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第二章 温度测量

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第2章_温度测量 - 集成温度传感器-王威立

第2章_温度测量 - 集成温度传感器-王威立


1．伏安特性
工作电压：4V～30V，I 为一恒流值输出，I∝Tk， 即： I = KT ·TK
KT——标定因子，AD590的标定因子为1μA/K I/μA
423
298 218 0 30V
+150℃ +25℃ -55℃
4V
U/V
AD590伏安特性曲线
2．温度特性
其温度特性曲线函数是以 Tk为变量的n阶多项式之和， 省略非线性项后则有: I=KT· Tc＋273.2
3.DS18B20的工作原理
3.DS18B20的工作原理
低温度系数晶体振荡器输出周期
低温度系数晶体振荡器输出周期
3.DS18B20的工作原理
So
2.DS18B20的结构
64bit ROM 和单线接 口 电 源 检 测 存储器控制逻辑 温度灵敏元件 存 储 器 高温触发器 低温触发器 8位CRC触发器
寄生电源
DS18B20内部结构图
提供 电流
89C51
P1.0 P1.1
P1.2 Tx Rx
通过试验发现: +5V 可挂接DS18B20 DS18B20 DS18B20 DS18B20 数十片，距离可 达到50m，而用 …… 一个口时仅能挂 接10片DS18B20， GND VDD 距离仅为20m。 同时，由于读写 P1.1作输出口用，相当于Tx 在操作上是分开 P1.2作输入口用，相当于Rx 的，故不存在信 号竞争问题。
采用寄生电容供电的温度检测系统

光刻 ROM 中的 64 位序列号是出厂前被光刻好的， 它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码。 64 位光刻 ROM 的排列是：开始 8 位（地址： 28H ）是产品类型 标号，接着的 48 位是该 DS18B20 自身的序列号，并且 每个 DS18B20 的序列号都不相同，因此它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码；最后 8 位则是前面 56 位的循 环冗余校验码（ CRC=X8+X5+X4+1 ）。由于每一个 DS18B20 的 ROM 数据都各不相同，因此微控制器就可 以通过单总线对多个 DS18B20 进行寻址，从而实现一根 总线上挂接多个 DS18B20 的目的。
第二章 温度测量 - - 网络教学与精品课程制作平台 广东轻工

第二章 温度测量 - - 网络教学与精品课程制作平台 广东轻工


5种热电偶的测温范围与热电势各有什么特点？
几种常用热电偶的热电势与温度的关系 曲线
哪几种热 电偶的测温上 限较高？ 哪一种热电偶 的灵敏度较高？ 哪一种热电偶 的灵敏度较低？ 哪几种热电 偶的线性较差？
为什么所有的曲线均过原点（零度点）？
㈢热电偶的结构
■普通型：由热电极、绝缘管、保护套管 和接线盒组成。如图2-11。
四、热电偶冷端温度补偿
当冷端不为０℃时，必须首先使用补偿导线 将冷端延长到一个温度稳定的地方，然后 再考虑将冷端处理为０℃。
四、热电偶冷端温度补偿
当冷端不为０℃时，必须首先使用补偿导线 将冷端延长到一个温度稳定的地方，然后 再考虑将冷端处理为０℃。 ㈠补偿导线法 补偿导线通常由补偿导线合金丝、绝缘层、 护套和屏蔽层组成。在100℃以下的常温范 围内，它具有与所匹配的热电偶的热电势 称值相同的特性。起到延长热电偶冷端的 作用。 常用补偿导线见表２－７。 Ｘ－延伸型 Ｃ－补偿型
T T0 = EAB T A B dT EAB T0 A B dT 0 0 E AB T , T0 f T f T0
=f T C
从上式可看出，当T0为定值时,Ｅ与Ｔ之间有惟一对应 的关系。因此可以用测量的热电势Ｅ来找到对应的温 度值Ｔ。
两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自 由电子的密度不同，在两金属A和B的接触点处会发 生自由电子的扩散现象。自由电子将从密度大的金属 A扩散到密度小的金属B，使A失去电子带正电，B得 到电子带负电，从而产生接触热电势。
A
＋
T
B
eAB（ T ）
自由 电子
接触电势EAB(T)的大小： NA kT N A EAB (T ) ln f T , e NB NB
苏科版物理八年级上册第二章第一节《物质的三态温度测量》教学教案及教学设计

苏科版物理八年级上册第二章第一节《物质的三态温度测量》教学教案及教学设计

第三章物态变化第一节温度【教学目标】知识与技能1．理解温度的概念。

2.了解生活环境中常见的温度。

3．会用温度计测量温度。

过程与方法1．通过观察和实验了解温度计的结构和原理。

2．通过学习活动，使学生掌握温度计的使用方法。

情感、态度与价值观1．通过教学活动，激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲，使学生乐于探索自然现象中的物理规律。

2.养成学生使用物理仪器测量的良好习惯．【教学重难点】重点：温度计原理和正确使用温度计。

难点：设计测温度的仪器（温度计），正确使用温度计。

【教学准备】教师：烧杯、热水、冷水、温水、实验用温度计、体温计、寒暑表学生：烧杯、热水、冷水、温水、实验用温度计、体温计、寒暑表、小瓶、橡皮塞、细玻璃管。

【教学过程】【出示四季图片】【提出问题】春夏秋冬分别给你什么感受？【导入语】春夏秋冬分别给我们不同的感受，尤其炎热的夏天和寒冷的冬天让人印象深刻，物理学中我们用温度来表示物体的冷热程度。

（设计意图：通过图片，让学生观察思考四季的不同以及水的物态变化，同时引入温度的概念，激发学习兴趣。

）【引入】生活中很多物体的温度不同，热的物体温度高，冷的物体温度低，你能举几个例子吗？我们有时凭感觉去判断物体的冷热，这种感觉可靠吗？请同学们亲自体验一下。

引导学生完成实验【导入语】通过上面的实验，我们知道凭感觉来判断物体的冷热有时是靠不住的，要准确判断和测量物体的温度，必须选择科学的测量工具――温度计。

【小实验】自制温度计【指令语】请同学们参考课本47页“想想做做”，利用桌面上的器材，小组合作自制一个温度计。

同时思考，温度计的原理是什么？【设问】如何改进自制温度计，从而更方便更精确地测量温度？根据学生讨论结果出示各种常用的温度计：实验室用温度计体温计家用寒暑表【设问】为什么各种温度计的玻璃管都设计得非常细呢？【指令语】请同学们认真观察手中的温度计，思考一下它由哪些部分构成？【指令语】不少同学注意到温度计上有个标记℃，这是什么意思呢？请同学们认真看课本48页“摄氏温度”部分，结合手中的常用温度计，进行自学。

热工仪表基础知识

热工仪表基础知识

热工仪表基础知识
第一章 热工仪表概述
热力生产过程中对各种热工参数，如温度、 压力、流量、液位、物位及位移等状态参 数的测量称为热工测量。实现热工测量所 使用的工具称为热工仪表。 热工测量及仪表不仅在火电厂热力生产过 程中占有重要地位，在化工、石油、冶金 等工业部门及科学研究中也都不可缺少。
第一章 热工仪表概述
第二章 温度测量及仪表
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，定义为水三相点的热 力学温度的1/273.16,记符号为K。
1、为了使热电阻的测量端与被测介质之间有充分的热 交换,应合理选择测点位置,尽量避免在阀门,弯头及管道 和设备的死角附近装设热电阻. 2、带有保护套管的热电阻有传热和散热损失,为了减 少测量误差热电阻应该有足够的插入深度:
三、热电阻温度计
(1)对于测量管道中心流体温度的热电阻,一般都应将其测量端插入到管 道中心处(垂直安装或倾斜安装).如被测流体的管道直径是200毫米, 那热电阻插入深度应选择100毫米;
○3四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线 制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U， 再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消 除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。
三、热电阻温度计
对热电阻的安装,应注意有利于测温准确,安全可考及维 修方便,而且不影响设备运行和生产操作.要满足以上要 求,在选择对热电阻的安装部位和插入深度时要注意以下 几点:
第二章第一节《物质的三态、温度的测量》 教案 苏科版八年级物理上册

第二章第一节《物质的三态、温度的测量》 教案 苏科版八年级物理上册

教学设计
主备人：
年级学科：八年级物理
授课班级：
教学内容：《2.1物质的三态 温度的测量》
课型：概念课
审核签字：
教学目标
（1）了解物质在固、液、气三种状态下的特征，知道物态变化与温度有关。
（2）会使用酒精灯。
（3）知道温度是表示物体冷热程度的物理量，知道摄氏温度单位的规定。
（4）通过观察、了解常用温度计的结构及工作原理，会用温度计测量温度。了解生活中常见的一些温度值。
教学重难点：
1、重点：(1)使学生通过自己的探究与交流，学会使用酒精灯并归纳水的三态及特征。
（2）通过演示，使学生自己得出液体温度计的原理及构造。
（3）通过实验使学生自己总结正确使用温度计的方法
2、难点：温度计的正确使用方法。
教学整体设计：
一、导——创设情景，激发兴趣
二、探——合作交流，解读探究
三、点——归纳总结，适当点拨
四、测——目标检测，迁移应用
【教法设计】引导法、实验法、归纳法。
【学法设计】小组合作法、讨论法、归纳法。
教学环节设计
集体备课
个性备课
一、导：பைடு நூலகம்
展示自然界中的云、雨、露、雾、雪、冰川等自然现象，引起学生的兴趣。
二、探
自然界中的水都是以哪些状态存在呢？
学生小组讨论、派代表回答。
（学生回答后，教师指出物质一般情况下有三种状态：固态、液态、气态）
板书设计
教后反思
教师提问，要想使物质的状态发生变化？我们可以怎么做？
引导学生回答出改变温度这个条件
引入酒精灯的使用
学生自学：
（一）酒精灯使用时的注意点：
学生自己学习，讨论注意事项
教师强调，多媒体展示。请同学上台展示。
物质的三态温度的测量ppt 人教版优质课件优质课件

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体温计
注意： 使用前 要拿着 体温计 把水银 甩下去！
结构特 点：玻 璃泡和 直玻璃 管之间 有一很 细的细 管。
体温计的结构和用法有什么特殊之处？
（1）
（2）用前要甩！
缩口！
作业１．查阅 温室效应和热岛效应的有关资料
作业２．www.3 4
想一想 ？
观察下面和课本上图片，地球 变暖给人们带来了什么影响？
结合课本图6-2、6-13、6-4回答
自然界的物质有几种状态？
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
17 、您得相信，有志者事竟成。古人告诫说：“天国是努力进入的”。只有当勉为其难地一步步向它走去的时候，才必须勉为其难地一步步走下去，才必须勉为其难地去达到它。 4 、不要把成功想得太遥远，有时候，它离我们很近，只是由于我们的疏忽而与它失之交臂。 8 、永远别渴望做个任何人都不得罪的人，有人反对，有人支持，然后自己做出决定才是精彩的人生。 13 、一个能从别人的观念来看事情，能了解别人心灵活动的人，永远不必为自己的前途担心。 14 、不管你干什么，都会有两种结果： 一种是笑话，一种是神话。如果你半途而废，只能成为别人眼中的笑话;但如果你成功了，你就变成她们眼中的神话。社会就是现实!要么不做，要么做好。 7 、生活中，虽然学习和工作很紧张，但是也应注意劳逸结合，经常磨快自己的“锯子”，以加快成功的步伐。没时间磨锯，就没有机会成功。 4 、工作上的烦恼，不要带回家，解决不了任何问题，带回来会平添更多烦恼。 10 、庸人的缺点就在于不能控制自己的感情，容易失去理智，而成功者则善于把握这个尺度，谨慎处事。 17 、您得相信，有志者事竟成。古人告诫说：“天国是努力进入的”。只有当勉为其难地一步步向它走去的时候，才必须勉为其难地一步步走下去，才必须勉为其难地去达到它。 20 、新人新工作，要有新气象：工作要认真，遇事莫要慌，见人懂礼貌，微笑挂脸上，心态要摆正，前辈是榜样，听从领导话，虚心又自强，注意讲卫生，衣着要端庄。祝你早日适应工作，成 为国家栋梁。
《物质的三态温度的测量》教学设计与反思

《物质的三态温度的测量》教学设计与反思

《物质的三态温度的测量》教学设计及反思内容分析：物质的三态和温度的测量是第二章的第一节内容，是学习物态变化的基础，对物态变化过程的判断和进行物态变化实验有很重要的作用。

对物质三态的认知是学生必备的能力，酒精灯的使用和温度计的使用是学生应具备的基本技能。

由于物质的三种状态生活中经常接触，其特点学生也能理解，所以简要讲解即可。

酒精灯和温度计的使用学生也有一定了解，但作为研究物态变化实验的必备技能，其重要性不言而喻，是本节内容的重点，教学时间的安排也应向此部分倾斜。

教学设计：【课题引入】教师：同学们知道柯南是什么人吗？学生：……………………教师：柯南善于动脑筋破案，据我观察，我们班里的同学都喜欢动脑，老师这里有一个案子要同学们帮个忙破解一下，我国的第一颗原子弹爆炸后，支撑原子弹的钢架很快就消失不见了，有谁能告诉我到哪里去了？学生：……………………教师：在生活中老师也碰到一个不能解决的问题，（出示樟脑丸）我家的衣柜里经常放樟脑丸防虫，但一段时间后它就会变小甚至消失，有没有人能告诉我这是怎么回事呢？学生：……………………教师：老师还注意到前几天下雨后，地上的雨水很快就消失了，这又是怎么回事呢？学生：……………………（讨论并回答）教师总结：地上的雨水变成水蒸气上升，到天空中后又变成小水滴和小冰晶并漂浮在空中，这就是云。

随着云层中的水滴和冰晶越来越多，到一定程度后就会掉下来形成下雨、下雪或其他的降水方式。

在这些过程中，同学们可以发现水在不同条件下会表现出不同的状态：冰是水的固态，通常说的水是液态水，水蒸气是水的气态。

引入阶段设计理念：物态变化往往伴随着某种状态下物质的变少、变多甚至消失、出现，弄清物质变化的来龙去脉很重要，每一个物态变化伴随着一个“案子”：这种物质从哪里来？或者这种物质到哪里去了？第一个问题紧紧抓住初中学生的心理，从动画片出发，引导学生一起来破案，把学生的思维从一开始就集中在课堂里。

关于钢架的消失和樟脑丸的消失，学生简要回答，甚至不会回答也可以，悬而未决，使学生产生想要学习知识的意愿。

苏科版八年级物理上册2.1《温度的测量》教学设计

苏科版八年级物理上册2.1《温度的测量》教学设计

苏科版八年级物理上册2.1《温度的测量》教学设计一、教学目标1.掌握温度的概念及其测量方法；2.理解摄氏温标和华氏温标的转换关系；3.能够运用所学知识解决简单的温度转换问题；4.培养学生的观察能力和动手能力。

二、教学重难点1.温度的测量方法；2.摄氏温标和华氏温标的转换关系。

三、教学准备1.教学用具：温度计，温度转换表；2.实验器材：水，冰块，热水。

四、教学过程1. 导入与引入（5分钟）通过提问和展示图片，引发学生对温度的认识和兴趣。

教师提问：你们在日常生活中遇到过哪些关于温度的事物？温度对我们有什么影响？展示图片：展示不同场景下的温度计图片，并要求学生回答问题。

2. 概念讲解（10分钟）教师通过讲解和示意图的展示，向学生介绍温度的概念和常见的测量方法。

概念讲解：温度是物体冷热程度的一种表示，通常用温度计来进行测量。

示意图展示：展示温度计的结构和测量原理，并说明如何读取温度。

3. 温度单位的转换（15分钟）教师介绍摄氏温标和华氏温标的概念和转换关系。

摄氏温标：以水的冰点为0℃，沸点为100℃进行刻度。

华氏温标：以水的冰点为32°F，沸点为212°F进行刻度。

示例计算：教师通过示例和计算板书，向学生演示如何进行摄氏温标和华氏温标的转换。

4. 实验探究（20分钟）教师组织学生进行实验探究，加深学生对温度测量和转换的理解。

实验步骤： 1. 探究冰点温度的测量：将温度计插入冰块中，观察温度变化并记录。

2. 探究沸点温度的测量：将温度计插入热水中，观察温度变化并记录。

实验要求： 1. 学生要注意安全，遵守实验室规章制度，不得擅自行动。

2. 学生要认真观察实验现象，记录实验数据，并能准确计算和分析实验结果。

5. 讨论与总结（10分钟）教师带领学生一起讨论实验结果，总结本节课的重点和难点。

讨论问题： 1. 你在实验中发现了什么规律？ 2. 在温度测量中会遇到哪些常见问题？ 3. 如何解决温度转换的计算问题？总结要点： 1. 温度的测量需要使用温度计，要注意读取温度时的单位和精度。

第二章 温度测量

第二章 温度测量


2020/6/11
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第二章 温度测量——电阻温度计
半导体电阻
导电性介于金属导体与绝缘体之间，导电机理与材料内 价电子以及掺杂的杂质有关。
纯质半导体，其最外层价电子除围绕自身原子核运动外， 还会到相邻原子所属轨道上运动，组成价键结构，成 为共有电子。当电子脱离原轨道时，留下空位，附近 的共有电子易与填补，形成共有电子运动，犹如带正 电荷的空位在移动，称为空穴运动。自由电子和空穴 统称为载流子。
掺加杂质时，如果电子浓度增加，以电子导电，称为N
型半导体。如果电子减少，以空穴导电，称为P型半导
体。 2020/6/11
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第二章 温度测量——电阻温度计
铂电阻温度计（PRT）
以高纯铂丝作为感温元件，特点是
1. 易提纯，质地柔软、容易加工成形、有非常稳定的物理 化学性质；
2. 电阻温度系数大，在0~100ºC间平均电阻温度系数为 3.925E-3ºC-1。比阻较大，为0.0981 Ωmm2/m；
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第二章 温度测量——电阻温度计
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第二章 温度测量——电阻温度计
半导体电阻温度计
1. 锗电阻温度计：具有很高的负温度系数，特别是掺杂 合适杂质后，可制成阻值高、体积小的感温元件。缺点 是导电机理 复杂，热电特性不能用简单的内插公式表达， 特别是杂质含量的微小变化对阻值影响很大，热电关系 的互换性差，磁阻效应大，不能在磁场中测温，具有较 高的压电电阻效应，稳定性差。测温范围0.1~300K。
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第二章 温度测量——温标
1990年国际温标（ITS－90）
热力学温度符号为T，单位为开尔文（K），定义为水 三相点的热力学温度的1/273.16。 与摄氏温度关系为：
第二章温度测量-热电阻

第二章温度测量-热电阻

♀为什么要求制作热电阻的材料的电阻温 度系数要大？
半导体热敏电阻：半导体热敏电阻的阻值和温度的关系为：
RT AeB T
式中， RT 为温度T时对应的电阻值
A、B是取决于半导体材料和结构的常数
金属热电阻和半导体热敏电阻的比较：
热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常 在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围 只有－50～300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测 和控制。
金属热电阻一般适用于测量－200～500℃范围内的温
√ 度测量，其特点测量准确、稳定性好、性能可靠，在过程 控制领域中的应用极其广泛。
2、热电阻的材料与结构
从电阻随温度的变化来看，大部分金属导体都有这种性质，但并不 是都能用作测温热电阻，作为热电阻的金属材料一般要求：
尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大、在使用的温度范围内 具有稳定的化学和物理性能、材料的复制性好、电阻值随温度变化要 有单值函数关系（最好呈线性关系）。
不考虑RH有 (RT RL )R2 (R3 RL )R1
若R1=R2，则
RT
R3 R1 R2
RL R2
(R1
R2 )
R3 R1 R2
2）用自动平衡电桥测电阻
3）用不平衡电桥测电阻
当热电阻置于被测被测介质中，且 被测介质的温度发生变化时，电桥 的平衡状态就被破坏，测量对角线 上输出不平衡电压Ucd,微安计指 示不平衡电流，其电流与热电阻 RT成一定的对应关系，读出电流 值便可知相应的电阻值，即可知被 测介质的温度。被测温度越高，电 桥的不平衡程度越大，这时电流表 的偏转角度也越大。
3.90802×10-3 ℃-1， B＝－ 5.802×10-7 ℃-2 , C= － 4.27350×10-12 ℃-4
温度的测量学案

温度的测量学案

第二章物态变化学案一、物质的三态温度的测量学习目标：1、能区别固态、液态和气态三种物态和描述三种物态的基本特征；2、学会正确使用酒精灯；3、了解温度计的工作原理及正确测量温度的方法。

学习重点：液体温度计的工作原理的探究及使用；学习难点：温度计的读数。

预习内容：1、水有__________、__________、__________这三种状态。

2、使用酒精灯时，为什么不可以用嘴吹灭？______________________________________________________________________________3、观察你家厨房中的固体、液体和气体，将它们的名称填入下表中。

固体液体气体4、温度计的原理是_________________________________，温度计上的标度采用的是________温标，这种标度的单位是________，是由__________首先规定的。

5、使用液体温度计时，为什么不可以离开被测物体读数？_______________________________________________________________________________6、空气中的______________________________会产生温室效应，温室效应所产生的危害有_______________________________________________________________________________7、热岛效应产生的原因来自哪些方面？_______________________________________________________________________________学习内容：一、物质的三态1、认真观察“信息快递”中酒精灯的使用，完成下列填空：（1）酒精灯的温度最高，应该用加热；（2）绝对禁止用一个酒精灯去；（3）熄灭酒精灯时，必须用，不能；（4）万一洒出的酒精在桌上燃烧起来，应立即用。

过程仪表基础知识

3、灵敏度 ▀ 灵敏度:是指仪表对被测参数变化的灵敏程度，或者说是对被测的量变化的反应能力，是在稳态下，输出变化增量对输入变化增量的比值. 灵敏度有时也称“放大比”，也是仪表静特性贴切线上各点的斜率。增加放大倍数可以提高仪表灵敏度，单纯加大灵敏度并不改变仪表的基本性能，即仪表精度并没有提高，相反有时会出现振荡现象，造成输出不稳定。仪表灵敏度应保持适当的量。 然而对于仪表用户，诸如化工企业仪表工来讲，仪表精度固然是一个重要指标，但在实际使用中，往往更强调仪表的稳定性和可靠性，因为化工企业检测与过程控制仪表用于计量的为数不多，而大量的是用于检测。另外，使用在过程控制系统中的检测仪表其稳定性、可靠性比精度更为重要。
举例 PDT-2120 P—代表压力 D—代表差压 T—代表传送或变送器
三、仪表位号的表示方法 1、仪表位号的组成
2、被测变量和仪表功能的字母代号
第一节 热量传递的方式
本节的主要内容
一、热传导 二、对流传热 三、辐射传热
第二章、温度测量仪表
在环境工程中，很多过程涉及加热和冷却： 对水或污泥进行加热； 对管道及反应器进行保温以减少系统的热量散失； 在冷却操作中移出热量。
辐射传热
通过物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞发生的热量传递过程。
流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程，仅发生在液体和气体中。通常认为是流体与固体壁面之间的热传递过程。
物体各部分之间无宏观运动
本节思考题
(1)什么是热传导？ (2)什么是对流传热？分别举出一个强制对流传热和自然对流传热的实例。 (3)简述辐射传热的过程及其特点。 (4)试分析在居室内人体所发生的传热过程，设室内空气处于流动状态。 (5)若冬季和夏季的室温均为18℃，人对冷暖的感觉是否相同？在哪种情况下觉得更暖和？为什么？

温度和风速测量方法总结材料

第一章风速测量1.1风速测量风是空气流动时产生的一种自然现象。

空气流动有上下流动和左右流动，上下流动为垂直运动，也叫对流；左右流动为水平运动，也就是风。

风是一个矢量，用风向和风速表示。

地面风指离地平面10─12米高的风。

风向指风吹来的方向，一般用16个方位或360°表示。

以360°表示时，由北起按顺时针方向度量。

风速指单位时间内空气的水平位移，常以米/秒、公里/小时、海里/小时表示。

1.2 风杯风速计风杯风速计是最常见的一种风速计。

转杯式风速计最早由英国鲁宾孙发明，当时是四杯，后来改用三杯。

它由3个互成120°固定在支架上的抛物锥空杯组成感应部分，空杯的凹面都顺向一个方向。

整个感应部分安装在一根垂直旋转轴上，在风力的作用下，风杯绕轴以正比于风速的转速旋转。

转速可以用电触点、测速发电机或光电计数器等记录。

图1.1 风杯风速计1.3 叶轮风速仪风速计的叶轮式探头的工作原理是基于把转动转换成电信号，先经过一个临近感应开头，对叶轮的转动进行“计数”并产生一个脉冲系列，再经检测仪转换处理，即可得到转速值。

法国KIKO叶轮风速仪工作原理如图1.2所示。

叶轮的轴杆启动内含八个电磁极的原型磁铁，置于磁铁旁的双霍尔传感器感测到侧场中电磁极的转变信号。

传感器的信号转换为电子频率且和风速成正比，并感测旋转方向。

图1.2 KIMO原理1.4 热线风速计一根被电流加热的金属丝，流动的空气使它散热，利用散热速率和风速的平方根成线性关系，再通过电子线路线性化（以便于刻度和读数），即可制成热线风速计。

金属丝通常用铂、铑、钨等熔点高、延展性好的金属制成。

常用的丝直径为5μm，长为2 mm；最小的探头直径仅1μm，长为0.2 mm。

根据不同的用途，热线探头还做成双丝、三丝、斜丝及V形、X形等。

为了增加强度，有时用金属膜代替金属丝，通常在一热绝缘的基体上喷镀一层薄金属膜，称为热膜探头。

热线探头在使用前必须进行校准。

物质的三态 温度的测量讲学稿

第二章物态变化1物质的三态温度的测量【知识点】物质三种状态的不同特征，体温度计的工作原理，用温度计测量温度。

【重点难点】重点：正确使用温度计难点：培养学生自主性学习的意识【流程设计】播放冰川、河流、云、雨、雾、露、霜、雪、雹的画面，创设教学情境，引入物质的三种状态。

一、物质的三态、酒精灯的使用教师出示冰块，问：冰除了有这种状态外，它还能变化成哪些状态？如何使冰块变成另外两种状态呢？加热的手段，方法很多（如：各种热具）实验室里我们用酒精灯作为热源来加热请同学们认识酒精灯并配合课本P28信息快递“酒精灯的使用”尝试点燃和熄灭酒精灯，体验酒精灯的使用过程，谈谈你是如何正确使用酒精灯的？实验，观察水的不同状态？不同状态下的水，它们的形状、体积是否固定？二、温度计、温度的测量日常生活中，你是怎样知道物体的温度的呢？你知道温度所表示的物理含义是什么吗？（师生共同探讨）。

（1）温度计的原理及构造（2）温度计刻度的划分（3）温度计的使用三、生活中的物理现象小结：【化解重难点】通过实验使学生自己总结正确使用温度计的方法。

以老师自制演示温度计为器材，使学生自己得出液体温度计的原理及构造【典型例题】〖例1〗如图，先把两手同时放人热水和冷水中，过了一段时间后，再将两手同时拿出并放入温水中，这时两手的感觉 (选填“相同”或“不相同”)。

这个事实说明_______________________________〖例2〗以下说法中，你认为最符合实际的是( )A. 人体的正常体温为35℃。

B. 冰箱冷冻室的温度约为5℃。

C. 上海盛夏中午室外温度可达38℃。

D. 上海的最低气温可达零下30℃。

〖例3〗医生用普通体温计给感冒发烧的病人测量体温，从体温计的构造和使用情况来看，运用了哪些物理知识？请你写出其中的两个____________________________________________________________________________________【巩固训练】1．__________是表示物体冷热程度的物理量，它的常用单位是__________。

热工仪表知识-温度测量

EAB ( t, t0 )=eAB ( t ) – C
二、热电偶的基本定律 1、均质导体定律
该定律内容是：由一种均质导体或半导体组成的闭合回路，不论导体或半导 体的截面积、长度和各处温度分布如何，都不能产生热电势。该定律已在理论分 析中得到证明，并可得出如下结论：
（1）热电偶必须由两种不同性质的材料构成。 （2）由一种材料组成的闭合回路存在温差时，回路如产生热电势，便说明该材 料是不均匀的。据此，可检查热电极材料的均匀性。 2、中间导体定律
AuFe0.07）
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四、热电偶的构造
1、普通型热电偶
常用的普通型热电偶本体是一端焊接的两根金属丝（热电极）。考虑到两根 热电极之间的电气绝缘和防止有害介质侵蚀热电极，在工业上使用的热电偶 一般都有绝缘管和保护套管。在个别情况下，如果被测介质对热电偶不会发 生侵蚀作用，也可不用保护套管，以减小接触测温误差与滞后。
（2）用一只辅助热电偶对多只同型号热电偶冷端进行补偿的线路；
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六、热电偶的校验
热电偶经过长期使用后，由于氧化、腐蚀等原因，其材料的性质将会逐渐变 化，热特性也会随之改变，造成测温误差。为此，有必要对热电偶定期进行 校验，以确定其误差是否超出规定的允许误差。如超出允许误差则应报废或 将其热端剪去一段后重新焊接，再经校验合格后才能使用。
热电偶的校验有两种方法。一种是定点法，就是在国际温标规定的定点温度 （如锌、银、金、锑等金属的相平衡点温度）下进行校验。这种方法的特点 是精确度高，但设备复杂、校验点数少，而且校验操作复杂。该方法只用于 对高精确度的铂铑一铂热电偶的校验。另一种是比较法，它是广泛采用的方 法，可用于实验室用和工业用热电偶的校验。
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2、仪表机械零点调整法 仪表的机械零点为仪表输入电势为零时，指针停留的刻度点，也就是仪表的 刻度起始点。若预知热电偶冷端温度为t0，在测温回路开路情况下，将仪表的刻 度起始点调定在t0位置，此时相当于人为给仪表输入热电势EAB（t0，0），在接 通测温回路后，输入仪表的热电势为 EAB（t，t0）＋EAB（t0，0）= EAB（t，0） 使仪表指针指示热端温度t值。 3、恒温法 在精密测量中，一般要求热电偶冷端温度保持为0℃，通常采用冰点槽。冰点 槽的容器中充满蒸馏水与碎冰块的混合物，其温度保持为0℃。
第二章 温度测量
第一节 热电偶测温
一、热电偶的测温原理 热电偶温度计以热电偶作为感温元件，一般用于测量500℃以上的高温，长期 使用时其测温上限可达1300℃，短期使用时可达1600℃，特殊材料制成的热电偶 可测量的温度范围为2000～3000℃。如电厂生产过程中的主蒸汽温度、过热器管 壁温度、烟气高温等都是采用热电偶来测量的。 热电偶具有性能稳定、测温高、结构简单、使用方便、经济耐用、容易维护 和体积小等优点，还便于信号远传和实现多点切换测量， 1、热电现象
冰点槽法是准确度很高的冷端处理方法，然而使用比较麻烦，需要保持冰、水两 相共存，一般限于实验室精确测温或热电偶检定时使用。 在现场，常使用电加热式恒温箱。这种恒温箱通过接点控制或其他控制方式维持 箱内温度恒定（常为50℃）。 4、补偿电桥法（冷端补偿器）
补偿电桥法是利用不平衡电桥产生的电压来补偿热电偶冷端温度变化所引起的热 电势的变化。
常用的处理办法有以下几种。 1．计算修正法 若温度显示仪表分度时规定热电偶冷端温度为0℃，而在使用中冷端温度为 t0≠0℃时，根据热电偶的中间温度定律，得知在这种情况下产生的热电势为 EAB（t，0）＝EAB（t，t0）＋EAB（t0，0） (2-8) 式中 EAB（t，0）——冷端为0℃、热端为t ℃时的热电势； EAB（t，t0）——冷端为t0℃，热端为t℃时的热电势，即实测值； EAB（t0，0）——冷端为t0℃应加的校正值。
AuFe0.07）
四、热电偶的构造 1、普通型热电偶 常用的普通型热电偶本体是一端焊接的两根金属丝（热电极）。考虑到两 根热电极之间的电气绝缘和防止有害介质侵蚀热电极，在工业上使用的热电 偶一般都有绝缘管和保护套管。在个别情况下，如果被测介质对热电偶不会 发生侵蚀作用，也可不用保护套管，以减小接触测温误差与滞后。
（2）如果两种导体A和B对另一种参考导体C热电势已知，则这两种导体组成的 热电偶的热电势是它们对参考导体热电势的代数和，即 EAB（t，to）=EAC（t，to）＋ECB（t, to） 参考导体亦称标准电极，一般选用铂制成，若已知各种电极与标准电极 配成热电偶的热电特性，便可按此结论计算出任意两电极A、B配成热电偶后 的热电特性，这样大大简化了热电偶的选配工作。 3、中间温度定律 热电偶A、B在接点温度为 t1、t3时的热电势等于热电偶 A、B在接点温度分别 为t1，t2和t2，t3时热电势的代数和，即 EAB（t1，t3）＝EAB（t1，t2）＋EAB（t2，t3） 由此定律可得如下结论： （1）已知热电偶在某一给定冷端温度下进行的分度，只要引入适当的修正， 就可在另外的冷端温度下使用。该定律为制定和使用热电偶的热电势一温度 关系 即分度表奠定了理论基础。因为热电偶分度表是在冷端温度t0 =0℃时热 电势与热端温度的关系，根据中间温度定律便可以算出任何冷端温度时的热 电势值。 可得出 EAB（t，0）＝EAB（t，tn）＋EAB（tn，0）
所谓标准化热电偶是指制造工艺较成熟、应用广泛、能成批生产、性能优良而稳 定并已列入专业或国家工业标准化文件中的那些热电偶 。由于标准化文件对同 一型号的标准化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，也就是说标准化热电偶具有统一的分度表。对于同一型号的标准化热电偶 具有互换性、使用十分方便。
K t 1 eA (t , t0 ) dNA (t ) e t0 N A
式中 NA（t）——金属A的电子密度，它是温度函数。 为了分析方便，温差电势可由下面函数差来表示：
eA (t, t0 ) eA (t ) eA (t0 )
(3) 热电偶回路热电势
温差电势的产生 回路电势 热电偶回路中，如果 t＞t0，NA（t）＞NB（t），则在回路内便产生两个接 触电势 eAB(t) 和 eAB(t0)，两个温差电势 eA（t，t0）和 eB（t，t0），各电势的方 向如图所示。回路的总电势EAB(t,t0)等于回路中各电势的代数和。即
5、多点测量的热电偶冷端温度补偿
（1）利用一块显示仪表和一个冷端温度补偿器的多点测量线路；
（2）用一只辅助热电偶对多只同型号热电偶冷端进行补偿的线路；
六、热电偶的校验 热电偶经过长期使用后，由于氧化、腐蚀等原因，其材料的性质将会逐渐 变化，热特性也会随之改变，造成测温误差。为此，有必要对热电偶定期进 行校验，以确定其误差是否超出规定的允许误差。如超出允许误差则应报废 或将其热端剪去一段后重新焊接，再经校验合格后才能使用。 热电偶的校验有两种方法。一种是定点法，就是在国际温标规定的定点 温度（如锌、银、金、锑等金属的相平衡点温度）下进行校验。这种方法的 特点是精确度高，但设备复杂、校验点数少，而且校验操作复杂。该方法只 用于对高精确度的铂铑一铂热电偶的校验。另一种是比较法，它是广泛采用 的方法，可用于实验室用和工业用热电偶的校验。 比较法校验是用标准热电偶与被校热电偶测同一稳定对象的温度来进行 的。一般用管式电炉作为被测对象，通过手动操作或温度控制器控制调整电 炉的温度，并稳定在预定的温度值上。标准热电偶一般采用比被校热电偶精 确度更高的铂铑10-铂热电偶。
热电偶的结构 1-热电偶热端；2-热电极；3-绝缘管；4-保护套管；5-接线盒 2、铠装热电偶 铠装热电偶是由金属套管、绝缘材料和热电极经拉伸加工而成的坚实组 合体，其结构如图所示。套管材料有铜、不锈钢及镍基高温合金等。热电偶 与套管之间填满了绝缘材料的粉末，目前采用的绝缘材料绝大部分为氧化镁。 套管中的热电极有单丝的、双丝的和四丝的，彼此之间互相绝缘
热电偶
接触电势产生
将两种不同材料的导体（或半导体）A和B组成闭合回路称之为热电偶。A、 B是热偶丝，也叫热电极。放在被测对象中，感受温度变化的那端称为工作端 或热端，另一端称为自由端或冷端。当热端和冷端温度不同时回路中有电流 流过，此电流称为热电流，产生热电流的电动势称为热电势，这种物理现象 称为热电现象。此热电势由接触电势和温差电势两部分组成的 （1）接触电势: 接触电势的大小可用下式表示：
KT N A (t ) e AB (t ) ln e N B (t )
e—一单位电荷，等于4.802×10-10绝对静电单位； K—一波尔兹曼常数，等于1.38×10-28 J / K； NA(t), NB（t）——金属A、B在温度t时的自由电子密度； T——A、B金属接触处的绝对温度，K。 （2）温差电势: 温差电势是同一金属体两端温度不同而产生的。 式中
1、 铂电阻
•特点是稳定性好、准确度高、性能可靠，在还原性气氛中，特别是在高温下
很容易被还原性气体污染，铂丝将变脆，并改变了电阻与温度间的关系；
•铂铑10-铂热电偶（分度号S） •铂铑13-铂热电偶（分度号R） •铂铑30-铂铑6热电偶（分度号B） •镍铬一镍硅（镍铬一镍铝）热电偶（分度号K） •镍铬一康铜热电偶（分度号E） •铁一康铜热电偶（分度号J） •铜一康铜热电偶（分度号T） •镍铬一金铁热电偶（分度号NiCr－AuFe0.07）及铜一金铁热电偶（分度号Cu－
EAB (t, t0 ) eAB (t ) eB (t, t0 ) eAB (t0 ) eA (t, t0 ) EAB (t, t0 ) eAB (t) eB (t) eA (t) eAB (t0 ) eB (t0 ) eA (t0 )
上式表明热电偶的热电势是热电偶两端温度的函数之差，其大小取决于热电 偶两个热电极材料的性质和两端接点温度，而与热电极几何尺寸无关。 如果保持热电偶冷端温度to恒定不变，对一定材料的热电偶其eAB（t0）亦为 常数，设为C，则热电偶的热电势只与热电偶热端温度 t有关，若测得 EAB(t,t0 值，便可知温度t值，这就是热电偶测温原理。即 EAB ( t, t0 )=eAB ( t ) – C
3、薄膜热电偶 薄膜热电偶是由两种金属薄膜连接而成的一种特殊结构的热电偶。这种 薄膜热电偶的热端既小又薄，热容量很小，可以用于微小面积上的温度测量； 动态响应快，可测量瞬变的表面温度。我国研制成的铁一镍薄膜热电偶如图偶的测温原理表明：热电偶的热电势是两个接点温度的函数差，只有当 冷端温度不变时，热电势才是热端温度的单值函数。但在实际应用中，热电 偶冷端所处环境温度总有波动，从而使测量得不到正确结果，因此必须对热 电偶冷端温度变化的影响采取补偿措施，使热电偶的热电势只反映热端温度 （被测温度）的变化，而不受冷端温度变化的影响。
二、热电偶的基本定律 1、均质导体定律 该定律内容是：由一种均质导体或半导体组成的闭合回路，不论导体或 半导体的截面积、长度和各处温度分布如何，都不能产生热电势。该定律已在理 论分析中得到证明，并可得出如下结论： （1）热电偶必须由两种不同性质的材料构成。 （2）由一种材料组成的闭合回路存在温差时，回路如产生热电势，便说明该 材料是不均匀的。据此，可检查热电极材料的均匀性。 2、中间导体定律 该定律内容是：由不同材料组成的闭合回路中，若各种材料接触点的 温度都相同，则回路中热电势的总和等于零。根据中间导体定律还可以得出如下 结论： （1）在热电偶回路中接入第三种均质材料，只要保证所接入材料两端温 度相同，就不会影响热电偶的热电势。图2－6是两种接入中间导体的热电偶回路。 根据中间导体定律，只要保证连接导线和显示仪表接入热电偶回路时两连接端 的温度相同，就不会改变热电势。另外，热电偶的热端焊接点也相当于第三种金 属，只要它与热电极接触良好，整个接点温度一致，也不会影响热电偶回路的热 电势。