《機械工程測試技術(shù)》配套PPT課件

《機械工程測試技術(shù)》配套PPT課件,機械工程測試技術(shù),機械工程,測試,技術(shù),配套,PPT,課件 東北大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院（東北大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院（2012）Page 2學(xué)習(xí)導(dǎo)航學(xué)習(xí)導(dǎo)航13.1溫度標(biāo)準(zhǔn)與測量方法溫度標(biāo)準(zhǔn)與測量方法(Temperature Standard and Measurement Method)13.2熱電偶溫度計熱電偶溫度計(Thermocouple)13.3熱電阻溫度計熱電阻溫度計 (Thermo-Resistor Thermometer)13.4熱敏電阻和集成溫度傳感器熱敏電阻和集成溫度傳感器(Thermistor and Integrated Temperature Sensor)13.5機械溫度傳感器機械溫度傳感器(Mechanical Temperature Sensor)13.5 熱輻射原理熱輻射原理(Thermal Radiation Principle)13.6紅外測溫傳感器紅外測溫傳感器(Infrared Radiation Temperature Sensor）13.7全輻射溫度計全輻射溫度計(Radiation Pyrometer)13.8光學(xué)高溫計光學(xué)高溫計(Optical Pyrometer)13.9比色高溫計比色高溫計(Color Comparator Pyrometer)13.10 溫度測量實例溫度測量實例(Temperature Measurement Practical Use)13.11濕度表示方法濕度表示方法(Humidity Express Method)13.12濕度傳感器的特性參數(shù)濕度傳感器的特性參數(shù)(Parameters of Humidity Sensor)13.13常用的濕度傳感器常用的濕度傳感器(Common Use Humidity Sensor)Page 313.1 13.1 溫度標(biāo)準(zhǔn)與測量方法溫度標(biāo)準(zhǔn)與測量方法 13.1.1 13.1.1 溫度和溫標(biāo)溫度和溫標(biāo)溫溫度度是是表表征征物物體體冷冷熱熱程程度度的的物物理理量量。溫溫度度概概念念的的建建立立和和溫溫度的測量都是以熱平衡現(xiàn)象為基礎(chǔ)的。度的測量都是以熱平衡現(xiàn)象為基礎(chǔ)的。溫溫標(biāo)標(biāo)是是溫溫度度的的數(shù)數(shù)值值表表示示方方法法，是是用用來來衡衡定定物物體體溫溫度度的的尺尺度度。它它規(guī)規(guī)定定了了溫溫度度讀讀數(shù)數(shù)的的起起點點(零零點點)和和測測量量溫溫度度的的單單位位，各各種種溫度計的刻度值均由溫標(biāo)確定。溫度計的刻度值均由溫標(biāo)確定。13.1 13.1 溫度標(biāo)準(zhǔn)與測量方法溫度標(biāo)準(zhǔn)與測量方法Page 41 1 攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)()()物理基礎(chǔ)：水銀溫度變化與體膨脹成線性關(guān)系。物理基礎(chǔ)：水銀溫度變化與體膨脹成線性關(guān)系。分分度度方方法法：標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)大大氣氣壓壓下下水水的的冰冰點點為為零零度度(0)(0)，沸沸點點為為100100度度(100)(100)，用用這這兩兩個個固固定定點點分分度度玻玻璃璃水水銀銀溫溫度度計計，100100等等分分，每等分為每等分為11。2 2 華氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)(F)(F)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰點為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰點為32F32F，沸點為，沸點為212F212F，中間劃分為，中間劃分為180180等分，每一等分稱為等分，每一等分稱為1F 1F。13.1 13.1 溫度標(biāo)準(zhǔn)與測量方法溫度標(biāo)準(zhǔn)與測量方法Page 53 3 熱力學(xué)溫標(biāo)（開氏溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)（開氏溫標(biāo) (K)(K)、國際溫標(biāo)）、國際溫標(biāo)）(K)(K)熱熱力力學(xué)學(xué)溫溫標(biāo)標(biāo)是是一一種種與與工工作作介介質(zhì)質(zhì)無無關(guān)關(guān)的的溫溫標(biāo)標(biāo)，它它以以熱熱力力學(xué)學(xué)第第二二定定律為基礎(chǔ)，已由國際計量大會采納作為國際統(tǒng)一的基本溫標(biāo)。律為基礎(chǔ)，已由國際計量大會采納作為國際統(tǒng)一的基本溫標(biāo)。國國際際溫溫標(biāo)標(biāo)采采用用熱熱力力學(xué)學(xué)溫溫度度，符符號號為為T T，單單位位為為開開爾爾文文(K)(K)，它它是是國國際際單單位位制制(SI)(SI)的的基基本本單單位位，定定義義為為水水的的三三相相點點熱熱力力學(xué)學(xué)溫溫度度的的1/273.161/273.16。當(dāng)當(dāng)前前廣廣泛泛使使用用的的國國際際溫溫標(biāo)標(biāo)是是國國際際計計量量委委員員會會(CIPM)(CIPM)批批準(zhǔn)準(zhǔn)的的國國際際溫標(biāo)溫標(biāo)(ITS-90)(ITS-90)。攝氏溫度。攝氏溫度t t 由熱力學(xué)溫度由熱力學(xué)溫度 T T 導(dǎo)出：導(dǎo)出：13.1 13.1 溫度標(biāo)準(zhǔn)與測量方法溫度標(biāo)準(zhǔn)與測量方法Page 613.1.2 13.1.2 溫度的測量方法溫度的測量方法接觸測量法接觸測量法。熱平衡被破壞，不適于小物體的溫度測量。熱平衡被破壞，不適于小物體的溫度測量。非非接接觸觸測測量量法法。利利用用熱熱輻輻射射或或電電磁磁原原理理，不不破破壞壞平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)，動動態(tài)響應(yīng)好，精度較低。態(tài)響應(yīng)好，精度較低。類類 型型接觸式接觸式非接觸式非接觸式必要條件必要條件感溫元件必須與被測物體相接觸，感溫元件必須與被測物體相接觸，被測物體的溫度不變被測物體的溫度不變感溫元件能接收到物體的輻射能感溫元件能接收到物體的輻射能特特 點點不適宜熱容量小的物體溫度測量不適宜熱容量小的物體溫度測量不適宜動態(tài)溫度測量不適宜動態(tài)溫度測量便于多點，集中測量和自動控制便于多點，集中測量和自動控制被測物體溫度不變被測物體溫度不變適宜動態(tài)溫度測量適宜動態(tài)溫度測量適宜表面溫度測量適宜表面溫度測量測量范圍測量范圍適宜適宜 10001000以下的溫度測量以下的溫度測量適宜高溫測量適宜高溫測量測溫精度測溫精度測量范圍的測量范圍的1%1%左右左右一般在一般在1010左右左右滯滯 后后較大較大較小較小接觸式與非接觸式測溫方法比較接觸式與非接觸式測溫方法比較 13.1 13.1 溫度標(biāo)準(zhǔn)與測量方法溫度標(biāo)準(zhǔn)與測量方法Page 713.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器13.2.1 13.2.1 熱電偶熱電偶熱電偶的工作原理應(yīng)用廣泛，工作原理基于物體的應(yīng)用廣泛，工作原理基于物體的熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)。13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 81 1 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)兩兩種種導(dǎo)導(dǎo)體體組組成成閉閉合合回回路路，若若兩兩接接點點的的溫溫度度不不等等（T TT T0 0），回回路路中中就就會會產(chǎn)產(chǎn)生生電電勢勢，稱稱為為溫溫差差電電效效應(yīng)應(yīng)，即即熱熱電電效效應(yīng)應(yīng)。相相應(yīng)應(yīng)的的電電勢勢稱稱為為溫差電勢，即熱電勢。溫差電勢，即熱電勢。測測量量時時，工工作作端端即即熱熱端端（T T ）置置于于測測量量環(huán)環(huán)境境，自自由由端端即即冷冷端端（T T0 0 ）溫度應(yīng)保持恒定。溫度應(yīng)保持恒定。產(chǎn)產(chǎn)生生的的熱熱電電勢勢E EABAB(T T,T T0 0 )由由兩兩種種導(dǎo)導(dǎo)體體的的接接觸觸電電勢勢e eABAB和和單單一一導(dǎo)導(dǎo)體體的的溫差電勢溫差電勢E EA A和和E EB B組成。組成。圖 熱電效應(yīng)13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 9(1)(1)接觸電勢接觸電勢 兩兩種種不不同同材材料料的的導(dǎo)導(dǎo)體體A A、B B的的連連接接點點分分別別發(fā)發(fā)生生電電子子擴擴散散，其其速速率率與自由電子的密度和導(dǎo)體的溫度成正比。與自由電子的密度和導(dǎo)體的溫度成正比。若若導(dǎo)導(dǎo)體體A A的的自自由由電電子子密密度度大大于于B B的的自自由由電電子子密密度度，A A的的電電子子就就會會擴擴散散到到B B，因因此此A A帶帶正正電電，B B帶帶負(fù)負(fù)電電，形形成成接接觸觸電電勢勢。接接觸觸電電勢勢阻礙電子的進一步擴散，平衡時，一般為阻礙電子的進一步擴散，平衡時，一般為1010-2-21010-3-3V V。接接觸觸電電勢勢與與導(dǎo)導(dǎo)體體的的性性質(zhì)質(zhì)和和接接觸觸點點的的溫溫差差有有關(guān)關(guān)。當(dāng)當(dāng)T T=T T0 0時時，盡盡管管兩接觸點都存在接觸電勢兩接觸點都存在接觸電勢,但回路中總接觸電勢等于零。但回路中總接觸電勢等于零。圖圖 接觸電勢接觸電勢a)a)電子擴散示意圖電子擴散示意圖 b)b)等價電路等價電路13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 10電子電荷量電子電荷量 電子密度電子密度1.6021892101.60218921019 19 C C波爾茲曼常數(shù)波爾茲曼常數(shù)1.38066101.38066102323J/KJ/K回路中總的接觸電勢是兩個結(jié)點的電勢之差，即：回路中總的接觸電勢是兩個結(jié)點的電勢之差，即：13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 112 2 單一導(dǎo)體的溫差電勢單一導(dǎo)體的溫差電勢 湯姆遜系數(shù)湯姆遜系數(shù)，溫差，溫差11產(chǎn)生的溫差電勢。產(chǎn)生的溫差電勢。在均勻的導(dǎo)體材料中，如果在均勻的導(dǎo)體材料中，如果兩端的溫度不等，將產(chǎn)生溫差電勢。兩端的溫度不等，將產(chǎn)生溫差電勢。高高溫溫端端電電子子的的能能量量大大于于低低溫溫端端的的，向向低低溫溫端端擴擴散散。高高溫溫端端失失去去電電子子而而帶帶正正電電，當(dāng)當(dāng)電電子子運運動動達達到到動動平平衡衡,溫溫差差電電勢勢達達到到一一個個相相對穩(wěn)態(tài)值。對穩(wěn)態(tài)值。溫差電勢比接觸電勢小得多，一般為溫差電勢比接觸電勢小得多，一般為1010-5-5V V。導(dǎo)導(dǎo)體體A A、B B所所組組成成回回路路的的總總溫溫差差電電勢勢是是兩兩個個導(dǎo)導(dǎo)體體溫溫差差電電勢勢之之差差，即即:單一導(dǎo)體溫差電勢單一導(dǎo)體溫差電勢a)a)電子擴散示意圖電子擴散示意圖 b)b)等價電路等價電路13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 12熱電偶的總電動勢：熱電偶的總電動勢：因因此此，總總電電勢勢為為兩兩個個接點電勢之差。接點電勢之差。熱電偶電動勢的組成熱電偶電動勢的組成13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 13當(dāng)當(dāng)熱熱電電偶偶的的兩兩個個電電極極材材料料不不同同，且且兩兩個個結(jié)結(jié)點點的的溫溫度度不同時不同時，才會產(chǎn)生電勢，它是兩個接點溫度的函數(shù)：，才會產(chǎn)生電勢，它是兩個接點溫度的函數(shù)：E EABAB(T T,T T0 0)=)=f f(T T)f f(T T0 0)當(dāng)自由端溫度為常數(shù)，即當(dāng)自由端溫度為常數(shù)，即 f f(T(T0 0)=)=C C ，有，有E EABAB(T T,T T0 0)=f f(T T)C=C=(T T)依依此此建建立立標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的的熱熱電電偶偶分分度度表表。該該表表是是將將自自由由端端溫溫度度保保持持為為00，通通過過實實驗驗建建立立起起來來的的熱熱電電勢勢與與溫溫度度之之間的數(shù)值關(guān)系。間的數(shù)值關(guān)系。13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 142 2 熱電偶的基本定律熱電偶的基本定律(1)(1)中間溫度定律中間溫度定律 E EABAB(T T,T T0 0)=)=E EABAB(T T,T Tn n)E EABAB(T Tn n ,T T0 0)當(dāng)當(dāng)在在冷冷端端溫溫度度為為某某恒恒定定值值時時，可可以以利利用用熱熱電電偶偶分分度度表表確確定定工工作作端端的溫度值。的溫度值。例例 用用鎳鎳鉻鉻-鎳鎳硅硅熱熱電電偶偶測測量量爐爐溫溫，當(dāng)當(dāng)冷冷端端溫溫度度為為30 30，測測得得熱電勢熱電勢E E(T T,30)=39.17mV,30)=39.17mV，求實際爐溫。求實際爐溫。由分度表，由分度表，E E(30,0)=1.2mV(30,0)=1.2mV，于是，有：于是，有：E E(T T,0)=,0)=E E(T T,30)+,30)+E E(30,0)=39.17+1.2=40.37(mV)(30,0)=39.17+1.2=40.37(mV)由分度表得爐溫由分度表得爐溫 T T=946=946。13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 15(2)(2)中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律 在熱電偶回路中，通常要介入導(dǎo)線和儀表。在熱電偶回路中，通常要介入導(dǎo)線和儀表。只要接入的第三導(dǎo)體兩端溫度相同，對回路的總熱電勢就沒有影只要接入的第三導(dǎo)體兩端溫度相同，對回路的總熱電勢就沒有影響響，如圖，有：，如圖，有：E EABCABC(T T,T T0 0)=)=E EABAB(T T,T T0 0)E EABAB(T T,T T0 0)=)=E EAB AB(T T,T T0 0)熱電偶接入中間導(dǎo)體的回路a)中間導(dǎo)體定律第三導(dǎo)體接入方法一 b)中間導(dǎo)體定律第三導(dǎo)體接入方法二13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 16(3)(3)標(biāo)準(zhǔn)電極定律標(biāo)準(zhǔn)電極定律 若若電電極極A A，B B與與電電極極C C組組成成的的熱熱電電偶偶的的電電勢勢分分別別為為 E EACAC(T T,T T0 0)和和E EBCBC(T T,T T0 0)，在在相相同同結(jié)結(jié)點點溫溫度度下下，由由A A、B B電電極極組組成成的的熱熱電電偶偶的的熱熱電勢電勢E EABAB(T T,T T0 0)=)=E EACAC(T T)E EBCBC(T T0 0)把把電電極極C C作作為為標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)電電極極，通通常常選選用用純純鉑鉑絲絲。因因為為它它的的物物理理化化學(xué)學(xué)性性能穩(wěn)定，熔點高，易提鈍。能穩(wěn)定，熔點高，易提鈍。例例 鉑鉑銠銠3030-鉑鉑熱熱電電偶偶的的E E(1084.5,(1084.5,0)=0)=13.976 13.976 mV,mV,鉑鉑銠銠6 6-鉑鉑的的E E(1084.5,0)=8.354mV(1084.5,0)=8.354mV。于是，對于鉑銠于是，對于鉑銠3030-鉑銠鉑銠6 6，有，有:E E(1084.5,0)=13.976(1084.5,0)=13.9768.354=5.613mV8.354=5.613mV13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 173 3 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化化熱熱電電偶偶批批量量生生產(chǎn)產(chǎn)，性性能能優(yōu)優(yōu)良良、穩(wěn)穩(wěn)定定，同同一一型型號具有互換性，具有統(tǒng)一的分度。號具有互換性，具有統(tǒng)一的分度。鉑鉑銠銠1010 -鉑鉑 性性能能穩(wěn)穩(wěn)定定，準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度高高，可可用用于于基基準(zhǔn)準(zhǔn)熱熱電電偶偶。熱熱電電勢勢較較低低，價價格格貴貴，不不能能用用于于金金屬屬蒸蒸氣氣和和還原性氣體中。還原性氣體中。鉑鉑銠銠3030-鉑鉑銠銠6 6 穩(wěn)穩(wěn)定定性性和和機機械械強強度度高高于于鉑鉑銠銠1010-鉑鉑，測測量量溫溫度度可可達達18001800，室室溫溫下下的的熱熱電電勢勢較較低低。可可作作標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)熱熱電電偶偶，一一般般不不需需要要補補償償和和修修正正。由由于于熱熱電電勢勢較低，需要高靈敏度和高精度儀表。較低，需要高靈敏度和高精度儀表。13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 18 鎳鎳鉻鉻-鎳鎳硅硅或或鎳鎳鉻鉻-鎳鎳鋁鋁 熱熱電電勢勢較較高高，熱熱電電特特性性的的線線性性較較好好，化化學(xué)學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定定性性良良好好，抗抗氧氧化化性性和和抗抗腐腐蝕蝕性性較較強強。穩(wěn)穩(wěn)定定性稍差，測量精度不高。性稍差，測量精度不高。鎳鎳鉻鉻-考考銅銅(Ni43.5,(Ni43.5,Cu56.5)Cu56.5)熱熱電電勢勢較較高高，電電阻阻率率小小，適適于于還還原原性性和和中中性性氣氣氛氛下下測測量量，價價格格便便宜宜 ，測測量量上上限限較較低。低。鎳鎳鉻鉻-康康銅銅(Ni45,(Ni45,Cu55)Cu55)熱熱電電勢勢較較高高，價價格格低低。高高溫溫下下易氧化，適于低溫和超低溫測量。易氧化，適于低溫和超低溫測量。13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 194 4 熱電偶冷端的溫度補償熱電偶冷端的溫度補償熱電偶冷端溫度不變時，輸出才是溫度的單值函數(shù)。熱電偶冷端溫度不變時，輸出才是溫度的單值函數(shù)。（1 1）參考端溫度恒定法）參考端溫度恒定法參考端參考端形形 成成用用 途途冰點式參考冰點式參考端端常用的冰點瓶是在保溫瓶內(nèi)盛滿冰水混常用的冰點瓶是在保溫瓶內(nèi)盛滿冰水混混物混物用于校正標(biāo)準(zhǔn)熱電偶等高用于校正標(biāo)準(zhǔn)熱電偶等高精度溫度測量精度溫度測量電子式參考電子式參考端端利用半導(dǎo)體制冷的原理，冷卻密封的水利用半導(dǎo)體制冷的原理，冷卻密封的水槽，從而把參考端溫度保持在槽，從而把參考端溫度保持在00。體積小，操作簡單體積小，操作簡單恒溫槽式參恒溫槽式參考端考端利用溫度調(diào)節(jié)器將參考端溫度保持恒定。利用溫度調(diào)節(jié)器將參考端溫度保持恒定。如果它的溫度不是如果它的溫度不是00，要用其它溫，要用其它溫度計測出其溫度并進行修正度計測出其溫度并進行修正用于熱電溫度計的溫度測用于熱電溫度計的溫度測量量室溫式參考室溫式參考端端無參考端溫度恒定裝置，或?qū)⒖级酥脽o參考端溫度恒定裝置，或?qū)⒖级酥糜谟椭?，利用油的惰性使參考端溫度于油中，利用油的惰性使參考端溫度保持一致及接近室溫保持一致及接近室溫用于精度不太高的溫度測用于精度不太高的溫度測量量參考端的形式和用途參考端的形式和用途13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 20冰點式參考端工作示意圖冰點式參考端工作示意圖13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 21（2 2）冷端補償法）冷端補償法采用兩種導(dǎo)線組成的補償導(dǎo)線將熱電偶冷端引至溫度穩(wěn)定之處。采用兩種導(dǎo)線組成的補償導(dǎo)線將熱電偶冷端引至溫度穩(wěn)定之處。不同的熱電偶要配接不同的補償導(dǎo)線不同的熱電偶要配接不同的補償導(dǎo)線。熱電偶補償導(dǎo)線的應(yīng)用熱電偶補償導(dǎo)線的應(yīng)用13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 22(3)(3)電橋補償法電橋補償法 熱電偶冷端與電橋置于同一環(huán)境中，電阻熱電偶冷端與電橋置于同一環(huán)境中，電阻RHRH是由溫度系數(shù)較大是由溫度系數(shù)較大的鎳絲制成，而其余電阻則由溫度系數(shù)很小的錳絲制成。的鎳絲制成，而其余電阻則由溫度系數(shù)很小的錳絲制成。補償電橋法補償電橋法 13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 2313.2.2 13.2.2 熱電阻溫度計熱電阻溫度計1 1 常用的熱電阻溫度計常用的熱電阻溫度計(1)(1)鉑熱電阻鉑熱電阻物物理理、化化學(xué)學(xué)性性能能非非常常穩(wěn)穩(wěn)定定，溫溫度度范范圍圍可可達達1200 1200，目目前前廣廣泛泛應(yīng)應(yīng)用。用。熱電阻的熱電阻的電阻比電阻比是表征性能重要指標(biāo)，通常用是表征性能重要指標(biāo)，通常用W W(100)(100)表示：表示：W W(100)(100)的值越高，鉑絲的純度越高。的值越高，鉑絲的純度越高。100100時的電阻值時的電阻值00時的電阻值時的電阻值把溫度的變化轉(zhuǎn)換成電阻值變化。把溫度的變化轉(zhuǎn)換成電阻值變化。工業(yè)上被廣泛地用于低溫及工業(yè)上被廣泛地用于低溫及中溫（中溫（-200-200500500）范圍內(nèi)的溫度測量。）范圍內(nèi)的溫度測量。13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 24當(dāng)當(dāng) t t=20020000時，時，在在00以上，鉑絲的電阻值與溫度之間具有較好的線性。以上，鉑絲的電阻值與溫度之間具有較好的線性。當(dāng)當(dāng) t t=0=0650.755650.755時，時，13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 25(2)(2)銅熱電阻銅熱電阻 價格便宜，易于提純，復(fù)制性較好價格便宜，易于提純，復(fù)制性較好;電阻溫度系數(shù)為電阻溫度系數(shù)為 (4.25(4.254.28)104.28)10-3-3/，靈敏度較高，靈敏度較高;線性較好，阻值與溫度的關(guān)系為線性較好，阻值與溫度的關(guān)系為缺點是電阻率較低，易氧化，測溫范圍?。ㄈ秉c是電阻率較低，易氧化，測溫范圍?。?0 50 150150）。）。13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 2613.2.3 13.2.3 熱敏電阻和集成溫度傳感器熱敏電阻和集成溫度傳感器 正正溫溫度度系系數(shù)數(shù)(PTC)(PTC):溫溫度度超超過過某某值值時時，電電阻阻值值朝朝正正方方向向變變化化。用于電氣設(shè)備的過熱保護，定溫控制等。用于電氣設(shè)備的過熱保護，定溫控制等。負(fù)溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)(NTC):(NTC):用于自動控制及電子線路的熱補償。用于自動控制及電子線路的熱補償。臨臨界界溫溫度度系系數(shù)數(shù)(CTC):(CTC):電電阻阻在在某某個個溫溫度度值值急急劇劇變變化化。用用于于溫溫度度開開關(guān)。關(guān)。與與金金屬屬熱熱電電阻阻相相比比，靈靈敏敏度度高高、體體積積小小、熱熱慣慣性性小小、響響應(yīng)應(yīng)快快；線性、互換性和穩(wěn)定性較差。適用于線性、互換性和穩(wěn)定性較差。適用于 100100300300。1 1 熱敏電阻熱敏電阻利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化這一特性制成的一種熱敏利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化這一特性制成的一種熱敏元件。元件。（1 1）熱敏電阻分類）熱敏電阻分類13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 27(2)NTC(2)NTC熱敏電阻的溫度特性熱敏電阻的溫度特性參考溫度，參考溫度，K KT T0 0 時的電阻時的電阻材料常數(shù)材料常數(shù)熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬絲的高很多，所以它的靈敏度較高。熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬絲的高很多，所以它的靈敏度較高。熱敏電阻的溫度特性熱敏電阻的溫度特性13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 282 2集成溫度傳感器集成溫度傳感器集成溫度傳感器是將溫敏晶體管及其輔助電路集成在同一芯片集成溫度傳感器是將溫敏晶體管及其輔助電路集成在同一芯片上的傳感器，它能直接給出正比于絕對溫度的理想線性輸出，上的傳感器，它能直接給出正比于絕對溫度的理想線性輸出，一般用于一般用于-50-50+150+150之間測量之間測量 。與傳統(tǒng)的熱敏電阻、熱電阻、雙金屬片等其他溫度傳感器相比，與傳統(tǒng)的熱敏電阻、熱電阻、雙金屬片等其他溫度傳感器相比，具有具有測溫精度高測溫精度高、復(fù)現(xiàn)性好、線性優(yōu)良、體積小、熱容量小、復(fù)現(xiàn)性好、線性優(yōu)良、體積小、熱容量小、穩(wěn)定性好、輸出電信號大、成本低、使用方便穩(wěn)定性好、輸出電信號大、成本低、使用方便等優(yōu)點，因此廣等優(yōu)點，因此廣泛應(yīng)用于溫度檢測、控制和許多溫度補償電路中。泛應(yīng)用于溫度檢測、控制和許多溫度補償電路中。13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 29集成溫度傳感器采用一對非常匹配的差分對管作為溫度敏感元件，集成溫度傳感器采用一對非常匹配的差分對管作為溫度敏感元件，使其直接給出正比于絕對溫度的嚴(yán)格的線性輸出。其中使其直接給出正比于絕對溫度的嚴(yán)格的線性輸出。其中BG1BG1和和BG2BG2是結(jié)構(gòu)和性能完全相同的晶體管，都處于正向工作狀態(tài)是結(jié)構(gòu)和性能完全相同的晶體管，都處于正向工作狀態(tài) 。集成溫度傳感器的電路圖集成溫度傳感器的電路圖k k系數(shù)，系數(shù)，q q為電荷數(shù)；為電荷數(shù)；Ies1Ies1、Ies2Ies2 BG1 BG1和和 BG2BG2管的發(fā)射極反向飽和電管的發(fā)射極反向飽和電流；流；I I1 1和和I I2 2集電極電流。集電極電流。13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 30（1 1）電流型集成溫度傳感器電流型集成溫度傳感器電路是在差分對管電路的基礎(chǔ)上，用兩只電路是在差分對管電路的基礎(chǔ)上，用兩只PNPPNP管分別與管分別與BG1BG1和和BG2BG2串聯(lián)組成所謂的電流鏡，兩只串聯(lián)組成所謂的電流鏡，兩只PNPPNP管管BG3BG3、BG4BG4具有完全具有完全相同的結(jié)構(gòu)和性能，且發(fā)射極偏壓相同，相同的結(jié)構(gòu)和性能，且發(fā)射極偏壓相同，BG3BG3與與BG4BG4組成恒流組成恒流源，且兩者集電極電流相同源，且兩者集電極電流相同 。電流型集成溫度傳感器電路電流型集成溫度傳感器電路13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 31美國美國ADAD公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的AD590AD590、我國生產(chǎn)的、我國生產(chǎn)的SD590SD590都是典型的電流型都是典型的電流型集成溫度傳感器。集成溫度傳感器。AD590AD590的電流的電流-溫度特性曲線如圖所示。溫度特性曲線如圖所示。AD590AD590的電流的電流-溫度特性曲線溫度特性曲線 13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 322 2電壓型集成溫度傳感器電壓型集成溫度傳感器電壓型集成溫度傳感器是指輸出電壓與溫度成正比的溫度傳感器。電壓型集成溫度傳感器是指輸出電壓與溫度成正比的溫度傳感器。BG3BG3、BG4BG4、BG5BG5是結(jié)構(gòu)和性能完全相同的是結(jié)構(gòu)和性能完全相同的PNPPNP晶體管，發(fā)射極偏壓又相晶體管，發(fā)射極偏壓又相同，同，BG3BG3與與BG4BG4組成恒流源，且兩者集電極電流相同（稱為電流鏡），組成恒流源，且兩者集電極電流相同（稱為電流鏡），與電流型集成溫度傳感器相同。與電流型集成溫度傳感器相同。電壓型集成溫度傳感器的電路圖電壓型集成溫度傳感器的電路圖溫度系數(shù)為：溫度系數(shù)為：13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 3313.2.4 13.2.4 機械溫度傳感器機械溫度傳感器雙金屬溫度計屬于機械溫度傳感器，由兩種線膨脹系數(shù)不同的雙金屬溫度計屬于機械溫度傳感器，由兩種線膨脹系數(shù)不同的金屬薄片焊接在一起制成的，一種固體膨脹式溫度計。金屬薄片焊接在一起制成的，一種固體膨脹式溫度計。結(jié)構(gòu)簡單、牢固，又可將溫度變化轉(zhuǎn)換成機械量變化，不僅用結(jié)構(gòu)簡單、牢固，又可將溫度變化轉(zhuǎn)換成機械量變化，不僅用于測量溫度，而且還用于溫度控制裝置于測量溫度，而且還用于溫度控制裝置(尤其是開關(guān)的尤其是開關(guān)的“通通-斷斷”控制控制)，其使用范圍相當(dāng)廣泛。，其使用范圍相當(dāng)廣泛。雙金屬溫度計的工作原理雙金屬溫度計的工作原理 雙金屬溫度計雙金屬溫度計13.213.2接觸式測溫傳感器接觸式測溫傳感器Page 3413.3 13.3 非接觸式測溫非接觸式測溫13.3.1 13.3.1 熱輻射原理熱輻射原理 熱輻射理論是輻射式測溫儀表的理論依據(jù)。任何受熱物體熱輻射理論是輻射式測溫儀表的理論依據(jù)。任何受熱物體都有一部分熱能轉(zhuǎn)化為都有一部分熱能轉(zhuǎn)化為輻射能輻射能，并以電磁波的形式向外輻射。，并以電磁波的形式向外輻射。不同的物體是由不同的原子組成的，因此能發(fā)出不同波長的波，不同的物體是由不同的原子組成的，因此能發(fā)出不同波長的波，其輻射波長的范圍可以從其輻射波長的范圍可以從射線一直到無線電波，其中能被其射線一直到無線電波，其中能被其它物體吸收并重新轉(zhuǎn)化為熱能的波長范圍有它物體吸收并重新轉(zhuǎn)化為熱能的波長范圍有0 04 40 077m77m的的可見光和可見光和0 0777740 m40 m的紅外線，這部分射線稱為熱射線，的紅外線，這部分射線稱為熱射線，所傳遞過程稱為熱輻射。物體所發(fā)射所傳遞過程稱為熱輻射。物體所發(fā)射輻射能的多少與物體溫度輻射能的多少與物體溫度有一定的關(guān)系有一定的關(guān)系，所以熱輻射現(xiàn)象可以用來測溫。，所以熱輻射現(xiàn)象可以用來測溫。13.3 13.3 非接觸式測溫非接觸式測溫Page 35輻射式測溫計的類型及性能輻射式測溫計的類型及性能輻射式測溫輻射式測溫計類型計類型測溫原理測溫原理敏感元件敏感元件工作波長工作波長/mm響應(yīng)時間響應(yīng)時間/s/s測溫范圍測溫范圍/C/C精確度精確度/%/%光學(xué)高溫計光學(xué)高溫計測量單色輻測量單色輻射亮度射亮度人眼人眼0.60.60.70.7（0.60.66 6）取決于操作取決于操作者者80080032003200(0.5(0.51.5)1.5)光電高溫計光電高溫計光電倍增光電倍增管管0.30.31.21.20.40.41.11.10.60.63.03.033（11）40040020002000(0.5(0.51.5)1.5)比色高溫計比色高溫計測量兩個單測量兩個單色輻射的色輻射的亮度比值亮度比值光電池光電池0.40.41.11.13340040020002000(1(11.5)1.5)全輻射高溫全輻射高溫計計測量全輻射測量全輻射能量能量熱電堆熱電堆0.40.41414（0 0）0.50.54 460060025002500(1.5(1.52)2)部分輻射部分輻射（紅外）（紅外）高溫計高溫計測量部分輻測量部分輻射能量射能量光電池光電池?zé)崦綦娮锜崦綦娮锜後岆娫獰後岆娫蚧U光硫化鉛光敏電阻敏電阻0.41.10.41.10.20.240404 42002000.60.63.03.011-50-50300030001113.3 13.3 非接觸式測溫非接觸式測溫Page 3613.3.2 13.3.2 紅外測溫紅外測溫光光柵柵盤盤由由兩兩片片扇扇形形光光柵柵板板組組成成，一一塊塊固固定定，一一塊塊可可動動。可可動動板板受受光光柵柵調(diào)調(diào)制制電電路路控控制制，按按一一定定頻頻率率正正、反反向向轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動，實實現(xiàn)現(xiàn)開開(透透光光)、關(guān)關(guān)(不不透透光光)，使使入射線變?yōu)橐欢l率的能量。入射線變?yōu)橐欢l率的能量。可測范圍可測范圍0600，時間常數(shù)為，時間常數(shù)為410ms。紅外測溫儀的工作原理13.3 13.3 非接觸式測溫非接觸式測溫Page 3713.3.2 13.3.2 紅外測溫紅外測溫1 1紅外測溫儀（點溫儀）紅外測溫儀（點溫儀）圖圖 紅外測溫儀的工作原理紅外測溫儀的工作原理13.3 13.3 非接觸式測溫非接觸式測溫Page 38按測溫范圍可分為：高溫測溫儀按測溫范圍可分為：高溫測溫儀 (700(7003200)3200)中溫測溫儀（中溫測溫儀（100100700)700)低溫測溫儀（低溫測溫儀（100100以下以下。按成像特性可分為：望遠型（測量遠距離目標(biāo)的溫度）按成像特性可分為：望遠型（測量遠距離目標(biāo)的溫度）一般型（測量一般型（測量1 15m5m處目標(biāo)的溫度）處目標(biāo)的溫度）顯微型（用于測量微小物體的溫度）。顯微型（用于測量微小物體的溫度）。紅外測溫儀的一些主要技術(shù)參數(shù)有：測溫范圍、工作波段、測紅外測溫儀的一些主要技術(shù)參數(shù)有：測溫范圍、工作波段、測溫精確度、最小可分辨溫差、讀數(shù)重復(fù)一致性、響應(yīng)時間、焦溫精確度、最小可分辨溫差、讀數(shù)重復(fù)一致性、響應(yīng)時間、焦點處目標(biāo)尺寸、距離系數(shù)點處目標(biāo)尺寸、距離系數(shù)實際工作距離實際工作距離輻射率調(diào)整范圍等。輻射率調(diào)整范圍等。13.3 13.3 非接觸式測溫非接觸式測溫Page 392 2紅外熱像儀紅外熱像儀基基于于物物體體的的熱熱輻輻射射，把把被被測測溫溫度度的的空空間間分分布布顯顯示示為為等等溫溫曲曲線線的的圖像，即熱像。圖像，即熱像。紅外熱像儀的工作原理13.3 13.3 非接觸式測溫非接觸式測溫Page 40熱像儀的主要參數(shù)熱像儀的主要參數(shù)1 1）工作波段：工作波段是指紅外熱像儀中所選擇的紅外探測器的）工作波段：工作波段是指紅外熱像儀中所選擇的紅外探測器的響應(yīng)波長區(qū)域，一般是響應(yīng)波長區(qū)域，一般是3 35m5m或或8 812m12m。2 2）探測器類型：探測器類型是指使用的一種紅外器件。是采用單）探測器類型：探測器類型是指使用的一種紅外器件。是采用單元或多元（元數(shù)元或多元（元數(shù)8 8、1010、1616、2323、4848、5555、6060、120120、180180等）光電等）光電導(dǎo)或光伏紅外探測器，其采用的元素有硫化鉛（導(dǎo)或光伏紅外探測器，其采用的元素有硫化鉛（PbSPbS）、硒化鉛）、硒化鉛（PnSePnSe）、碲化銦（）、碲化銦（InSbInSb）、碲鎘汞（）、碲鎘汞（HgCdTeHgCdTe）、碲錫鉛）、碲錫鉛（PbSnTePbSnTe）、鍺摻雜（）、鍺摻雜（GeGe：X X）和硅摻雜（）和硅摻雜（SiSi：X X）等。）等。3 3）掃描制式：一般為我國標(biāo)準(zhǔn)電視制式、）掃描制式：一般為我國標(biāo)準(zhǔn)電視制式、PALPAL制式。制式。4 4）顯示方式：指屏幕顯示是黑白顯示還是偽彩顯示。）顯示方式：指屏幕顯示是黑白顯示還是偽彩顯示。5 5）溫度測定范圍：指測定溫度的最低限與最高限的溫度值的范圍。）溫度測定范圍：指測定溫度的最低限與最高限的溫度值的范圍。6 6）測溫準(zhǔn)確度。）測溫準(zhǔn)確度。7 7）最大工作時間：紅外熱像儀允許連續(xù)的工作時間。）最大工作時間：紅外熱像儀允許連續(xù)的工作時間。13.3 13.3 非接觸式測溫非接觸式測溫Page 4113.3.3 13.3.3 全輻射溫度計全輻射溫度計被被測測對對象象的的輻輻射射由由光光學(xué)學(xué)系系統(tǒng)統(tǒng)聚聚焦焦到到多多對對串串聯(lián)聯(lián)熱熱電電偶偶組組成成的的熱熱電電堆堆。熱電堆的電勢與被測對象溫度的熱電堆的電勢與被測對象溫度的4 4次方成正比。次方成正比。全輻射高溫計的工作原理全輻射高溫計的工作原理13.3 13.3 非接觸式測溫非接觸式測溫Page 4213.3.4 13.3.4 光學(xué)高溫計光學(xué)高溫計光學(xué)高溫計利用受熱物體的光學(xué)高溫計利用受熱物體的單色輻射強度單色輻射強度隨溫度升高而增加的隨溫度升高而增加的原理制成，由于它采用單一波長進行原理制成，由于它采用單一波長進行亮度比較亮度比較，也稱單色輻射，也稱單色輻射溫度計。物體在高溫下會發(fā)光，也就是具有一定的亮度。物體溫度計。物體在高溫下會發(fā)光，也就是具有一定的亮度。物體的亮度的亮度B B與其輻射強度與其輻射強度E E成正比成正比 。受熱物體的亮度反映物體的溫度。通常，先得到被測物體的受熱物體的亮度反映物體的溫度。通常，先得到被測物體的亮亮度溫度度溫度，然后轉(zhuǎn)化為物體的真實溫度。，然后轉(zhuǎn)化為物體的真實溫度。隱絲式光學(xué)高溫計結(jié)構(gòu)簡圖隱絲式光學(xué)高溫計結(jié)構(gòu)簡圖a)a)原理圖原理圖 b)b)標(biāo)準(zhǔn)溫度燈標(biāo)準(zhǔn)溫度燈13.3 13.3 非接觸式測溫非接觸式測溫Page 43在被測對象的背景上有一根燈絲，如看到的是暗的背景上亮的在被測對象的背景上有一根燈絲，如看到的是暗的背景上亮的燈絲說明燈絲亮度高于被測物體，應(yīng)調(diào)整燈絲電流使其亮度降燈絲說明燈絲亮度高于被測物體，應(yīng)調(diào)整燈絲電流使其亮度降低，如背景亮而燈絲發(fā)黑，則燈絲亮度比對象低，應(yīng)調(diào)整增高低，如背景亮而燈絲發(fā)黑，則燈絲亮度比對象低，應(yīng)調(diào)整增高燈絲亮度，直到燈絲隱滅而看不清（即燈絲頂部與對象分不清）燈絲亮度，直到燈絲隱滅而看不清（即燈絲頂部與對象分不清），則說明二者亮度相等，即可讀取測量結(jié)果了。，則說明二者亮度相等，即可讀取測量結(jié)果了。圖圖 燈絲與物像亮度比較燈絲與物像亮度比較a)a)燈絲亮度偏低燈絲亮度偏低 b)b)燈絲亮度偏高燈絲亮度偏高 c)c)燈絲與物像亮度一致燈絲與物像亮度一致a)b)c)13.3 13.3 非接觸式測溫非接觸式測溫Page 4413.3.5 13.3.5 比色高溫計比色高溫計比色高溫計比色高溫計(color comparator pyrometer)(color comparator pyrometer)又稱比率高溫計或又稱比率高溫計或雙色高溫計，是測量物體雙色高溫計，是測量物體色溫度色溫度的高溫計。當(dāng)非黑體的兩個確的高溫計。當(dāng)非黑體的兩個確定波長定波長1 1和和2 2的光譜輻射度之比的光譜輻射度之比L L(1)/1)/L L(2)2)等于某一溫等于某一溫度下黑體的同樣兩個波長的光譜輻射度之比時，則黑體的溫度度下黑體的同樣兩個波長的光譜輻射度之比時，則黑體的溫度就稱為此非黑體的色溫度。就稱為此非黑體的色溫度。雙色比色高溫計原理圖雙色比色高溫計原理圖13.3 13.3 非接觸式測溫非接觸式測溫Page 45比色高溫計的測量范圍為比色高溫計的測量范圍為8008002 0002 000，測量精度可接近量程，測量精度可接近量程上限的上限的0.50.5。比色高溫計的優(yōu)點是測量的色溫度值很接近真實溫度。在有煙比色高溫計的優(yōu)點是測量的色溫度值很接近真實溫度。在有煙霧、灰塵或水蒸氣等環(huán)境中使用時，由于這些媒質(zhì)對霧、灰塵或水蒸氣等環(huán)境中使用時，由于這些媒質(zhì)對1 1及及2 2的光波吸收特性差別不大，所以由媒質(zhì)吸收所引起的誤差很小。的光波吸收特性差別不大，所以由媒質(zhì)吸收所引起的誤差很小。對于光譜發(fā)射率與波長無關(guān)的物體（灰體）可直接測出其真實對于光譜發(fā)射率與波長無關(guān)的物體（灰體）可直接測出其真實溫度。溫度。上述優(yōu)點都是其他類型的光測高溫計所沒有的。由于比色高溫上述優(yōu)點都是其他類型的光測高溫計所沒有的。由于比色高溫計使用方便，在冶金和其他工業(yè)中的應(yīng)用仍較廣泛。計使用方便，在冶金和其他工業(yè)中的應(yīng)用仍較廣泛。13.3 13.3 非接觸式測溫非接觸式測溫Page 4613.4 13.4 溫度測量實例溫度測量實例13.4.1 13.4.1 機床溫升測量機床溫升測量 對機床箱體、床身等外表面的測溫點，可手持半導(dǎo)體對機床箱體、床身等外表面的測溫點，可手持半導(dǎo)體點溫計進行測量；也可以用熱電偶檢測，將熱電偶的熱端點溫計進行測量；也可以用熱電偶檢測，將熱電偶的熱端用各種焊、粘或加壓方法固定到測溫點處，使其與表面等用各種焊、粘或加壓方法固定到測溫點處，使其與表面等溫部分緊密接觸。溫部分緊密接觸。對機床內(nèi)部的測溫點，可預(yù)先埋置熱電偶或其他熱敏對機床內(nèi)部的測溫點，可預(yù)先埋置熱電偶或其他熱敏元件進行測量，測溫點應(yīng)盡量選在靜止部件上，并注意連元件進行測量，測溫點應(yīng)盡量選在靜止部件上，并注意連線的保護和絕緣。對有些內(nèi)部測點，如主軸軸承、摩擦離線的保護和絕緣。對有些內(nèi)部測點，如主軸軸承、摩擦離合器等，還可以采用光纖輻射測溫技術(shù)，用光導(dǎo)纖維將熱合器等，還可以采用光纖輻射測溫技術(shù)，用光導(dǎo)纖維將熱輻射信號引出機外送人探測器中進行測量。對回轉(zhuǎn)體溫度輻射信號引出機外送人探測器中進行測量。對回轉(zhuǎn)體溫度的測量，則需要采用一些專門的方法將熱電勢從回轉(zhuǎn)體上的測量，則需要采用一些專門的方法將熱電勢從回轉(zhuǎn)體上引出，如可以采用遙測發(fā)射裝置、滑環(huán)與電刷裝置、旋轉(zhuǎn)引出，如可以采用遙測發(fā)射裝置、滑環(huán)與電刷裝置、旋轉(zhuǎn)變壓器等。變壓器等。13.4 13.4 溫度測量實例溫度測量實例Page 47測量從機床的冷態(tài)開始，采用空運轉(zhuǎn)測量從機床的冷態(tài)開始，采用空運轉(zhuǎn)方式升溫。測量的時間間隔通常為方式升溫。測量的時間間隔通常為1min1min至至lhlh，一般在測量開始時間隔短，一般在測量開始時間隔短些?？深A(yù)先估計被測機床的熱平衡時些?？深A(yù)先估計被測機床的熱平衡時間，并作為觀測時間，測量工作至無間，并作為觀測時間，測量工作至無顯著溫升時結(jié)束。根據(jù)測量數(shù)據(jù)，可顯著溫升時結(jié)束。根據(jù)測量數(shù)據(jù)，可以繪制出各測點的溫升一時間關(guān)系曲以繪制出各測點的溫升一時間關(guān)系曲線和機床熱平衡時的等溫曲線圖。圖線和機床熱平衡時的等溫曲線圖。圖14-2114-21為某車床在為某車床在600r/min600r/min的轉(zhuǎn)速下，的轉(zhuǎn)速下，運轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)4h4h后各測點的溫升及根據(jù)插入法后各測點的溫升及根據(jù)插入法畫出的等溫曲線。從等溫曲線圖中可畫出的等溫曲線。從等溫曲線圖中可以清楚地看到，主軸的前軸承為主要以清楚地看到，主軸的前軸承為主要熱源，溫升達熱源，溫升達40.340.3；后軸承為次要；后軸承為次要熱源，溫升為熱源，溫升為25.6 25.6。某機床的溫升和等溫曲線某機床的溫升和等溫曲線13.4 13.4 溫度測量實例溫度測量實例Page 4813.4.2 13.4.2 切削溫度測量切削溫度測量1 1用熱電偶法測量切削溫度用熱電偶法測量切削溫度用熱電偶測量切削溫度是一種常用的方法，根據(jù)熱電偶電極的用熱電偶測量切削溫度是一種常用的方法，根據(jù)熱電偶電極的構(gòu)成方式，可分為人工熱電偶法、半人工熱電偶法和自然熱電構(gòu)成方式，可分為人工熱電偶法、半人工熱電偶法和自然熱電偶法。偶法。用自然熱電偶法測車削溫度用自然熱電偶法測車削溫度 13.4 13.4 溫度測量實例溫度測量實例Page 492 2用紅外測溫技術(shù)測量磨削溫度用紅外測溫技術(shù)測量磨削溫度 用紅外測溫技術(shù)測量磨削溫度用紅外測溫技術(shù)測量磨削溫度 用具有光子探測器的紅外測溫儀直接測量磨削火花的溫度。由用具有光子探測器的紅外測溫儀直接測量磨削火花的溫度。由于磨削火花溫度與磨削區(qū)的溫度之間存在著密切的聯(lián)系，兩者于磨削火花溫度與磨削區(qū)的溫度之間存在著密切的聯(lián)系，兩者隨磨削條件改變的變化規(guī)律也是一致的，因此，可以用火花溫隨磨削條件改變的變化規(guī)律也是一致的，因此，可以用火花溫度信號對磨削溫度進行在線測量和對工件表面的磨削質(zhì)量進行度信號對磨削溫度進行在線測量和對工件表面的磨削質(zhì)量進行在線監(jiān)控。在線監(jiān)控。13.4 13.4 溫度測量實例溫度測量實例Page 5013.5 13.5 濕度測量濕度測量13.5.113.5.1濕度表示方法及傳感器分類濕度表示方法及傳感器分類1 1濕度表示方法濕度表示方法（1 1）絕對濕度（）絕對濕度（absolute humidityabsolute humidity）絕對濕度的定義是絕對濕度的定義是1m31m3的氣體所含有的以的氣體所含有的以g g作單位水蒸氣的作單位水蒸氣的質(zhì)量，即水蒸氣的密度，單位是質(zhì)量，即水蒸氣的密度，單位是g gm3m3。在一般的溫度條件下，。在一般的溫度條件下，氣體中水蒸氣的質(zhì)量與水蒸氣的壓強值十分接近，所以水蒸氣體中水蒸氣的質(zhì)量與水蒸氣的壓強值十分接近，所以水蒸氣的密度又可以規(guī)定為氣體中所含水蒸氣的壓強，又把它稱氣的密度又可以規(guī)定為氣體中所含水蒸氣的壓強，又把它稱為大氣的絕對濕度，用符號為大氣的絕對濕度，用符號D D表示，常用的單位是表示，常用的單位是PaPa。（2 2）飽和蒸氣壓（）飽和蒸氣壓（saturation saturation vapourvapour pressure pressure）飽和蒸氣壓是在一定的溫度和壓強條件之下空氣或其他氣飽和蒸氣壓是在一定的溫度和壓強條件之下空氣或其他氣體所能容納的水蒸氣的最大限度。它的單位與氣壓的單位相體所能容納的水蒸氣的最大限度。它的單位與氣壓的單位相同。當(dāng)水蒸氣的含量達到了飽和限度之后，再多的水蒸氣就同。當(dāng)水蒸氣的含量達到了飽和限度之后，再多的水蒸氣就會成為細小的水珠或冰結(jié)晶，形成云霧或霜雪。會成為細小的水珠或冰結(jié)晶，形成云霧或霜雪。13.5 13.5 濕度測量濕度測量Page 51（3 3）相對濕度）相對濕度（relative humidity(RH)relative humidity(RH)）相對濕度的定義是在某一溫度之下水蒸氣壓強與水蒸氣的飽和壓強的比相對濕度的定義是在某一溫度之下水蒸氣壓強與水蒸氣的飽和壓強的比值。也就是在某一溫度之下空氣中的水蒸氣的含量與該溫度之下絕對濕度的值。也就是在某一溫度之下空氣中的水蒸氣的含量與該溫度之下絕對濕度的比值。由此可見測量相對濕度不但要測量空氣中的水蒸氣含量，還要知道氣比值。由此可見測量相對濕度不但要測量空氣中的水蒸氣含量，還要知道氣體的溫度。使用相對濕度傳感器測得相對濕度之后，再由溫度傳感器測得溫體的溫度。使用相對濕度傳感器測得相對濕度之后，再由溫度傳感器測得溫度，根據(jù)曲線就可以推算出絕對濕度。相對濕度是一個無量綱的物理量，其度，根據(jù)曲線就可以推算出絕對濕度。相對濕度是一個無量綱的物理量，其數(shù)值通常以百分之比給出。數(shù)值通常以百分之比給出。HH相對濕度；相對濕度；DD氣體的絕對濕度（氣體的絕對濕度（PaPa）；）；DsDs當(dāng)時溫度下的飽和蒸氣壓（當(dāng)時溫度下的飽和蒸氣壓（PaPa）。）。13.5 13.5 濕度測量濕度測量Page 52相對濕度的重要性在于相對濕度的重要性在于固體的吸水能力與它直接有關(guān)固體的吸水能力與它直接有關(guān)。例如人對周圍環(huán)境中的物體的潮濕程度的感覺并不是例如人對周圍環(huán)境中的物體的潮濕程度的感覺并不是由絕對濕度所決定，而是由相對濕度所決定的。這就由絕對濕度所決定，而是由相對濕度所決定的。這就是天氣報告中只報告相對濕度的原因。某些特殊的材是天氣報告中只報告相對濕度的原因。某些特殊的材料的物理性質(zhì)，如長度、電阻率、介電常數(shù)、熱導(dǎo)率料的物理性質(zhì)，如長度、電阻率、介電常數(shù)、熱導(dǎo)率等隨含水量而改變，而這些固體物質(zhì)的含水量又與環(huán)等隨含水量而改變，而這些固體物質(zhì)的含水量又與環(huán)境氣體的相對濕度直接相關(guān)。很多實用的相對濕度傳境氣體的相對濕度直接相關(guān)。很多實用的相對濕度傳感器就是基于測量這些物理量隨相對濕度的變化而設(shè)感器就是基于測量這些物理量隨相對濕度的變化而設(shè)計的。計的。13.5 13.5 濕度測量濕度測量Page 53（4 4）露點（霜點）露點（霜點）（dew-point temperature（frostpoint）當(dāng)氣體中的絕對濕度固定時，當(dāng)氣體中的絕對濕度固定時，如果溫度下降到一定程度，過如果溫度下降到一定程度，過飽和的水蒸氣會向液相轉(zhuǎn)化而飽和的水蒸氣會向液相轉(zhuǎn)化而凝結(jié)為露珠，以液滴的形式析凝結(jié)為露珠，以液滴的形式析出，其相對濕度為出，其相對濕度為100%RH100%RH，這，這一溫度就是通常所說的一溫度就是通常所說的“露點露點”(dew-point)(dew-point)。當(dāng)氣體中的。當(dāng)氣體中的水蒸氣分壓很低的時候，水氣水蒸氣分壓很低的時候，水氣析出的這一特定溫度要低于冰析出的這一特定溫度要低于冰點，水蒸氣將會結(jié)霜，被稱為點，水蒸氣將會結(jié)霜，被稱為“霜點霜點”，一般兩者通稱為露，一般兩者通稱為露點。點。圖圖 溫度溫度相對濕度相對濕度露點的對應(yīng)關(guān)系露點的對應(yīng)關(guān)系13.5 13.5 濕度測量濕度測量Page 542 2濕度傳感器的分類濕度傳感器的分類利用水分子附著特性制成的濕度傳感器稱為利用水分子附著特性制成的濕度傳感器稱為水分子親和力型傳水分子親和力型傳感器。感器。與水分子親和力無關(guān)的濕度傳感器稱為與水分子親和力無關(guān)的濕度傳感器稱為非水分子親和力傳感器非水分子親和力傳感器。在現(xiàn)代工業(yè)測量中使用的濕度傳感器大多為水分子型傳感器，在現(xiàn)代工業(yè)測量中使用的濕度傳感器大多為水分子型傳感器，它們將濕度的變化轉(zhuǎn)換成阻抗、電容的變化后輸出。它們將濕度的變化轉(zhuǎn)換成阻抗、電容的變化后輸出。13.5 13.5 濕度測量濕度測量Page 5513.5.213.5.2濕度傳感器的特性參數(shù)濕度傳感器的特性參數(shù)1.1.濕度量程濕度量程 濕度傳感器能夠比較精濕度傳感器能夠比較精確測量的環(huán)境相對濕度（或確測量的環(huán)境相對濕度（或絕對濕度）的最大范圍，稱絕對濕度）的最大范圍，稱為濕度敏感器件的為濕度敏感器件的濕度量程濕度量程。濕度傳感器都有其自身濕度傳感器都有其自身的感濕特征量，例如電阻、的感濕特征量，例如電阻、電容、擊穿電壓、溝道電阻電容、擊穿電壓、溝道電阻等。濕度敏感器件的感濕特等。濕度敏感器件的感濕特征量隨環(huán)境相對濕度（或絕征量隨環(huán)境相對濕度（或絕對濕度）的變化曲線，稱為對濕度）的變化曲線，稱為器件的感濕特征量器件的感濕特征量環(huán)境濕環(huán)境濕度特性曲線（簡稱度特性曲線（簡稱感濕特性感濕特性曲線曲線）。）。二氧化鈦一五氧化二釩濕度敏感器件的感濕特性曲線二氧化鈦一五氧化二釩濕度敏感器件的感濕特性曲線 13.5 13.5 濕度測量濕度測量Page 562 2靈敏度靈敏度 濕度敏感器件的靈敏度就其物理含義而言，應(yīng)當(dāng)反映相對于環(huán)境濕度的濕度敏感器件的靈敏度就其物理含義而言，應(yīng)當(dāng)反映相對于環(huán)境濕度的變化器件感濕特征量的變化程度，是器件的變化器件感濕特征量的變化程度，是器件的感濕特性曲線的斜率。感濕特性曲線的斜率。在器件感濕特性曲線是直線的情況下，用直線的斜率來表示濕度敏感器在器件感濕特性曲線是直線的情況下，用直線的斜率來表示濕度敏感器件的靈敏度是恰當(dāng)而可行的。然而，多數(shù)濕度敏感器件的感濕特性曲線是件的靈敏度是恰當(dāng)而可行的。然而，多數(shù)濕度敏感器件的感濕特性曲線是非線性的非線性的，在不同的相對濕度范圍內(nèi)曲線具有不同的斜率。因此，這就造，在不同的相對濕度范圍內(nèi)曲線具有不同的斜率。因此，這就造成用濕度敏感器件感濕特性曲線的斜率來表示器件靈敏度的困難。成用濕度敏感器件感濕特性曲線的斜率來表示器件靈敏度的困難。目前，雖然關(guān)于濕度傳感器靈敏度的表示方法尚未得得到統(tǒng)一，但較目前，雖然關(guān)于濕度傳感器靈敏度的表示方法尚未得得到統(tǒng)一，但較為普遍采用的方法是用器件在不同環(huán)境濕度下的為普遍采用的方法是用器件在不同環(huán)境濕度下的感濕特征量之比感濕特征量之比來表示器來表示器件靈敏度。例如，日本生產(chǎn)的件靈敏度。例如，日本生產(chǎn)的MgCr2O4MgCr2O4TiO2TiO2濕度敏感器件的靈敏度，用一濕度敏感器件的靈敏度，用一組器件電阻比組器件電阻比RlRl%R20%R20%、RlRl%R40%R40%、RlRl%R60%R60%、RlRl%R80%R80%、RlRl%R100%R100%表示，其中表示，其中RlRl%、R20%R20%、R40%R40%、R60%R60%、R80%R80%、R100%R100%分別為相對濕度分別為相對濕度在在 1 1、2020、4040、6060、8080及及 100100時器件的電阻值。時器件的電阻值。13.5 13.5 濕度測量濕度測量Page 573.3.濕度溫度系數(shù)濕度溫度系數(shù) 濕度敏感器件的濕度溫濕度敏感器件的濕度溫度系數(shù)是表示器件的感濕特度系數(shù)是表示器件的感濕特性曲線隨環(huán)境溫度而變化的性曲線隨環(huán)境溫度而變化的特性參數(shù)。在不同的環(huán)境溫特性參數(shù)。在不同的環(huán)境溫度下，器件的感濕特性曲線度下，器件的感濕特性曲線是不相同的。顯然