温度检测

Temperature Measurement
在许多生产过程中，温度测量和控制直接和安全生产、保证产品质量、提高生产效率、节约能源等重大技术经济指标联系在一起。

\begin{array}{r} {摄氏度}^{\circ} C = [华氏度 - 32]^{\circ} F \times \frac{5}{9} = (绝对温度 - 273.16) K \end{array}

$^{\circ} C$ 摄氏温度， $^{\circ} F$ 华氏度， $K$ 绝对温度/热力学温度

温度不能直接加以测量，只能借助于冷热不同的物体之间的热交换，以及借助于物体的某些物理性质随冷热程度不同而变化的特性，来间接地加以测量。

测温元件与被测对象接触，依靠传热和对流进行热交换。
让两个冷热程度不同的物体相接触，使得热量从高温物体传到低温物体上，直到两个物体的冷热程度完全一致（热平衡）。

测温元件不与被测对象接触，依靠热辐射进行热交换。
热辐射原理：凡温度高于绝对零度的物体，均会以热辐射的形式发射或吸收一定的能量。物体的热辐射能量随其温度的变化而变化。
如果接收物体是能够将热辐射能全部吸收的绝对黑体，则根据普朗克公式，辐射强度。

热电效应（Seebeck 效应）：将两种不同材料的导体组成一个闭合回路，如果两端接点的温度不同，回路中就会产生一定大小的热电势。这种现象称为热电效应。

\begin{array}{r} E (θ, 0) = E (θ, θ_{0}) + E (θ_{0}, 0) \end{array}

工作端/热端 $θ$ ，参比端/冷端 $θ_{0}$

中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种材料的导线 C 时，只要 C 的两个端点温度相同，回路中的总电势不变。--> 可以在回路中引入各种用以测量热电势的导线和仪表，而不会对测量产生影响。
均质导体定则：由一种均质导体组成的闭合回路, 不论导体的截面和长度以及其温度分布如何, 都不能产生热电势。 --> 一种均质导体不能构成热电偶。
中间温度定律：热电偶的热电势只与端点温度有关，而与 A、B 材料的中间温度无关。--> 该定律使热电偶与补偿导线的连接问题得以解决。

常用热电偶分度表：参比端温度为 $0^{\circ}$ 时的热电偶热电势和温度一一对应的非线性关系曲线（加以分度后得出的。）

铂铑 $_{10}$ -铂热电偶 S 型，精度最高，测温范围最大，长期 $0 \sim 1300^{\circ} C$ ，短期 $0 \sim 1600^{\circ} C$ (SC)
镍铬-镍硅热电偶 K 型, $- 200 \sim 1200^{\circ} C$ (KC)
镍铬-康铜热电偶 E 型， $- 200 \sim 900^{\circ} C$ (EX)

热电偶测温时要求参比端温度恒定
冷端处理：只有当冷端温度保持恒定时 $E_{A B} (t, t_{0})$ 才是 $t$ 的单值函数。

将热电偶的参比端延伸到温度较为恒定的地方。
补偿导线：在一定的温度范围内（ $0^{\circ} \sim 100^{^{\circ}}$ ）具有与所连接的热电偶有相同的热电性能。

\begin{array}{r} E (θ, 0) = E (θ, θ_{0}) + E (θ_{0}, 0) \end{array}

补偿方法：

热电阻温度计利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来测量温度。

热电阻分度号数字下标指的是 $0^{\circ}$ 时的电阻值

三线制：从现场的金属热电阻两端引出三根材质、长短、粗细均相同的连接导线，一根与电源负极相连，两根接入相邻两对抗桥臂中。
两根连接导线因阻值变化而引起压降变化相互抵消，不影响桥路输出电压大小。

一般而言：
热电偶用于较高温度的测量
热电阻用于中低温区的测量

热电偶：参比端温度补偿，分度号一致
热电阻：三线制