浅谈固体表面温度的测量方法

　　固体表面的温度,受附近物体温度的影响,一般不同于固体内部的温度,使用温度计测量固体表面温度时,由于表面热状态很容易发生变化,很难进行准确地测量。因此测量时必须特别注意,正确地测量表面温度是要在固体内部、固体表面和周围物体处于热平衡的状态下进行。

　　1　用接触式温度计测量表面温度接触式温度计测表面温度,应用较多的是热电偶,其次是热电阻,这主要是因为热电偶具有较宽的测温范围。较小的测量端,能够测“点”的温度并且还具有较高的测温准度度。

　　热电偶与被测表面的接触形式基本上有下列四种,见图1。

　　(1)点接触:热电偶的测量端直接与被测表面相接触。

　　(2)片接触:先将热电偶的测量端与导热性能良好的集热片(如铜片)焊在一起,然后再与被测表面相接触。

　　(3)等温线接触:热电偶的测量端与被测表面接触后,热电极从测量端引出再沿表面等温线敷设一段距离后引出,热电极与表面之间用绝缘材料隔开(被测表面为非导体除外),其接触长度一般为50d (d为热电极直径)·

　　(4)分离接触:两个热电极分别与被测表面接触,通过被测表面(仅对导体而言)构成回路,被测表面在热电偶回路中实际上就是一种中间的导体,当两接点温度相同时,根据中间导体定律是不会影晌测量结果的。

　　对于(1)、(2)和(3)接触形式来说,它们通过两个热电极向外扩散的热量可以认为是一样的,但是,它们所散热量的来源是不一样的: (1)来源于一“点”; (2)来源于两点; (3)来源于集热片所接触的那块表面。因此,在相同的外界条件下,点接触的导热误差最大;分离接触次之;片接触较小;对等温线接触形式来说,两热电极的散热量虽然也集中在一个较小的区域,但由于热电极已与被测表面等温敷设一段距离后才引出,相应测量端的温度梯度比热电极直接引出的情况小得多,因此测量端散热量最小,测量准确度最高。

　　用热电偶测量温度,测量误差也与热电极直径的粗细、被测物体表面附近流体速度有关。如果热电极直径粗,或者被测物体表面附近流体的速度大,则散失的热量多,测量端温度改变就大。表面热电偶与被测表面相接触时,固定的方法可分为永久性敷设和非永久性敷设两种。

　　(1)永久性敷设的方法

　　表面敷设通常用焊接和粘结的方法使热电偶测量端固定于被测表面。

　　(2)非永久性敷设方法

　　非永久性敷设的表面热电偶,其测量端多制成探头型。常用的有分立型和集热片型两种,如图2。

　　使用探头型表面温度计必须注意被测表面的清洁和探头的安放位置,以及探头对被测表面间的压力。这是因为被测物体的表面有灰尘时会增大热阻,甚至能使分离型的测量线路不通。安放得不正确、压力过小会使探头与被测表面接触不良而导致测量误差。