广东工业大学：《测试技术与信号分析》课程教学资源（课件讲稿）第二部分 测试技术（2/2）常见物理量的测量、计算机测试系统与虚拟仪器

第二部分信号的检测 广东工业大学机电工程学院 2.3常见物理量的测量 2.3.1温度的测量 2.3.2流体参量的测量

第二部分 信号的检测 广东工业大学机电工程学院 2.3 常见物理量的测量 2.3.1 温度的测量 2.3.2 流体参量的测量

第二部分信号的检测 广东工业大学机电工程学院 2.3.1温度的测量 2.3.1.1概述 1.温度：表示物体受热程度或其热状态程度的量 2.温度的影响： 温度的变化会影响到物体的尺寸、体积、密度、硬度、弹性 系数、电导率、磁导率、热容量等属性值 3温标：表示（或测量）温度的标准。 摄氏和华氏温标：利用水银体积随温度变化的特性来定义温度 热力学开尔文)温标：以分子运动状况随温度变化特性来定义温度 以分子停止运动的温度(-273.150C)为基点，单位符号为K

第二部分 信号的检测 广东工业大学机电工程学院 2.3.1.1 概述 1. 温度: 表示物体受热程度或其热状态程度的量 2.3.1 温度的测量 温度的变化会影响到物体的尺寸、体积、密度、硬度、弹性 系数、电导率、磁导率、热容量等属性值 3.温标 :表示 (或测量 )温度的标准。 摄氏和华氏温标:利用水银体积随温度变化的特性来定义温度 2. 温度的影响 : 热力学 (开尔文 )温标:以分子运动状况随温度变化特性来定义温度 以分子停止运动的温度(-273.15 0C)为基点，单位符号为 K

第二部分信号的检测 广东工业大学机电工程学院 3.温标 摄氏温度()与热力学温度(T)分度相同，基点不用 T=t+273.15 4.温度的测量方法 ()接触式测量 结构简单、工作稳定可靠、精确度高。有热膨胀式温度 计、热电阻温度计等。 (2)非接触式测量 温度高、不干扰被测物温度。但精确度不高，如辐射式温 度计

第二部分 信号的检测 广东工业大学机电工程学院 3.温标 摄氏温度(t)与热力学温度(T) 分度相同，基点不用 T t   273.15 4.温度的测量方法 (1)接触式测量 (2)非接触式测量 结构简单、工作稳定可靠、精确度高。有热膨胀式温度 计、热电阻温度计等。 温度高、不干扰被测物温度。但精确度不高，如辐射式温 度计

第二部分信号的检测 广东工业大学机电工程学院 2.3.1.2热膨胀式温度计 定义：利用物体受热体积膨胀的性质而制成的温度计 分类：玻璃管液体温度计、双金属温度计和压力式温度计等 1.玻璃管液体温度计 1)结构：玻璃泡、带刻度毛细玻璃管、测温液体 2)原理：利用玻璃和测温液体的温度体积膨胀特性的差异 3)分类： 表6.2常见玻璃管液体温度计的测量范围 ()根据测温液 测温液体 测量范围(C)》 体来分 下限 上限 水银 -35 800 测温液体的沸点和 酒精 -100 80 凝固点决定了可测 煤油 0 300 甲苯 -80 100 温度的上限和下限 石油醚 -120 20 戊烷 -200 20

第二部分 信号的检测 广东工业大学机电工程学院 2.3.1.2 热膨胀式温度计 定义: 利用物体受热体积膨胀的性质而制成的温度计 1.玻璃管液体温度计 1)结构:玻璃泡、带刻度毛细玻璃管、测温液体 2)原理: 利用玻璃和测温液体的温度体积膨胀特性的差异 分类:玻璃管液体温度计 、双金属温度计 和压力式温度计 等 3)分类: 测温液体的沸点和 凝固点决定了可测 温度的上限和下限 (1) 根据测温液 体来分

第二部分信号的检测 广东工业大学机电工程学院 3)分类： (2)根据用途来分 工业用温度计、实验室用温度计、标准水银温度计及指示 小温差的贝克曼温度计。 4)特点： ()缺点：范围不宽，精确度不高，响应速度较慢，而 且温度计必须与被测物充分接触，只能现场测量。 (2)优点：直观、结构简单、稳定性好、价格低廉。 5)应用：被测温度波动范围不大的场合

第二部分 信号的检测 广东工业大学机电工程学院 3) 分类: 工业用温度计、实验室用温度计、标准水银温度计及指示 小温差的贝克曼温度计。 (2) 根据用途来分 4)特点: (1)缺点:范围不宽，精确度不高，响应速度较慢，而 且温度计必须与被测物充分接触，只能现场测量。 (2)优点:直观、结构简单、稳定性好、价格低廉。 5)应用:被测温度波动范围不大的场合

第二部分信号的检测 广东工业大学机电工程学院 2.双金属温度计 1)结构：两种膨胀系数不同的金属牢固结合而成的，一端 固定，另一端自由。 3 (a) 6) 图6.22双金属温度计 (a片状；b)螺旋盘状；(c)螺杆状 2)原理：温度变化时，由于两种金属伸缩不一致而发生弯曲， 自由端就产生位移

第二部分 信号的检测 广东工业大学机电工程学院 2. 双金属温度计 1) 结构:两种膨胀系数不同的金属牢固结合而成的，一端 固定，另一端自由。 2)原理:温度变化时，由于两种金属伸缩不一致而发生弯曲， 自由端就产生位移

第二部分信号的检测 广东工业大学机电工程学院 双金属片温度计常用膨胀系数低的镍铁合金和膨胀 系数高的黄铜来制作。 双金属片 接线 温度升高时，会向膨胀系数 小的一侧弯曲： 温度下降时，会向膨胀系数 接线 0 大的一侧弯曲。 接电片 调温旋钮 图6.23双金属温控器

第二部分 信号的检测 广东工业大学机电工程学院 双金属片温度计常用膨胀系数 低 的镍铁合金和膨胀 系数 高 的黄铜来制作。 温度升高时，会向膨胀系数 小的一侧弯曲； 温度下降时，会向膨胀系数 大的一侧弯曲

第二部分信号的检测 广东工业大学机电工程学院 3)特点 (1)优点： 结构简单、成本低、牢固耐用、耐震、可靠性高。 (2)应用： 广泛地应用于工农业生产的温度检测、控制及报警。 3)缺点： 测温范围不宽，热响应速度较慢；温度计必须插入被 测介质一定深度；只能用于现场测量

第二部分 信号的检测 广东工业大学机电工程学院 3) 特点 (1) 优点: 结构简单、成本低、牢固耐用、耐震、可靠性高。 (2) 应用: 广泛地应用于工农业生产的温度检测、控制及报警。 (3) 缺点: 测温范围不宽，热响应速度较慢；温度计必须插入被 测介质一定深度；只能用于现场测量

第二部分信号的检测 广东工业大学机电工程学院 3.压力式温度计 原理：封闭容器中的工作介质的压力随着温度变化而变化， 压力值就反映了温度的数值。 根据工作介质不同，可分为 弹簧管 液体、气体、蒸汽压力温度计 压力表 测温包放在被测介质中，测温 包内的工作介质因温度变化而 使压力变化，经毛细管传给弹 毛细管 簧管压力表，其指示机构指示 出相应的温度数值。 测温包 工作介质温度体积膨胀系数大， 则压力变化大，灵敏度就高，测 量范围就大。 图6.24压力式温度计

第二部分 信号的检测 广东工业大学机电工程学院 3. 压力式温度计 原理:封闭容器中的工作介质的压力随着温度变化而变化， 压力值就反映了温度的数值。 根据工作介质不同，可分为 液体 、气体 、蒸汽 压力温度计 测温包放在被测介质中，测温 包内的工作介质因温度变化而 使压力变化，经毛细管传给 弹 簧管压力表，其指示机构指示 出相应的温度数值。 工作介质温度体积膨胀系数大， 则压力变化大，灵敏度就高，测 量范围就大

第二部分信号的检测 广东工业大学机电工程学院 2.3.1.3热电阻温度传感器 敏感元件：热电阻。 转换原理：热电阻效应（阻值随温度变化而变化的现象）。 结构：电阻体、绝缘套管、保护套和接线盒等。 金属热电阻：热电阻。 半导体热电阻：热敏电阻。 1.热电阻 1)铂热电阻 (1)特性方程 Ro[1+At+Bt2+Ct(t-100) -200°C≤t≤0°C R,= Ro[1+At+Bt2] 0°C≤t≤850°C

第二部分 信号的检测 广东工业大学机电工程学院 2.3.1.3 热电阻温度传感器 敏感元件:热电阻。 转换原理:热电阻效应 (阻值随温度变化而变化的现象 ) 。 金属热电阻:热电阻。 半导体热电阻:热敏电阻。 1. 热电阻 1)铂热电阻 2 3 0 2 0 [1 ( 100)] 200 0 [1 ] 0 850 t R At Bt Ct t C t C R R At Bt C t C                  结构:电阻体、绝缘套管、保护套和接线盒等。 (1)特性方程