补偿导线法

《传感器与检测技术》题库一、填空：1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。

2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。

3.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为Eab （T ，To ）=T B A TT BA 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ⎰+-。

在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。

4.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。

相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。

（2分）5. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③不变）6. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的7 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型）外是线性的。

8、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量（①增大，②减小，③不变）。

9、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。

10、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。

11、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。

热电偶补偿导线已经广泛用于热电偶温度测量中。

如果了解了热电偶补偿导线的原理、功能、作用方法和注意事项,就能充分发挥热电偶补偿导线的作用,否则就会适得其反。

在工业生产中,虽然热电偶作为温度传感器,已经广泛使用于温度测量和控制,人们对此也比较熟悉,但如果在使用中不注意正确的使用方法,就会给测温和控温造成很大的偏离,严重时会直接造成经济损失,所以应该引起重视。

一、热电偶的测温原理简介由2种不同均质材料A、B组成的回路称为热电偶。

A、B材料两端连接的接点分别用J1、J2表示,如果J1、J2的接点温度T1和T2不一样,在回路中就会产生电势,通常称为热电势。

当A、B的材料一定时,热电势的大小取决于T1、T2之间的温度差,用公式表示为EAB(T1,T2)=eAB（T1）+eBA（T2）=eAB（T1）-eAB(T2) (1)式中：EAB（T1,T2）———材料为A、B的热电偶,接点温度T1、T2之间的温差电势。

eAB（T1)———A、B接点温度为T1时的电势。

eAB（T2）、eBA（T1）———A、B接点温度为T2时的电势,这2项大小相等,符号相反。

为了统一热电偶材料并进行规范,国家有关标准规定了组成热电偶材料A、B的成分、纯度,并且给出了A、B材料的组合形式,统一用一个字母命名型号,如K型、S型等。

为了使用方便,将各种型号的热电偶温度值与电势关系,统一为相对于0℃时的电势值,这里用T0表示,制成各种型号的热电偶分度表,便于查阅和计算。

这样相对于图1中的形式,公式（1）转化为EAB（T1,T2)=EAB（T1,T0）-EAB（T2,T0）(2)公式（2）就是我们目前使用的实用公式,只要知道T1、T2,可以从分度表中查出EAB（T1,T0）和EAB （T2,T0）。

二热电偶补偿导线首先我们来分析热电偶的连接导体定律和中间温度定律。

实际应用中,测量和控制仪表与热电偶总是有一段距离。

中间的材料C、D也是2种均质材料,根据热电偶的中间导体定律,可以导出测量的总电势EZ的表达式为：EZ=EAB（T1,T3）+ECD（T3,T2）（3）式(3)就是热电偶连接导体定律。

《传感器与检测技术》习题库一、填空题1.国际电工委员会将直流电流信号和直流电压信号确定为过程控制系统电模拟信号的统一标准。

2.热电偶产生的热电动势不仅与热端温度有关，还与冷端温度有关，因此使用热电偶时必须进行冷端温度补偿,常用的方法有冷端恒温发、冷端温度校正发、补偿导线发。

3.电阻应变片最重要的参数（技术指标）是应变器的电阻值。

4.音乐贺卡中的压电片是利用逆压电效应而发声的。

5.霍尔传感器的原理是霍尔效应，霍尔电动势 =(公式)。

6、压电式传感器的工作原理是压电效应。

7、仪表的精度等级是用仪表的准确度等级来表示的。

8、热电偶所产生的热电动势是温差电势和接触电势_组成。

9、电阻应变片最重要的参数（技术指标）是应变器电阻值。

10、常见的测角位移的传感器是电容式角位移传感器。

11、对于数字式仪表，灵敏度用分辨力表示，通常取数字式仪表最后一位数字所代表的值。

12、光纤的基本结构是由纤芯、包层和保护套构成的，满足光纤信号的传输必须满足全反射（现象）条件。

13、热电偶的热传感器主要组成材料有镍铬-镍硅、铂铑—铂和铜-铜镍等。

14、热电偶所产生的热电动势是接触式电动势和温差电动势组成。

15、电阻应变片式传感器使用应变效应为基本原理，那么应变效应中的电阻值R的大小跟电阻式材料长度、电阻率和截面积直接相关。

16、当电阻式应变片中的金属丝受拉伸时，将会导致电阻R变大。

17、电阻应变片传感器主要由电阻应变片和应变电桥组成，其中应变电桥的作用是________。

18、光电传感器利用光电的转换原理有内光电效应、外光电效应和光生伏特效应。

19、光敏二极管一般装在透明的玻璃外壳中，在电路中当有光照时，二极管将导通。

20、光敏三极管的光敏接收元件为光敏三极管的集电极。

21、请画出光敏三极管的电路符号光敏二极管的电路符号22、在实验中利用光电传感器测量电机的转速，一般有两种不同的测量方法，分别直射式光电传感器和反射式光电传感器，光电传感器输出的波形为矩形波形。

热电偶补偿导线使用方法摘要:探讨热电偶补偿导线的应用机理,热电偶补偿导线的补偿作用与导线的连接、选材、温度及导线长度有关。

众所周知,热电偶补偿导线是一对化学成分不同的金属导线,在一定温度范围内与其所配接的热电偶具有相同的温度———热电势关系。

热电偶与二次仪表之间利用补偿导线连接,如果极性接得正确,就相当于热电极延长,使热电偶的冷端延长到温度较低(最理想的温度是0℃)且稳定的场合,以便进行冷端温度补偿,从而达到精确测温的目的。

而补偿导线的价格却比相应的热电极便宜得多。

目前,热电偶补偿导线在工业测温中已得到广泛的应用,且收到了比较满意的效果,但仍存在一些问题。

为此,本文作者就补偿导线的应用机理从几个不同的角度进行分析论证。

1补偿导线的补偿作用补偿导线的补偿可用中间温度定律证明。

设热电偶两热电极的材料分别为a与b,补偿导线的材料分别为a′和b′,4种材料与二次仪表构成一个闭合的测温回路,正确的接线方法应是a′与a相接,b′与b相接,如图1所示。

回路的总热电势包括两部分,即各结点的接触电势(也称珀尔贴电势)和各种材料自身两端温度不同而出现的温度差电势(也称汤姆逊电势)。

由电子理论可知,a与b结点在t温度下的接触电势为pab(t)=(kt/q)ln(na/nb),依此类推可得b与b′、b′与a′、a′与a诸结点在相应温度下的接触电势分别为式中:t、tn、t0为各结点的温度(k)。

na、nb、na′、nb′为热电极和补偿导线各自的自由电子密度。

q为电子电荷量(4.802×10-10绝对静电单位)。

k为波尔滋曼常数,1.38×10-16尔格/度。

回路中热电偶和补偿导线的汤姆逊电势的代数和分别为:式中:σ为汤姆逊系数,表示温差为1℃时所产生的电势值。

实验证明,回路中汤姆逊电势的代数和很小,可忽略不计,故整个测温回路中只考虑珀尔贴电势。

由中间温度定律可得回路总热电势为:而又:上式的结果说明,热电偶和补偿导线组成的回路中,在结点温度为t、tn、t0时,其总热电热等于热电偶在两端温度为t与tn时的热电势和补偿导线在两端温度为tn与t0时的热电势之代数和,因在一定温度范围(0~100℃)内,补偿导线的热电特性与所配电偶的热电特性一致,即ea′b′(tn,t0)=eab(tn,t0),可得:eabb′a′(t,tn,t0) =eab(t,tn)+eab(tn,t0)=eab(t,t0)。

热电偶补偿导线接线方法
热电偶补偿导线的接线方法有以下几种：
1. 两存放热电偶的接线端子分别与两根补偿导线的接线端子相连接，形成一个平行电路。

这种接线方法适用于远距离传输信号的情况，可以减小传输误差。

2. 两存放热电偶的接线端子分别与两根补偿导线的接线端子对调连接，形成一个串联电路。

这种接线方法适用于接线距离较短、要求较高的场合，可以提高信号的传输性能。

3. 单一热电偶的两个接线端子与一根补偿导线的两个接线端子连接，形成一个串联电路。

这种接线方法适用于只需要保护一个热电偶的情况，可以减少工程成本。

需要注意的是，热电偶补偿导线的接线端子应该保持良好的接触状态，接线点要牢固可靠，以免产生接触电阻导致信号衰减或干扰。

另外，还要注意避免接线点遭受外界干扰，如机械振动、电磁辐射等，以免影响信号的准确性。

由热电偶的测温原理可知，热电偶产生的热电势与热端（又称测量端）、参比端（又称冷端）的热电势有关，只有参比端温度t1 为零或恒定不变，热电势才是热端温度的单值函数（见图1）。

如果不补偿的话，则热电偶的参比端温度与仪表接线端温度t2间的温差t1-t2越大，测量误差也越大。

由于大多数热电偶的热电势与温度的关系近似线性，所以造成的测量误差大致等于上述温差。

以K 分度号的镍铬-镍硅热电偶为例，当t1=50℃，t2=20℃时，如热端温度为1000℃，则显示温度仅969℃，误差达31℃。

实际应用时，由于热电偶参比端的接线盒通常暴露在大气中，温度变化较大，如不采取措施，接线盒内温度既不可能为零，也不可能保持某个温度恒定不变，由此引起测量误差。

由于与热电偶相连的二次仪表（如显示器、记录仪）、I/O插卡等均带环境温度补偿，可对这些装置与热电偶的接线点（即仪表接线端）温度t2进行补偿。

由此可见，关键是如何对热电偶的参比端温度t1 进行补偿。

目前有多种参比端补偿方法，如恒温法、补偿电桥法、补偿热电偶法、补偿导线法等，但最常用的就是补偿导线法。

本文首先叙述补偿导线的原理和分类，然后介绍补偿导线应用中通常需要了解的几个问题。

二、补偿导线的工作原理及分类1、补偿导线的工作原理在一定温度范围内，热电性能与热电偶热电性能很相近的导线称为热电偶的补偿导线。

按热电偶中间温度定则，热电偶测温回路的总电势值只与热端和参比端的温度有关，而不受中间温度变化的影响，所以可用与热电偶材料相匹配的补偿导线来代替需要延伸的贵重热电偶材料，将参比端由热电偶接线盒延伸到仪表接线端，由补偿导线对原参比端温度进行补偿。

补偿导线除了可减少测量误差外，还有以下优点：可改善热电偶测温线路的物理性能和机械性能，如采用多股线芯或小直径补偿导线可提高线路的柔韧性，使连接方便，也易于屏蔽外界干扰；可降低测量线路成本。

2、补偿导线的分类从原理上分延长型和补偿型，延长型其合金丝的名义化学成分与配用的热电偶相同，因而热电势也相同，在型号中以"X"表示，补偿型其合金丝名义化学成分与配用的热电偶不同，但在其工作温度范围内，热电势与所配用热电偶的热电势标称值相近，在型号中以"C"表示。

模块四 温度传感器及其应用习题一、填空题：1、中间导体定律：在热电偶中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则热电偶的热电动势 。

2、导体的电阻率随温度变化而变化的物理现象为导体的热阻效应。

金属热电阻就是基于这一效应测量温度的。

热电阻主要有 和 。

3、半导体热敏电阻按温度系数可分为 、 和 。

4、同的金属两端分别连在一起构成闭合回路，如果两端温度不同，电路中会产生电动势，这种现象称 ；若两金属类型相同两端温度不同，加热一端时电路中电动势 。

5、从材料来看，金属热电阻目前应用比较广泛的有 和铜热电阻两种；某热电阻的分度号为Pt100，其中100的含义是 。

6、热电动势由两部分电动势组成，一部分是两种导体的 电动势，另一部分是单一导体的 电动势。

7、热电偶产生热电势必须具备的基本条件是 和 。

8、补偿导线法常用作热电偶的冷端温度补偿，它的理论依据是 定律。

9、热电偶是将温度变化转换为 的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为 变化的测温元件。

10、热电阻最常用的材料是 和铜，工业上被广泛用来测量中低温区的温度，在测量温度要求不高且温度较低的场合，铜热电阻得到了广泛应用。

11、根据热敏电阻的三种类型，其中 最适合开关型温度传感器。

12、热敏电阻常数B 大于零的是 温度系数的热敏电阻。

13、不同的金属两端分别连在一起构成闭合回路，如果两端温度不同，电路中会产生电动势，这种现象称 效应；若两金属类型相同两端温度不同，加热一端时电路中电动势E = 。

14、普通热电偶的输出电动势仅仅反映两个结点之间的15、热电动势由温差电动势和 电动势两部分组成。

16、热电偶的热电动势由 和 组成，热电动势的大小取决于 和，热电动势产生的两个必要条件是： 和 。

17、利用热敏电阻对电动机实施过热保护，应选择 型热敏电阻。

18、已知某铜热电阻在0℃时的阻值为50Ω，则其分度号是 。

对于镍铬-镍硅热电偶其正极是 。

习题四答案1、模拟式传感器信号处理过程包括哪些环节对转换后的电信号进行测量，并进行放大、运算、转换、记录、指示、显示等处理2、试简述光电式转速传感器的测量原理光电式转速传感器是一种角位移传感器，由装在被测轴(或与被测轴相连接的输入轴)上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成，如图所示。

光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上。

当缝隙圆盘随被测轴转动时，由于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的间距相同，因此圆盘每转一周，光电器件输出与圆盘缝隙数相等的电脉冲，根据测量单位时间内的脉冲数N，则可测出转速。

3、试简述加速度传感器的测量原理。

工作原理都是利用惯性质量受加速度所产生的惯性力而造成的各种物理效应，进一步转化成电量，间接度量被测加速度。

最常用的有应变式、压电式、电磁感应式等。

4、描述传感器静态特性的主要技术指标是什么传感器变换的被测量的数值处在稳定状态时，传感器的输入/输出关系称为传感器的静态特性。

描述传感器静态特性的主要技术指标是：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和零漂5、检测系统由哪几部分组成说明各部分的作用敏感元件是一种能够将被测量转换成易于测量的物理量的预变换装置传感元件是将敏感元件输出的非电物理量转换成电信号（如电阻、电感、电容等）形式。

基本转换电路将电信号量转换成便于测量的电量，如电压、电流、频率等。

6、热电偶回路中的热电势的组成。

两种不同材料组成的热电偶，其接点温度为T1和T2，两者之间的热电势E （1，2）等于热电偶在连接点温度为T1和T3的电势与T3和T2的电势之和。

即E(1,2)=E(1,3)+E(3,2)7、热电偶冷端的温度补偿方法热电偶参比端（冷端）处理。

实际使用中给出的分度表里，热电势和温度的对应值是以冷端为零度时来制定的。

但在实际中冷端往往不为零度，这就要对冷端进行处理。

1冰点法精度最高，将冰水混合物放在保温瓶中，再把细玻璃试管插入冰水化合物中，在试管底部注入适量油类或水银。

1基本知识引论课后习题1.1检测及仪表在控制系统中起什么作用，两者关系如何？检测单元完成对各种参数过程的测量，并实现必要的数据处理；仪表单元则是实现各种控制作用的手段和条件，它将检测得到的数据进行运算处理，并通过相应的单元实现对被控变量的调节。

关系：二者紧密相关，相辅相成，是控制系统的重要基础1.2 典型检测仪表控制系统的结构是怎样的，各单元主要起什么作用？被控——检测单元——变送单元——显示单元——操作人员对象——执行单元——调节单元—作用：被控对象：是控制系统的核心检测单元：是控制系统实现控制调节作用的及基础，它完成对所有被控变量的直接测量，也可实现某些参数的间接测量。

变送单元：完成对被测变量信号的转换和传输，其转换结果须符合国际标准的信号制式。

变：将各种参数转变成相应的统一标准信号；送：以供显示或下一步调整控制用。

显示单元：将控制过程中的参数变化被控对象的过渡过程显示和记录下来，供操作人员及时了解控制系统的变化情况。

分为模拟式，数字式，图形式。

调节单元：将来自变送器的测量信号与给定信号相比较，并对由此产生的偏差进行比例积分微分处理后，输出调节信号控制执行器的动作，以实现对不同被测或被控参数的自动调节。

执行单元：是控制系统实施控制策略的执行机构，它负责将调节器的控制输出信号按执行结构的需要产生相应的信号，以驱动执行机构实现被控变量的调节作用。

1.4 什么是仪表的测量范围，上下限和量程？彼此有什么关系？测量范围：是该仪表按规定的精度进行测量的被测变量的范围。

上下限：测量范围的最小值和最大值。

量程：用来表示仪表测量范围的大小。

关系：量程=测量上限值-测量下限值1.6 什么是仪表的灵敏度和分辨率？两者存在什么关系？灵敏度是仪表对被测参数变化的灵敏程度。

分辨率是仪表输出能响应和分辨的最小输入量，又称仪表灵敏限。

关系：分辨率是灵敏度的一种反应，一般说仪器的灵敏度高，则分辨率同样也高。

4 温度检测课后习题4.1国际实用温标的作用是什么？它主要由哪几部分组成？答：作用：由其来统一各国之间的温度计量。

摘要在温度控制系统中，热电偶是一种重要的传感器，常用于高温环境的温度测量。

但由于热电偶产生的热电势取决于其两端的温度，只有在冷端温度保持恒定时，其输出的热电势才是测量端（热端）温度的单值函数。

而且，工程技术上广泛使用的热电偶分度表和根据分度表刻划的测温显示仪的刻度都是根据冷端温度为0°C而制作的。

因此，对它的冷端温度必须进行补偿，才能保证热电偶测量精度。

热电偶冷端温度的补偿方法很多。

在工业仪表和生产现场中，常规补偿方法有冷端温度补偿法和补偿电桥法。

较先进的补偿方法，如智能补偿法，则具有精度高，存储容量小，查表速度快等特点，是最具有发展潜力的方法之一。

关键词：温度控制热电偶温度补偿目录摘要 (1)1. 智能仪器仪表的简介 (3)1.1智能仪器仪表简介 (3)1.2智能仪器仪表的作用 (3)1.3本课题的背景和意义 (3)2热电偶简介 (5)2.1热电偶测温工作原理 (5)2.2热电偶测温 (5)2.3常用热电偶丝材及其性能 (5)3冷端温度补偿的方法 (8)3.1冷端温度校正法 (8)3.2补偿导线法 (9)3.3补偿电桥法 (10)3.4温度补偿实例 (10)结论 (15)参考文献 (16)1. 智能仪器仪表的简介1.1智能仪器仪表简介智能仪器是含有微型计算机或者微型处理器的测量仪器，拥有对数据的存储运算逻辑判断及自动化操作等功能。

智能仪器的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。

智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。

仪器仪表（英文：instrumentation）仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。

真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。

广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。

温度基础知识一、温度测量的大体概念温度是石油、化工较为普遍，又相当重要的热工参数之一，是各种物质的物理、化学变化的重要条件。

除石油、化工以外，冶金、电力、国防等工业中均有温度测量。

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，而用来量度物理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。

目前国际上用得最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。

1、华氏温标（℉）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，每等分为华氏1度，符号为℉。

2、摄氏温标（℃）规定：在标准大气压下，冰的融点为零度，水的沸点为100度，中间划分100等分，每等分为摄氏1度，符号为℃。

摄氏温度值t和华氏温度值tf 有如下关系：t=5/9*( tf－32) ℃3、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。

4、国际实用温标：是一个国际协议性温标，它与热力学温标相近，而且复现精度高，利用方便。

我国自1994年1月1日开始全面实施ITS-90国际温标。

二、温度测量仪表的分类温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。

通常来讲接触式测温仪表测温仪表比较简单、靠得住，测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交金刚，帮需要必然的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。

非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测温元件不需与被测介质接触，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，反映速度一般也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。

工业上常常利用的温度检测仪表有：一、玻璃液体温度计a、常用测温范围：－50（℃）～600（℃）b、优点：结构简单，使用方便，测量准确，价格低廉。

第一章 检测技术的基础知识1、传感器的组成功用是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。

一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。

敏感元件：直接感受被测量，并且输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。

转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入量转换成电参数。

转换电路：上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。

2、误差的基本概念及表达方式（1）绝对误差：是示值与被测量真值之间的差值，通常用实际真值代表真值，并采用高一级标准仪器的示值作为实际真值。

（2）相对误差：绝对误差与真值或实际值之比. 相对误差通常用于衡量测量的准确程度，相对误差越小，准确程度越高。

（3）引用误差：是一种实用方便的相对误差，常在多档和连续刻度的仪器仪表中应用。

选用仪表时，一般使其最好能工作在不小于满刻度值三分之二的区域。

3、误差的分类与来源（1）系统误差：在相同的条件下多次测量同一量时，误差的绝对值和符号保持恒定或在条件改变时，与某一个或几个因素成函数关系的有规律的误差，称为系统误差。

它产生的主要原因是仪表制造、安装或使用方法不正确，也可能是测量人员一些不良的读数习惯等。

（2）随机误差：服从统计规律的误差称随机误差，又称偶然误差。

误差产生的原因很复杂，所以不能用修正或采取某种技术措施的办法来消除。

应该指出，在任何一次测量中，系统误差与随机误差一般都是同时存在的，而且两者之间并不存在绝对的界限。

（3）粗大误差：在相同的条件下，多次重复测量同一量时，明显地歪曲了测量结果的误差，称为粗大误差，简称粗差。

粗差是由于疏忽大意，操作不当，或测量条件的超常变化而引起的。

含有粗大误差的测量值称为坏值，所有的坏值都应去除，但不是主观或随便去除，必须科学地舍弃。

正确的实验结果不应该包含有粗大误差。

4、随机误差的特点（1）绝对值相等，符号相反的误差在多次重复测量中出现的可能性相等；（2）在一定测量条件下，随机误差的绝对值不会超出某一限度；（3）绝对值小的随机误差比绝对值大的随机误差在多次重复测量中出现的机会多；（4）随机误差的算术平均值随测量次数的增加而趋于0。

题库与思考题解答（第7章）1．什么是金属导体的热电效应？热电势由哪几部分组成？热电偶产生热电势的必要条件是什么？解：将两种不同成分的导体组成一个闭合回路，当闭合回路的两个接点分别置于不同的温度场中时，回路中将产生一个电动势。

该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。

这种现象称为热电效应。

热电势由两部分电动势组成，一部分是两种导体的接触电动势，另一部分是单一导体的温差电动势。

热电偶产生热电势的必要条件是热电极为两种不同成分的导体，两结点分别置于不同的温度场中。

2．常用热电偶有哪几种？所配用的补偿导线是什么？选择补偿导线有什么要求？解：我国生产的符合IEC标准的热电偶有六种，分别是：铂铑30-铂铑6热电偶、铂铑10-铂热电偶、镍铬-镍硅热电偶、镍铬-康铜热电偶、铁-康铜热电偶以及铜-康铜热电偶。

非标准型热电偶包括铂铑系、铱铑系及钨铼系热电偶等。

上述热电偶所配用的补偿导线见下表：补偿导线实际上是一对化学成分不同的导线，要求在0～150°Ｃ温度范围内与配接的热电偶有一致的热电特性，但价格相对要便宜。

3．简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值。

解：1）均质导体定律：如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势均为零。

根据这个定律，可以检验两个热电极材料成分是否相同（称为同名极检验法），也可以检查热电极材料的均匀性。

2）中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。

中间导体定律在实际应用中有着重要的意义，它使我们可以方便地在回路中直接接入各种类型的显示仪表或调节器，也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。

3）标准电极定律：如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。

标准电极定律是一个极为实用的定律。

热电偶的材料、种类及结构1．热电偶材料由热电效应可知，任意两种导体〔或半导体〕都可配成热电偶，但作为实用的测温元件，用做热电极的材料应具备如下几方面的条件：热电性能稳定。

热电势与温度的对应关系不会变动，有较好的均匀性和复现性，便于大批生产和互换。

化学性能稳定，成分均匀。

不易在工作环境下氧化或〔复原〕和腐蚀，不产生蒸发现象。

有足够的灵敏度。

热电势随温度的变化率足够大。

热电势和温度是单值关系，最好为线性或者简单函数关系。

电阻温度系数小，电阻率低。

测量范围广。

要求在规定的温度测量范围内具有较高的测量精确度。

材料机械性能好，材料均匀。

满足上述条件的热电偶材料并不多。

一般来说，纯金属的容易复制，但是其热电势较小，平均为2021V/°C。

非金属材料的热电势较大，可达100 µV/°C。

但是复制性、稳定性、机械性能差因此使用受到很大限制。

合金材料介于两者之间。

因而要根据具体情况采用不同材料。

目前，我国大量生产和使用的是性能符合专业标准或国家标准并具有统一分度表的标准热电偶。

2．热电偶种类〔1〕标准型热电偶所谓标准型热电偶是指制造工艺比拟成熟、应用广泛、能成批生产、性能优良而稳定并已列入工业标准化文件中的热电偶。

由于标准化文件对同一型号的标准型热电偶规定了统一的热电极材料及其化学成分、热电性质和允许偏差，故同一型号的标准型热电偶互换性好，具有统一的分度表，并有与其配套的显示仪表可供选用。

国际电工委员会〔IEC〕1975年向世界各国推荐了R、S、B、E、K、J、T等7种标准型热电偶。

我国从1988年1月1日起，热电偶全部按IEC国际标准生产，如表所示。

在热电偶的名称中，正极写在前面，负极写在后面。

表热电偶特性表m；用贵重金属做成的偶丝，直径一般为～ mm。

偶丝的长度由工作端插入在被测介质中的深度来决定，通常为300～2 000 mm，常用的长度为350 mm。

②绝缘管：又称绝缘子，是用于防止热电极之间及热电极与保护套之间互相短路而进行绝缘保护的零件。