各种温度测量的原理及特点

各种温度测量的原理及特点

刘国兵2012/6/13温度是表示物体冷热程度的物理量，最常见的物理量之一，如：气温、体温、水温、油温、锅炉温度、电器温度等。随着科学技术的发展，对温度的测量也是多种多样，以下分别做简单介绍：

1.酒精温度计

利用酒精热胀冷缩的性质制成的温度计，也是最常见的环境温度计，外壳透明，内部红色酒精温度条；其成本和安全性比水银温度计高，一般测量温度范围是-114℃~ 78℃，可满足测量体温和气温的要求。

2.水银温度计

与酒精温度计类似，利用水银的热胀冷缩制成；水银的冰点是:-39℃,沸点是:356.7℃，其冰点相对酒精要低，所以对于低温环境，北极、珠穆朗玛峰等不适用；

但其较高的沸点，高精度，通常用来做科学实验和测量人体温度等。

3.热电阻温度计

热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪，医疗方面也可作为电子体温计。一般测量温度范围为-200℃~ 800℃。

4.热电偶温度计

热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件，是由两种不同成分的导体两端接合成回路时，当两接合点热电偶温度不同时，就会在回路内产生热电流。其测温范围一般为-200℃~ 1300℃，特殊情况下可高达－270℃～2800℃。

相对于热电阻，热电偶测量精度一般不如热电阻，但是其测温范围更宽（特别是高温部分），测量速度快，能够远传4-20mA电信号，便于自动控制和集中控制。

5.红外测温仪

红外测温仪采用非接触红外传感技术对目标进行安全、准确、快速、可靠的测量。

红外测温的原理：自然界中一切温度高于绝对零度（-273.15℃）的物体都会辐射出红外线，而辐射出的红外线的能量和温度是成正比的关系，红外测温仪就是通过透镜（如菲涅尔透镜）收集并汇集红外能量到红外传感器上，将其转化成一个电压信号，标定此电压与实际温度的对应关系，即可得到所测目标温度值。

目前红外测温仪及应用系统，已广泛应用于测量机械、化工、陶瓷、轻工、食品、冶金、电力、热处理等行业高温、危险及难以接近物体表面的温度。

6.双色红外测温仪

双色红外测温仪是红外测温仪的一种。即测量物体在两个不同光谱范围内发出的红外辐射亮度并由这两个辐射亮度之比推断物体的温度。

双色红外测温仪工作原理：在选定的两个红外波长和一定带宽下，它们的辐射能量之比随着温度的变化而变化。利用两组带宽很窄的不同单色滤光片，收集两个相近波段内的辐射能量，将它们转化成电信号后再进行比较，最终由此比值确定被测目标的温度。

由原理决定双色测温消除了发射率对其测量的影响，测温灵敏度高，与目标的真实温度偏差较小。受测试距离和其间吸收物的影响也较小，在中、高温范围内使用效果比较好。

双色红外测温仪相对普通红外测温仪，测温灵敏度更高，可远距离测量半遮盖小物体温度，主要用于中、高温测量。

双色测温比较复杂，国内还比较少见，主要是代理的美国雷泰（Raytek）红外测温仪。如专门为钢厂开发的双色高温校准仪和为宝钢开发的STELMOR闭环冷却控制系统等的测温部分就是雷泰双色测温仪，非常适合现场应用，解决了现场较为棘手的技术问题。

7.红外热像仪

红外热像是一种用来探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、电信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的高科技产品。

红外热像仪具有很高的军事应用价值和民用价值。在军事上，红外热像仪可应用于军事夜视侦查、武器瞄具、夜视导引、红外搜索和跟踪、卫星遥感等多个领域；在民用方面，红外热像仪可以用于材料缺陷的检测与评价、建筑节能评价、设备状态热诊断、生产过程监控、自动测试、减灾防灾等诸多方面。

目前常见的热像仪品牌有FLIR 、FLUKE等。

8.光纤测温

光纤传感技术是现代光通信的产物，是随着光纤及通信技术的发展而崛起的一门崭新技术。它以其灵敏度高、精度高、可靠性高、复用性强，尤其是抗干扰能力强等独特

优点，因而得到了广泛的应用。

光纤温度测量技术基于拉曼散射的物理效应。光波导由搀杂的石英玻璃制成，石英玻璃由SiO2分子组成，热使分子晶格产生振动，如果光照射在受热激发而振动的分子上，声子和这些分子的电子之间会发生相互作用。因此光在光波导中会发生散射，这种效应就是拉曼散射。和入射光激发晶格谐振的频率相比，散射光的谱线频率发生了位移。反斯托克斯线的强度和温度有关，斯托克斯线和温度无关, 使用光波导内一点的反斯托克斯光和斯托克斯光强度的一种关系式，即可得到这一点的温度。

光纤测温技术在国际上还比较罕见，南开大学对此已有一定的研究成果，适用于石油化工、核电等领域。