自动检测思考题与习题（马西芹）

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。

答：一是匀质导体定律：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，也可以检查热电极材料的均匀性。

二是中间导体定律：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。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。

三是标准电极定律：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。只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势，则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可直接计算出来。

四是中间温度定律：热电偶在两接点温度t、t0时的热电动势等于该热电偶在接点温度为t、tn和tn、t0时的相应热电动势的代数和。中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据。 4、试述热电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理。

答：热电偶冷端温度补偿的方法主要有：一是冷端恒温法。这种方法将热电偶的冷端放在恒温场合，有0℃恒温器和其他恒温器两种；二是补偿导线法。将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所(如仪表室)，其实质是相当于将热电极延长。根据中间温度定律，只要热电偶和补偿导线的二个接点温度一致，是不会影响热电动势输出的；三是计算修正法。修正公式为：

EAB(t,t0)?EAB(t,t1)?EAB(t1,t0)；四是电桥补偿法。利用不平衡电桥产生的电动势补偿热电偶

因冷端波动引起的热电动势的变化，工作原理如下图所示。

+te-ARcm R3R1DR2R4UI1I2EICBR5

图中，e为热电偶产生的热电动势，U为回路的输出电压。回路中串接了一个补偿电桥。R1~R5及RCM均为桥臂电阻。RCM是用漆包铜丝绕制成的，它和热电偶的冷端感受同一温度。R1~R5均用锰铜丝绕成，阻值稳定。在桥路设计时，使R1=R2，并且R1、R2的阻值要比桥路中其他电阻大得多。这样，即使电桥中其他电阻的阻值发生变化，左右两桥臂中的电流却差不多保持不变，从而认为其具有恒流特性。线路设计使得I1=I2=I/2=0.5mA。

回路输出电压U为热电偶的热电动势e、桥臂电阻RCM的压降URCM及另一桥臂电阻R5的压降UR5三者的代数和：

U?e?URCM-UR5 当热电偶的热端温度一定，冷端温度升高时，热电动势将会减小。与此同时，铜电阻RCM的阻值将增大，从而使URCM增大，由此达到了补偿的目的。

自动补偿的条件应为

?e?I1RCM??t

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镍铬-铜镍(康铜)热电偶分度表(分度号:E) (参考端温度为0摄氏度) 温度 000 100 200 300 400 500 600 700 800 900 00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0.5910 1.1920 1.8010 2.4190 3.6830 4.3290 4.9830 5.6460 6.3170 6.9960 7.6830 8.3770 9.0780 9.7870 10.501 11.222 11.949 12.681 13.419 14.161 14.909 15.661 16.417 17.178 17.942 18.71 19.481 20.256 21.033 21.814 22.597 23.383 24.171 24.961 25.754 28.549 27.345 28.143 28.943 29.744 30.546 31.350 32.155 32.96 33.767 34.574 35.382 36.19 36.999 37.808 38.617 39.426 40.236 41.045 41.853 42.662 43.47 44.278 45.085 45.819 46.697 47.502 48.306 49.109 49.911 50.713 51.513 52.312 53.11 53.907 54.703 55.498 56.291 57.083 57.873 58.663 59.451 60.237 61.022 61.806 62.588 63.368 64.147 64.294 65.7 —— 66.473 67.245 68.015 68.783 69.549 70.313 71.075 71.835 72.593 73.35 74.104 74.857 75.608 —— —— —— —— —— —— —— 1000 76.358 —— 5、用镍铬－镍硅热电偶（K）热电偶测量温度，已知冷端温度为40°C，用高精度毫伏表测得这时的热电动势为29. 188mV，求被测点的温度。

解：由镍铬-镍硅热电偶分度表查出E(40，0)=1.611mV.

E(t,0)= E(t，t0)+ E(t0，0)= 29.188mV +1.611mV=30.799 mV 再通过分度表查出其对应的实际温度为：t=740℃

6、已知铂铑10－铂铑热电偶（S）热电偶的冷端温度to=25°C，现测得热电动势E(t，to)=l1. 712mV，求热端温度 t是多少摄氏度? 解：由铂铑10-铂热电偶分度表查出

E(t0，0)=E(25，0)=0.113+(0.173-0.113）/2=0.143mV，根据式(5-2-1)计算出 E(t,0)= E(t，t0)+ E(t0，0)= 11.712mV+ 0.143mV=11.855 mV

再通过分度表查出其对应的实际温度为

t?1200?C?11.947?11.8550.092?C?1200??1192.33?C

11.947?11.8270.0121011.855?11.8270.028?C?1190??1192.33?C

11.947?11.8270.01210t?1190?C?7、己知镍铬－镍硅热电偶（K）热电偶的热端温度t=800°C，冷端温度to=25°C，求E(t ，to)是多少毫伏?

解：由镍铬-镍硅热电偶分度表可查得E(800，0)=33.277mV， E(25，0)=0.798+(1.203-0.798)/2=1.0005 E(800，25)=33.277-1.0005=32.2765mV

8、现用一支镍铬－康铜热电偶（E）热电偶测温，其冷端温度为30°C，动圈显示仪表(机械零位在0°C)指示值 为400°C，则认为热端实际温度为430°C，对不对?为什么?正确值是多少?

解：动圈显示仪表测得电动势为E(t,30)=E(400,0) E(t,30)=E(t,0)－E(30,0)=E(400,0)

E(t,0)=E(400,0)+E(30,0)=( 28.943+1.801) mV =30.744 mV

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t?420?C?30.744?30.5460.198?C?420??422.46?C

31.350?30.5460.080410A'B'A't0C9、如图7-10所示之测温回路，热电偶的分度号为K，仪表的示值应为多少摄氏度?

Cmv+At1BBt2A+T(7-10) 图7-10、题9图

答：毫伏表的示值=EAB(400)－EAC(60)+EAC(60)-EAB(300)

=EAB(400)－EAB(300)

= EAB(400)－EAB(0)+EAB(0)－EAB(300) = EAB(400, 0)－EAB(300,0) =16.395-12.207=4.188 mV

查分度号为K分度表表，显示温度为：

t?100?C?4.188?4.0950.093?C?100??102.25?C

4.508?4.0950.04131010、用镍铬－镍硅热电偶（K）热电偶测量某炉温的测量系统如图7-11所示，已知：冷端温度固定在0℃，to= 30°C，仪表指示温度为210°C，后来发现由于工作上的疏忽把补偿导线A'和B'相互接错了；

问：炉温的实际温度t为多少摄氏度?

A't0B'00CCCmv+AtBT(7-11) 解：实际温度应为270℃，因为接反后不但没有补偿到，还抵消了30℃，故应该加上60℃。

t +-At0A'0+mVB(a)t0B'0-t +-At0+-B'0-+mVB-+t0A'(b)0图7.15题10图 23

图(a)：EAB(t,0)=eAB(t)-eAB(0)

图(b)：E’AB(t,0)=eAB(t)-eAB(t0)+eAB(0)-eAB(t0)= eAB(t)+eAB(0)-2eAB(t0) ∵镍铬-镍硅(K)热电偶在0℃时eAB(0) =-eAB(0)=0mV

∴E’AB(t,0)= eAB(t)+eAB(0)-2eAB(t0)=eAB(t)-eAB(0)-2eAB(t0) =EAB(t,0)-2eAB(t0)

EAB(t,0)= E’AB(t,0)+2eAB(t0)=8.537+2×1.203=10.943mV

t?270?C?10.967?10.9430.026?C?270??269.37?C

11.967?10.5600.040910mVC60℃CAˊAˊBˊAˊt0Bˊ0℃mVA+Bt1Bt2A+A+B 图5.14 图5.15

第八章、思考题与习题

1、.光电效应有哪几种?与之对应的光电元件各有哪些?

答：光电效应有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种。基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等；基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等；基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。

2、常用的半导体光电元件有哪些?它们的图形符号如何?

答：常用的半导体光电元件有光敏二极管、光敏三极管和光电池三种。 它们的电路符号如下图所示：

光敏二极管 光敏三极管 光电池

3、.对每种半导体光电元件，画出一种测量电路。

答：光敏二极管、三极管及光电池的测量电路如下图所示。

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