核儀表總復(fù)習(xí)

1、測量的基本概念測量的基本概念一、測量方法一、測量方法1 1、按如何取得測量結(jié)果進行分類、按如何取得測量結(jié)果進行分類 直接測量法直接測量法間接測量法間接測量法組合測量法組合測量法2 2、按測量方式來分類、按測量方式來分類 偏差式測量法偏差式測量法零位式測量法零位式測量法( (補償式測量法）補償式測量法）微差式測量法微差式測量法3 3、按被測量在測量過程中的狀態(tài)分類、按被測量在測量過程中的狀態(tài)分類靜態(tài)測量靜態(tài)測量動態(tài)測量動態(tài)測量4 4、按測量條件相同與否分類、按測量條件相同與否分類等精度測量等精度測量不等精度測量不等精度測量1 1、指示值的、指示值的絕對誤差絕對誤差 = x = x x x0 0

2、x x 測量的指示值測量的指示值 x x0 0 被測量的實際值被測量的實際值2 2、指示值的、指示值的相對誤差相對誤差 0010000100000 xxxx二、誤差的表示方法二、誤差的表示方法 測量誤差就是測量值與真實值之間的差值，它測量誤差就是測量值與真實值之間的差值，它反映了測量質(zhì)量的好壞。反映了測量質(zhì)量的好壞。3 3、引用誤差引用誤差 m m 其中：其中：A Am m 儀表的量程范圍儀表的量程范圍 4 4、基本誤差基本誤差 在全量程中，平衡增加或減小時，引用誤差的最大值。在全量程中，平衡增加或減小時，引用誤差的最大值。 00100001000mmmAxxA5 5、附加誤差附加誤差 指當(dāng)儀

3、表的使用條件偏離額定條件下出現(xiàn)的誤差。指當(dāng)儀表的使用條件偏離額定條件下出現(xiàn)的誤差。00100maxmmAR反應(yīng)堆核測量與輻射監(jiān)測反應(yīng)堆核測量與輻射監(jiān)測1.1 1.1 核儀表的工作原理核儀表的工作原理一、概述一、概述 核輻射可以利用它們和物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)的變化核輻射可以利用它們和物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)的變化進行觀察和檢測進行觀察和檢測。1 1 核輻射檢測裝置組成核輻射檢測裝置組成 核輻射探測器、探測器輸出信號的處理儀器和其它核輻射探測器、探測器輸出信號的處理儀器和其它一些附屬設(shè)備。一些附屬設(shè)備。2 2 核輻射探測器的主要作用核輻射探測器的主要作用 使進入探測器靈敏區(qū)域的使進入探測器靈敏區(qū)域的核輻射

4、轉(zhuǎn)變?yōu)楹溯椛滢D(zhuǎn)變?yōu)樾盘柼幚硇盘柼幚碓O(shè)備能夠接收的設(shè)備能夠接收的信號信號，例如電信號、光信號、聲信，例如電信號、光信號、聲信號、熱信號等。號、熱信號等。3 3 核輻射探測器的基本類型核輻射探測器的基本類型 氣體探測器、半導(dǎo)體探測器和閃爍探測器。氣體探測器、半導(dǎo)體探測器和閃爍探測器。4 4 與探測器配合的電信號處理設(shè)備與探測器配合的電信號處理設(shè)備 高壓電源、放大器、甄別器、計數(shù)器、計數(shù)率計高壓電源、放大器、甄別器、計數(shù)器、計數(shù)率計脈沖幅度分析器、符合和反符合單元等。脈沖幅度分析器、符合和反符合單元等。5 5 核輻射轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕倪^程核輻射轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕倪^程第一階段第一階段 入射粒子通過與探測器物質(zhì)

5、的相互作用，轉(zhuǎn)變或入射粒子通過與探測器物質(zhì)的相互作用，轉(zhuǎn)變或產(chǎn)生帶電粒子，這些帶電粒子在探測器內(nèi)的一個特定產(chǎn)生帶電粒子，這些帶電粒子在探測器內(nèi)的一個特定區(qū)域使原子或分子電離和激發(fā)；區(qū)域使原子或分子電離和激發(fā)；第二階段第二階段 初電離或激發(fā)的原子，在探測器的外加電場中作初電離或激發(fā)的原子，在探測器的外加電場中作定向移動，因而在探測器外部負載電路中給出一個電定向移動，因而在探測器外部負載電路中給出一個電流信號，稱為探測器的本征電流信號。流信號，稱為探測器的本征電流信號。二二 中子探測的基本方法中子探測的基本方法核反應(yīng)、核反沖、核裂變、激活化法等。核反應(yīng)、核反沖、核裂變、激活化法等。 不同能量的中子

6、與物質(zhì)相互作用的差別頗大，所不同能量的中子與物質(zhì)相互作用的差別頗大，所以相應(yīng)的探測器在結(jié)構(gòu)上及探測原理也區(qū)別較大。以相應(yīng)的探測器在結(jié)構(gòu)上及探測原理也區(qū)別較大。通過反應(yīng)產(chǎn)生直接電離粒子被測量。通過反應(yīng)產(chǎn)生直接電離粒子被測量。方法方法核反應(yīng)核反應(yīng)靶材料靶材料用途用途核反應(yīng)核反應(yīng) ( n, )( n, )( n, p )( n, p )1010B, B, 6 6Li, Li, 3 3HeHe熱、慢中子注量率熱、慢中子注量率核反沖核反沖( n, ( n, n )n )H H快中子注量率快中子注量率核裂變核裂變 ( n, f )( n, f )233233U, U, 235235U,U,239239Pu

7、 Pu 等等熱中子注量率熱中子注量率活活 化化 ( n, )( n, ) In, Au, DyIn, Au, Dy( (鏑鏑) )等等慢中子的注量率慢中子的注量率三三 氣體探測器氣體探測器電離室、正比計數(shù)器、電離室、正比計數(shù)器、G-MG-M計數(shù)器。計數(shù)器。 核輻射轉(zhuǎn)變成為電信號的物理過程都是在探測器核輻射轉(zhuǎn)變成為電信號的物理過程都是在探測器內(nèi)充特定氣體的特定體積中進行的。內(nèi)充特定氣體的特定體積中進行的。 正比區(qū)：正比區(qū)：V V2 2VV3 3：電子在電場加速中獲得能量足以產(chǎn)生二次：電子在電場加速中獲得能量足以產(chǎn)生二次電離，產(chǎn)生了電離雪崩。電離，產(chǎn)生了電離雪崩。 有限正比區(qū)有限正比區(qū)：V V3

8、3 V V4 4 當(dāng)電壓大于當(dāng)電壓大于V V3 3后，原電離電荷大的，后，原電離電荷大的，比小的其放大倍數(shù)相對變小，即放大倍數(shù)比小的其放大倍數(shù)相對變小，即放大倍數(shù)A A與人射粒子能量有關(guān)。與人射粒子能量有關(guān)。 G-M G-M區(qū)區(qū)：當(dāng)電壓大于：當(dāng)電壓大于V V4 4 ，室內(nèi)的激發(fā)光子起主導(dǎo)作用，使整個，室內(nèi)的激發(fā)光子起主導(dǎo)作用，使整個室內(nèi)氣體放大，發(fā)生電子雪崩，輸出脈沖大小與粒子能量無關(guān)。室內(nèi)氣體放大，發(fā)生電子雪崩，輸出脈沖大小與粒子能量無關(guān)。、復(fù)合區(qū)：、復(fù)合區(qū)：0 V0 V1 1、電離區(qū)、電離區(qū)：V V1 1VV2 2，原電原電離離子全被電極收集。離離子全被電極收集。計數(shù)器脈沖計數(shù)器脈沖計數(shù)與

9、外加計數(shù)與外加電壓的關(guān)系電壓的關(guān)系( (一一) )氣體電離室氣體電離室電離室電離室 利用核輻射對物質(zhì)的電離作用，使其工作特性處于飽利用核輻射對物質(zhì)的電離作用，使其工作特性處于飽和電流區(qū)間的檢測裝置。和電流區(qū)間的檢測裝置。工作原理工作原理 中子在涂硼電極上產(chǎn)生帶電粒子，當(dāng)它進入室內(nèi)時，中子在涂硼電極上產(chǎn)生帶電粒子，當(dāng)它進入室內(nèi)時，與室內(nèi)充氣與室內(nèi)充氣( (氦、氬氦、氬) )體發(fā)生相互作用，產(chǎn)生正、負離子體發(fā)生相互作用，產(chǎn)生正、負離子對，被收集極收集，產(chǎn)生輸出電流對，被收集極收集，產(chǎn)生輸出電流 I I，I I 的大小反映了的大小反映了中子注量率的大小。中子注量率的大小。 式中：式中：V V 電離室

10、的有效體積電離室的有效體積; ; N N0 0 單位體積、單位時間原電離子數(shù)單位體積、單位時間原電離子數(shù); ;適用于熱中子注量率：適用于熱中子注量率：10102 2 10 1010 10 n ncmcm2 2 s s。dvNeIV0補償電離室補償電離室 在有強在有強場的情況下，要探測中子的強度，就需要消除場的情況下，要探測中子的強度，就需要消除在電在電離室產(chǎn)生的電流的影響，通常使用離室產(chǎn)生的電流的影響，通常使用補償電離室。補償電離室。 在中子電離室區(qū)，中子產(chǎn)生的電流在中子電離室區(qū)，中子產(chǎn)生的電流InIn，產(chǎn)生的電流產(chǎn)生的電流II，在，在電離室區(qū)內(nèi)，只有電離室區(qū)內(nèi)，只有產(chǎn)生的電流產(chǎn)生的電流II，

11、它與前者的方向相反，所，它與前者的方向相反，所以，電流表的讀數(shù)為：以，電流表的讀數(shù)為： I = (II = (In n +I +I ) ) I I = I= In n 通過調(diào)節(jié)電壓通過調(diào)節(jié)電壓 V V1 1 使使電電流值抵消，就可補償流值抵消，就可補償影響，影響，測量電流即為中子產(chǎn)生的電流。測量電流即為中子產(chǎn)生的電流。適用于熱中子通量范圍：適用于熱中子通量范圍：2.52.510102 2 10101010 n n(cm(cm2 2 S) S)長中子電離室長中子電離室 長中子電離室由長中子電離室由幾個短中子電離室?guī)讉€短中子電離室組成。每一個短中組成。每一個短中子電離室是一個筒形容器，由子電離室是

12、一個筒形容器，由高壓電極高壓電極和和收集極收集極以及內(nèi)以及內(nèi)充充混合氣體混合氣體組成。內(nèi)部充以混合氣體：組成。內(nèi)部充以混合氣體：1%1%氦氦+6%+6%氮氮+93%+93%氬氬。高壓電極內(nèi)表面和收集極外表面。高壓電極內(nèi)表面和收集極外表面涂硼涂硼。 中子打入容器內(nèi)與硼發(fā)中子打入容器內(nèi)與硼發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的鋰離子和生反應(yīng)而產(chǎn)生的鋰離子和 粒子使混合氣體電離，粒子使混合氣體電離，產(chǎn)生正負離子對。在外加產(chǎn)生正負離子對。在外加電場的作用下，分別向陰電場的作用下，分別向陰極和陽極（收集電極和高極和陽極（收集電極和高壓電極）運動，形成電脈壓電極）運動，形成電脈沖。中子通量足夠大時，沖。中子通量足夠大時，射線產(chǎn)

13、生的電流可忽略射線產(chǎn)生的電流可忽略不計。不計。 BFBF3 3 正比計數(shù)器正比計數(shù)器 BFBF3 3正比計數(shù)管是一金屬圓管做成的，沿著管的軸正比計數(shù)管是一金屬圓管做成的，沿著管的軸向緊懸著一根小直徑的集電極（通常用鎢），管內(nèi)充向緊懸著一根小直徑的集電極（通常用鎢），管內(nèi)充以三氟化硼氣體，其原理如圖所示，硼吸收中子后發(fā)以三氟化硼氣體，其原理如圖所示，硼吸收中子后發(fā)出出粒子使三氟化硼電離，一次電離所產(chǎn)生的電子在粒子使三氟化硼電離，一次電離所產(chǎn)生的電子在計數(shù)管內(nèi)電場作用下加速并向集電極移動，它獲得的計數(shù)管內(nèi)電場作用下加速并向集電極移動，它獲得的能量足以使其它分子電離，這些電子全部到中心電極能量足以使

14、其它分子電離，這些電子全部到中心電極后，在負載電阻上就產(chǎn)生一個電壓脈沖，脈沖頻率與后，在負載電阻上就產(chǎn)生一個電壓脈沖，脈沖頻率與中子通量水平成線性關(guān)系。中子通量水平成線性關(guān)系。 （二）正比計數(shù)管（二）正比計數(shù)管涂硼正比計數(shù)管涂硼正比計數(shù)管 中心陽極是不銹鋼絲，圓筒形陰極是由純鋁制成的。中心陽極是不銹鋼絲，圓筒形陰極是由純鋁制成的。陰級內(nèi)表面涂以陰級內(nèi)表面涂以1010B B濃度為濃度為92%92%的硼，兩電極之間相互絕的硼，兩電極之間相互絕緣，計數(shù)管內(nèi)充以氬氣（緣，計數(shù)管內(nèi)充以氬氣（ArAr）和少量一氧化碳（）和少量一氧化碳（COCO）。）。 核反應(yīng)產(chǎn)生的鋰離子和核反應(yīng)產(chǎn)生的鋰離子和粒子使氬氣電

15、離，產(chǎn)生電子粒子使氬氣電離，產(chǎn)生電子和正離子。在外電場的作用下，電子和正離子分別向陽和正離子。在外電場的作用下，電子和正離子分別向陽極和陰極運動，形成電脈沖（極和陰極運動，形成電脈沖（脈沖）。脈沖）。 四、固體探測器四、固體探測器 利用輻射與固體的相互作用來進行輻射測量的探測利用輻射與固體的相互作用來進行輻射測量的探測器，稱為固體探測器，器，稱為固體探測器，如各種類型的閃爍計數(shù)器、半如各種類型的閃爍計數(shù)器、半導(dǎo)體探測器導(dǎo)體探測器等。等。閃爍計數(shù)器的工作原理閃爍計數(shù)器的工作原理 根據(jù)根據(jù)射線照射在某些閃爍體上能使它發(fā)出閃光射線照射在某些閃爍體上能使它發(fā)出閃光的原的原理進行測量的一種探測器。理進行

16、測量的一種探測器。當(dāng)射線照在閃爍體上后發(fā)出熒光，利用光導(dǎo)和反光當(dāng)射線照在閃爍體上后發(fā)出熒光，利用光導(dǎo)和反光材料，使大部分熒光光子收集到光電倍增管的光陰材料，使大部分熒光光子收集到光電倍增管的光陰極上。光子在對光靈敏的陰極上打出光電子，這些極上。光子在對光靈敏的陰極上打出光電子，這些光電子經(jīng)過光電倍增管倍增、放大，倍增后的電子光電子經(jīng)過光電倍增管倍增、放大，倍增后的電子在陽極上產(chǎn)生電壓脈沖，此脈沖被電子線路放大和在陽極上產(chǎn)生電壓脈沖，此脈沖被電子線路放大和分析后記錄下來，這樣就可以對粒子進行探測了。分析后記錄下來，這樣就可以對粒子進行探測了。 閃爍體的發(fā)光原理閃爍體的發(fā)光原理由于帶電粒子通過閃爍

17、體時，它的內(nèi)部原子或分由于帶電粒子通過閃爍體時，它的內(nèi)部原子或分子被激發(fā)處于高能級，而再隨即恢復(fù)到低能級子被激發(fā)處于高能級，而再隨即恢復(fù)到低能級（基態(tài)）時就輻射出光子。（基態(tài)）時就輻射出光子。閃爍體材料閃爍體材料無機晶體無機晶體 有單晶體（如有單晶體（如TlTl激活的激活的NaINaI和和TlTl激活的激活的CsICsI）和粉）和粉末晶體（末晶體（AgAg激活的激活的ZnSZnS）。 有機閃爍體有機閃爍體 可分為有機晶體、有機溶液和塑料閃爍體等可分為有機晶體、有機溶液和塑料閃爍體等。 光電倍增管光電倍增管 作用作用 把閃爍體的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，并且充當(dāng)一個把閃爍體的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，并且充

18、當(dāng)一個放大倍數(shù)大于放大倍數(shù)大于10105 5的放大器。的放大器。組成組成 由一個光陰級和多個倍增電極（又稱打拿極）以由一個光陰級和多個倍增電極（又稱打拿極）以及一個陽極。及一個陽極。 光陰極把入射光能量的一部分轉(zhuǎn)變成電子，電子光陰極把入射光能量的一部分轉(zhuǎn)變成電子，電子受加速飛回倍增電極，在每個倍增極上發(fā)生電子受加速飛回倍增電極，在每個倍增極上發(fā)生電子倍增現(xiàn)象，每個倍增極的倍增系數(shù)倍增現(xiàn)象，每個倍增極的倍增系數(shù)m mi i大約和倍增大約和倍增極之間的電壓成正比例極之間的電壓成正比例光電倍增管的主要指標(biāo)及影響因素光電倍增管的主要指標(biāo)及影響因素 總靈敏度總靈敏度 ( (總靈敏度隨外加電壓而增加總靈敏

19、度隨外加電壓而增加 ) )暗電流暗電流 ( (必須設(shè)法盡量減少必須設(shè)法盡量減少 ) )光陰極光陰極 ( (靈敏度高（即光電轉(zhuǎn)換效率高）、靈敏靈敏度高（即光電轉(zhuǎn)換效率高）、靈敏層均勻、與所用熒光體具有合適的光譜響應(yīng)層均勻、與所用熒光體具有合適的光譜響應(yīng) ) )分辨時間分辨時間 ( (1010-9-9秒數(shù)量級秒數(shù)量級 ) ) 一般要求選用總靈敏度高，暗電流及本底脈沖低，一般要求選用總靈敏度高，暗電流及本底脈沖低，分辨時間短，光譜響應(yīng)好，性能穩(wěn)定，能長期工分辨時間短，光譜響應(yīng)好，性能穩(wěn)定，能長期工作的光電倍增管。強放射性測量時，還應(yīng)考慮光作的光電倍增管。強放射性測量時，還應(yīng)考慮光負載能力大等性能。負

20、載能力大等性能。 閃爍計數(shù)器應(yīng)用閃爍計數(shù)器應(yīng)用 放射性強度方面放射性強度方面：粒子的探測粒子的探測 ( ( ZnSZnS（AgAg） ) )粒子的探測粒子的探測 ( (有機閃爍體有機閃爍體 ) ) 射線探測射線探測 (NaI(NaI（T1T1） ) ) 能量測量方面能量測量方面：各種閃爍譜儀各種閃爍譜儀 蒽晶體或液體閃爍體做蒽晶體或液體閃爍體做 閃爍的譜儀；用閃爍的譜儀；用NaINaI（T1T1）晶體與多道脈沖高度分析器相配合成的晶體與多道脈沖高度分析器相配合成的 譜儀是十譜儀是十分有效的分析工具。分有效的分析工具。 1.2 1.2 堆芯外核檢測儀表及系統(tǒng)堆芯外核檢測儀表及系統(tǒng)1.2.1 1.

21、2.1 堆芯外的定義堆芯外的定義 堆芯外是指在反應(yīng)堆堆堆芯外是指在反應(yīng)堆堆芯以外。通常安置在壓力芯以外。通常安置在壓力殼外壁處，也可置于殼內(nèi)殼外壁處，也可置于殼內(nèi)熱屏蔽區(qū)內(nèi)。熱屏蔽區(qū)內(nèi)。 堆功率值都由放置在壓堆功率值都由放置在壓力容器外混凝土生物屏蔽力容器外混凝土生物屏蔽層內(nèi)的層內(nèi)的堆外核測量系統(tǒng)測堆外核測量系統(tǒng)測定的中子通量給出定的中子通量給出。1.2.1 1.2.1 反應(yīng)堆堆芯外核測儀系統(tǒng)反應(yīng)堆堆芯外核測儀系統(tǒng) 堆外檢測系統(tǒng)堆外檢測系統(tǒng)包括包括核核測量系統(tǒng)和測量系統(tǒng)和熱工參數(shù)熱工參數(shù)測量系統(tǒng)。測量系統(tǒng)。 一般分成一般分成源量程源量程測量通道、測量通道、中間量程中間量程測量通道和測量通道和功

22、率功率量程量程測量通道三段，各個量程之間的銜接至少重疊一個測量通道三段，各個量程之間的銜接至少重疊一個數(shù)量級，以保證控制和保護的連續(xù)性。數(shù)量級，以保證控制和保護的連續(xù)性。 各個量程測量通道通常選用的探測器及儀表組成各個量程測量通道通常選用的探測器及儀表組成 源量程測量通道源量程測量通道中間量程中間量程通道通道功率量程測量通道功率量程測量通道探測器探測器靈敏度靈敏度硼正比計數(shù)管硼正比計數(shù)管8counts/(n/cm8counts/(n/cm2 2s)s) 硼補償電離室硼補償電離室8 81010-14-14A/(n/cmA/(n/cm2 2s s）長電離室長電離室 2.32.31010-14-14

23、A/A/（n/cmn/cm2 2s s）探測器探測器量程量程1010-1-12 21010n/n/（cmcm2 2s s）0.80.81.61.610106 6C Cs s2 210102 25 510101010n/(cmn/(cm2 2s)s)1.61.61010-12-124 41010-3-3A A5 510102 25 510101010 n/n/（cmcm2 2s s）11.511.51010-12-121.15A1.15A儀表儀表電源電源100-1300V100-1300V電源電源100-1500 V100-1500 V電源電源100-1000 V100-1000 V顯示顯示線性

24、放大器線性放大器音響放大器音響放大器計數(shù)器計數(shù)器計數(shù)率計計數(shù)率計周期計周期計計算機計算機邏輯輸出邏輯輸出0 0250 V250 V前置放大器前置放大器周期計周期計對數(shù)功率表對數(shù)功率表記錄器記錄器計算機計算機邏輯輸出邏輯輸出直流放大器直流放大器線性功率表線性功率表指示記錄器指示記錄器計算機計算機邏輯輸出邏輯輸出1.2.3 1.2.3 核儀表系統(tǒng)核儀表系統(tǒng)(RPN)(RPN)一、系統(tǒng)功能：一、系統(tǒng)功能：. .提供信號：反應(yīng)堆提供信號：反應(yīng)堆功率功率、功率變化及功率、功率變化及功率分布分布；. .提供提供控制信號，移動控制棒控制信號，移動控制棒；. .監(jiān)測功能監(jiān)測功能: :監(jiān)測反應(yīng)堆監(jiān)測反應(yīng)堆徑向傾

25、斜和軸向功率偏差徑向傾斜和軸向功率偏差。二、系統(tǒng)組成：二、系統(tǒng)組成：2 2個個源量程源量程測量通道（正比計數(shù)管）；測量通道（正比計數(shù)管）；2 2個個中間量程中間量程測量通道（補償電離室）；測量通道（補償電離室）；4 4個個功率量程功率量程測量通道測量通道（非補償電離室）長電離室（非補償電離室）長電離室, ,分分6 6個靈敏段個靈敏段, ,分別測量堆分別測量堆芯上部、下部中子通量；芯上部、下部中子通量；探測器徑向布置圖探測器徑向布置圖探測器軸向布置圖探測器軸向布置圖1. 1. 源量程測量通道（源量程測量通道（CNSCNS）：）：反應(yīng)堆反應(yīng)堆停堆停堆期間和期間和啟動初始啟動初始階段。階段。產(chǎn)生的信

26、號一路送往產(chǎn)生的信號一路送往視聽記數(shù)電路視聽記數(shù)電路，一路轉(zhuǎn)換成，一路轉(zhuǎn)換成直流電流直流電流。輸出電流送到輸出電流送到： 周期計周期計線路：用于顯示；線路：用于顯示； 模擬量模擬量輸出線路：用于指示輸出線路：用于指示 和記錄；和記錄； 邏輯量邏輯量輸出線路：用于啟動報警及反應(yīng)堆保護。輸出線路：用于啟動報警及反應(yīng)堆保護。周期計周期計 在源量程和中間量程測量通道中都包括周期計，它產(chǎn)生在源量程和中間量程測量通道中都包括周期計，它產(chǎn)生功率倍增時間信號，送往顯示器，以顯示中子注量率變化功率倍增時間信號，送往顯示器，以顯示中子注量率變化一倍的時間一倍的時間T T。反應(yīng)堆功率變化遵守指數(shù)規(guī)律：反應(yīng)堆功率變化

27、遵守指數(shù)規(guī)律：其中：其中：P P0 0為為t=0 t=0 時的堆功率；時的堆功率；P P為為t t時刻的堆功率；時刻的堆功率；T T為功為功率倍增周期率倍增周期( (倍增時間倍增時間) )。上式兩邊取對數(shù)：上式兩邊取對數(shù)：TtPP20PdtdTTPdtdTtPPlg2lg2lglg2lglglg0由此可見：由此可見：倍增時間倍增時間T T與功與功率對數(shù)的導(dǎo)數(shù)成反比。率對數(shù)的導(dǎo)數(shù)成反比。 倍增周期，代表堆功率變化趨勢、快慢和反應(yīng)堆所倍增周期，代表堆功率變化趨勢、快慢和反應(yīng)堆所處的狀態(tài)。處的狀態(tài)。 T=3sT=3s，說明堆功率每，說明堆功率每3s3s增加增加1 1倍，反應(yīng)堆處于倍，反應(yīng)堆處于超臨超

28、臨界狀態(tài)界狀態(tài)； T= - 25 sT= - 25 s，說明堆功率每，說明堆功率每25s25s降低降低1 1倍，反應(yīng)堆處倍，反應(yīng)堆處于于次臨界狀態(tài)次臨界狀態(tài)。 T= T= ，說明堆功率為常數(shù)，反應(yīng)堆處于說明堆功率為常數(shù)，反應(yīng)堆處于臨界狀態(tài)臨界狀態(tài)。 如果倍增周期為一過小的正值，說明反應(yīng)堆功率增如果倍增周期為一過小的正值，說明反應(yīng)堆功率增加過快，容易失控。加過快，容易失控。 在啟動反應(yīng)堆升功率時，一定要時刻監(jiān)視倍增周期在啟動反應(yīng)堆升功率時，一定要時刻監(jiān)視倍增周期，禁止其小于禁止其小于18s18s2.2.中間量程測量通道中間量程測量通道 (CNI(CNI） 探測器是涂硼補償電離室探測器是涂硼補償電

29、離室 兩個同軸的圓柱形電離室兩個同軸的圓柱形電離室 涂硼電離室對涂硼電離室對和和敏感敏感 不涂硼電離室僅對不涂硼電離室僅對 敏感敏感 經(jīng)電路分向處理最終輸出經(jīng)電路分向處理最終輸出電流電流 I In n 輸出電流送到：輸出電流送到： 周期計線路；周期計線路； 模擬量輸出線路；模擬量輸出線路； 邏輯量輸出線路。邏輯量輸出線路。反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)反應(yīng)堆棒控系統(tǒng) 移動控制棒移動控制棒 指示和記錄儀表指示和記錄儀表 指示記錄堆功率指示記錄堆功率反應(yīng)堆測量儀反應(yīng)堆測量儀 計算反應(yīng)性計算反應(yīng)性對比線路對比線路 監(jiān)視功率徑向分布不平衡監(jiān)視功率徑向分布不平衡功率分布監(jiān)測線路功率分布監(jiān)測線路 監(jiān)視堆芯功率分布監(jiān)視堆芯

30、功率分布反應(yīng)堆保護線路反應(yīng)堆保護線路 用于啟動反應(yīng)堆保護。用于啟動反應(yīng)堆保護。3. 3. 功率量程測量通道（功率量程測量通道（CNPCNP）探測器是涂硼長電離室，由探測器是涂硼長電離室，由6 6個敏感段構(gòu)成個敏感段構(gòu)成1.3 1.3 堆芯內(nèi)中子注量測量及系統(tǒng)堆芯內(nèi)中子注量測量及系統(tǒng) 在堆壽期內(nèi)，堆的安全運行不能只依賴堆芯外儀表的在堆壽期內(nèi)，堆的安全運行不能只依賴堆芯外儀表的信息，而要周期地根據(jù)芯內(nèi)敏感元件測量數(shù)據(jù)，對堆芯信息，而要周期地根據(jù)芯內(nèi)敏感元件測量數(shù)據(jù)，對堆芯外儀表校正；取得氙毒對功率的影響資料；及燃耗信息外儀表校正；取得氙毒對功率的影響資料；及燃耗信息等。等。類別類別： 一類是一類是

31、固定探測器件固定探測器件系統(tǒng)，它能提供一維、二維或三系統(tǒng)，它能提供一維、二維或三維功率分布的信息；維功率分布的信息； 另一類是另一類是移動的移動的（活動的）（活動的）中子敏感器件中子敏感器件，它能對堆，它能對堆內(nèi)中子能量進行大量掃描，因此可以推得期望的功率分內(nèi)中子能量進行大量掃描，因此可以推得期望的功率分布信息布信息 。常用儀表：常用儀表：微型裂變室微型裂變室 、涂硼室、涂硼室 、自給能探測器。、自給能探測器。 3.3.1 3.3.1 堆芯儀表堆芯儀表1 1 堆芯裂變電離室堆芯裂變電離室工作原理工作原理 熱中子射入微型裂變室靈敏體內(nèi)熱中子射入微型裂變室靈敏體內(nèi)打在涂有二氧化鈾打在涂有二氧化鈾的

32、電極上的電極上，使，使235U235U核發(fā)生核發(fā)生裂變裂變。重的帶正電的。重的帶正電的裂變碎裂變碎片使氬氣電離片使氬氣電離，產(chǎn)生電子，產(chǎn)生電子-正離子對。電子和正離子正離子對。電子和正離子在外加電場作用下向兩極漂移而形成脈沖，脈沖疊加在外加電場作用下向兩極漂移而形成脈沖，脈沖疊加起來，則形成電流。檢測出電流大小，就可以測得中起來，則形成電流。檢測出電流大小，就可以測得中子通量。子通量。裂變碎片質(zhì)量大、射裂變碎片質(zhì)量大、射程短，所以裂涂層很程短，所以裂涂層很薄，一般薄，一般2mg2mgcmcm2 2。計數(shù)率可達：計數(shù)率可達：10105 5s s 大亞灣堆芯微型裂變電離室大亞灣堆芯微型裂變電離室由

33、由焊接端塞，同芯包殼及靈敏焊接端塞，同芯包殼及靈敏體體組成。組成。其中央靈敏電極涂有其中央靈敏電極涂有235235U U富集富集度為度為90%90%的鈾的氧化物的鈾的氧化物, ,兩層同兩層同心包殼之間充以心包殼之間充以氧氣氧氣。裂變電。裂變電離室端部連接驅(qū)動和導(dǎo)電兩用離室端部連接驅(qū)動和導(dǎo)電兩用的螺旋形電纜。的螺旋形電纜。探測器外徑探測器外徑4.7mm,4.7mm,長度（包括長度（包括頭部）頭部）66mm66mm, ,靈敏區(qū)長靈敏區(qū)長27mm27mm。它的外殼、外電極、及同軸電它的外殼、外電極、及同軸電纜的材料均為纜的材料均為不銹鋼不銹鋼。2 2 涂硼室涂硼室 在電離室的一個電極上涂一層濃縮在電

34、離室的一個電極上涂一層濃縮1010B B膜，其測量范膜，其測量范圍為：圍為：10105 5 10101010 n ncmcm2 2.s.s。 由于由于1010B B的熱中子反應(yīng)截面比的熱中子反應(yīng)截面比235235U U的大約的大約6 6倍，導(dǎo)致燃倍，導(dǎo)致燃耗太大，壽命縮短，所以，不宜作為固定式堆芯儀，耗太大，壽命縮短，所以，不宜作為固定式堆芯儀，而作為而作為移動式堆芯功率儀。移動式堆芯功率儀。 每次在堆芯內(nèi)工作約每次在堆芯內(nèi)工作約 3 3分鐘分鐘，每月測一次每月測一次，所以它，所以它可可工作多年工作多年。3 3 自給能探測器自給能探測器自給能中子探測器自給能中子探測器 衰變型衰變型(流型流型)

35、 瞬變型（內(nèi)轉(zhuǎn)換中子探測器瞬變型（內(nèi)轉(zhuǎn)換中子探測器 ）自給能自給能探測器探測器1.3.2 1.3.2 堆芯內(nèi)中子通量檢測系統(tǒng)堆芯內(nèi)中子通量檢測系統(tǒng)作用作用 用來檢測穩(wěn)態(tài)工況下堆芯徑向和軸向的熱中子通用來檢測穩(wěn)態(tài)工況下堆芯徑向和軸向的熱中子通量分布，積累燃耗數(shù)據(jù)，以制定最佳換料方案，監(jiān)量分布，積累燃耗數(shù)據(jù)，以制定最佳換料方案，監(jiān)視可能發(fā)生的功率分布振蕩視可能發(fā)生的功率分布振蕩。 任務(wù)任務(wù)1 1 證實計算的堆芯性能證實計算的堆芯性能2 2 證實堆芯的運行安全裕量證實堆芯的運行安全裕量3 3 為燃料管理提供輸入數(shù)據(jù)為燃料管理提供輸入數(shù)據(jù)4 4 探測氙引起的功率不對稱性或振蕩的出現(xiàn)。探測氙引起的功率不

36、對稱性或振蕩的出現(xiàn)。 選擇器選擇器 選擇器又稱選擇器又稱轉(zhuǎn)換設(shè)備轉(zhuǎn)換設(shè)備, ,每個選擇器每個選擇器由一個傳動電機帶動的選擇器由一個傳動電機帶動的選擇器磁鼓磁鼓和和離合器離合器系統(tǒng)組成。系統(tǒng)組成。 組選擇器組選擇器有一個輸入通道有一個輸入通道, ,四個輸四個輸出通道。將探測器從驅(qū)動機構(gòu)的探出通道。將探測器從驅(qū)動機構(gòu)的探測器起始位置引入測器起始位置引入正常測量正常測量通道、通道、存貯存貯通道、通道、校準校準通道及通道及救援救援通道。通道。 路路- -組選擇器組選擇器有二個或五個輸入通有二個或五個輸入通道。該選擇器接納來自正常和求援道。該選擇器接納來自正常和求援通道的探測器通道的探測器, ,第第4

37、4組還作為公共核組還作為公共核準通道。準通道。 路選擇器路選擇器有一個輸入通道有一個輸入通道, ,十個輸十個輸出通道。路選擇器出通道。路選擇器把探測器導(dǎo)向把探測器導(dǎo)向1010個測量通道中的任一個個測量通道中的任一個。1.3.3 1.3.3 堆芯測量系統(tǒng)（堆芯測量系統(tǒng)（RICRIC）1 1 系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能 包括包括堆芯溫度堆芯溫度測量、測量、堆芯中子注量率堆芯中子注量率測量和測量和壓力容壓力容器內(nèi)水位器內(nèi)水位測量三部分，提供以下信息：測量三部分，提供以下信息： 反應(yīng)堆燃料組件出口冷卻劑溫度信息反應(yīng)堆燃料組件出口冷卻劑溫度信息 堆芯中子注量率分布信息堆芯中子注量率分布信息 壓力容器內(nèi)水位信息壓力

38、容器內(nèi)水位信息 2 2 堆芯溫度測量堆芯溫度測量給出堆芯溫度分布圖，并連續(xù)記錄堆芯溫度，顯示給出堆芯溫度分布圖，并連續(xù)記錄堆芯溫度，顯示最高堆芯溫度及最小溫度裕度最高堆芯溫度及最小溫度裕度探測或驗證堆內(nèi)徑向功率分布不平衡程度探測或驗證堆內(nèi)徑向功率分布不平衡程度判斷是否有控制棒脫離所在棒組判斷是否有控制棒脫離所在棒組供操縱員觀察事故時和事故后堆芯溫度和過冷度的供操縱員觀察事故時和事故后堆芯溫度和過冷度的變化趨勢變化趨勢 通過通過4040個熱電偶實現(xiàn)溫度測量個熱電偶實現(xiàn)溫度測量 熱電偶由鉻鎳合金熱電偶由鉻鎳合金- -鋁鎳合金制成，包殼為不銹鋼，鋁鎳合金制成，包殼為不銹鋼，使用氧化鋁為絕緣材料使用氧

39、化鋁為絕緣材料4 4 壓力容器水位測量壓力容器水位測量壓力容器水位測量具有以下功能：壓力容器水位測量具有以下功能：失水事故發(fā)生時監(jiān)測堆芯淹沒情況失水事故發(fā)生時監(jiān)測堆芯淹沒情況正常充、排水時觀察反應(yīng)堆內(nèi)水位情況正常充、排水時觀察反應(yīng)堆內(nèi)水位情況主泵啟動時，監(jiān)測堆芯壓差主泵啟動時，監(jiān)測堆芯壓差3 3 堆芯中子注量率測量堆芯中子注量率測量壓力容器水位測量系統(tǒng)壓力容器水位測量系統(tǒng)主要由水位探測部分、數(shù)據(jù)處理部分和顯示部分組成主要由水位探測部分、數(shù)據(jù)處理部分和顯示部分組成水位探測部分包括水位探測部分包括6 6臺差壓計、臺差壓計、1212只金屬膜片隔離器、只金屬膜片隔離器、壓力傳輸管道與閥門壓力傳輸管道與

40、閥門差壓計分兩個系列，每個系列差壓計分兩個系列，每個系列3 3臺，其中一臺寬量程臺，其中一臺寬量程差壓計、一臺窄量程差壓計和一臺參考差壓計差壓計、一臺窄量程差壓計和一臺參考差壓計窄量程差壓計用于主泵停運時，顯示范圍窄量程差壓計用于主泵停運時，顯示范圍015m015m主泵運行時要用寬量程差壓計，顯示范圍主泵運行時要用寬量程差壓計，顯示范圍0120%0120%3.4 3.4 核電廠輻射劑量監(jiān)測核電廠輻射劑量監(jiān)測工藝過程的放射性輻射監(jiān)測工藝過程的放射性輻射監(jiān)測 燃料元件破損監(jiān)測燃料元件破損監(jiān)測 蒸汽發(fā)生器（或熱交換器）泄漏監(jiān)測蒸汽發(fā)生器（或熱交換器）泄漏監(jiān)測 設(shè)備冷卻水放射性監(jiān)測設(shè)備冷卻水放射性監(jiān)測

41、 工藝廢氣放射性監(jiān)測。工藝廢氣放射性監(jiān)測。 廠區(qū)內(nèi)放射性輻射監(jiān)測廠區(qū)內(nèi)放射性輻射監(jiān)測 輻射場的監(jiān)測、放射性氣體和氣溶膠濃度監(jiān)測、表面輻射場的監(jiān)測、放射性氣體和氣溶膠濃度監(jiān)測、表面沾污及個人劑量監(jiān)測。沾污及個人劑量監(jiān)測。 電廠劑量監(jiān)測系統(tǒng)電廠劑量監(jiān)測系統(tǒng) 燃料元件包殼燃料元件包殼 破損的監(jiān)測；破損的監(jiān)測；蒸發(fā)器管子破蒸發(fā)器管子破 漏放射性監(jiān)測；漏放射性監(jiān)測；冷卻水及其管冷卻水及其管 道放射性監(jiān)測；道放射性監(jiān)測；廠房內(nèi)廠房內(nèi)輻輻 射場的監(jiān)測；射場的監(jiān)測；工作室放射性氣工作室放射性氣 體及氣溶膠監(jiān)測；體及氣溶膠監(jiān)測；衣物，工具的表面污染測量；衣物，工具的表面污染測量；個人劑量監(jiān)測；個人劑量監(jiān)測；環(huán)境

42、放射性監(jiān)測。環(huán)境放射性監(jiān)測。第二章第二章 溫度檢測溫度檢測 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述溫度溫度是表示物體冷熱程度的物理量。是表示物體冷熱程度的物理量。物體溫度的高低反映了物體內(nèi)部分子運動平均動物體溫度的高低反映了物體內(nèi)部分子運動平均動能的大小。溫度概念的建立是以熱平衡為基礎(chǔ)的。能的大小。溫度概念的建立是以熱平衡為基礎(chǔ)的。 一、溫標(biāo)一、溫標(biāo) 溫標(biāo)是用來衡量物體溫度的標(biāo)尺，它規(guī)定了溫度的溫標(biāo)是用來衡量物體溫度的標(biāo)尺，它規(guī)定了溫度的起始點起始點及測溫的及測溫的基本單位基本單位。 目前使用得較多的溫標(biāo)有：目前使用得較多的溫標(biāo)有：攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)和和國際實用溫標(biāo)

43、國際實用溫標(biāo)二、溫度計的分類及比較二、溫度計的分類及比較接觸式接觸式 膨脹式、電阻式、熱電偶膨脹式、電阻式、熱電偶非接觸式非接觸式 輻射式輻射式1.1.對被測量的響應(yīng)及影響對被測量的響應(yīng)及影響接觸式：接觸式：達到熱平衡有一段時間，故存在滯后響應(yīng)；破達到熱平衡有一段時間，故存在滯后響應(yīng)；破壞被測溫度場，故不能正確反映真實溫度，測小熱容量壞被測溫度場，故不能正確反映真實溫度，測小熱容量物體及動態(tài)溫度困難較大；容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。物體及動態(tài)溫度困難較大；容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。非接觸式：非接觸式：滯后時間短、不破壞溫度場。滯后時間短、不破壞溫度場。2.2.對測量結(jié)果的影響對測量結(jié)果的影響接觸式：接觸式：簡單

44、可靠，測量精度較高可直接得到物體溫度。簡單可靠，測量精度較高可直接得到物體溫度。非接觸式：非接觸式：受物體發(fā)射率、距離、環(huán)境影響，精度差。受物體發(fā)射率、距離、環(huán)境影響，精度差。3.3.測溫范圍測溫范圍接觸式：接觸式：受材料限制一般不能測高溫。受材料限制一般不能測高溫。非接觸式：非接觸式：從原理上溫度上限沒有限制。從原理上溫度上限沒有限制。熱電偶溫度計的組成：熱電偶溫度計的組成： 熱電偶、連接導(dǎo)線、二次儀表熱電偶、連接導(dǎo)線、二次儀表。優(yōu)點：優(yōu)點：1.1.測量精度高，測量溫度范圍寬（測量精度高，測量溫度范圍寬（-200-200 18001800）；）；2.2.輸出為電信號，便于遠傳、信號轉(zhuǎn)換、巡回

45、檢測；輸出為電信號，便于遠傳、信號轉(zhuǎn)換、巡回檢測；3.3.熱慣性小，微型熱電偶可用于快速及動態(tài)測量；熱慣性小，微型熱電偶可用于快速及動態(tài)測量；4.4.不僅可測流體。而且可測固體及固體璧面的溫度。不僅可測流體。而且可測固體及固體璧面的溫度。第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計一、熱電偶的測溫原理一、熱電偶的測溫原理兩種兩種不同不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料A A和和B B組成如圖所示的閉合回路，如組成如圖所示的閉合回路，如果果A A和和B B所組成回路的兩個接合點所組成回路的兩個接合點處的溫度處的溫度T T和和T T0 0不相同，則回路中不相同，則回路中就有電流產(chǎn)生，說明回路中有電就

46、有電流產(chǎn)生，說明回路中有電動勢存在，這種現(xiàn)象叫做動勢存在，這種現(xiàn)象叫做熱電效熱電效應(yīng)應(yīng)。由此效應(yīng)所產(chǎn)生的電動勢，。由此效應(yīng)所產(chǎn)生的電動勢，通常稱為通常稱為熱電勢熱電勢。 （一）接觸電勢（一）接觸電勢)()(ln)(TNTNeKTTEBAAB 由于兩種材料自由電子密度不同而在其接觸處形成電由于兩種材料自由電子密度不同而在其接觸處形成電勢的現(xiàn)象，稱為珀爾帖效應(yīng)，其電動勢稱為珀爾帖電勢勢的現(xiàn)象，稱為珀爾帖效應(yīng)，其電動勢稱為珀爾帖電勢或接觸電勢或接觸電勢e e為單位電荷為單位電荷K K為波爾茲曼常數(shù)為波爾茲曼常數(shù)（二）溫差電勢（二）溫差電勢 )(1),(00tNdNeKTTETT 由于同一種由于同一種

47、導(dǎo)體或半導(dǎo)體導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料因其兩段材料因其兩段溫度不同而產(chǎn)溫度不同而產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)生電動勢的現(xiàn)象稱為湯姆遜象稱為湯姆遜效應(yīng)，其電動效應(yīng)，其電動勢稱為湯姆遜勢稱為湯姆遜電動勢或溫差電動勢或溫差電勢。電勢。（三）熱電偶回路總的熱電勢（三）熱電偶回路總的熱電勢接觸電勢：接觸電勢：EAB(T ), EAB(T0)溫差電勢：溫差電勢：EA(T,T0), EB(T,T0),()(),()(),(0000TTETETTETETTEAABBABABdtNNeKTTETTBAAB0ln),(0)()(),(00TfTfTTEAB二、熱電偶的回路性質(zhì)二、熱電偶的回路性質(zhì)（一）均質(zhì)材料定律（一）均質(zhì)材料定律 由一

48、種均質(zhì)材料組成的閉合回路，不論沿材料長度方由一種均質(zhì)材料組成的閉合回路，不論沿材料長度方向各處溫度如何分布，回路中均不產(chǎn)生熱電勢。向各處溫度如何分布，回路中均不產(chǎn)生熱電勢。（二）中間導(dǎo)體定律（二）中間導(dǎo)體定律 在熱電偶回路中接入第三種（或多種）均質(zhì)材料，只在熱電偶回路中接入第三種（或多種）均質(zhì)材料，只要所接入的材料兩端連接點溫度相同，則所接入的第三要所接入的材料兩端連接點溫度相同，則所接入的第三種材料不影響原回路的熱電勢。種材料不影響原回路的熱電勢。（三）中間溫度定律（三）中間溫度定律 兩種不同材料組成的熱電偶回路，其接點溫度分別兩種不同材料組成的熱電偶回路，其接點溫度分別為為t t和和t t

49、0 0時的熱電勢等于熱電偶在接點溫度為時的熱電勢等于熱電偶在接點溫度為(t,t(t,tn n) )和和(t(tn n,t,t0 0) )時相應(yīng)的熱電勢時相應(yīng)的熱電勢E EABAB(t,t(t,tn n) )和和E EABAB(t(tn n,t,t0 0) )的代數(shù)和，的代數(shù)和，其中其中t tn n為中間溫度。為中間溫度。),(),(),(00ttEttEttEnABnABAB三、熱電偶的冷端補償三、熱電偶的冷端補償根據(jù)熱電偶的測溫原理，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢為兩根據(jù)熱電偶的測溫原理，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢為兩端溫度端溫度t t和和t t0 0的函數(shù)。為了便于使用，的函數(shù)。為了便于使用，通?？偸鞘篃?/p>

50、電通?？偸鞘篃犭妱莩蔀闇囟鹊膭莩蔀闇囟鹊膯沃岛瘮?shù)單值函數(shù)。這需要冷端溫度為這需要冷端溫度為00或為某一定值，使熱電勢只隨溫或為某一定值，使熱電勢只隨溫度變化，即度變化，即: :E EABAB( (t t, ,t t0 0)=)=f f ( (t t) )或或E EABAB( (t t, ,t t0 0)=)=f f ( (t t)-)-C C。由于冷端溫度受周圍環(huán)境溫度的影響，難以自行保持由于冷端溫度受周圍環(huán)境溫度的影響，難以自行保持00或某一定值。因此，為減小測量誤差，需對熱電偶或某一定值。因此，為減小測量誤差，需對熱電偶的冷端人為采取措施，使其溫度恒定，或用其它方法的冷端人為采取措施，使其

51、溫度恒定，或用其它方法進行校正和補償。進行校正和補償。補償方法補償方法主要有：主要有：冰浴法、理論修正法、冷端補償器冰浴法、理論修正法、冷端補償器法、補償導(dǎo)線法、熱電偶補償法法、補償導(dǎo)線法、熱電偶補償法等。等。 大多數(shù)固體和液體，當(dāng)它們在溫度升高時都會膨脹。大多數(shù)固體和液體，當(dāng)它們在溫度升高時都會膨脹。利用這一物理效應(yīng)可制成膨脹式溫度計，它指示溫度的利用這一物理效應(yīng)可制成膨脹式溫度計，它指示溫度的方法是直接觀測膨脹量的大小，或者通過傳動機構(gòu)檢測方法是直接觀測膨脹量的大小，或者通過傳動機構(gòu)檢測它并取得溫度信號。它并取得溫度信號。 膨脹式溫度計分為膨脹式溫度計分為固體膨脹式、液體膨脹式和氣體膨固體

52、膨脹式、液體膨脹式和氣體膨脹式脹式。一、固體膨脹式溫度計一、固體膨脹式溫度計 典型的固體膨脹式溫度計是利用線膨脹系數(shù)差別較大典型的固體膨脹式溫度計是利用線膨脹系數(shù)差別較大的兩種金屬材料制成雙層片狀元件，在溫度變化時因彎的兩種金屬材料制成雙層片狀元件，在溫度變化時因彎曲變形而使其另一端有明顯位移，借此帶動指針就構(gòu)成曲變形而使其另一端有明顯位移，借此帶動指針就構(gòu)成雙金屬溫度計。雙金屬溫度計。第三節(jié)第三節(jié) 膨脹式溫度計膨脹式溫度計二、液體膨脹式溫度計二、液體膨脹式溫度計 一種液體的體積一種液體的體積V V，由于它的溫度變化所引起的體，由于它的溫度變化所引起的體積變化可以用下式表示：積變化可以用下式表

53、示： TVV可可調(diào)調(diào)電電接接點點水水銀銀溫溫度度計計 玻玻璃璃管管液液體體溫溫度度計計 三、壓力式溫度計三、壓力式溫度計 根據(jù)根據(jù)封閉系統(tǒng)的液體或氣體受熱后壓力變化的原理封閉系統(tǒng)的液體或氣體受熱后壓力變化的原理而制成的測溫儀表。而制成的測溫儀表。充氣式充氣式壓力式溫度計（氮氣壓力式溫度計（氮氣）：測溫上限可達）：測溫上限可達500500，壓力與溫度的關(guān)系接近線性壓力與溫度的關(guān)系接近線性若充以液體若充以液體（二甲苯、甲醇（二甲苯、甲醇）：測溫范圍分別為）：測溫范圍分別為-40-40200200和和-40-40170170，充以低沸點的液體充以低沸點的液體（丙酮）（丙酮）：用于：用于5050200

54、200。由于。由于飽和汽壓和飽和汽溫呈非線飽和汽壓和飽和汽溫呈非線性關(guān)系，故溫度計刻度是不性關(guān)系，故溫度計刻度是不均勻的。均勻的。 1-1-溫包；溫包；2-2-毛細導(dǎo)管；毛細導(dǎo)管；3-3-壓力計壓力計一、電阻式溫度計原理一、電阻式溫度計原理 電阻溫度計的作用原理是電阻溫度計的作用原理是根據(jù)導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度而變根據(jù)導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度而變化的性質(zhì)，并通過與顯示儀表相配而測定溫度的。化的性質(zhì)，并通過與顯示儀表相配而測定溫度的。在工業(yè)上廣泛在工業(yè)上廣泛應(yīng)用電阻溫度計來測量應(yīng)用電阻溫度計來測量-200-200500500之間的溫度。之間的溫度。大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻值與溫度（大多數(shù)金屬導(dǎo)體的

55、電阻值與溫度（）的關(guān)系可表示為：）的關(guān)系可表示為：第四節(jié)第四節(jié) 電阻式溫度計電阻式溫度計 )1 (320CtBtAtRRt大多數(shù)半導(dǎo)體材料具有負的電阻溫度系數(shù)，其電阻值與熱力學(xué)溫度大多數(shù)半導(dǎo)體材料具有負的電阻溫度系數(shù)，其電阻值與熱力學(xué)溫度的關(guān)系為：的關(guān)系為：電阻溫度計的特點電阻溫度計的特點：測量準確度高；在低溫下（：測量準確度高；在低溫下（500500以下）輸出以下）輸出信號比熱電偶大得多；輸出是電信號，易于實現(xiàn)遠距離傳輸和多信號比熱電偶大得多；輸出是電信號，易于實現(xiàn)遠距離傳輸和多點自動測量。點自動測量。)/1 ()/1(exp00TTBRRTT第五節(jié)第五節(jié) 測溫顯示儀表測溫顯示儀表 一、配接

56、熱電偶的測溫顯示儀表一、配接熱電偶的測溫顯示儀表 根據(jù)根據(jù)熱電偶的測溫原理熱電偶的測溫原理，當(dāng)冷端溫度一定時，熱，當(dāng)冷端溫度一定時，熱電偶回路的熱電勢只是被測溫度的單值函數(shù)。因此電偶回路的熱電勢只是被測溫度的單值函數(shù)。因此可以在回路中加入熱電勢的測量儀表，通過測量熱可以在回路中加入熱電勢的測量儀表，通過測量熱電偶回路的熱電勢來得到被測溫度值。常用的測量電偶回路的熱電勢來得到被測溫度值。常用的測量熱電勢的儀表有：熱電勢的儀表有：動圈式儀表、手動電位差計、自動圈式儀表、手動電位差計、自動電子電位差計動電子電位差計和和數(shù)字式電壓表等數(shù)字式電壓表等。 （一）動圈式溫度指示儀表（一）動圈式溫度指示儀表

57、1-1-熱電偶接線端子熱電偶接線端子2-2-導(dǎo)線導(dǎo)線3-3-儀表軸承架儀表軸承架4-4-磁鋼磁鋼5-5-指針指針 6-6-儀表殼儀表殼7-7-調(diào)零旋鈕調(diào)零旋鈕8-8-熱敏電阻熱敏電阻R RT T 9-9-補償電阻補償電阻R RB B10-10-調(diào)整量程電阻調(diào)整量程電阻R Rs s 當(dāng)處于均勻恒定磁場中的線圈通以電流當(dāng)處于均勻恒定磁場中的線圈通以電流I I時，線圈時，線圈將產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩將產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩M MM=KIM=KI，K K為比例常數(shù)為比例常數(shù) 該力矩促使線圈繞中心轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動時，支持線圈的該力矩促使線圈繞中心轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動時，支持線圈的張絲產(chǎn)生反力矩張絲產(chǎn)生反力矩MnMnMnMn=W=W，W

58、 W為比例常數(shù)為比例常數(shù) 當(dāng)兩個力矩平衡時，動圈停止轉(zhuǎn)動，此時的轉(zhuǎn)角當(dāng)兩個力矩平衡時，動圈停止轉(zhuǎn)動，此時的轉(zhuǎn)角=KI/W=CI=KI/W=CI，C C是儀表的靈敏度是儀表的靈敏度 I=E/RI=E/R，E E為回路電勢，為回路電勢，RR為回路總電阻，由內(nèi)為回路總電阻，由內(nèi)部電阻和外部電阻組成。部電阻和外部電阻組成。 保持回路總電阻恒定是保證測溫精度的關(guān)鍵。保持回路總電阻恒定是保證測溫精度的關(guān)鍵。儀表外部電阻儀表外部電阻R RE E ：包括熱電偶、補償導(dǎo)線和連接導(dǎo)線包括熱電偶、補償導(dǎo)線和連接導(dǎo)線電阻電阻R R2 2、冷端補償器等效電阻、冷端補償器等效電阻R RL L、外接調(diào)整電阻、外接調(diào)整電阻R

59、 RC C 。調(diào)整調(diào)整RcRc使外部電阻等于設(shè)計規(guī)定值使外部電阻等于設(shè)計規(guī)定值（我國為（我國為1515或或55）但其余各電阻隨環(huán)境溫度變化會有微小變化，故有一但其余各電阻隨環(huán)境溫度變化會有微小變化，故有一定測量誤差。定測量誤差。儀表內(nèi)部電阻儀表內(nèi)部電阻R RN N ：包括串聯(lián)調(diào)整電阻包括串聯(lián)調(diào)整電阻R RS S，動圈電阻，動圈電阻R RD D溫度補償電阻溫度補償電阻R RB B和電阻和電阻R RT T。國產(chǎn)儀表個電阻值為：國產(chǎn)儀表個電阻值為：RsRs=200-1000=200-1000RD=80RD=80RB=50RB=50RT=68RT=68阻尼電阻阻尼電阻RP=600RP=600（二）直流

60、電位差計（二）直流電位差計 電位差計測量是按隨動平衡方式工作，采用把電位差計測量是按隨動平衡方式工作，采用把被測量與已知標(biāo)準量比較后的差值調(diào)節(jié)至零差的被測量與已知標(biāo)準量比較后的差值調(diào)節(jié)至零差的測量方法，所以當(dāng)電位差計處于靜態(tài)平衡時熱電測量方法，所以當(dāng)電位差計處于靜態(tài)平衡時熱電偶回路沒有電流，因而對測量回路電阻值的變化偶回路沒有電流，因而對測量回路電阻值的變化沒有嚴格的要求。沒有嚴格的要求。二、配接熱電阻的測溫顯示儀表二、配接熱電阻的測溫顯示儀表 測量電阻溫度計熱電阻的儀表有很多種習(xí)慣上用測量電阻溫度計熱電阻的儀表有很多種習(xí)慣上用不平不平衡電橋、手動平衡電橋和自動平衡電橋。衡電橋、手動平衡電橋和