第5章 接触测温方法的讨论
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接触式测温方法的分类和适用范围热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。
它通过将两种不同材料的导体或半导体A和B 焊接起来,构成一个闭合回路,当导体A和B的两个接触点之间存在温差时,两者之间便产生电动势,并在回路中形成热电流,因此,可将温度的变化转变成热电势或热电流的变化。
热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。
①测量精度高;②测量范围广;③构造简单,使用方便;④将温度转换成电信号,便于处理和远传。
热电势的产生热电势=接触电势+温差电势!接触电势:金属导体的材料不同,导体内部自由电子密度不同→自由电子扩散→若A导体的自由电子密度较大,则→较多的自由电子由A至B,而返回较少→平衡时,A导体失去电子带正电,B导体得到电子带负电→A、B接触处形成一定的电位差,及接触电势(帕尔帖电势)。
k:玻尔兹曼常数(k=1.38×10-23J/K)e:电子电荷量(e=1.602×10-19)NA:导体A电子密度NB:导体B电子密度T:接触点绝对温度温差电势:单一导体两端温度不同,导体内部自由电子高温端具较大动能→自由电子向低温端扩散→高温端失去电子带正电,低温端得到电子带负电→导体内部形成静电场,阻止电子继续扩散→动态平衡时,在导体两端产生一个电位差,及温差电势(汤姆逊电势)δ:汤姆逊系数,表示温差为1℃时所产生的电动势值,与导体材料的性质有关。
热电势是T和T0的温度函数的差,而不是温差的函数-热电势的非线性若两个电极为同种导体,则NA=NB,δA=δB,则EAB(T,T0)≡0,即热电偶必为两种材料组成;若T=T0,则EAB(T,T0)≡0,即产生热电势的条件是两接点温度不同;导体接触面积无关。
若T0=0,则EAB(T,T0)=f(T),热电势和温度之间为唯一对应的单值函数关系。
结论:热电势的大小只与两种导体材料A、B及冷热端温度有关,与热电极的形状、大小、长短,以及两导体接触面积无关。
构成热电极的导体材质有何要求?均质导体定律由同一种均质导体组成的闭合回路,不论导体的截面积和长度如何,也不论各处的温度分布如何,都不产生热电势热电偶的热电势如何输出?在制作热电偶时,一定要选用均质材料,以防止因材质不均匀而产生附加热电势,造成测量误差。
体温测量技术实验报告实验目的:了解不同体温测量技术的原理和优缺点,掌握正确使用体温计的方法。
实验原理:1. 接触式体温计:通过将测量部分与人体皮肤接触,利用热传导原理测量体温。
这种体温计可以是基于汞柱或者电子测温的。
2. 非接触式体温计:利用红外线辐射温度计原理,测量人体表面的红外辐射温度。
这种体温计通常是电子式的。
实验器材:1. 接触式体温计(可以是汞柱体温计或电子体温计)2. 非接触式体温计实验步骤:1. 先使用接触式体温计来测量参与实验的人员的体温。
将体温计插入口腔下侧或直肠,等待体温计稳定后记录测量结果。
2. 接下来,使用非接触式体温计来测量同一名参与实验的人员的体温。
将体温计对准人体额头或耳朵处,按下测量键,等待体温计测量完成。
3. 将测得的结果记录在实验报告中。
实验结果:实验中使用了接触式体温计和非接触式体温计分别测量了参与实验的人员的体温。
接触式体温计测量结果:xxxC非接触式体温计测量结果:xxxC实验讨论:接触式体温计的优点是准确度高,可以提供非常精确的体温测量结果。
此外,接触式体温计的价格相对较低,易于使用和维护。
然而,由于需要与人体皮肤接触,在特定情况下,如婴儿或病人不舒服时可能会引起不适。
非接触式体温计的优点是使用方便快捷,无需体表接触。
这种测量方式适用于测量婴儿或不合作的病人,减少了不适或交叉感染的风险。
然而,由于测量的是体表温度,所以可能存在温度误差,特别是在环境温度变化大的情况下,如出汗多或呼吸急促时。
综合比较,选择体温计应根据实际情况和使用环境来决定。
在一般情况下,接触式体温计可以提供更准确的体温测量结果,而非接触式体温计则更适用于测量婴儿或不合作的病人。
对于准确性要求较高的情况下,应优先选择接触式体温计。
实验结论:通过本实验,我们了解到了接触式体温计和非接触式体温计的工作原理、优缺点,以及它们的适用场景。
正确选择和使用体温测量技术可以提供准确的体温测量结果,为医疗和健康管理提供有力的支持。