温度的度量单位与温度传感器、温度变送器

温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。

华氏温标（oF）规定：在标准大气压下，冰的熔点为32度，水的沸点为212度，中间划分180等分，每第分为报氏1度，符号为oF。

摄氏温度（℃）规定：在标准大气压下，冰的熔点为0度，水的沸点为100度，中间划分100等分，每第分为报氏1度，符号为℃。

热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度，记符号为K。

国际实用温标是一个国际协议性温标，它与热力学温标相接近，而且复现精度高，使用方便。目前国际通用的温标是1975年第15届国际权度大会通过的《1968年国际实用温标-1975年修订版》，记为：IPTS-68（Rev-75）。但由于IPTS-68温示存在一定的不足，国际计量委员会在18届国际计量大会第七号决议授权予1989年会议通过了1990年国际温标ITS-90，ITS-90温标替代IPTS-68。我国自1994年1月1日起全面实施ITS-90国际温标。1990年国际温标（ITS-90）简介如下。

1．温度单位

热力学温度（符号为T）是基本功手物理量，它的单位为开尔文（符号为K），定义为水三相点的热力学温度的1/273.16。由于以前的温标定义中，使用了与273.15K（冰点）的差值来表示温度，因此现在仍保留这各方法。

根据定义，摄氏度的大小等于开尔文，温差亦可以用摄氏度或开尔文来表示。

国际温标ITS-90同时定义国际开尔文温度(符号为T90)和国际摄氏温度(符号为t90)

2．国际温标ITS-90的通则

ITS-90由0.65K向上到普朗克辐射定律使用单色辐射实际可测量的最高温度。ITS-90是这样制订的，即在全量程中，任何温度的T90值非常接近于温标采纳时T的最佳估计值，与直接测量热力学温度相比，T90的测量要方便得多，而且更为精密，并具有很高的复现性。

3．ITS-90的定义

第一温区为0.65K到5.00K之间, T90由3He和4He的蒸气压与温度的关系式来定义。

第二温区为3.0K到氖三相点(24.5661K)之间T90是用氦气体温度计来定义。

第二温区为平衡氢三相点(13.8033K)到银的凝固点(961.78℃)之间,T90是由铂电阻温度计来定义.它使用一组规定的定义固定点及利用规定的内插法来分度。

银凝固点(961.78℃)以上的温区,T90是按普朗克辐射定律来定义的,复现仪器为光学高温计。

温度被定义为反映物质分子的平均动能高低的一个参数，以带单位的数字进行量化，数字越大表示平均动能越大。然而仅有这些还是远远不够的，距离实现温度测量的标准化人们还有很长的路要走。

根据历史学家的研究，人们第一次尝试建立温标（温度的量纲）的时间可以追溯到公元前130~200年（130~200BC）。当时希腊的学者Galeano建议采用四个分区来表示对冷/热程度的感觉，就这样人类历史上的第一个温标诞生了。此后又经过了好几个世纪，世界上才出现定义完善的温标体系。直到1592年，随着Galileo Galilei发明了第一支温度计，温度测量的前进步伐才开始加快起来。

在接下来的几十年里，人们构思了许多种温度的度量方法。所有这些温度的度量方法都是以一个或多个人为指定的固定参考点为基础的，但是没有一种方法能够得到人们的普遍接受。1714年，荷兰的精密仪器制造商Gabriel Fahrenheit制作出了第一种高精确度的、具有良好重复性的水银温度计，他采用的温度量纲“华氏度”才成为历史上第一种普遍为人们接受的温度量纲。最初Gabriel Fahrenheit以一种冰和盐的混合物的温度作为华氏度的固定零点，以人类的平均体温作为华氏度的参考温度的高点。后来Gabriel Fahrenheit对华氏度温标进行了一些调整，把比较为人们熟知的水的凝固点指定为华氏32度。

1742年，瑞典人Anders Celsius创立了另一种温标。Anders Celsius用水的凝固点和沸点来定义他的温度量纲。他选择0度作为水的沸点，选择100度作为水的凝固点。后来这些点被倒换了一下，“百分度温标”就此诞生。1948年第九届世界度量衡大会将“百分度温标”改名为“摄氏温标”以纪念Anders Celsius的贡献。

“摄氏温标”和“华氏温标”都是相对温标；他们所选用的参考点的数值都是任意指定的。由于在科学实践中需要与物理现实更加一致的温度参考点，人们又发展了另外的温标如“开氏温标”和“兰金刻度”。这些温标把热力学中的绝对零度作为温标的零度，这是理论上分子动能为零的温度点。

随着为大家普遍接受的温标系统的建立，科学家现在可以自由地研究温度对于各种物质的影响了。1821年Thomas Seebeck发现：把两根不同金属的导线的两头分别连接起来并且加热其中一头，在这个金属导线环路中就会产生电流。就是这个发现导致了工业应用中最常用的温度测量元件－热电偶的发明和现代化发展。

到了20世纪，制定大家公认的各种材料的温度特性标准的必要性已经变得十分清楚了。这样可以促进科学研究领域的一致性和重复性并且科学的发展。最近的一次批准温度标准是在1990年1月1日，在国际温度量纲ITS-90的统一下，所有这些量纲和数值都实现了完全的标准化。另外在温度测量中还有一些地方标准仍在使用：ANSI (美国标准)、DIN (德国标准)、JIS (日本)、BS (英国标准)。

在温度测量的发展上所取得的巨大进步同时也促进了自动化和过程控制工业领域中温度变送器精确度、可靠性和重复性的提高。这些发展同各种温度传感器的进步和有效性的提高结合在一起为过程控制质量和最终产品质量的不断提高作出了贡献。

4、智能化温度变送器

智能化的温度变送器指的是将温度传感器技术和附加的电子部件结合在一起的一种温度变送器。总的来说这些电子部件使得温度变送器的参数可以被远程监视和组态。纵观目前的温度变送器市场，主要有3大类不同的智能温度变送器产品。从应用和成本的角度来看，每一类智能温度变送器都有其优点和不足之处。

防爆型和防风雨型温度变送器。这类温度变送器通常使用在对变送器性能有很高要求的、苛刻的应用场合。这类温度变送器被封装在密封的、防爆的壳体内。这种壳体通常由不锈钢制成，但是也可以采用其它任何经过防爆认证的材料进行制造。防爆壳体内通常包含有2个腔体，用来分隔电子部分和传感器部分。这类温度变送器的优点是精度高、安全性好、可靠性高、防风雨。它的主要缺点是价格较高。这种温度变送器通常都带有现场指示表头，还可以在现场对变送器进行调整。这样就可以在现场监视温度值、调整温度变送器的组态。

DIN导轨安装、仪表盘安装型温度变送器。这类温度变送器可以采用DIN导轨安装，通常在中央控制室内安装使用。盘装温度变送器价格便宜、安装和维护简单，可以通过改变组态来匹配不同类型的温度传感器。这类变送器的缺点是缺少防爆能力，由于同远程安装的传感器之间的连接导线较长导致测量精度较低。

一体化温度变送器。这类温度变送器可以直接安装在温度传感器的DIN连接头上。它的优点是安装费用低廉、体积小巧、兼容各种类型的温度传感器。由于这种温度变送器直接安装在温度传感器的接头上，所以电气连接和传感器接线都非常简单。

温度变送器所采用的通讯协议也同过程工业中其它现场设备通讯协议的发展趋势相同，处于支配地位的通讯协议有HART、基金会现场总线和Profibus。采用上述各种通讯协议的智能温度变送器产品都可以在市场上找到。