溫度考試題.docx

第二節(jié) 溫度與溫標(biāo)一、 填空題1 溫度是表征物體冷熱程度的物理量，它是國際單位制（SI）中的7個(gè)基本物理量之一。2 溫度是從熱平衡的觀點(diǎn)，描述了熱平衡系統(tǒng)冷熱程度的一種物理量，它反映了物體分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的大小。3 熱力學(xué)溫度是基本物理量，它的符號(hào)為T，單位名稱為開爾文，單位符號(hào)是K，定義為水三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的1/273.16。4 溫標(biāo)是溫度的數(shù)值表示法，是溫度度量的標(biāo)尺，經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)是根據(jù)人們的經(jīng)驗(yàn)定義的溫標(biāo)。5 熱力學(xué)溫標(biāo)是以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)，它是建立在卡諾循環(huán)基礎(chǔ)上的理想溫標(biāo)。6 熱力學(xué)溫度是由熱力學(xué)第二定律來定義的，熱力學(xué)溫標(biāo)一般是采用氣體溫度計(jì)來實(shí)現(xiàn)的。7 攝氏溫度是從熱力學(xué)溫度導(dǎo)出的，它也是熱力學(xué)溫度，它們之間相差一個(gè)常數(shù)，攝氏溫度的符號(hào)為 t ，單位名稱為攝氏度，單位的符號(hào)是。8 熱力學(xué)溫度與攝氏溫度之間的關(guān)系式是T=t+273.15，式中T的單位為K，t的單位為。91990年國際溫標(biāo)（ITS-90），同時(shí)定義了兩種溫度，它們是國際開爾文溫度和國際攝氏溫度，它們的符號(hào)分別為T90和 t90 。10. 從測(cè)溫特性來看，熱力學(xué)溫標(biāo)是一種和任何特定物質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)的絕對(duì)，國標(biāo)溫標(biāo)是一種國際間協(xié)議性的經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。11我國目前采用的溫標(biāo)是1990年國際溫標(biāo)，其代號(hào)為ITS-90。12ITS-90規(guī)定，用于平衡氫三相點(diǎn)（13.8033K）到銀凝固點(diǎn)（961.78）溫度范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)儀器是鉑電阻溫度計(jì),它必須是由無應(yīng)力的純鉑絲制成的。13ITSA-90規(guī)定，（0961.78）溫度范圍內(nèi)，鉑電阻溫度計(jì)的電阻值與溫度的關(guān)系式是由一個(gè)特定的參考函數(shù)Wr(T90)和一個(gè)與該溫度計(jì)有關(guān)的偏差函數(shù)W(T90)得出的。19水三相點(diǎn)的熱力學(xué)溫度為273.16K，攝氏溫度為0.01。20水三相點(diǎn)溫度是指在一個(gè)密閉的壓力約為609.14Pa的容器中，冰、水和水蒸汽三相共存的平衡溫度。21無論是物體的凝固點(diǎn)或是三相點(diǎn)，都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即具體有一個(gè)連續(xù)的液一固交界面，這個(gè)交界面應(yīng)盡可能地靠近并包圍被分度的溫度計(jì)的感溫元件。23熱量的交換方式有導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射三種基本方式。三問答題7我國目前采用的是什么溫標(biāo)，它的主要內(nèi)容是什么？ 答：我國目前采用的溫標(biāo)是1990年國際溫際，其代號(hào)為ITS-90，它是目前國際上通用的溫標(biāo)。ITS-90的主要內(nèi)容為： 規(guī)定了17個(gè)定義固定點(diǎn)的溫度值； 規(guī)定了4種溫標(biāo)內(nèi)插儀器，它們分別是蒸汽壓溫度計(jì)、氣體溫度計(jì)、鉑電阻溫度計(jì)和光學(xué)（光電）高溫計(jì)； 在定義固定點(diǎn)之間的溫度值，由定義的溫標(biāo)內(nèi)插儀器的示值按溫標(biāo)規(guī)定的一系列相應(yīng)的插補(bǔ)公式計(jì)算。 101990年國際溫標(biāo)在0鋅凝固點(diǎn)（419.527）分溫區(qū)內(nèi)規(guī)定的內(nèi)插儀器、內(nèi)插公式及分度點(diǎn)分別是什么？ 答：0419. 527分溫區(qū)的內(nèi)插儀器是鉑電阻溫度計(jì)，它是由無應(yīng)力的純鉑絲制成，要求其W（29.7646）1.11807。在0419. 527分溫區(qū)內(nèi)，鉑電阻溫度計(jì)的內(nèi)插公式為： 參考函數(shù)為：Wr（T90）=Co+i 式中：CO及Ci為系數(shù)，T90為溫度值，單位為K。 偏差函數(shù)為：W（T90）-Wr（T90）=aW（T90）-1+bW（T90）-12式中：a、b溫度計(jì)的特性系數(shù)；W（T90）溫度計(jì)在溫度為T90時(shí)的電阻值與水三相點(diǎn)處電阻值的比值；Wr（T90）溫度為（T90）時(shí)的參考函數(shù)值（電阻比）；T90溫度值，單位為K。在0419. 527分溫區(qū)內(nèi)，鉑電阻溫度計(jì)的分度是在水三相點(diǎn)（0.01），錫凝固點(diǎn)（231. 928）和鋅凝固點(diǎn)（419. 527）三個(gè)定義固定點(diǎn)上進(jìn)行的，根據(jù)三固定點(diǎn)測(cè)量值可以求出溫度計(jì)的特性系數(shù)a和b，經(jīng)分度后的溫度計(jì)可以用來測(cè)定T90值。 19用溫度計(jì)進(jìn)行溫度測(cè)量的理論依據(jù)是什么？ 答：用溫度計(jì)進(jìn)行溫度測(cè)量的理論依據(jù)是熱力學(xué)第零定律。 熱力學(xué)第零定律是關(guān)于物體相互熱接觸狀態(tài)與特性的表述，它的主要內(nèi)容是：如果兩個(gè)系統(tǒng)中每一個(gè)系統(tǒng)都與第三個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡，則這兩個(gè)系統(tǒng)彼此也必定處于熱平衡，也就是一切互為熱平衡的物體都具有相同的溫度。 根據(jù)熱力學(xué)第零定律，我們可以設(shè)想某一系統(tǒng)為溫度計(jì)，依次與另外的系統(tǒng)進(jìn)行熱接觸，根據(jù)它們間熱平衡的程度，來確定被測(cè)系統(tǒng)的溫度值。 22什么是溫度計(jì)的穩(wěn)定性和錄敏度？ 答：溫度計(jì)的穩(wěn)定性是指溫度計(jì)具有保持其計(jì)量特性恒定的能力。 溫度計(jì)的靈敏度是指溫度計(jì)的響應(yīng)變化除以相應(yīng)的激勵(lì)變化。第三節(jié) 電阻溫度計(jì)及二次儀表一填空題1標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)包括感溫元件(電阻體)、內(nèi)外引線、保護(hù)管和接線排叉等四部分。2工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu)一般由感溫元件(電阻體)、內(nèi)引線、保護(hù)管和接線盒組成。5工業(yè)鉑熱電阻的R（0）= 100 或 10 。6工業(yè)銅熱電阻的R（0）= 100 或50。7檢定工業(yè)用熱電阻時(shí)，一般檢定0的電阻值R()和100的電阻值R(100)，然后求出電阻比R(100)/R(0)，確定其是否符合技術(shù)要求。8鉑電阻溫度計(jì)的特點(diǎn)是準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好和性能可靠。13工業(yè)鉑熱電阻的R（100）/R（0）=1.38500.0006A級(jí)、R（100）/R（0）=1.38500.0012B級(jí)。三問答和計(jì)算題3對(duì)制造電阻溫度計(jì)感溫元件的金屬材料有哪些要求？答：對(duì)制造電阻溫度計(jì)感溫元件的材料的主要要求有：（1）電阻溫度系數(shù)要大；（2）電阻值與溫度的變化關(guān)系應(yīng)盡可能呈線性關(guān)系。這樣可減小內(nèi)插方程的計(jì)算誤差；（3）電阻率要大，電阻率大則繞在骨架上的電阻絲就短，電阻體也就小，熱慣性和熱容量就小，測(cè)溫速度快，測(cè)溫準(zhǔn)確度就高；（4）金屬的物理、化學(xué)性能要穩(wěn)定；（5）金屬要有較高的復(fù)現(xiàn)性，以達(dá)到互換的目的。4鉑熱電阻的引出線除二線制外，還采用三線制和四線制，其目的是什么？答：鉑熱電阻采用三線制的目的是為了減少熱電阻與測(cè)量儀表（測(cè)量橋路）之間連接導(dǎo)線電阻的影響，以及導(dǎo)線電阻隨環(huán)境溫度變化而變化所帶來的測(cè)量誤差。采用四線制測(cè)量可以消除連接導(dǎo)線電阻的影響。15檢定和使用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)時(shí)，為什么要規(guī)定通過鉑電阻溫度計(jì)的電流為1mA？測(cè)量過程中為什么要電流換向？為什么要交換引線？答：測(cè)量電阻溫度計(jì)的電阻值時(shí)，不論采用什么方法都會(huì)有電流通過電阻溫度計(jì)，該電流將在電阻感溫元件和引線上產(chǎn)生焦耳熱，此熱效應(yīng)將使感溫元件自身的溫度升高，引起一定的測(cè)量誤差。為使這種現(xiàn)象對(duì)測(cè)量的影響不超過一定的限度和規(guī)范電阻溫度計(jì)的設(shè)計(jì)、制造、使用及性能評(píng)定，規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的工作電流為1mA。 測(cè)量過程中采用電流換向的方法是為了消除雜散電勢(shì)引入的誤差。 測(cè)量過程中采用交換引線的方法是為了消除引線電阻引入的誤差；30一支二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的檢定證書值為:Rtp=25.1345；W（100）=1.39275；Wzn=2.56880；WGa=1.11813；a8=-5.010-5；b8=-1.610-5今用它檢定一支B級(jí)，分度號(hào)為Pt100的工業(yè)鉑電阻，檢定數(shù)據(jù)見表（35），其中被檢的R（100）值已計(jì)算完成，試完成其余計(jì)算并填好此表格，判斷其是否合格？表（35）工業(yè)熱電阻檢定記錄溫 度 計(jì)標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)被檢電阻溫度計(jì)測(cè) 定 點(diǎn)冰點(diǎn)槽溫度下的電阻值Rt0*()水沸點(diǎn)槽溫度下的電阻值Rtb*()冰點(diǎn)槽溫度下的電阻值Rt0()水沸點(diǎn)槽溫度下的電阻值Rtb()讀 數(shù)125.131434.9263100.012138.326225.131334.9268100.012138.330325.131434.9272100.013138.335425.131434.9276100.014138.338平 均 數(shù)25.131434.9270100.013138.332實(shí)際溫度()冰點(diǎn)槽t0-0.021水沸點(diǎn)槽tb99.187溫度修正值()冰點(diǎn)槽t00.021水沸點(diǎn)槽tb0.813被檢熱電阻R(0)()100.021被檢熱電阻R(100)()138.640被檢熱電阻 R(100)/R(0)1.38608R(100)/R(0)0.00108檢定結(jié)論合格答：對(duì)檢定記錄表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將計(jì)算結(jié)果填入表中（見上表）標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)0時(shí)的電阻值為：R*（0）=Rtp/1.00003986=25.13451.00003986 =25.1335()冰點(diǎn)恒溫槽的實(shí)際溫度為：to=R*to-R*（0）/0.003986R*(0) =(25.1314-25.1335)/(0.00398625.1335) =-0.021()冰點(diǎn)槽的溫度修正值t0為: t0=0-t0=0-(-0.021)=0.021()被檢熱電阻0時(shí)的電阻值R()為: R()=Rt0+t0（）t=0 =100.013+0.0210.00391100100.021()被檢熱電阻在100時(shí)的電阻值R(100)與0時(shí)的電阻值R()之比為:R（100）/R（0）=138.640100.0211.38611與規(guī)程規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電阻比之差為:R（100）/R（0）=1.38611-1.3850=0.00111 0.0011 由于規(guī)程規(guī)定B級(jí)鉑熱電阻的R（100）/R（0）的允許偏差值為0.0012，故被檢熱電阻符合B級(jí)鉑熱電阻要求。第四節(jié) 熱電偶溫度計(jì)及二次儀表一、 填空題1熱電偶能用來測(cè)量溫度，是基于熱能和電能互相轉(zhuǎn)換的原理，即熱電現(xiàn)象。2熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)的大小僅與熱電偶材料的性質(zhì)和兩端溫度有關(guān)，與熱電偶長度和直徑無關(guān)。3在熱電偶回路中，接入中間導(dǎo)線，只要中間導(dǎo)線兩端溫度相同則對(duì)熱電偶回路的總熱電勢(shì)沒有影響。4利用熱電偶測(cè)溫時(shí)，根據(jù)中間導(dǎo)體定律，只要顯示儀表和連接導(dǎo)線接入熱電偶回路的接點(diǎn)溫度相同，則儀表的接入對(duì)熱電偶的熱電勢(shì)沒有影響。5在熱電偶回路中，如果電極A、B分別與連接導(dǎo)線A、B相接，接點(diǎn)溫度分別為T、Tn、T0（見圖），則回路的熱電勢(shì)EABBA（T、Tn、T0）等于EAB（T，Tn）+EAB（Tn，T0）。6鉑銠10鉑熱電偶的正極為鉑銠合金，其名義上含鉑90%，銠10%。負(fù)極是純鉑。8檢定工作用熱電偶常用比較法。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)熱電偶與被檢熱電偶的連接方式不同，檢定方法又分雙級(jí)比較法、同名極比較法和微差比較法。三問答題5.為什么在檢定熱電偶時(shí)要對(duì)爐溫變化進(jìn)行規(guī)定?檢定工作用鎳鉻鎳硅，鎳鉻一考銅熱電偶時(shí)，對(duì)爐溫變化是怎樣規(guī)定的?答：因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)熱電偶和被檢熱電偶不是在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行測(cè)量的，雖然爐溫穩(wěn)定，但隨著時(shí)間的延長，爐溫有微量變化就會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來誤差。為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確度，在檢定熱電偶時(shí)，必須對(duì)爐溫變化進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)定。規(guī)程中規(guī)定，采用雙極比較法檢定工作用鎳鉻鎳硅和鎳鉻考銅熱電偶時(shí)，在整個(gè)測(cè)量過程時(shí)間內(nèi)，檢定爐內(nèi)溫度變化不得超過0.5。采用微差法檢定時(shí)，檢定爐內(nèi)溫度變化不得超過5。9什么是雙極比較法?它具有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?答：雙極比較法是將標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和被檢熱電偶捆扎在一起，將測(cè)量端置于檢定爐內(nèi)均勻的高溫區(qū)域中，用電測(cè)裝置分別測(cè)出標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和被檢熱電偶的熱電勢(shì)，以確定被檢熱電偶的誤差。 雙極比較法優(yōu)點(diǎn)： (1)方法簡單，操作方便；(2)不同型號(hào)的熱電偶可以在同一爐內(nèi)檢定；(3)熱電偶測(cè)量端捆與不捆均可，但必須在同一等溫面上；(4)測(cè)量次數(shù)少,一般為24次；（5）若標(biāo)準(zhǔn)和被檢熱電偶型號(hào)相同，其熱電勢(shì)相近，因而減少電測(cè)裝置的系統(tǒng)誤差。 雙極比較法缺點(diǎn)： (1)爐溫控制要求嚴(yán)格； (2)要求熱電偶參考端溫度在0，否則應(yīng)修正； (3)標(biāo)準(zhǔn)和被檢熱電偶型號(hào)不同，其熱電勢(shì)差異較大，操作時(shí)要嚴(yán)防損壞檢流計(jì)。17現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫為什么要采用補(bǔ)償導(dǎo)線?答：使用補(bǔ)償導(dǎo)線的目的，除了將熱電偶的參考端從高溫處移到環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方，同時(shí)能節(jié)省大量的價(jià)格較貴的貴金屬和性能穩(wěn)定的稀有金屬；使用補(bǔ)償導(dǎo)線也便于安裝和線路敷設(shè)；用較粗直徑和導(dǎo)電系數(shù)大的補(bǔ)償導(dǎo)線代替熱電極，可以減少熱電偶回路電阻，以利于動(dòng)圈式顯示儀表的正常工作和自動(dòng)控制溫度。20鉑銠10鉑熱電偶測(cè)溫的優(yōu)缺點(diǎn)是什么?答：鉑銠10-鉑熱電偶的優(yōu)點(diǎn)是：熱電性能穩(wěn)定，抗氧化性能好，宜在氧化性、中性氣氛及真空中使用。缺點(diǎn)：價(jià)格較貴，機(jī)械強(qiáng)度稍差，熱電勢(shì)較小，需要配用靈敏度較高的測(cè)溫儀表。熱電偶不能在還原性氣氛、二氧化碳以及硫、硅、碳化合物所產(chǎn)生的蒸汽中使用。36用二等標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10一鉑熱電偶作標(biāo)準(zhǔn)，按雙極比較法檢定一支工作用鎳鉻一鎳硅熱電偶，在600附近測(cè)得的熱電動(dòng)勢(shì)平均值。標(biāo)測(cè)=5.186mV，被測(cè)=24.561mV。已知參考端溫度為O，e標(biāo)證（600）=5.237mV，e被分（600）=24.902mV，S標(biāo)（600）=10.19V/,S被(600)=42.53V/, 求被檢熱電偶在600時(shí)的誤差。解：根據(jù)雙極比較法檢定時(shí)的計(jì)算公式：e被=被測(cè)+s被-e被分由題意被測(cè)=24.561，e被分=24.902mV，標(biāo)測(cè)=5.186mV，e標(biāo)證=5.237mV，S標(biāo)=10.19V/，S被=42.53V/，代入上可得: e=24.561+0.04253-24.902 =-0.128mV計(jì)算溫度值t=-3故被檢熱電偶600時(shí)的誤差為-3。37用二等標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10鉑熱電偶，檢定一支工作用級(jí)鎳鉻一鎳硅熱電偶，檢定結(jié)果如下表，請(qǐng)計(jì)算后填好此表，并判斷是否合格。解：檢定工作用極鎳鉻鎳硅熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)值計(jì)算公式e被=+s被-e被分此公式是以0為參考端溫度，首先應(yīng)將參考端溫度進(jìn)行修正，修公式為： e（800，0）=e（800，20）+e（20，0）根據(jù)題意，e標(biāo)測(cè)的平均值=（7.207+7.209）mV= 7.208 mV 標(biāo)(800，0)=7.208+0.113 = 7.321mVe被測(cè)的平均值=（32.642+32.468）=32.465mV 被(800，0)=32.465+0.798=32.263mV已知e被分=33.277mV s被=41V/=0.041mV/ s標(biāo)=11V/=0.011mV/代入計(jì)算被檢熱電偶在800時(shí)熱電動(dòng)勢(shì)誤差公式,則: e=33.263+0.041-33.277=33.263+0.7454-33.277 =0.06054mV換算為溫度 t= =1.480.75%800 結(jié)論:合格第五節(jié) 數(shù)字溫度表與溫度變送器三、問答題3試述檢定配熱電阻數(shù)字溫度表所需的儀器設(shè)備及各自的用途，對(duì)檢定的環(huán)境條件有何要求？答：檢定配熱電阻數(shù)字溫度表需用的儀器設(shè)備如下： 直流電阻箱：標(biāo)準(zhǔn)器； 電阻(可調(diào))：線路電阻(四線制沒有此電阻)； 專用導(dǎo)線：直流電阻箱與數(shù)字溫度表的連接導(dǎo)線； 交流穩(wěn)壓電源；給儀表供電； 兆歐表：測(cè)量絕緣電阻；檢定的環(huán)境條件：溫度(202)，準(zhǔn)確度等級(jí)低于0.5級(jí)的儀表，溫度(205)，相對(duì)濕度4575。6如何進(jìn)行數(shù)字溫度表的短時(shí)間零點(diǎn)漂移檢定？數(shù)字溫度表允許短時(shí)間零點(diǎn)漂移量是多少？答：數(shù)字溫度表短時(shí)間零點(diǎn)漂移的檢定方法是：儀表經(jīng)過預(yù)熱后，給被檢儀表輸入0所對(duì)應(yīng)的電量值（如果有“調(diào)零”機(jī)構(gòu)則可再經(jīng)零點(diǎn)調(diào)整），讀取t0，以后每隔10min測(cè)量一次（測(cè)量值為ti為1min之內(nèi)五次儀表讀數(shù)的平均值），經(jīng)過1h，取ti之差絕對(duì)值最大的值作為該儀表短時(shí)間零點(diǎn)漂移。短時(shí)間零點(diǎn)漂移, 1h內(nèi)零點(diǎn)漂移不能大于允許基本誤差的1/5。第六節(jié) 玻璃液體溫度計(jì)及其它溫度計(jì)三、回答題12.用二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)檢定工作用的玻璃液體溫度計(jì)，檢定溫度為300，二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)的分度值為0.1，證書中300的修正值為-0.13，上限溫度檢定后的零點(diǎn)位置為-0.02；被檢溫度計(jì)分度值為0.5。測(cè)量結(jié)果如下：標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)（格）+0.1+0.1+0.2+0.2被檢溫度計(jì)（格）+1.0+1.0+1.1+1.1 檢定后測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)的零點(diǎn)位置為-0.01。試計(jì)算被檢溫度計(jì)在300的示值修正值。解：標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)示值=檢定點(diǎn)溫度+標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)讀數(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)分度值=300+0.1=300.015被檢溫度計(jì)示值=檢定點(diǎn)溫度計(jì)+被檢溫度計(jì)讀數(shù)平均值被檢溫度計(jì)分度值=300+0.5=300.525標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)示值修正值=原證書修正值+（原證書中上限溫度檢定后的零點(diǎn)位置一新測(cè)得的上限溫度檢定后的零點(diǎn)位置）=（-0.13）+（-0.02）-（-0.01）=-0.14實(shí)際溫度=標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)示值+該點(diǎn)修正值 =300.015+（-0.14）= 299.875被測(cè)溫度計(jì)示值修正值=實(shí)際溫度-被檢溫度計(jì)示值 =299.875-300.525=-0.650修約后被檢溫度計(jì)示值修正值為-0.6513根據(jù)分度值和測(cè)量范圍的不同，工作用玻璃液體溫度計(jì)可分為精密溫度計(jì)和普通溫度計(jì)，由于特殊情況進(jìn)行局浸檢定。該溫度計(jì)所指示的溫度為50.65，