温度的测量
篇一：温度测量技术与方法综述
温度测量技术与方法综述
摘要：温度是国际单位制给出的基本物理量之一,它是工农业生产、科学试验中需要经常测量和控制的主要参数，也是与人们日常生活紧密相关的一个重要物理量。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、热敏电阻温度传感器和集成温度传感器等。
关键词：温度温度测量仪传感器
温度与温标温度是表征物体冷热程度的物理量，温度是表征物体冷热程度的物理量。
许多生产过程都是在一定的温度范围内进行的，需要测量温度和控制温度。一定的温度范围内进行的，需要测量温度和控制温度。从热平衡的观点来看，温度是物体内部分子无规则，从热平衡的观点来看，温度是物体内部分子无规则热运动剧烈程度的标志，温度高的物体，其内部分子平运动剧烈程度的标志，温度高的物体，其内部分子平均动能大；温度低的物体，其内部分子的平均动能小。平均动能大；温度低的物体，其内部分子的平均动能小。
温度不能直接测量，只能借助于冷热不同的物体之间温度不能直接测量，只能借助于冷热不同的物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随着冷热程度不同的热交换，以及物体的某些物理性质随着
冷热程度不同而变化的特性间接测量。随着科学技术的发展，对同而变化的特性间接测量。随着科学技术的发展，对温度的测量越来越普遍，而且对温度测量的准确度也温度的测量越来越普遍，而且对温度测量的准确度也有了更高的要求。有了更高的要求。定量地描述温度的高低，必须建立温度标尺，即温为了定量地描述温度的高低，必须建立温度标尺，即温标。温标是衡量温度的标准尺度，它保证了温度量值的统一标。温标是衡量温度的标准尺度，它保证了温度量值的统一和准确的数值表示方法。各种温度计和温度传感器的温度数和准确的数值表示方法。各种温度计和温度传感器的温度数值均由温标确定。热力学温标确定的温度数值为热力学温度值均由温标确定。热力学温标确定的温度数值为热力学温度（符号为（符号为TT），单位为开尔文（符号为），单位为开尔文（符号为KK），），11K K等于水三相等于水三相点热力学温度的点热力学温度的1/ 1/。热力学温度是国际上公认的最基。热力学温度是国际上公认的最基本温度，国际温标最终以它为标准而不断完善。
目前测量温度可分为两类：接触式测量方式、非接触式测量方式。
接触式测温方法是使温度敏感元件直接和被测温度接触式测温方法是使温度敏感元件直接和被测温度对象相接触，当被测温度与感温元件达到热平衡时，温对象相接触，当被测温度与感温元件达到热平衡时，温度敏感元件与被测温度对象的温度相等。这类温度传感度敏感元件与被测温度对象的温度相等。这类温度传感器具有结构简单、工作可靠、精度高、稳定性好、价格器具有结构简单、工作可
靠、精度高、稳定性好、价格低廉等优点。使用这类测温方法的温度传感器主要有膨低廉等优点。使用这类测温方法的温度传感器主要有膨胀式温度传感器、电阻式温度传感器、热电偶温度传感胀式温度传感器、电阻式温度传感器、热电偶温度传感器。
非接触式测温方法是应用物体的热辐射能量随温度的变化非接触式测温方法是应用物体的热辐射能量随温度的变化而变化的原理。物体辐射能量的大小与温度有关，并且以电磁而变化的原理。物体辐射能量的大小与温度有关，并且以电磁波形式向四周辐射。当选择合适的接收检测装置时，便可测得波形式向四周辐射。当选择合适的接收检测装置时，便可测得被测对象发出的热辐射能量并且转换成可测量和显示的各种信被测对象发出的热辐射能量并且转换成可测量和显示的各种信号，实现温度的测量。非接触式温度传感器理论上不存在热接号，实现温度的测量。非接触式温度传感器理论上不存在热接触式温度传感器的测量滞后和在温度范围上的限制，可测高温、触式温度传感器的测量滞后和在温度范围上的限制，可测高温、腐蚀、有毒、运动物体及固体、液体表面的温度，不干扰被测腐蚀、有毒、运动物体及固体、液体表面的温度，不干扰被测温度场，但精度较低，使用不太方便。
要利用材料的电势、电阻或其它电性能与温度的单值关系进行温度测量,包括热电偶温度测量、热电阻和热敏电阻温度测量、集成芯片温度测量等。
热电偶的原理是两种不同材料的金属焊接在一起,当参考端和测
量端有温差时,就会产生热电势,根据该热电势与温度的单值关系就可以测量温度。热电偶具有结构简单,响应快,适宜远距离测量和自动控制的特点,应用比较广泛。
电阻和温度的关系来进行测量的,输出信号大,准确度比较高,稳定性好,但元件结构一般比较大,动态响应较差,不适宜测量体积狭小和温度瞬变区域。热敏电阻是一种电阻值随温度呈指数变化的半导体热敏感元件,具有灵敏度高、价格便宜的特点,但其电阻值和温度的关系线性度差,且稳定性和互换性也不好。石英温度传感器是以石英晶体的固有频率随温度而变化的特性来测量温度的。石英晶体温度传感器稳定。
测量方法多种多样,但在很多情况下,对于实际工程现场或一些特殊条件下的温度测量,比如对极限温度、高温腐蚀性介质温度、气流温度、表面温度、固体内部温度分布、微尺寸目标温度、大空间温度分布、生物体内温度、电磁干扰条件下温度测量来讲,要想得到准确可靠的结果并非易事,需要非常熟悉各种测量方法的原理及特点,结合被测对象要求选择合适的测量方法才能完成。同时,还要不断探索新的温度测量方法,改进原有测量技术,以满足各种条件下的温度测量需求。参考文献：
作者：施文康，余晓芬作者：李立功作者：周杏鹏机械工业出版社国防工业出版社高等教育出版社
篇二：温度的测量习题
温度的测量专项训练
班级__________姓名________学号________
一、选择题
1．某同学用体温计测量自己的体温，测得结果为35℃，所测温度低于实际温及其原因可能是（）
A．使用前未将水银甩回玻璃泡里
B．体温计置于腋下的时间不够长
C．体温计未与身体直接接触
D．没有及时读出体温计显示的数值
2．某同学把温度计放入水中测量沸水的温度，如图当水沸腾一段时间后，把温度计从沸水中取出来观察其温度．该同学在上述实验过程中有哪些操作错误．
3．使用玻璃管温度计，为了防止管内液体膨胀时胀破玻璃管，必须注意（）
A．温度计的最大刻度值．B．温度计的最小刻度值．
C．温度计的长度．D．温度计玻璃泡的大小．
4．如图所示是温度计读数时的三种视线a、b、c．其中正确的视线方向为（）
A．aB．b C．c D．都不正确
5．甲、乙两只准确的水银温度计，甲的玻璃泡容积比乙的大，两只温度计细管的内径相等，若以℃为单位，当周围温度改变时（）
A．甲的水银柱长度的变化比乙的大，因此甲的读数比乙的大
B．甲的水银柱长度的变化比乙的小，因此甲的读数比乙的小
C．甲的水银柱长度的变化比乙的大，但读数仍与乙的读数相同D．甲、乙水银柱长度的变化相同，因此两温度计读数相同
6．四位同学“用温度计测水温“的实验操作，分别如图中A、B、
C、D所示，其中正确的是（）
7.在练习使用体温计时先测得甲的体温是℃,若没有甩过之后又用它去测量乙和丙的体温,已知乙和丙的实际体温为℃和℃,那么在测量乙和丙的体温时,该体温表显示的读数分别是多少（）℃和℃℃和℃
℃和℃℃和℃
8.用一支原来示数为38℃的体温计，未经下甩，便去测量一个正常人的体温．如果当天气温是35℃，那么体温计的示数为（）
A..38℃℃℃℃
9.常用的水银或酒精温度计是根据液体的（）性质做成的.
A.热缩冷胀
B.具有流动
C.热胀冷缩
10.两支没有甩的体温计的读数都是39℃，经消毒后直接用来测量体温是℃和40℃的两个病人，问这两支体温计的读数分别为（）℃，40℃B.都是40℃
C.都是39℃℃，40℃
11.一只温度计刻度均匀但示数不准.在一个标准大气压下,将它放入沸水中,示数为95℃,放在冰水混合物中,示数为5℃.现把该温
度计悬挂在教室墙上,其示数为32℃.教室内的实际温度是（）℃℃℃℃
12.－20℃读作（）
A.零下二十摄氏度
B.摄氏负二十度
C.零下摄氏二十度
D.二十摄氏度
13．在气温为16℃的房间里，用水银温度计测沸水温度，当水银面经过“16”和“100”之间某一刻度时，温度计的读数表示的是（）
A．房间内空气的温度 B．沸水的温度
C．温度计内水银的温度D．什么也不表示
14.在1标准大气压下，将一支刻度模糊不清的温度计与一刻度尺平行地插入冰水混合物中，过适当时间温度计中水银面与刻度尺上的4毫米刻度线对准，将这冰水混合物加热到沸腾时，水银面与204毫米的刻度线对准，那么当沸水冷却到50℃时，水银面对准的刻度线是( )
毫米毫米毫米毫米
15.一把无刻度的温度计放在有刻度的尺旁,温度计在冰水混合物中水银柱面在6毫米处,温度计在一标准大气压下的沸水中水银柱在206毫米处,温度计中水银柱为100毫米处的温度是() ℃℃℃℃
16.有一只温度计的刻度不准，将温度计放在冰水混合物中的示数是4℃，放在一个标准气压下沸水中的温度示数是96℃，若放在空
气中的示数是20℃，空气的实际温度是
℃℃℃D.以上都不是
17.在练习使用体温计时先测得甲的体温是℃，若没有甩过之后又用它去测量乙和丙的体温，已知乙和丙的实际体温为℃和℃，那么在测量乙和丙的体温时，该体温表显示的读数分别是多少℃和℃℃和℃
℃和℃℃和℃
18.一支温度计，在冰水混合物中显示出温度是4℃,在沸水中温度显示是104℃，把它插在温水中显示温度是40℃，那么温水的实际温度是
℃℃℃℃
19.一根刻度不准的温度计，在冰水混合物中显示出的温度是4℃，在沸水中的温度是96℃，把它插在温水中所显示的温度是20℃，那么温水的实际温度是（一个标准大气压下）
℃℃℃℃
二、填空
1．温度是表示物体___________的物理量．常用的温度计是根据________性质来测量温度的．温度计上的符号℃表示采用的是__________温度，它把_________的温度规定为0度，把____________的温度规定为100度．
2．一支体温计的示数为℃，一位同学没有甩过就给体温正常的自己测量，这时体温计的示数是___________．
3．人体正常温度是________，体温计测人体温时，离开人体后_________表示人体温度，普通温度计离开被测物体后_________表示该物体温度．
4．某温度计上标有的测量范围是－10℃～150℃，但将该温度计放入冰水混合物中示数是4℃，放入一标准大气压下的沸水中示数为98℃，则这支温度计实际的测量范围是___________．
三、问答题
1．小明制作了一个实验用温度计，刻度不准确，你如何帮他重新标好刻度，说出办法来？
2．医用体温计能当寒暑表使用测出气温来吗？
温度的测量专项训练
标准答案：
一、选择题
1．答案：B、C．点拨：体温计在使用方法上与普通温度计不同：（1）在使用前应用力往下甩；（2）体温计可离开人体读数．用体温计测体温时，一定要让体温计与身体紧密接触，并且接触足够长的时间（5min以上），这样才能显示人的体温．至于用前未甩，只能使示数偏大；不及时读出数据，是不影响测量结果的．2．答案：上述操作中有两处错误：1．把温度计从沸水中取出来读数．2．温度计的玻璃泡触及烧杯底．点拨：温度测量液体温度时，温度计的玻璃泡不能与容器壁或容器底部接触、否则测量值不准确．普通温度计不能脱离被测物体读．若从沸水中将温度计取出后，
由于散热，温度计示数会有所改变．
3．答案：A．
4．答案：B．点拨：本题创新之处在于温度计不是竖直放置的．5．解：甲、乙两只温度计都是准确的，即水银柱长度变化均与温度变化成正比，但甲玻璃泡内水银多，在同样温度变化时，体积变化大，水银柱长度变化大．但水银柱长度变化与温度变化都成正比，所以读数相同．选C．点拨：本题通过两支不同温度计液柱长度变化的比较考查对温度计原理的理解．虽然两支温度计都是准确的，但甲比乙测量结果会更精确，因为相同的温度变化，甲的液柱长度变化大．6．答案：C．
点拨：A图温度计的玻璃泡与容器的侧壁接触，故A错；B图读数时玻璃泡离开了被测液体，故B错；D图的视线未与液柱的上表面相平；故D错；C图在读数时，其温度计玻璃泡继续停留在被测液体中．未与容器的底部与器壁接触，视线与液柱的上表面相平，符合温度计的使用规则，故C图是正确的．
7．Ｄ
8．Ｃ
18．A．点拨：体温计的量程35℃～42℃，而沸水的温度高达100℃．酒精灯火焰的温度更高，都远远超出体温计能够测出的最高温度，水银会因急剧膨胀而将玻璃泡胀破故C、D错；自来水不能起
到消毒的作用，故B错；酒精有杀菌消毒的作用，故可用酒精给体温计消毒．
19．D．
20．B．
21．解：由于温度计内水银面从16℃的室温上升，说明管内水银在继续膨胀，故此时水银的冷热程度跟“房间内空气”或“沸水”冷热程度不同，不断上升的水银柱只代表了本身的冷热程度，因此只能表示温度计中水银的温度．选C．点拨：本题创新点在于通过温度计示数上升过程中所表示的温度，来考查对温度计测温原理的理解．
二、填空题
1．℃，仍能，不能．
2．画出温度计示意图，则根据温度计的刻度原理，得40cm?20cm25cm?20cm?，解得100?C?0?Ct?0?C
t?25℃．答案：25℃．
3．解：用没有甩过、读数是℃的体温计测℃的病人体温，这样的温度虽不能使水银膨胀上升到℃，但读数仍是℃．用来测℃的病人体温，这样的温度可使水银膨胀上升超过℃，而达到℃．填“”，“”．4．解：该温度计由第4格上升到第98格，代表实际温度从0℃到100℃，所以每格表示温度为100?C100?C?(?14)??15℃代表的准确温．该温度计上的－10℃低于0℃14个格，其准确温度应为98?498?4 100?C?(150?4)?℃．因此该温度计的实际测量范围为－
15℃～℃．度应为98?4
点拨：本题通过计算温度计的测量范围来考查温度计的原理，实际仍是温度计不准确的问题，需分别计算其能测的最低和最高温度．5．答案：甲、乙点拨：由于两温度计的玻璃泡内装等量的水银，故当它们升高或降低相同温度时，水银膨胀或收缩的体积相同．根据，内径粗的温度计液柱短，内经细的温度计液柱长，它们表示的温度是一样的．内经粗的刻度更密些．若用这两支温度计测同一物体的温度，由于内径细的分度值间隔大，估计范围大，误差小，故内径细的测量更准确些．
6．热胀冷缩，6．
7．解：热胀冷缩；；℃．
三、问答题
1．（1）把未刻温度的温度计放在冰水混合物中，在液面处刻“0”，（2）把温度计放在标准大气压下的沸水中，在液面处刻“100”，（3）用刻度尺测出“0”和“100”之间的长度，然后等分100份．这样就做好了一个实验用温度计．
2．医用体温计不能当寒暑表用．因为寒暑表的测量范围是－30～50℃，超过了体温计的测量范围35～42℃．另外，体温计的玻璃泡上方有一个非常细的弯曲的缩口，水银体积收缩时从此处断开，缩回上方的水银不会自动下降．不能真实地反映气温的变化情况．篇三：温度测量方法分类及优缺点概述
温度测量方法分类及优缺点概述
摘要：温度是表征物体冷热程度的物理量, 是国际单位制中七个基本物理量之一, 它与人类生活、工农业生产和科学研究有着密切关系。随着科学技术水平的不断提高, 温度测量技术也得到了不断的发展。本文将讨论总结温度测量的各种方式，并分析他们各自的优缺点。
1. 温度测量的分类
温度测量的分类可以通过其与被测量的物体是否接触分为接触式和非接触式。接触式测量仪表比较简单、可靠，测量精度高。但是因为测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，所以其需要一定的时间才能达到热平衡。接触式测量仪存在测温延迟现象，同时受耐高温和耐低温材料的限制，不能应用于这些极端的温度测量。非接触式仪表测温仪是通过热辐射的原理来测量温度的，测温元件不需要与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体发射率、测量距离、烟尘和水汽等外界因素的影响，其测量误差较大。
2. 接触式测量方法
膨胀式温度测量
原理：利用物质的热胀冷缩原理即根据物体体积或几何形变与温度的关系进行温度测量。热胀冷缩式温度计包括玻璃液体温度计、双金属膨胀式温度计和压力式温度计等。
优点：结构简单, 价格低廉, 可直接读数,使用方便,非电量测量方式, 适用于防爆场合。
缺点：准确度比较低, 不易实现自动化, 而且容易损坏。
电量式测温方法
利用材料的电势、电阻或其它电性能与温度的单值关系进行温度测量，包括热电偶温度测量、热电阻和热敏电阻温度测量、集成芯片温度测量等。
1.热电偶的原理是两种不同材料的金属焊接在一起,当参考端和测量端有温差时, 就会产生热电势, 根据该热电势与温度的单值关系就可以测量温度。热电偶具有结构简单, 响应快, 适宜远距离测量和自动控制的特点, 应用比较广泛。
2.热电阻是根据材料的电阻和温度的关系来进行测量的, 输出信号大, 准确度比较高, 稳定性好, 但元件结构一般比较大, 动态响应较差, 不适宜测量体积狭小和温度瞬变区域。
3.热敏电阻是一种电阻值随温度呈指数变化的半导体热敏感元件, 具有灵敏度高、价格便宜的特点, 但其电阻值和温度的关系线性度差,且稳定性和互换性也不好。
4.石英温度传感器是以石英晶体的固有频率随温度而变化的特性来测量温度的。石英晶体温度传感器稳定性很好, 可用于高精度和高分辨力的测量场合。随着电子技术的发展, 可以将感温元件和相关电子线路集成在一个小芯片上, 构成一个小型化、一体化及多功能化的专用集成电路芯片, 输出信号可以是电压、频率, 或者是总线数字信号, 使用非常方便,适用于便携式设备。
接触式光电、热色测温方法
原理：接触式光电测温方法主要是指通过接触被测对象,将温度
变化引起的热辐射或其他光电信号引出, 通过光电转换器件检测该信号, 从而获得测温结果的方法。
优点：这种方法不像电量式测量方法容易受到电磁的干扰,可以在电磁环境下进行温度测量; 可以避免像非接触式辐射温度计那样容易受到被测对象表面发射率和中间介质的影响。
缺点：会干扰被测对象的温度, 带来接触式测温方法引起的一些误差。光纤式温度测量技术近年来发展迅速, 根据光纤所起的作用, 可分为两类: 一类是利用光纤本身具有的某种敏感功能测量温度, 属于功能型传感器; 另一类, 光纤仅仅起到传输光信号的作用, 必须在光纤端面配合其他敏感元件才能实现测量, 称为传输型传感器。基于不同的原理, 有很多种光纤温度传感器, 适用于不同的测温场合。
热色测温方法主要通过示温敏感材料的颜色在不同温度下发生变化来指示温度的, 示温漆和示温液晶都属于热色测温。示温漆可以测量运动物体或其他复杂条件表面的温度分布, 使用简单方便, 缺点是影响判别温度结果的因素比较多, 如涂层厚度、判读方法、样板和示温颗粒大小等, 目前主要还是靠人工判读。示温液晶的主要成分是胆甾醇类, 这类液晶在一定的温度范围内, 其颜色随温度灵敏地变化, 改变液晶的成分, 可以灵活调整其测温量程和测温灵敏度。
3. 非接触式测温方法原理及特点
辐射式测温方法
原理：是以热辐射定律为基础，它可分为全辐射高温计、亮度式
高温计和比色式高温计。全辐射高温计结构相对简单, 但受被测对象发射率和中间介质影响比较大,测温偏差较大, 不适合用于测量低发射率目标。亮度温度计灵敏度比较高, 受被测对象发射率和中间介质影响相对较小, 测量的亮度温度与真实温度偏差较小, 但也不适用于测量低发射率物体的温度, 并且测量时要避开中间介质的吸收带。比色测温法测量结果最接近真实温度, 并且适用于低发射率物体的温度测量, 但结构比较复杂, 价格较贵。红外测温仪具有如下优点: ①可以采用伪彩色直观显示物体表面的温度场;②温度分辨力高, 能准确区分的温度差甚至达℃以下。
光谱测温方法
光谱测温方法主要适用于高温火焰和气流温度的测量。当单色光线照射透明物体时, 会发生光的散射现象, 散射光包括弹性散射和非弹性散射, 弹性散射中的瑞利散射和非弹性散射的拉曼散射的光强都与介质的温度有关。相比而言, 拉曼散射光谱测温技术的实用性更好, 常用拉曼散射光谱来测量温度。由于自发拉曼散射的信号微弱且非相干, 对于许多具有光亮背景和荧光干扰的实际体系, 它的应用受到一定的限制。而受激拉曼散射能大幅度提高测量的信噪比, 更具有实用性。如相干反斯托克斯拉曼散射(CARS) 测温方法, 可使收集到的有效散射光信号强度比自发拉曼散射提高好几个数量级, 同时还具有方向性强、抗噪声、荧光性好、脉冲效率高和所需脉冲输入能量小等优点, 适合于含有高浓度颗粒的两相流场非清洁火焰的温度诊断。但是, CARS法的整套测量装置价格十分昂贵, 其信号的处
理相当复杂, 限制了其广泛使用。
受激荧光光谱法是指在入射光的激励下, 分子发出的荧光光谱在若干个波长上有较强的尖峰, 这些特征波长的强度是温度的函数。通过测量其特征波长下
的绝对强度、相对强度, 或者荧光的驰豫时间, 就可以确定被测介质的温度。
谱线反转法也称自蚀法或谱线隐现法, 最常见的是钠D线反转法, 可用于火焰等高温测量。它的基本原理是在目标火焰中均匀地加入微量钠盐, 产生两条波长为和的黄色明亮谱线。当背景光源的自然光线照射并通过钠蒸气时, 调节背景光使钠谱线在背景的连续光谱中消失时, 光源的亮温就等于火焰的温度。谱线反转法的装置简单, 适用于火焰稳定、测量方向温度梯度不大的场合。
声波、微波测温方法
声学测温是基于声波在介质中的传播速度与介质温度有关的原理实现的, 因此只要测得声速, 就可以推算出温度。可以通过直接测量声波在被测介质中的传播速度, 也可以测量放在被测介质中细线的声波传播速度来得到温度。这种方法可以用于测量高温气体或液体的温度, 在高温时会有更高的灵敏度。
微波衰减法可以用来测量火焰温度, 其原理是当入射微波通过火焰时, 与火焰中的等离子体相互作用,使出射的微波强度减弱, 通过测量入射微波的衰减程度可以确定火焰气体的温度。
4. 总结
传统的热电偶、热电阻测温方法以其技术成熟、结构简单、使用方便等特点, 在未来温度测量领域中,依然能够广泛使用。随着新材料、新工艺以及一些新技术的发展, 其应用范围更加拓展。在温度测量方面，我们还需要还要不断探索新的温度测量方法, 改进原有测量技术, 以满足各种条件下的温度测量需求。
5. 参考文献
1.杨永军, 蔡静中国计量出版社, 20081
2.王魁汉基础自动化,1997
3.戴景民自动化技术与应用, 2004
4.王魁汉, 等自动化仪表, 2001
5.倪震楚, 等消防理论研究. 2003
6蔡静, 等测试技术学报, 2008, 22
《材料现代分析测试技术》思考题 1.电子束与固体物质作用可以产生哪些主要的检测信号？这些信号产生的原理是什么？它们有哪些特点和用途？ (1)电子束与固体物质产生的检测信号有：特征X射线、阴极荧光、二次电子、背散射电子、俄歇电子、吸收电子等。 (2)信号产生的原理：电子束与物质电子和原子核形成的电场间相互作用。 (3)特征和用途： ①背散射电子：特点：电子能量较大，分辨率低。用途：确定晶体的取向，晶体间夹角，晶粒度及晶界类型，重位点阵晶界分布，织 构分析以及相鉴定等。 ②二次电子：特点：能量较低，分辨率高。用途：样品表面成像。 ③吸收电子：特点：被物质样品吸收，带负电。用途：样品吸收电子成像，定性微区成分分析。 ④透射电子：特点：穿透薄试样的入射电子。用途：微区成分分析和结构分析。 ⑤特征X射线：特点：实物性弱，具有特征能量和波长，并取决于被激发物质原子能及结构，是物质固有的特征。用途：微区元素定 性分析。 ⑥俄歇电子：特点：实物性强，具有特征能量。用途：表层化学成分分析。 ⑦阴极荧光：特点：能量小，可见光。用途：观察晶体内部缺陷。 ①电子散射：当高速运动的电子穿过固体物质时，会受到原子中的电子作用，或受到原子核及周围电子形成的库伦电场的作用，从而 改变了电子的运动方向的现象叫电子散射 ②相干弹性散射：一束单一波长的电子垂直穿透一晶体薄膜样品时，由于原子排列的规律性，入射电子波与各原子的弹性散射波不但 波长相同，而且有一定的相位关系，相互干涉。 ③不相干弹性散射：一束单一波长的电子垂直穿透一单一元素的非晶样品时，发生的相互无关的、随机的散射。 ④电子衍射的成像基础是弹性散射。 3.电子束与固体物质作用所产生的非弹性散射的作用机制有哪些？ 非弹性散射作用机制有：单电子激发、等离子激发、声子发射、轫致辐射 ①单电子激发：样品内的核外电子在收到入射电子轰击时，有可能被激发到较高的空能级甚至被电离，这叫单电子激发。 ②等离子激发：高能电子入射晶体时，会瞬时地破坏入射区域的电中性，引起价电子云的集体振荡，这叫等离子激发。 ③声子发射：入射电子激发或吸收声子后，使入射电子发生大角度散射，这叫声子发射。 ④轫致辐射：带负电的电子在受到减速作用的同时，在其周围的电磁场将发生急剧的变化，将产生一个电磁波脉冲，这种现象叫做轫 致辐射。 1）二次电子产生：单电子激发过程中，被入射电子轰击出来并离开样品原子的核外电子。应用：样品表面成像，显微组织观察，断口形貌观察等 2）背散射电子：受到原子核弹性与非弹性散射或与核外电子发生非弹性散射后被反射回来的入射电子。应用：确定晶体的取向，晶体间夹角，晶粒度及晶界类型，重位点阵晶界分布，织构分析以及相鉴定等。 3）成像的相同点：都能用于材料形貌分析成像的不同点：二次电子成像特点：（1）分辨率高（2）景深大，立体感强（3）主要反应形貌衬度。背散射电子成像特点：（1）分辨率低（2）背散射电子检测效率低，衬度小（3）主要反应原子序数衬度。 5.特征X射线是如何产生的，其波长和能量有什么特点，有哪些主要的应用？ 特征X-Ray产生：当入射电子激发试样原子的内层电子，使原子处于能量较高的不稳定的激发态状态，外层的电子会迅速填补到内层电子空位上，并辐射释放一种具有特征能量和波长的射线，使原子体系的能量降低、趋向较稳定状，这种射线即特征X射线。 波长的特点：不受管压、电流的影响，只决定于阳极靶材元素的原子序。 应用：物质样品微区元素定性分析
现代检测与控制技术大作业 题目：压力感应夜灯系统设计 学院：信息科学技术学院 专业：电子信息工程 姓名： 学号： 指导老师：王磊 完成时间：2015年5月16日
压力感应夜灯系统设计 摘要：本文结合生活实际对照明控制系统的功能需求进行了合理的预测,然后根据照明系统的发展趋势，通过综合的分析归纳，提出了一种压力控制照明系统的初步设计方案。 关键词：压力感应智能照明 一、引言 随着人民生活水平的不断提高，人们对工作和生活环境的要求越来越高，同时对照明系统的要求也越来越高。照明领域的能源消耗在总的能源消耗中占了相当大的比例，节约能源和提高照明质量是当务之急。传统照明技术受到了强烈冲击。一方面，由于信息技术和计算机的发展对照明技术的变化提供了技术支撑；另一方面，由于能源的紧缺，国家对照明节能越来越重视，新型的照明技术得以迅速发展，以满足使用者节约能源、舒适性、方便性的要求。 二、设计背景 从1983年第一座带有智能化概念的建筑物在美国落成后，楼宇智能化成为建筑电气发展的主流技术。各发达国家，如美国、日本及欧洲各国都对绿色节能照明提出了各自的工作计划及目标。为贯彻执行资源的开发和节约并举、将节约置于首位的方针。美国从2000年起投资5亿美元实施"国家智能照明计划"。美国能源部预测，到2010年前后，美国将有55%的白炽灯和荧光灯被半导体灯具替代，每年仅节电就可达350亿美元。世界著名的印制电路板生产公司、奥地利的AT&S也积极开发LED用于印制电路板，并打算将该类印制电路板作为未来的支柱产品。韩国政府则在实施将路灯更换成智能照明系统的计划。欧盟已经规定，自2009年9月1日起，所有超市不允许销售白炽灯泡，也不允许销售高压的荧光灯灯泡，只能销售节能灯。 90年前后，在国外智能照明蓬勃发展的背景下，真善美、松下以及SOK等众多企业相继投入大量人力物力进行相关产品的研发。国家主席胡锦涛访美期间参观世界首富比尔?盖茨位于西雅图的私人豪宅，所有电器设备均被连接成一个可控网络，涵盖了包括智能气象、智能照明、智能通风、智能电工和智能安防等各项“未来科学技术”，堪称世界智能家居的“未来之屋”。上海世博会上，大家见识到了不同的馆区不同的国家有着不同的风采，但是，不管是美国馆、加拿大
北京电子科技学院 课程设计报告 ( 2010 – 2011年度第一学期) 名称：模拟电子技术课程设计 题目：温度测量控制系统的设计与制作 学号： 学生姓名： 指导教师： 成绩： 日期：2010年11月17日
目录 一、电子技术课程设计的目的与要求 (3) 二、课程设计名称及设计要求 (3) 三、总体设计思想 (3) 四、系统框图及简要说明 (4) 五、单元电路设计（原理、芯片、参数计算等） (4) 六、总体电路 (5) 七、仿真结果 (8) 八、实测结果分析 (9) 九、心得体会 (9) 附录I：元器件清单 (11) 附录II：multisim仿真图 (11) 附录III：参考文献 (11)
一、电子技术课程设计的目的与要求 （一）电子技术课程设计的目的 课程设计作为模拟电子技术课程的重要组成部分，目的是使学生进一步理解课程内容，基本掌握电子系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的能力。 按照本专业培养方案要求，在学完专业基础课模拟电子技术课程后，应进行课程设计，其目的是使学生更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计小型电子系统的方法，独立完成系统设计及调试，增强学生理论联系实际的能力，提高学生电路分析和设计能力。通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。 （二）电子技术课程设计的要求 1．教学基本要求 要求学生独立完成选题设计，掌握数字系统设计方法；完成系统的组装及调试工作；在课程设计中要注重培养工程质量意识，按要求写出课程设计报告。 教师应事先准备好课程设计任务书、指导学生查阅有关资料，安排适当的时间进行答疑，帮助学生解决课程设计过程中的问题。 2．能力培养要求 （1）通过查阅手册和有关文献资料培养学生独立分析和解决实际问题的能力。 （2）通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取、安装调试等环节，掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。 （3）掌握常用仪器设备的使用方法，学会简单的实验调试，提高动手能力。 （4）综合应用课程中学到的理论知识去独立完成一个设计任务。 （5）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。 二、课程设计名称及设计要求 （一）课程设计名称 设计题目：温度测量控制系统的设计与制作 （二）课程设计要求 1、设计任务 要求设计制作一个可以测量温度的测量控制系统，测量温度范围：室温0～50℃，测量精度±1℃。 2、技术指标及要求： （1）当温度在室温0℃～50℃之间变化时，系统输出端1相应在0～5V之间变化。 （2）当输出端1电压大于3V时，输出端2为低电平；当输出端1小于2V时，输出端2为高电平。 输出端1电压小于3V并大于2V时，输出端2保持不变。 三、总体设计思想 使用温度传感器完成系统设计中将实现温度信号转化为电压信号这一要求，该器件具有良好的线性和互换性,测量精度高,并具有消除电源波动的特性。因此，我们可以利用它的这些特性，实现从温度到电流的转化；但是，又考虑到温度传感器应用在电路中后，相当于电流源的作用，产生的是电流信号，所以，应用一个接地电阻使电流信号在传输过程中转化为电压信号。接下来应该是对产生电压信号的传输与调整，这里要用到电压跟随器、加减运算电路，这些电路的实现都离不开集成运放对信号进行运算以及电位器对电压调节，所以选用了集成运放LM324和电位器；最后为实现技术指标（当输出端1电压大于3V时，输出端2为低电平；当输出端1小于2V时，输出端2为高电平。输出端1电压小于3V并大于2V时，输出端2保持不变。）中的要求，选用了555定时器LM555CM。 通过以上分析，电路的总体设计思想就明确了，即我们使用温度传感器AD590将温度转化成电压信号，然后通过一系列的集成运放电路，使表示温度的电压放大，从而线性地落在0～5V这个区间里。最后通过一个555设计的电路实现当输出电压在2与3V这两点上实现输出高低电平的变化。
大班科学活动：测量温度（说课稿）一、说教材：《测量温度》是一节科学活动课，选自大班上学期第八个主题《冬天的故事》中。在我们的生活中，温度计被广泛地运用在人们的生活、劳动和工作中，幼儿虽然见过温度计，但缺乏具体的观察和较深入的了解，也没有亲自使用温度计测量温度的经验。在这次活动中，我让幼儿通过自身的观察、操作，从而获得有关温度计的粗浅知识，初步掌握使用温度计测量、记录温度的方法，激发幼儿对科学活动的兴趣，体验科学探索活动的乐趣。 二、说活动目标： 根据大班幼儿的年龄特点和实际情况，我制定了以下三个方面的目标： 1、知识性目标：初步认识常见的温度计，知道温度计是测量温度的工具。 2、能力和技能目标：帮助幼儿获取温度计指示温度的粗浅经验，初步掌握正确使用温度计及测量、记录的简单技能。 3、情感和社会性：初步感知热胀冷缩现象，对测量温度感兴趣，激发幼儿的求知欲和探索精神，使幼儿在活动中感到快乐。 三、活动重难点 根据目标，我把本次活动的重点预设为：认识温度计，
学习认读、记录温度。 把学习使用温度计进行简单测量、记录温度的方法作为本次活动的难点。 四、说活动准备： 为顺利完成教学目标，我做了如下准备： 教具：1、几种常见的温度计：水温计、气温计、体温计若干； 2、电脑课件：flash温度计。 学具：1、幼儿人手一份水温计，记录卡，笔； 2、每组提供冷水、热水人手一份。 五、说教法、学法 为了更好地完成教学任务，我将主要采用:直观教学法、观察指导法、讲解演示法来组织教学活动。另外我打算向幼儿采用：操作法、记录法、体验交流法、游戏法等学习方法，让幼儿在做一做、说一说的轻松气氛中，掌握学习的重难点。 六、说活动过程： 围绕教学目标，突出重点、突破难点，我设计了以下活动过程： 环节一、导入活动：请幼儿通过观察、触摸，比较两杯水的温度。 1、第一次比较：一杯冷水和一杯热水。 引导幼儿看一看、摸一摸，从而发现热水杯和冷水杯摸
一、X射线物相分析的基本原理与思路 在对材料的分析中我们大家可能比较熟悉对它化学成分的分析，如某一材料为Fe96.5%,C 0.4%,Ni1.8%或SiO2 61%, Al2O3 21%,CaO 10% ,FeO 4%等。这是材料成分的化学分析。 一个物相是由化学成分和晶体结构两部分所决定的。X射线的分析正是基于材料的晶体结构来测定物相的。 X射线物相分析的基本原理是什么呢？ 每一种结晶物质都有自己独特的晶体结构，即特定点阵类型、晶胞大小、原子的数目和原子在晶胞中的排列等。因此，从布拉格公式和强度公式知道，当X射线通过晶体时，每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样，它们的特征可以用各个反射晶面的晶面间距值d和反射线的强度来表征。 其中晶面网间距值d与晶胞的形状和大小有关，相对强度I则与质点的种类及其在晶胞中的位置有关。 衍射花样有两个用途： 一是可以用来测定晶体的结构，这是比较复杂的； 二是用来测定物相。 所以，任何一种结晶物质的衍射数据d和I是其晶体结构的必然反映，因而可以根据它们来鉴别结晶物质的物相，分析的思路将样品的衍射花样与已知标准物质的衍射花样进行比较从中找出与其相同者即可。 X射线物相分析方法有： 定性分析——只确定样品的物相是什么？ 包括单相定性分析和多相定性分析定量分析——不仅确定物相的种类还要分析物相的含量。 二、单相定性分析 利用X射线进行物相定性分析的一般步骤为: ①用某一种实验方法获得待测试样的衍射花样； ②计算并列出衍射花样中各衍射线的d值和相应的相对强度I值； ③参考对比已知的资料鉴定出试样的物相。 1、标准物质的粉末衍射卡片 标准物质的X射线衍射数据是X射线物相鉴定的基础。为此，人们将世界上的成千上万种结晶物质进行衍射或照相，将它们的衍射花样收集起来。由于底片和衍射图都难以保存，并且由于各人的实验的条件不同（如所使用的X射线波长不同），衍射花样的形态也有所不同，难以进行比较。因此，通常国际上统一将这些衍射花样经过计算，换算成衍射线的面网间距d值和强度I，制成卡片进行保存。
现代材料测试技术 作业
第一章X射线衍射分析 一、填空题 1、X射线从本质上说，和无线电波、可见光、γ射线一样，也是一种。 2、尽管衍射花样可以千变万化，但是它们的基本要素只有三个：即、、。 3、在X射线衍射仪法中，对X射线光源要有一个基本的要求，简单地说，对光源的基本要求是、、。 4、利用吸收限两边相差十分悬殊的特点，可制作滤波片。 5、测量X射线衍射线峰位的方法有六种，它们分别是、、 、、、。 6、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、 、。 7、特征X射线产生的根本原因是。 8、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、 和字顺索引。 9、X射线衍射仪探测器的扫描方式可分、、三种。 10、实验证明，X射线管阳极靶发射出的X射线谱可分为两类：和 11、当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为。 12、用于X射线衍射仪的探测器主要有、、、，其中和应 用较为普遍。 13、X射线在近代科学和工艺上的应用主要有、、三个方面 14、X射线管阳极靶发射出的X射线谱分为两类、。 15、当X射线照射到物体上时，一部分光子由于和原子碰撞而改变了前进的方向，造成散射线；另一部分光子可能被原子吸收，产生；再有部分光子的能量可能在与原子碰撞过程中传递给了原子，成为。 二、名词解释 X-射线的吸收、连续x射线谱、特征x射线谱、相干散射、非相干散射、荧光辐射、光电效应、俄歇电子、质量吸收系数、吸收限、X-射线的衰减 三、问答与计算 1、某晶体粉末样品的XRD数据如下，请按Hanawalt法和Fink法分别列出其所有可能的检索组。 2、产生特征X射线的根本原因是什么？ 3、简述特征X-射线谱的特点。 4、推导布拉格公式，画出示意图。 5、回答X射线连续光谱产生的机理。
设计报告 电子基本技能大赛—— 温度测量与控制装置 学院信息学院 专业电子信息工程 班级 1202班 组员李光涛 梅笑寒 石鑫麟
课题为温度测量与控制电路，测温范围0～99.9。C，控制温度连续可调，被测温度和控制温度均可数字显示，温度超过设定值时能产生声光报警。该课题结合了模电和数电的理论知识，初看感觉很难没有思路，但通过各方面查阅资料和理论结合实际，定出了一套自己的设计方案。 本设计包含三个部分：温度测量电路，显示电路，温度控制和声光报警电路，正文中详细介绍了各个模块的原理和工作过程。另外，为完成本次设计，参阅了大量资料文献。 其中，搜集和查阅资料时一个漫长但最重要的过程，获取个模块电路原理，然后经过讨论比较，结合课题要求，确定出一套最适合的方案。小组人员花费几天时间，通过图书馆和上网查阅资料，分别查阅到各个模块电路，比如，温度测量电路部分，仅温度传感器电路就分为热电偶温度传感器，热电阻温度传感器和集成温度传感器等，因此就需要通过分析比较得出最适合的电路。此外，温度数字显示和控制报警电路部分，需要很多集成芯片，这就需要查芯片的功能表，正确连接个芯片使其达到设计需要的目的。经过上述过程后，基本定出电路图，在MULTISIM12.0软件里进行部分电路仿真，来验证电路的正确性。
前言 (2) 题目摘要 (5) 第一章系统概述 1 .1温度测量与控制设计思想及方案论证 (6) 1.2 工作原理 (6) 1.3 模块划分 (6) 第二章单元电路设计 2.1 温度测量电路 (7) 2.1.1 温度测量的实现原理图 (7) 2.1.2 温度测量实现过程及参数计算 (8) 2.1.3 调试重点及仿真结果 (20) 2.2 温度的控制和报警 (21) 2.3显示部分………………………………………………………………………………. .26第三章系统综述 综述及总电路图 (38) 第四章结束语 (39) 参考文献 (39) 元件明细表 (40) 收获和体会 (42) 评语 (44)
现代测试技术在液压缸设计中的应用 摘要：随着自动化技术的高速发展及其对测试技术要求的不断提高，从而使测试技术作为一种新产品开发的重要手段，可以有效缩短新产品研发周期，提高产品研发成功率。本文以液压缸缓冲设计为例，介绍测试技术在液压缸中的应用。结果表明，采用测试技术能够直观、量化缓冲性能指标及结果，并能进行改进前后性能的对比，缩短了元件满足主机性能需要的试制周期。最后，通过对工程机械的研发过程的总结，提出现代测试技术的主要任务及其发展方向。 关键词：测试技术，液压缸，智能化，集成化，网络化 1 引言 我国工程机械主机技术仍落后于发达国家，为其配套的关键液压元件是制约其发展的主要因素，尽快缩短与国外技术的差距，已在行业形成共识。 随着自动化技术的高速发展，仪器及检测技术已成为促进当代生产的主流环节，同时也是生产过程自动化和经营管理现代化的基础，没有性能好、精度高、质量可靠的仪器测试到各种有关的信息，要实现高水平的自动化就是一句空话。因此，借鉴测试技术与传感技术在工程技术的成功应用，在液压件开发领域中引入测试技术的理念，将大幅度提高国产液压件的发展速度。 液压缸作为主要的执行元件，在某些主机上对其缓冲性能要求越来越高。利用较好的缓冲结构延长液压缸的寿命越来越受到关注。本文介绍利用测试与传感技术建立计算机辅助测试系统，如何研究液压缸缓冲结构的设计和定型。利用测试结果，调节液压缸缓冲参数和节流孔参数。通过测试不同工况下缓冲腔工作压力及行程等参数，实现仿真设计，确保样机性能验证结果的可信度。 2 测试技术及传感技术 在传统的产品开发模式中，进行产品的改进是被动的，是由主机厂使用过程中发现问题、提出问题并反馈，得到信息后再进行设计改进的。鉴于传统产品开发模式耗费开发周期时间长，被动改进，我们提出了新型产品开发模式如图1。 图1 新型产品开发模式 结合自身的需求，我们开发出一套适用于液压缸缓冲结构研发过程中的计算机辅助测试系统。图2为计算机辅助测试系统的构成示意图，由液压系统传感器和数据采集系统组成，被测液压缸为带缓冲的液压缸，在主机上进行规定动作试验，采用多功能数据采集模块及数据采集软件，完成两腔压力( 缓冲压力或工作压力) 位移-时间的采集和测量。
赣南师院物理与电子信息学院感测技术课程设计报告书 题目：温度测量与控制 姓名： 班级： 指导老师： 时间： 一、系统功能 本温度控制器可以实现以下的功能：
（1）采集温度，并通过LED数码管显示当前温度。LED数码管显示温度格式为四位，精确度可达±0.1℃。例如：25℃显示为025.0。 （2）通过按键可自由设定温度的上下限，并能在LED数码管显示设定的温度上下限值。 （3）通过控制三极管的导通与否来控制继电器的关断，继而控制外部加热（电烙铁升温）和制冷（小型电风扇降温）装置，使环境温度保持设定温度范围内。（4）具有温度报警装置。当温度高于上限值，红灯亮起；或者低于下限值，黄灯亮起，并发出报警声。 二、系统原理框图 2.1 系统总体方案 该温度控制器的系统总体方框图如图1所示。该系统主要包含DS18B20温度采集电路、输入控制电路、晶振复位电路、数码管显示电路、继电器控制电路，等外围电路组成。 图1 系统总体方框图 2.2 系统原理图
图2 系统原理图 三、传感器的选用和介绍 综合各方面考虑，本设计我们选择的温度传感器是DS18B20。 3.1 DS18B20的主要特性 DS18B20的主要特性如下。 1）适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电。 2）在使用时不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。 3）独特的单线接口方式：DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通信。 4）测温范围：-55℃～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃。 5）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。 6）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。 7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最
材料现代测试技术 学院：材料科学与工程学院专业班级：材料科学02班 姓名：吴明玉 学号：20103412
SnO 基纳米晶气敏材料微观结构的表征 2 一．摘要 随着现代物理科学技术的迅速发展，现代分析测试技术的不断更新和进步为人们对材料结构和性能的深入研究提供了可能，从而促进人们对气敏材料机理有了更为客观的认识。本文主要以X衍射分析仪(XRD)，X射线光电子能谱(XPS)，扫描电镜(SEM)，高分辨电子显微镜(HRTEM)等现代材料测试技术为基础，设计出了可行的气敏材料微观结构表征方案。 关键词：XRD XPS SEM HRTEM 二．引言 材料是人类社会赖以生存和发展的物质基础,材料的发展关系到国民经济发展,国防建设和人民生活水平的提高。半导体SnO2气敏材料在防止火灾爆炸事故的发生、大气环境的检测以及工业生产有毒有害气体的检测等领域的发挥了巨大作用。但是，目前开发的半导体气敏材料仍存在着灵敏度不高、交叉敏感严重、长期使用敏感材料易中毒失效稳定性差、重复性不好等缺点。针对上述问题，研究者们做了大量工作。气敏材料的研究热点主要集中在改进、优化成膜工艺和对现有材料进行掺杂、改性、表面修饰等处理，以提高气体传感器的气敏性能，降低工作温度，提高选择性稳定性等性能。掺杂不仅可以提高元件的电导率，还可以提高稳定性和选择性，金属掺杂是最为常见的掺杂方式，掺杂物的电子效应可以起到催化活性中心的作用，降低被测气体化学吸附的活化能，有效提高气敏元件的灵敏度和缩短响应时间。 成分，结构，加工和性能是材料科学与工程的四个基本要素，成分和结构从根本上决定了材料的性能，对材料的成分和结构进行精确表征是实现材料性能控制的前提。材料的分析包括表面和内部组织形貌，晶体的相结构，化学成分和价键结构，相应地，材料分析方法有形貌分析，物相分析，成分与价键分析和分子结构分析。为了对SnO 掺杂金属离子复合材料的性能进行研究，本文设计出了 2 微观结构表征方案，为微观结构研究做好了铺垫。 三．正文 3.1材料的制备及表征方法 纳米材料，并对其分别进行Cd,Ni等金属的掺杂。通采用水热法制备SnO 2 过X衍射分析仪(XRD)，X射线光电子能谱(XPS)等,得到薄膜的晶体结构以及表面的化学组成，原子价态，表面能态分布信息；通过扫描电镜(SEM)等得到材料的表面微观形貌信息；通过高分辨电子显微镜(HRTEM)得到材料的晶体取向， 3.2表征方案 3.2.1X衍射分析仪(XRD)
《电子技术》课程设计报告 题目温度测量与控制电路 学院（部）信息学院 专业 班级 学生姓名 学号 12 月28 日至1 月10 日共2 周 指导教师（签字）
前言 随着社会的发展和科技的进步以及测温仪器在各个领域的应用，温度控制系统已应用到生活的各个方面，但是温度控制一直是一个热门领域，是与人们息息相关的问题。温度是科学技术中一个基本物理量。在工业生产等许多领域，温度常常是表征对象和过度状态的重要物理量。各个工程应用领域对温度的要求越来越高。在众多的生产过程中，对温度的控制效果直接影响到了产品的质量以及成本等问题。因此及时、准确的得到温度信息并进行可靠、准确、快速的控制，同时兼顾到系统灵活性、方便性、以及便于数据的读取与安装是一个非常重要的环节。本次课程设计给我们创造了良好的学习机会：一是查阅资料，培养了自己的自学能力，将自己所学的数字电子技术，模拟电子技术，以及传感器的相关知识综合运用，二是系统了解温度监测特别是工业上的温度控制的详细过程，为日后的学习和工作积累宝贵的经验。在确定课设题目，经仔细分析问题后，我们发现实现温度的测量与控制方法很多，大致可以分为两大类型，一种是以单片机为主的软硬件结合方式，另一种是用简单芯片构成实现电路。由于单片机知识的匮乏，我们决定用后者实现。确定了总的电路结构，我们将设计分为三部分：温度传感器模块、数字显示与温度范围控制模块、声光报警与温度控制执行模块。在具体分工方面，———负责温度传感模块、数字显示与温度控制模块中的控制温度设定部分；———负责数字显示与温度范围控制模块中的AD转换与解码、温度设定锁存部分、温度超限判断部分；---负责数字显示与温度范围控制模块中的译码显示、声光报警与温度控制执行模块。温度传感部分我们选用热电偶构成的温度传感器，AD转换部分使用集成芯片ADC；二进制到8421BCD码的转换用74283N形成六位二进制码转换后再用三个二进制码转换电路级联实现；显示译码部分用4511和七段数码管实现；温度控制范围设定采用数字设定方式，用十进制加计数器74LS160和锁存器74LS175实现；温度的判断比较通过数值比较器74LS85的级联实现；温度执行部分采用555构成的多谐振荡电路实现。声光报警利用555定时器构成多谐振荡器组成。在确定了单元电路的设计方案后，我们在总结出总体方案框图的基础上，应用Multisim13.0仿真软件画出了各单元模 块电路图，最后汇总电路图。 由于缺少经验，所以本次设计中难免存在缺点和错误，敬请老师批评指正。
《现代分析测试技术》复习知识点 一、名词解释 1. 原子吸收灵敏度、指产生1％吸收时水溶液中某种元素的浓度 2. 原子吸收检出限、是指能产生一个确证在试样中存在被测定组分的分析信号所需要的该组分的最小浓度或最小含量 3．荧光激发光谱、4．紫外可见分光光度法 5．热重法、是在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的一种技术。 6．差热分析、是在程序控制温度下，测量物质与参比物之间的温度差与温度关系的一种技术。 7．红外光谱、如果将透过物质的光辐射用单色器加以色散，使光的波长按大小依次排列，同时测量在不同波长处的辐射强度，即得到物质的吸收光谱。如果用的是光源是红外辐射就得到红外吸收光谱(Infrared Spectrometry)。 8．拉曼散射，但也存在很微量的光子不仅改变了光的传播方向，而且也改变了光波的频率，这种散射称为拉曼散射。 9．瑞利散射、当一束激发光的光子与作为散射中心的分子发生相互作用时，大部分光子仅是改变了方向，发生散射，而光的频率仍与激发光源一致，这种散射称为瑞利散射 10．连续X射线：当高速运动的电子击靶时，电子穿过靶材原子核附近的强电场时被减速。电子所减少的能量（△E）转为所发射X 射线光子能量（hν），即hν＝△E。 这种过程是一种量子过程。由于击靶的电子数目极多，击靶时间不同、穿透的深浅不同、损失的动能不等，因此，由电子动能转换为X 射线光子的能量有多有少，产生的X 射线频率也有高有低，从而形成一系列不同频率、不同波长的X 射线，构成了连续谱 11．特征X射线、原子内部的电子按泡利不相容原理和能量最低原理分布于各个能级。在电子轰击阳极的过程中，当某个具有足够能量的电子将阳极靶原子的内层电子击出时，于是在低能级上出现空位，系统能量升高，处于不稳定激发态。较高能级上的电子向低能级上的空位跃迁，并以光子的形式辐射出标识X 射线 13．相干散射、当入射X射线光子与原子中束缚较紧的电子发生弹性碰撞时，X射线光子的能量不足以使电子摆脱束缚，电子的散射线波长与入射线波长相同，有确定的相位关系。这种散射称相干散射或汤姆逊（Thomson）散射。 14．非相干散射，，当入射X射线光子与原子中束缚较弱的电子（如外层电子）发生非弹性碰撞时，光子消耗一部分能量作为电子的动能，于是电子被撞出原子之外，同时发出波长变长、能量降低的非相干散射或康普顿（Compton）散射
长安大学 电子技术课程设计 (温度测量与控制电路) 专业电气工程及其自动化 班级32040901 姓名李朝 指导教师田莉娟 日期2011年6月30日
前言 温度测量与控制电路广泛应用于生产生活中的各个方面，特别是在工业生产中，温度自动控制已经成为一个相当成熟的技术。本次课程设计给我们创造了良好的学习机会：一是查阅资料将自己所学的数字电子技术，模拟电子技术，以及传感器的相关知识综合运用，二是系统了解温度监测特别是工业上的温度控制的详细过程，为日后的学习和工作增长知识，积累经验。 在确定课设题目，经仔细分析问题后，实现温度的测量与控制方法很多，大致可以分为两大类型，一种是以单片机为主的软硬件结合方式，另一种是用简单芯片构成实现电路。由于单片机知识的匮乏，我们决定用后者实现。共同确定了总的电路结构，将设计分为三部分，李朝负责温度传感部分，谌新力负责温度显示和温度范围控制部分，肖阳负责温度控制执行电路和声光报警部分。温度传感部分由热电偶构成的温度传感器，数字显示和设定控制部分由模数转换器AD574A、281024 CMOS EEPROM、锁存器74LS175等组成，声光报警和温控加热降温执行电路主要用时基芯片555构成的多谐振荡器和单稳态电路组成。在确定了单元电路的设计方案后，我们在总结出总体方案框图的基础上，应用Multisim11.0仿真软件画出了各单元模块电路图，最后汇总电路图。 由于缺少实践经验，并且知识有限，所以本次设计中难免存在缺点和错误，敬请老师批评指正。 李朝 2010年6月20日
目录 温度测量与控制电路 (4) 摘要 (4) 一、系统综述和总体方案论证与选择 (5) 二、单元电路设计 (6) （一）温度传感模块 (6) （2）冷接点温度补偿方法的选择 (11) （3）滤波方法的讨论 (16) （4）电路的改进 (17) （5）仿真模拟 (18) （二）声光报警 (20) （三）温度控制执行 (21) 三、结束语 (21) 四、参考文献 (22) 五、元器件明细 (23) 六、收获体会 (31) 七、鸣谢 (32) 八、【附录】 (32) 评语 ..................................................................................................... 错误！未定义书签。
一、DTA的基本原理 （1）差热分析是在程序控制温度下，测量物质与参比物之间的温度差与温度关系的一种技术。差热分析曲线描述了样品与参比物之间的温差(ΔT)随温度或时间的变化关系。 （2）影响差热分析的主要因素 1 气氛和压力的选择 气氛和压力可以影响样品化学反应和物理变化的平衡温度、峰形，因此必须根据样品的性质选择适当的气氛和压力，有的样品易氧化，可以通入N2、Ne等惰性气体。 2 升温速率的影响和选择： 升温速率不仅影响峰温的位置，而且影响峰面积的大小： 快的升温速率下峰面积变大，峰变尖锐。使试样分解偏离 平衡条件的程度也大，易使基线漂移,并导致相邻两个峰重 叠，分辨力下降。慢的升温速率，基线漂移小，使体系接 近平衡条件，得到宽而浅的峰，也能使相邻两峰更好地分 离，因而分辨力高。但测定时间长，需要仪器的灵敏度高。 升温速率对高岭土差热曲线的影响 : 升温速率越大，峰形越尖，峰高也增加，峰顶温度也越高 3试样的预处理及粒度 试样用量大，易使相邻两峰重叠，降低了分辨力。一般尽可能减少用量，最多大至毫克。样品的颗粒度在100目～200目左右，颗粒小可以改善导热条件，但太细可能会破坏样品的结晶度。对易分解产生气体的样品，颗粒应大一些。参比物的颗粒、装填情况及紧密程度应与试样一致，以减少基线的漂移。 试样量越大，差热峰越宽，越圆滑。其原因是因为加热过程中，从试样表面到中心存在温度梯度，试样越多，梯度越大，峰也就越宽。 4 参比物的选择 要获得平稳的基线，要求参比物在加热或冷却过程中不发生任何变化，在整个升温过程中其比热、导热系数、粒度尽可能与试样一致或相近。
常用α-三氧化二铝Al2O3)或煅烧过的氧化镁（MgO）或石英砂作参比物。如果试样与参比物的热性质相差很远，则可用稀释试样的方法解决；常用的稀释剂有SiC、铁粉、Fe2O3、玻璃珠Al2O3等。 5 纸速的选择 在相同的实验条件下，同一试样如走纸速度快，峰的面积大，但峰的形状平坦，误差小;走纸速率小，峰面积小。因此，要根据不同样品选择适当的走纸速度。不同条件的选择都会影响差热曲线，除上述外还有许多因素，诸如样品管的材料、大小和形状、热电偶的材质以及热电偶插在试样和参比物中的位置等。 二．热重分析 (Thermogravimetric Analysis) （1）热重法(Thermogravimetry, TG)是在程序控温下，测量物质的质量与温度或时间的关系的方法，通常是测量试样的质量变化与温度的关系。热重分析的结果用热重曲线(Curve)或微分热重曲线表示。 （2）影响热重测定的因素 1. 升温速度 升温速度越快，温度滞后越大，Ti及Tf越高，反应温度区间也越宽。对于无机材料试样，建议采用的升温速度一般为10－20K·min-1。 2．气氛 常见的气氛有空气、O2、N2、He、H2、CO2 、Cl2和水蒸气等。样品所处气氛的不同导致反应机理的不同。气氛与样品发生反应，则TG曲线形状受到影响。例如PP使用N2时，无氧化增重。气氛为空气时，在150-180 C出现氧化增重。 3.样品的粒度和用量 样品的粒度不宜太大、装填的紧密程度适中为好。同批试验样品，每一样品的粒度和装填紧密程度要一致。 4．试样皿（坩锅） 试样皿的材质有玻璃、铝、陶瓷、石英、金属等，应注意试样皿对试样、中间产物和最终产物应是惰性的。如聚四氟乙烯类试样不能用陶瓷、玻璃和石英类试样皿，因相互间会形成挥发性碳化物。白金试样皿不适宜作含磷、硫或卤素的聚合物的试样皿，因白金对该类物质有加氢或脱氢活性。 5 温度的标定 热天平可采用不同居里温度的强磁体来标定。标定时在热天平外加一磁场，坩埚中放入标准磁性物质。磁性物质的居里点是金属从铁磁性向顺磁性相转变的温度，在居里点产生表观失重。 三．示差扫描量热法Differential Scanning Calorimeter，DSC （1）差示扫描量热法(DSC)是在程序控温下，测量物质和参比物之间的能量差随温度变化关系的一种技术（国际标准ISO 11357-1）。根据测量方法的不同，又分为功率补偿型DSC和热流型DSC两种类型。常用的功率补偿DSC是在程序控温下，使试样和参比物的温度相等，测量每单位时间输给两者的热能功率差与温度的关系的一种方法。 （2）与在DTA曲线中，吸热效应用谷来表示，放热效应用峰来表示所不同的是：在DSC曲线中，吸热(endothermic)效应用凸起正向的峰表示凹下的谷表示 (热焓增加)，放热(exothermic)效应用凹下的谷表示(热焓减少)。 三．扫描电子显微镜（SEM） 透射电镜的成像——电子束穿过样品后获得样品衬度的信号（电子束强度），利用电磁透镜（三级）放大成像
温度的测量及控制 （一）温标 温度是表征体系中物质内部大量分子、原子平均动能的一个宏观物理量。物体内部分子、原子平均动能的增加或减少，表现为物体温度的升高或降低。物质的物理化学特性，都与温度有密切的关系，温度是确定物体状态的一个基本参量，因此，温度的准确测量和控制在科学实验中十分重要。 温度是一种特殊的物理量，两个物体的温度只能相等或不等。为了表示温度的的高低，相应的需要建立温标。那么，温标就是测量温度时必须遵循的规定，国际上先后制定了几种温标。 1．摄氏温标是以大气压下水的冰点（0℃）和沸点（100℃）为两个定点，定点间分为100等份，每一份为1℃。用外推法或内插法求得其它温度t。 2．1848年开尔文（Kelvin）提出热力学温标，通常也叫做绝对温标，以开（K）表示，它是建立在卡诺循环基础上的。 设理想的热机在和（＞）二温度之间工作，工作物质在吸热 ，在温度放热，经一可逆循环对外做功 热机效率 卡诺循环中和仅与热量和有关，与工作物质无关，在任何工作 范围内均具有线性关系，是理想的科学的温标。若规定一个固定温度，则另 一个温度可由式求得。 理想气体在定容下的压力（或定压下的体积）与热力学温度呈严格的线性函数关系。因此，国际上选定气体温度计，用它来实现热力学温标。氦、氢、氮等气体在温度较高、压强不太大的条件下，其行为接近理想气体。所以，这种气体温度计的读数可以校正成为热力学温标。热力学温标，规定“热力学温度单位开尔文（K）是水三相点热力学温度的1/273.15”。热力学温标与摄氏温度分度值相同，只是差一个常数 T＝273.15 + t
由于气体温度计的装置复杂，使用不方便，为了统一国际间的温度量值，1927年拟定了“国际温标”，建立了若干可靠而又能高度重现的固定点。随着科学技术的发展，又经多次修订，现在采用的是1990国际温标（ITS－90），其定义的温度固定点、标准温度计和计算的内插公式请参阅中国计量出版社出版的《1990年国际温标宣贯手册》和《1990国际温标补充资料》。 （二）水银温度计 水银温度计是实验室常用的温度计。它的优点是：水银容易提纯、导热率大、比热小、膨胀系数较均匀、不易附着在玻璃壁上、不透明、便于读数等。水银温度计适用范围为238.15K～633.15K（水银的熔点为234.45K，沸点为 629.85K），如果用石英玻璃作管壁，充入氮气或氩气，最高使用温度可达到1073.15K。如果水银中掺入8.5％的铊（Tl）则可以测量到213.2K的低温。 1．水银温度计的读数误差来源 （1）水银膨胀不均匀。此项较小，一般情况下可忽略不计。 （2）玻璃球体积的改变。一支精细的温度计，每隔一段时间要作定点校正，以作为温度计本身的误差。 （3）压力效应。通常温度计读数指外界压力为105Pa而言的，故当压力改变时，应对压力产生的影响进行校正。对于直径为 5～7 mm的水银球，压力系数的数量级约为0.l℃/105 Pa。 （4）露丝误差。水银温度计有“全浸”与“非全浸”两种。“全浸”指测量温度时，只有温度计全部水银柱浸在介质内时，所示温度才正确。“非全浸”指温度计的水银球及部分毛细管浸在加热介质中。如果一支温度计原来全浸没标定刻度而在使用时未完全浸没的话，则由于器外温度与被测体温度的不同，必然会引起误差。 （5）其它误差。如延迟误差，由于温度计水银球与被测介质达到热平衡时需要一定的时间，因此在快速测量时，时间太短容易引起误差。此外还有辐射误差，以及刻度不均匀、水银附着及毛细现象等引起的误差。 2．水银温度计校正 （1）读数校正 其一，以纯物质的熔点或沸点作为标准进行校正。 其二，以标准水银温度计为标准，与待校正的温度计同时测定某一体系的温度，将对应值一一记录，作出校正曲线。使用时利用校正曲线对温度计进行校正。
第0讲思考题 1. 试举例说明测试技术的概念 测试是人们认识客观事物的方法。测试过程是从客观事物中摄取有关信息的认识过程。凡需要观察事物的状态、变化和特征等等，并要对它进行定量的描述时，都需要测试。测试包含“测量”与“试验”。“测量”—以确定被测物属性量值为目的的全部操作；“试验”—为了解某物的性能或某事的结果而进行的尝试性活动。如机械振动测试，温度测试等。 2. 结合自己所从事的方向或自己感兴趣的方向，举出一个简单的测试系统的例子，并说明测试技术在该研究方向中的作用。 现代的一些内燃发电机组中，内燃机的一些基本参数控制就是由测试系统和控制系统联合实现的。如，内燃机的转速、水温和油压就是通过转速传感器、温度传感器和压力传感器在机器运行过程中采集到机器的转速、水温和油压的数据，这些数据一方面输送到显示仪器进行显示，另一方面送到处理系统进行分析计算，当这些数据超过预设的限制时，处理系统就会作出报警或自动停机等相应处理。 3. 试列举测试技术的发展史及发展趋势。 自古以来，测试技术就渗透于人们的生产活动和日常生活中，如我国西汉初的侯风地动仪用来测量地震方位；东汉阳嘉元年日晷是利用日影计时，1664年发明的机械计算机，以及后来的电子管，晶体管，集成电路，使测试技术向着智能化、网络化的方向发展。测试技术将向以下方向发展：新型传感技术，测试系统智能化技术，虚拟仪器技术，网络化仪器技术。 4. 试举例说明测试技术离不开实验环节。 从测试的概念看，测试包含“测量”与“试验”。“试验”—为了解某物的性能或某事的结果而进行的尝试性活动。例如：机床主轴径向跳动测试，它包括测量过程：确定径向跳动具体量值。试验过程：机床主轴径向跳动超标否，如果不通过实验就看不出是否超标。 5. 试说出在本科阶段“测试技术”的学习中，学习了哪些知识？ 信号的基本概念，测试系统的基本概念，传感器的基本类型，信号处理的基本知识，机械工程量测试系统介绍 第1讲思考题 1. 解释术语——信息、消息、信号。 信息：它是事物运动的状态和方式，是用来消除不确定性的东西，它本身不具有能量。有可以识别、转化、传输的特性和存储性、共享性、永不枯竭性。 消息：由文字、符号、数字或语音构成的序列，消息是信息的外壳，信息是消息的内核。信息一定含于消息之中，但消息不一定有信息。 信号：传输信息的载体，它蕴涵着信息，它本身具有能量。 2. 宇宙三要素是什么？ 物质、能量和信息 3. 现代科学技术中三大支柱是什么？信息科学的主体结构是什么？信息技术包括哪些技术？ 信息科学与材料科学、能量科学三者成为当代科学技术的主要支柱。信息科学的主体结构是信息论、控制论、系统论，人工智能是三者的综合利用。信息技术包括测试技术、通信技术和计算机技术 4. 试说明测试系统是一种广义通讯系统。 首先，广义通信系统是指适合于所有信息流通的系统。比较其模型和测试系统的模型，如下图：