简述温度测量的发展

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,简述温度测量的发展,引言,温度（,temperature,）是表示物体冷热程度的,物理量,，是国际单位制中七个基本物理量之一。是人类接触最早，与人类生存关系最为密切，而又难于理解和不易测准的物理量。它与人类的生活、工农业生产和科学研究有着密切关系。随着科学技术水平的不断发展，温度测量技术也得到了不断地发展，温度测量的精度也在逐渐提高。,温度测量方法,在测量温度时，将温度计与被测系统接触，经过一段时间后它们达到热平衡，这时温度计的温度等于被测系统的温度。,1593,年,1641,年,18,世纪初,1709,年,1848,年,1871,年,1885,年,伽利略根据空气受热膨胀的现象制造了一种测温仪，给温度以定性的表示。这是历史上记载最早的测量温度的装置。,费第南二世制作了一种带色酒精为材料的温度计，并标出了刻度。,阿蒙顿制造了第一个定容气体温度计。,华伦海特制成第一支水银温度计，建立华氏温标。,开尔文根据卡诺定理，建立了热力学温标,西门子发现铂电阻温度计的测温原理，制造了第一支铂电阻温度计。,1885,年勒夏式列首次使用热电偶测温。,温度测量的历史,二 温度测量方式的分类和分析,2.1,温度测量的分类,从测量原理上进行分类，温度测量技术可分为是接触式测温，和为非接触式测温。,2.2,接触式测温方法原理及特点,接触式测温方法包括膨胀式测温、电量式测温和接触式光电、热色测温等几大类。,2.1.1,膨胀式测温方法,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测温等。膨胀式温度计结构简单,价格低廉,可直接读数,使用方便,并且由于是非电量测量方式,适用于防爆场合。但准确度比较低,不易实现自动化,而且容易损坏。,图,1.,玻璃液体温度计、双金属膨胀式温度计和压力式测温温度计,2.1.2,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、热电阻和热敏电阻温度测量、集成芯片温度测量等。,图,3.,热电偶、热敏电阻和谐振式石英音叉温度传感器,2.1.3,接触式光电、热色测温方法,接触式光电测温方法主要是指通过接触被测对象,将温度变化引起的热辐射或其他光电信号引出,通过光电转换器件检测该信号,从而获得测温结果的方法。,热色测温方法主要通过示温敏感材料的颜色在不同温度下发生变化来指示温度的,示温漆和示温液晶都属于热色测温。,图,4,普通接触式光电测温传感器和五格变色温度纸,2.2,非接触式测温方法原理及特点,非接触式测温方法不需要与被测对象接触,因而不会干扰温度场,动态响应特性一般也很好,但是会受到被测对象表面状态或测量介质物性参数的影响。非接触测温方法主要包括辐射式测温、光谱法测温、激光干涉式测温以及声波测温方法等。,2.2.1,辐射式测温方法,辐射式测温方法是以热辐射定律为基础的,利用被测物体可以向外界不断释放红外线辐射能量的原理来测量温度的。,红外测温仪按不同设计原理可分为全辐射测温仪、亮度测温仪和比色测温仪三类,。,2.2.2,光谱测温方法,光谱测温方法主要适用于高温火焰和气流温度的测量。,单色光线照射透明物体时,会发生散射现象,散射光包括弹性散射和非弹性散射,弹性散射中的瑞利散射和非弹性散射的拉曼散射的光强都与介质的温度有关。,光谱测温主要用拉曼散射光谱测温、,受激拉曼散射,、受激荧光光谱法和谱线反转法。,图,5.,高度解析拉曼光谱仪、,x,射线荧光光谱法、谱线反转法测温仪,2.2.3,激光干涉测温方法,激光干涉测量的原理是将流场中各处折射率的变化,(,即被测介质密度的变化,),转变为各种光参量的变化，记录并处理后可以得到其温度和分布。主要用散斑照相法记录，干涉仪法记录和全息干涉法记录的方法记录。,2.2.4,声波、微波测温方法,声学测温是基于声波在介质中的传播速度与介质温度有关的原理实现的,因此只要测得声速,就可以推算出温度。,微波衰减法可以用来测量火焰温度,其原理是当入射微波通过火焰时,与火焰中的等离子体相互作用,使出射的微波强度减弱,通过测量入射微波的衰减程度可以确定火焰气体的温度。,图,6.,声学测温检测锅炉温度示意图和微波远红外测温仪,温度测量的发展展望,随着新材料、新工艺以及一些新技术的发展,传统的热电偶、热电阻测温方法在未来温度测量领域中,依然能够广泛使用。现代的测温技也将会针对实际工程现场或一些特殊条件下的温度测量变得更加细化。,3.1,热电偶材料性能的提高,N,型热电偶越来越受到重视。,钨铼热电偶抗氧化技术得到了发展,拓宽了其应用领域。,一些非标准分度的金属、非金属热电偶正在研制并逐步得到应用。,3.2,温度传感器保护套管材料,保护套管材料在温度测量中对敏感元件起着保护作用,对其测量准确度和使用寿命有很大影响,一般由金属、非金属或金属陶瓷等材料制成。近年来金属陶瓷保护套管材料性能得到了很大提高。,图,7.,温度计保护套管热电偶保护套管,3.3,辐射测温技术,随着光电和红外探测器的发展，红外测温技术得到了更多的应用。具体表现在：,测温范围从高温、中温向中、低温部分拓展；,准确度和稳定性更高；,工作波段多样化，可根据被测对象的特性选择；,从点测量发展到二维面测量；,红外测温仪具有小型化和智能化的特点；,从测量原理和方法上消除发射率影响,实现物体的真温测量,.,多光谱测温技术也逐步开始在科研和工程领域中得到了应用。,3.4,光纤测温技术,黑体空腔式光纤高温计是由黑体空腔与被测介质达到温度平衡,通过光纤将黑体腔的辐射能量传输给光电探测器件,从而实现温度测量。,分布式光纤测温系统是一种用于实时测量空间温度场分布的传感系统,它是一种分布式的、连续的、功能型光纤温度测量技术。,光纤布拉格光栅,(FBG),是光纤无源器件,它利用温度变化时光纤的栅距和折射率变化,产生波长移动,通过检测响应波长即可确定温度。,4,结语,人类对温度的测量有很长的历史，发明出来的温度测量方法多种多样，但是人们对于它的研究不会停止，随着科学研究水平的不断提高，将会有更多更先进的测温技术温问世，现有的测温技术也将得到改进，应用到更广阔的领域。,谢谢！,