1.1溫(wēn)度測(cè)量儀表

 溫度是表征物體冷熱程度的參(cān)數，它不能象質量，長度那樣用直接比較的方法來獲得量值，我們隻能用物質的與溫度有關的其它物理性質來測(cè)量它，如物體的體積，密度，粘度，硬度，電導率等。

 1.1.1熱(rè)電(diàn)阻溫度儀表

 熱電阻溫度計的原理是利用導體或半導體的電阻随溫度變化這一特性。熱電阻溫度計的主要優點有：測量精度高，複現性好;有較大的測量範圍，尤其是在低溫方面;易於(yú)使用在自動測量中，也便於(yú)遠距離測量。同樣，熱電阻也有缺陷，在高溫(大於(yú)850℃)測量中準確(què)性不好;易於(yú)氧化和不耐腐蝕。

 熱電(diàn)阻與溫度的關系，可以用一個(gè)二次方程描述
：

 ：電(diàn)阻率，Ω·㎝t：溫(wēn)度
，℃

 a，b，c：常量(由試驗確(què)定)，單(dān)位分别爲Ω·㎝，Ω·㎝·℃-1，Ω·㎝·℃-2

 目前
，用於(yú)熱電阻的材料主要有鉑、銅、鎳等，採(cǎi)用這些材料主要是它們在常用溫度段的溫度與電阻的比值是線性關系，我們這裏主要介紹鉑電阻溫度計。

 鉑是一種貴金屬，它的物理化學性能很穩定，尤其是耐氧化能力很強，它易於(yú)提純
，有良好的工藝性
，可以制成極細的鉑絲，與銅，鎳等金屬相比，有較高的電阻率，複現性高，是一種比較理想的熱電阻材料
，缺點是電阻溫度系數較小，在還原介質中工作易變(biàn)脆，價格也較貴
。鉑的純度通常用百度電阻比來表示：

 W(100)=R100/R0

 R100：100℃時(shí)的電(diàn)阻值R0：0℃時(shí)的電(diàn)阻值

 根據IEC标準，採(cǎi)用W(100)=1.3850初始電阻值爲R0=100Ω(R0=10Ω)的鉑電阻爲工業用标準鉑電阻，R0=10Ω的鉑電阻溫度計的阻絲較粗，主要應用於(yú)測量600℃以上的溫度。鉑電阻的電阻與溫度方程爲一分段方程：

 Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100℃)t3] t在-200～0℃

 Rt=R0(1+At+Bt2) t在0～850℃

 解此方程，則可根據電(diàn)阻值知道溫度值，但實際工作中，我們可以查熱電(diàn)阻分度表來根據電(diàn)阻值確(què)定溫度值。

 根據标準規定，鉑(bó)熱電阻分爲A級和B級，A級測(cè)溫允許誤差±(0.15℃+0.002|t|), B級測(cè)溫允許誤差±(0.3℃+0.005|t|)

 現場(chǎng)使用的熱電阻一般都是铠裝熱電阻，它是由熱電阻體、絕緣材料、保護管組成，熱電阻體和保護管焊接一起
，中間填充絕緣材料，這樣能夠很好的保護熱電阻體，耐沖(chōng)擊，耐震，耐腐蝕。如右圖1所示。

 鉑熱電阻有兩線制，三線制，四線制幾種，兩線制在測量中誤差較大，已不使用，現在工業用一般是三線制的
，實驗室用一般爲四線制。這裏主要介紹下三線制鉑熱電阻的接線。如下圖2所示，三線制鉑熱電阻是在電阻的a端並(bìng)聯一個c端，從而實現電阻引出a，b，c三個接線端子，這樣，由b導線引入的測量導線本身的電阻，可以由c導線來補償，使引線電阻不随溫度變化而引入的引線電阻誤差的影響減小很多。在秦山二期使用的三線制鉑熱電阻，在二次儀表中，均有可變阻值的電橋，根據所配合的鉑熱電阻的量程不同，可以對二次儀表的電橋中的鉑熱電阻進行微調，能進行更精確(què)的測量。

 a

 b

 c

 MV

 1.2熱(rè)電(diàn)偶溫度儀表

 熱電偶溫度計是利用熱電效應來測(cè)量溫度的，熱電效應：兩種不同材料的導體組成一個回路時，如果兩端結點溫度不同，則回路中就将産生一定大小的電流，這個電流的大小與導體材料以及結點溫度有關。兩個結點一個爲T端，測(cè)量端，一個爲T0端，參(cān)比端，如右圖3所示。在實際測(cè)量中，熱電偶産生的毫伏信号要用較精密的毫伏表或I/O卡件測(cè)量
。

 T

 T0

 B材料

 A材料

 T0

 C材料

 T

 T0

 B材料

 A材料

 根據IEC标準，目前使用的熱電偶主要有鉑(bó)铑10-鉑(bó)，鎳鉻-鎳矽，鎳鉻-銅鎳，鉑(bó)铑30-鉑(bó)铑6，等幾種熱電偶，他們都具有熱電性能穩定，物理化學性能穩定，不易被氧化和腐蝕，電阻溫度系數小，電導率高，材料的熱電動勢随溫度爲線性變(biàn)化，材料工藝性好，易加工等特點。目前秦山二期使用的是鉑(bó)铑10-鉑(bó)，鎳鉻-鎳矽兩種熱電偶
，現在熱電偶均爲铠裝熱電偶，結構與铠裝熱電阻雷同，也是由熱電偶體，絕緣材料，保護管構成。

 T

 T0

 B材料

 A材料

 Ta

 中間溫度定律

 熱電(diàn)偶在應用中，主要有兩個基本定律：中間導(dǎo)體定律和中間溫度定律。

 中間導(dǎo)體定律：如右圖4所示，将A,B材料構成的熱電(diàn)偶的T0端拆開，引入第三種導(dǎo)體C，那麽回路種的總電(diàn)動勢爲EABC(T,T0)=EAB(T)-EAB(T0),即第三種導(dǎo)體兩端溫度相同時，不對原先的熱電(diàn)偶的電(diàn)動勢造成影響

 熱電偶測量

 中間溫度定律：在熱電偶回路種，兩結點(diǎn)溫度爲T,T0時的熱電動勢，等於(yú)該熱電偶在結點(diǎn)溫度爲T,Ta和Ta,T0時熱電動勢的代數和。EAB(T,T0)=EAB(T, Ta)-EAB(Ta,T0)

 T

 T0

 T0

 C材料

 MV

 利用熱電偶的中間導體定律和中間溫度定律，我們可以将熱電偶T0端拆開，接入測量用毫伏表，並(bìng)可在遠處測量。如圖6。爲瞭(le)将熱電偶的參比端引到恒定溫度T0處或者補償器中，需要延長熱電偶，爲瞭(le)節約貴重金屬或臨時延長，我們常用補償導線進行延長。補償導線就是用熱電性質與工作熱電偶相近的材料制成導線，用它将熱電偶的參比端延長到所需要的地方，而且不會對工作熱電偶回路引入超出允許的誤差。

 熱電偶的參比端處理：熱電偶輸出的電動勢是熱電偶兩結點溫度的函數差，爲瞭(le)保持溫度與電動勢的線性，必須使一個結點溫度保持恒定，标準分度表就是根據參比端爲0℃時電動勢與溫度的對應值，在實際應用中，參比端不會保持0℃，所以我們採(cǎi)用一些方法來補償，我們會盡量将參比端保持在一個恒定溫度Ta，查标準分度表後再經過計算可以得到溫度值, E (T,T0)=E (T, Ta)+E(Ta,T0)，現在二次儀表有可以對參比端溫度進行自動補償的，有電位自動補償法和電橋自動補償法。

 1.1.3膨脹式溫(wēn)度儀(yí)表

 膨脹式溫度計是利用物體受熱膨脹這一原理進行測量的。最常見的就是酒精溫度計，水銀溫度計，這種液體膨脹式的溫度計的測量上下限受液體汽化和凝固溫度的限制，最小分度可以到0.1℃。還有利用固體膨脹來測量溫度的溫度計，常見的是雙金屬溫度計，由兩種膨脹系數不同的金屬作成螺旋型，一端固定，在受熱膨脹時，由於(yú)膨脹系數的不同，自由端會有一定的角位移，這個角位移經過傳動放大機構，帶動指針把相應溫度指示出來。還有一種時利用密封容器中液體受熱膨脹或汽化引起的壓力變(biàn)化來測量相應溫度。

 1.1.4輻(fú)射式溫(wēn)度儀表

 任何物體受熱後都将有一部分熱能轉變(biàn)爲輻射能，物體的溫度越高，則輻射到周圍空間的能量就越多，輻射能以波動形式表現出來，其波長範圍極廣，由短波開始，有X光，紫外線，可見光，紅外線一直到電磁波。一般工程測溫用主要時可見光和紅外線。輻射測溫屬於(yú)非接觸式測溫，能應用到許多不好測溫的場合，但輻射測溫一般應用在900℃以上的高溫，不過科技在發展，目前應用紅外測溫原理的溫度計已能測量低溫如人體溫度。