F 。
3.计量温度的方法
通常可归纳为两类:直接计量法和间接计量法。
直接计量法是指计量温度的元件与被计量的对象直接接触,所用的仪器有金属 电阻温度计、玻璃液
体温度计、热电偶温度计、气体温度计、石英频率温度计和噪声温度计等。
间接计量法指计量温度的元件与被计量的对象非直接接触,是通过辐射等原理来计量的。所用的仪器有
光学高温计、光电高温计、 外高温计、光谱高温计、比色高温计等。
1.电阻温度计的工作原理
利用材料电阻随温度变化的特性进行检测,通过电气仪表示数。
(1)电阻温度系数α :温度T变化1℃时电阻值R 的相对变化量,即
dR R 1 dR
dT R dT
(2)对理想测温元件材料的要求:
①要有尽可能大而且稳定的电阻温度系数α,使灵敏度高;
② 电阻率比较大。因为电阻率大,电阻体的体积就可以相对缩小,从而使得元件的热容量和热惯性相
应减小,改善响应时间;
③ 电阻与温度的函数关系应尽可能接近线性 ;
④金属的纯度高,使因晶格缺陷散射所引起的剩余电阻影响不大;
⑤材料的价格便宜,有较高的性能价格比。
2.常用的(热敏) 电阻温度计
(1)纯金属 电阻温度计(如铂、铟、铜等)--具有正的电阻温度系数。
(2)合金电阻温度计(如铑铁、铂钴、金钴等)--具有正的电阻温度系数。
(3)半导体 电阻温度计(如锗、硅等)--具有负的电阻温度系数。
3.主要特点
(1)电阻温度计的计量范围较宽,从0.1K至1000℃。
(2)不确定度小,通常可达1~10mK。
(3)灵敏度高,在600℃以下,输出信号比热电偶温度计要大得多。
(4)通常电阻温度计测量的温度区低于热电偶温度计。
如铂电阻温度计可用于13.81K~630.74℃温区(中、低温区)。
(5)属于直接计量法。
2.热电偶温度计的工作原理
利用塞贝克效应进行检测,通过电气仪表示数。
塞贝克效应 :当两种不同的金属连接形成一个闭合回路时,若两接点处温度不同,则将产生一个净的
热电势,故可用此热电势的大小来衡量温度差的高低,如图13-1所示。
图13-1 塞贝克效应
K T T n
E 1 2 ln A
e n
B
其中,e为电子电荷;n为电子密度。
对热电势影响因素的讨论:
(1)当材料一定时,
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