计量测试技术手册 第3卷 温度PDF电子书下载

1 热力学和传热学基础知识 1

1.1 热力学的性质 1

目录 1

第1章 基础知识 1

1.2 传热学基础知识 4

2.1 经验温标 9

2 温标 9

2.2 热力学温标 10

2.3 国际温标 11

3 温度计量测试常用数据和资料 18

4.1 常用名词 35

4 温度计量常用名词及温度计量器具检定系统 35

4.2 温度计量器具检定系统 46

1.2 玻璃液体温度计的测温原理 51

1.1 玻璃液体温度计的基本结构 51

第2章 玻璃液体温度计 51

1 玻璃液体温度计的测温原理及结构 51

2.2 玻璃的线膨胀系数 53

2.1 几种玻璃的化学成分 53

2 玻璃材料的特性 53

2.4 常用玻璃材料的理化性能及特点 54

2.3 玻璃的变形点及其使用温度 54

3.2 水银的热物理特性 55

3.1 对感温液体的一般要求 55

3 感温液体的特性 55

3.4 水银温度计的视膨胀系数 56

3.3 水银温度计的上限温度与充气压力 56

3.6 有机液体的热物理特性 57

3.5 汞铊合金的特点 57

4 玻璃温度计的类型及用途 58

3.8 感温液的压缩系数 58

3.7 有机液体的视膨胀系数 58

4.1 标准温度计 59

4.2 精密实验室温度计 61

4.3 工作用温度计 64

4.4 电接点温度计 65

4.6 焦化产品试验用温度计 66

4.5 石油产品试验用温度计 66

4.7 气象用温度计 68

4.8 海洋用温度计 72

4.9 体温计 75

5.1 标准温度计 76

5 玻璃液体温度计检定用设备 76

5.2 电测仪器 77

5.3 冰点器和水三相点瓶 79

5.4 恒温水槽 80

5.5 恒温油槽 81

5.7 低温槽 82

5.6 恒温锡槽 82

6.2 外观检查 84

6.1 检定方法概述 84

6 温度计的检定 84

6.4 示值检定 85

6.3 示值稳定性检查 85

6.5 检定结果的数据处理 86

7.1 温度计零位的变化 92

7 玻璃液体温度计的误差来源 92

7.2 温度计露出液柱温度对示值的影响 93

7.3 温度计内压对示值的影响 94

7.6 温度计滞后对示值的影响 95

7.5 外压系数 95

7.4 温度计外压对示值的影响 95

7.9 其他因素对示值的影响 97

7.8 水银柱端面不规则跳动对示值的影响 97

7.7 温度计保护套管传热对示值的影响 97

附录1 贝克曼温度计的平均分度值 99

附录 99

附录2 0～961.7 8 C温区内参考函数表 102

附录3 200～0.0 1 C温区内参考函数表 108

附录4 露出液柱温度的修正值△te=0.0 0 016△θmn（ter—ten）表 111

2.3 压力式温度计的结构 119

2.2 分类 119

第3章 压力式和双金属温度计 119

1 压力式温度计的特点及用途 119

1.1 特点 119

1.2 用途 119

2 压力式温度计原理及分类 119

2.1 工作原理 119

2.4 压力式温度计的特性 126

2.5 压力式温度计的附加误差 133

2.6 压力式温度计的基本参数 136

2.7 带附加装置的压力式温度计 137

2.9 压力式温度计的校验 140

2.8 压力式温度计感温物质的充灌 140

3.3 双金属温度计的原理及分类 141

3.2 双金属温度计的用途 141

2.10 压力式温度计使用注意事项 141

3 双金属温度计的特点及用途 141

3.1 双金属温度计的特点 141

3.5 双金属温度计的特性 142

3.4 双金属温度计的结构 142

3.6 双金属感温元件 143

3.8 电接点双金属温度计 145

3.7 双金属温度计的基本参数 145

3.10 双金属温度计的使用与维护 146

3.9 双金属温度计的校验 146

2 热电阻测温的基本原理 147

1 概述 147

第4章 电阻温度计 147

3 热电阻感温元件的材料 148

4 热电阻感温元件的结构及种类 149

5.2 热电阻感温元件的技术参数 151

5.1 热电阻感温元件的电阻与温度的关系特性 151

5 热电阻感温元件的特性及技术参数 151

6.2 标准铂电阻温度计 152

6.1 普通工业热电阻的结构 152

6 热电阻的结构 152

7.1 铠装热电阻的结构 154

7 铠装热电阻 154

6.3 热电阻的基本参数 154

8.2 感温元件的结构 155

8.1 热敏电阻的特性 155

7.2 铠装热电阻的技术参数 155

8 热敏电阻温度计 155

8.3 感温元件的互换结构 156

9.3 铑铁电阻温度计 157

9.2 低温铂电阻温度计 157

9 低温热电阻 157

9.1 概述 157

9.4 锗电阻温度计 158

9.5 碳和渗碳玻璃温度计 160

10 工业热电阻的检定 161

11 标准铂电阻温度计的检定 162

2.2 珀尔帖效应 182

2.1 塞贝克效应 182

第5章 热电偶温度计 182

1 概述 182

2 热电偶测温的基本原理 182

3.1 均质回路定则 183

3 热电偶的应用定则 183

2.3 汤姆逊效应 183

3.5 热电偶的热电动势与温度的关系特性 184

3.4 组成定则 184

3.2 中间导体定则 184

3.3 中间温度定则 184

4.1 热电偶的种类 185

4 热电偶的品种和性能 185

4.2 热电偶的性能 189

5.2 对热电极材料的要求 192

5.1 热电极材料的类别 192

5 热电极材料 192

6.3 保护管材料 198

6.2 保护管的作用和要求 198

5.3 选择热电极材料的原则 198

6 普通工业热电偶 198

6.1 普通工业热电偶的结构 198

7.1 概述 200

7 铠装热电偶 200

7.2 铠装热电偶材料的品种及性能 201

8.1 快速微型热电偶 202

8 专用热电偶 202

8.3 表面热电偶 203

8.2 多点式热电偶 203

8.4 薄膜热电偶 204

9.2 热电偶的分度 205

9.1 热电偶的检定 205

9 热电偶的检定和分度 205

10 1990年国际温标的实施 208

11.1 参考端的温度补偿 209

11 热电偶参考端的温度补偿和补偿导线 209

11.2 补偿导线 210

12.2 磁场的影响 214

12.1 压力的影响 214

12 压力、磁场、核辐照对热电偶的影响 214

13.1 热电偶的安装 215

13 热电偶的安装、维修及使用注意事项 215

12.3 核辐照的影响 215

13.3 热电偶在使用中应注意的事项 217

13.2 热电偶的维修 217

1 辐射测温的理论基础 219

第6章 辐射测温技术和仪表 219

1.1 辐射的吸收、反射、透过及绝对黑体 220

1.2 黑体辐射定律 221

1.3 兰贝特定律，定向辐射强度 222

1.4 实际物体的辐射和基尔霍夫定律 223

1.5 黑体任意波段辐射功率与其全辐射功率之间的关系 224

1.6 辐射温度、亮度温度、颜色温度的概念及其与真实温度的关系 225

1.7 实际物体的发射率 227

1.8 黑体空腔理论及黑体辐射源 230

2.1 辐射测温的发展概况 232

2 辐射测温仪表及其应用 232

2.2 辐射测温仪表的分类和比较 234

2.3 光学高温计 236

2.4 光电温度计与光电比较仪 246

2.5 部分辐射温度计 257

2.6 辐射感温器 259

2.7 比色法测温仪表 263

2.8 辐射测温仪表应用中的问题 272

2.9 辐射测温仪表中探测器的选择 277

3.1 固定点黑体炉 282

3 标准辐射源及校验装置 282

3.2 低温黑体辐射源 283

3.3 中温黑体炉 284

3.4 高温黑体炉 285

3.5 标准温度灯 288

3.6 光学高温计校验装置 290

3.7 辐射感温器比较检定装置 291

1.1 作用原理 294

1 半导体二极管温度计 294

第7章 新型特殊温度计及测温方法 294

2.1 作用原理 295

2 晶体管温度计 295

1.2 温度计的结构及应用 295

2.2 实用结构及用途 296

3.2 特点及用途 297

3.1 作用原理 297

3 MOS场效应管电阻温度计 297

4 集成电路温度计 298

5.1 作用原理 299

5 P-N结电容温度计 299

4.1 作用原理 299

4.2 结构及性能指标 299

6.1 作用原理 300

6 石英晶体温度计 300

5.2 结构与温度扩展电路 300

5.3 性能及特点 300

6.3 性能指标及应用 301

6.2 敏感元件结构及测温电路 301

7.1 半导体吸收式光纤温度传感器 302

7 光纤温度计 302

7.2 偏光式光纤温度计 303

7.3 相位干涉式光纤温度计 305

7.4 光纤红外辐射温度计 306

9.1 作用原理 307

9 液晶温度计 307

8 荧光温度计 307

8.1 作用原理 307

8.2 温度计结构与性能 307

9.2 一般结构及应用 308

10.3 热敏涂料 309

10.2 测温纸 309

10 化学温度计 309

10.1 测温笔 309

11.2 性能及特点 310

11.1 作用原理及结构 310

11 电磁感应温度计 310

13.2 感温元件与电子系统 311

13.1 作用原理 311

12 形变温度计 311

12.1 测温锥 311

12.2 记忆合金 311

13 电容谐振温度计 311

14.1 作用原理 312

14 表面波（SAW）温度计 312

13.3 特点及用途 312

14.3 非接触式表面波温度计 313

14.2 接触式表面波温度计 313

15.1 结构与原理 314

15 微波辐射温度计 314

14.4 表面波温度计常用材料及特点 314

15.2 特性及应用 315

16.3 特点 316

16.2 方法 316

16 硬度温度计 316

16.1 原理 316

17.1 作用原理 317

17 核四极共振（NQR）温度计 317

17.3 NQR温度计系统结构 318

17.2 探头和振荡器 318

18.4 NMR温度计的特点 320

18.3 脉冲法 320

17.4 性能 320

18 核磁其振温度计 320

18.1 作用原理 320

18.2 连续波法 320

19.1 作用原理 321

19 穆斯保尔效应温度计 321

20.2 敏感元件结构 322

20.1 作用原理 322

19.2 测量及结果 322

20 玻璃电容温度计 322

21.1 作用原理 323

21 超导量子干涉器（SQUID）磁强温度计 323

20.3 测量方法 323

20.4 性能 323

22 相变点温度计 324

21.2 SQUID磁强温度计的结构 324

22.2 磁性材料温度计 325

22.1 离子化合物温度计 325

22.3 超导转变点温度计 326

24.1 作用原理 327

24 热电子发射温度计 327

23 全息干涉法测量流体温度场 327

23.1 原理 327

23.2 实验装置 327

24.3 温度计的用途及特点 328

24.2 测量方法 328

25.2 摄像管的选择 329

25.1 测量原理 329

25 光导摄像管测温仪 329

25.3 测量方法及结构 330

25.4 应用和特点 331

1.1 气体温度计测温原理 334

1 气体温度计 334

第8章 热力学温度的测量 334

1.2 测温方法 338

1.3 气体温度计的设计 340

1.4 气体温度计温标 343

2.1 声学温度计原理 344

2 声学温度计 344

2.2 声学温度计的应用 346

2.3 声学温度计的设计及实例 347

3.1 介电常数气体测温法 349

3 介电常数和折射率气体测温法 349

3.2 折射率气体测温法 351

4.1 噪声测温原理 353

4 噪声温度计 353

4.2 噪声测温方法 354

4.3 噪声测温法实例 355

5.1 磁温度计原理 357

5 磁测温法 357

5.2 磁化率测量 358

5.3 磁温度计的实例 359

6.1 全辐射测温法 360

6 辐射法测量热力学温度 360

6.2 电子计数高温计 362

7.1 核定向测温法 363

7 其他热力学测温法 363

7.2 穆斯堡尔效应测温法 365

7.3 渗透压和3He融化压强测温法 367

1.2 固体及表面温度测量方法与仪表的应用领域 369

1.1 表面温度测量的分类 369

第9章 表面温度测量 369

1 表面温度测量基础 369

1.4 表面温度测量的特点及边界条件 370

1.3 表面温度测量的基本定义、误差来源及改进措施 370

2.2 便携式表面温度计测温元件的结构、用途及设计特点 371

2.1 便携接触式表面温度计的分类 371

2 便携接触式表面温度计及测量方法 371

2.3 平面型便携式表面热电偶的结构、制造、调整及误差分析 375

2.4 便携式表面热电偶的质量控制 379

3.2 安装方法及特点 381

3.1 分类 381

2.5 便携式表面热电偶的使用与维护 381

3 固定安装式表面温度计 381

3.3 铠装热电偶表面温度计 383

3.4 固定安装式表面测温元件误差分析 385

4.2 常见辐射法测量表面温度 391

4.1 测量方法的分类 391

4 表面温度的非接触式测量方法 391

4.3 新型及特殊的辐射表面温度测量仪表和方法 393

4.4 电涡流法测量表面温度 399

4.6 零温差微分法测量表面温度 400

4.5 感应法非接触测量表面温度 400

5.2 表面温度测量仪表分度装置的种类及其应用 401

5.1 表面温度计的分度特点 401

5 表面温度计的检定方法与装置 401

5.3 各种表面温度计的分度方法及分度内容 402

5.4 表面温度计分度装置 404

6.1 固体及表面温度测量的各种条件 408

6 特定对象、特定工况下表面温度的测量 408

6.2 不同表面测温方法及测温仪表 409

6.4 皮肤温度的测量——应用例二 411

6.3 微波功率管管壳表面温度测量——应用例一 411

6.5 车刀表面温度的测量——应用例三 412

1.1 低温的获得 414

1 低温的获得和低温液体 414

第10章 低温的获得及其测量 414

1.2 低温液体 420

1.3 低温液体的贮存和利用 425

2.1 温度控制 429

2 低温恒温器 429

2.2 低温恒温器结构 431

3.1 两相平衡及其实现方法 436

3 低温固定点 436

3.2 三相点及其实现方法 452

3.3 二极相变点 455

4.1 概述 458

4 实用低温温度计 458

4.2 半导体结温度计 460

4.3 电容温度计 461

4.4 其他温度计 464

4.5 低温温度计在磁场中的性能 467

4.6 温度计的分度与使用 470

1.2 电阻炉法 474

1.1 化学反应法 474

第11章 超高温的获取及测量 474

1 超高温的获取 474

1.3 感应加热炉法 477

1.4 太阳炉法 478

1.5 电弧法 480

1.6 等离子喷炬法 481

1.7 高频等离子体发生器法 482

1.8 受控核聚变反应堆法 483

1.9 其他加热方法 486

2.2 能谱分析法 487

2.1 高温等离子体温度诊断方法及其范围 487

2 超高温的测量 487

2.3 中子检测法 488

2.4 静电探针法 489

2.7 快扫描红外傅里叶变换光谱仪 490

2.6 谱线相对强度法 490

2.5 谱线绝对强度法 490

2.8 外差温度计 492

2.9 微秒级多色高温计 493

2.10 快速大量程温度计 494

2.11 快扫描光栅分光测温仪 495

1.2 热电偶测高温 497

1.1 测量特点 497

第12章 特殊工况下的温度测量 497

1 高温强浸蚀性介质的温度测量 497

1.3 声学测温 501

1.4 光学测温 503

2.3 用高阻导线温度传感器测温 505

2.2 用常规温度传感器测温 505

2 强电磁场下的温度测量 505

2.1 测量特点 505

2.4 用光纤温度传感器测温 506

2.5 物体带电部位的温度测量 510

3.2 低速气流的温度测量 511

3.1 测量特点 511

3 气流温度测量 511

3.3 高速气流的温度测量 513

3.5 脉动气流的温度测量 515

3.4 高温气流的温度测量 515

4.2 用亮度法测量发光火焰的温度 516

4.1 测量特点 516

4 火焰温度及等离子体温度的测量 516

4.3 用谱线反转法测量透明火焰的温度 517

4.4 用亮度均匀法测量发光火焰的温度 518

4.5 用辐射吸收法测量不稳定的发光火焰的温度 519

4.6 几种火焰温度测量法的比较 520

5.2 测温元件和连接用电缆的选择 521

5.1 测量特点 521

5 核辐照环境下的温度测量 521

5.4 用热电偶测量核反应堆的温度 522

5.3 核环境中使用的铠装热电偶 522

6.2 探针法 524

6.1 测量特点 524

6 低温等离子体温度测量 524

6.3 光谱法 526

7.3 用扫描式光电温度计测量温度分布 529

7.2 测量方案 529

7 物体的温度分布测量 529

7.1 测量特点 529

7.4 用红外热像仪测量温度分布 532

1 工业中常用测温仪表及其选择 536

第13章 工业中的温度测量 536

2 温度计在工业设备上的安装 539

3 工业测温仪表的抗干扰问题 549

4.1 炼铁过程中的温度测量 551

4 冶金工业中的温度测量 551

4.2 炼钢过程中的温度测量 554

4.3 连续铸钢过程温度测量 559

4.4 轧钢过程温度测量 560

5.1 铸造过程温度测量 562

5 机械工业中的温度测量 562

5.2 金属热处理过程温度测量 566

6 动力工业中的温度测量 569

5.3 热锻过程的温度测量 569

6.1 锅炉的温度测量 570

6.2 汽轮机的温度测量 572

6.3 发电机的温度测量 573

6.4 送变电系统中的温度测量 574

7.1 水泥窑炉的温度测量 575

7 建材工业中的温度测量 575

7.2 玻璃熔窑的温度测量 577

8.1 石油化工中的温度测量 580

8 石油化工与化学工业中的温度测量 580

7.3 陶瓷窑炉的温度测量 580

8.2 化学工业中的温度测量 581

1.1 传热 582

1 传热与温控对象的特性 582

第14章 温度控制技术 582

1.2 温控对象的动态特性 585

2.1 自动控制系统的组成及品质指标 587

2 自动控制基本知识 587

2.2 基本控制作用 591

2.3 单回路控制系统的PID参数整定 595

2.4 直接数字控制（DDC）算式 597

3.1 动圈式控制仪表 601

3 温度控制仪表 601

3.2 电动温度变送器 604

3.3 电动调节器 610

3.4 可控硅电压调整器 615

4 温度控制系统 617

4.2 串级温度控制系统 618

4.1 单回路温度控制系统 618

4.4 具有辅助微分信号的温度控制系统 619

4.3 前馈温度控制系统 619

4.6 分程温度控制系统 620

4.5 变比值温度控制系统 620

4.7 自动选择性温度控制系统 621

5.1 丙烯冷却器的被冷却介质温度－压力串级控制系统 622

5 工业中温度控制实例 622

5.3 夹套反应釜温度分程控制系统 623

5.2 聚合釜串级温度控制系统 623

5.4 热交换器温度反馈—静态前馈控制系统 624

5.5 蒸汽加热器的串级—动态前馈控制系统 625

5.6 具有旁路的热交换器出口温度控制系统 626

5.7 加热炉多点平均温度静态增益自适应的纯滞后补偿控制系统 627

5.8 水泥窑温度的负荷自适应控制系统 628

5.9 变换炉温度多级串级控制系统 629

5.10 窑炉燃烧火焰温度控制系统 630

1.1 计算机控制的一般概念 631

1 概述 631

第15章 计算机在温度测量和控制中的应用 631

1.2 计算机控制系统的组成 632

1.3 计算机在测量与控制中应用方式 633

2.2 计算机系统的结构与分类 635

2.1 工业控制计算机的特点 635

2 测量与控制中的计算机系统 635

2.3 基本功能部件 637

3.3 智能化测温仪表静态误差修正 644

3.2 智能化测温仪表中的函数运算 644

3 微机智能化温度测试仪表 644

3.1 智能化测温仪表的基本功能 644

3.4 智能化测温仪表量程的自动切换 645

3.5 智能仪表的自检与故障监控 646

3.6 智能化测温仪表举例——点阵式打印头式记录仪 647

4.1 概论 648

4 计算机温度数据采集及处理系统 648

4.2 部件 651

5.1 直接数字（DDC）控制系统 656

5 温度的计算机自动控制系统 656

5.2 应用举例 661

1.1 通用精密温度控制仪 667

1 检定装置的温度控制 667

第16章 检定装置的精密温度控制及自动检定技术 667

1.2 定点装置的温度控制 669

1.3 低温检定装置的温度控制 673

2.1 概述 674

2 温度计自动检定技术 674

2.2 几种典型的温度计自动检定系统 677

2.3 温度计检定系统中的小信号测量 683

2.4 能量脉冲群调制原理的应用 687

2.5 自动检定中的数据处理 690

1.2 主要技术指标 698

1.1 动圈式仪表的型号与命名 698

第17章 动圈式指示调节仪表 698

1 概述 698

2.1 动圈测量机构 699

2 测量指示部分的工作原理及组成 699

2.2 测量线路 700

2.3 测量元件断路保护 701

3 XC系列的调节部分 702

3.2 高频振荡电路 703

3.1 偏差检测机构 703

4.2 时间比例调节 704

4.1 位式调节 704

3.3 检波器 704

4 调节电路 704

4.3 电流连续输出PID调节仪 706

4.4 XCT调节仪技术指标 707

5.2 检验纲要 708

5.1 检验设备和刻度步骤 708

5 动圈仪表的检修指南 708

6.2 作用原理 709

6.1 概述 709

6 XF系列强力矩动圈仪表 709

6.3 主要技术指标 710

3.1 仪表的作用原理 711

3 电子自动平衡显示仪表的原理和组成 711

第18章 自动平衡显示仪表 711

1 概述 711

2 自动平衡显示仪表的型号与命名 711

3.2 仪表的主要部件 712

3.3 JF-12型晶体管伺服放大器 715

3.4 ND-D型可逆电机 717

3.5 同步电机 719

4.2 与准确度有关的技术指标 720

4.1 工作条件 720

4 自动平衡显示仪表的性能评定方法 720

4.3 与准确度有关的技术指标的测试方法 722

4.5 仪表的记录性能 723

4.4 仪表的稳定性 723

4.7 仪表的影响量效应 724

4.6 仪表的动态特性 724

4.8 配热电偶的自动平衡仪表的冷端温度补偿校验方法 726

1.1 概述 727

1 常用数字式温度显示控制仪表 727

第19章 数字式温度显示仪表 727

1.2 主要技术特性 729

1.4 主要电路结构及其分析 730

1.3 数字显示仪表的工作原理 730

2.1 两端单片集成温度传感器——AD590 737

2 专用集成电路简介 737

2.2 热电偶温度控制器——AD596/AD597 741

2.3 3 1/2位单片模／数转换器 745

1.3 标准电池的温度影响 756

1.2 结构 756

第20章 温度电测常用仪器仪表 756

1 标准电池 756

1.1 分类及特点 756

1.4 标准电池的技术特性 757

1.5 标准电池的使用与维护 758

2.1 结构 759

2 标准电阻器 759

1.6 标准电池的恶化和对其判别 759

2.2 级别与技术参数 760

2.3 使用与维护 761

3 直流电阻箱 762

3.3 使用与维护 763

3.2 型号及技术参数 763

3.1 分类与结构 763

4.1 工作原理 765

4 直流电位差计 765

4.3 技术指标及主要参数 766

4.2 类型 766

4.4 使用与维护 771

5 直流电桥 772

5.1 类别 772

5.2 工作原理 773

5.3 主要技术指标 774

5.4 型号规格及用途 775

5.5 使用与维护 776

6 直流检流计 778

6.1 原理及类型 778

6.2 主要技术指标 779

6.3 常用检流计的性能参数 780

6.4 选用与维护 781

7 数字电压表 784

7.1 类型 784

7.2 工作原理 785

7.3 主要技术指标 788

7.4 几种典种数字电压表的技术指标 790

7.5 使用与维护 794

8.1 FK4型低电势油浸转换开关 795

8.2 B365型无热电势转换开关 795

8 无热电势转换开关 795

8.3 B465型转换开关 796

8.4 FK型刷式转换开关 796

8.5 BJ型滚轮式电话板键 797

8.6 WKR-61,WKZ-61型油浸式多点切换开关 797

8.7 6 705A低热电势扫描开关 798

8.8 SW180多点切换开关 800

参考文献 801