溫度的測量及控制

1、溫度的測量及控制（一）溫標(biāo) 溫度是表征體系中物質(zhì)內(nèi)部大量分子、原子平均動(dòng)能的一個(gè)宏觀物理量。物體內(nèi)部分子、原子平均動(dòng)能的增加或減少，表現(xiàn)為物體溫度的升高或降低。物質(zhì)的物理化學(xué)特性，都與溫度有密切的關(guān)系，溫度是確定物體狀態(tài)的一個(gè)基本參量，因此，溫度的準(zhǔn)確測量和控制在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中十分重要。溫度是一種特殊的物理量，兩個(gè)物體的溫度只能相等或不等。為了表示溫度的的高低，相應(yīng)的需要建立溫標(biāo)。那么，溫標(biāo)就是測量溫度時(shí)必須遵循的規(guī)定，國際上先后制定了幾種溫標(biāo)。1攝氏溫標(biāo)是以大氣壓下水的冰點(diǎn)（0）和沸點(diǎn)（100）為兩個(gè)定點(diǎn)，定點(diǎn)間分為100等份，每一份為1。用外推法或內(nèi)插法求得其它溫度t。21848年開爾文（Ke

2、lvin）提出熱力學(xué)溫標(biāo)，通常也叫做絕對溫標(biāo)，以開（K）表示，它是建立在卡諾循環(huán)基礎(chǔ)上的。 設(shè)理想的熱機(jī)在 和 （ ）二溫度之間工作，工作物質(zhì)在 吸熱 ，在溫度 放熱 ，經(jīng)一可逆循環(huán)對外做功熱機(jī)效率卡諾循環(huán)中 和 僅與熱量 和 有關(guān)，與工作物質(zhì)無關(guān)，在任何工作范圍內(nèi)均具有線性關(guān)系，是理想的科學(xué)的溫標(biāo)。若規(guī)定一個(gè)固定溫度 ，則另一個(gè)溫度可由式 求得。 理想氣體在定容下的壓力（或定壓下的體積）與熱力學(xué)溫度呈嚴(yán)格的線性函數(shù)關(guān)系。因此，國際上選定氣體溫度計(jì)，用它來實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)溫標(biāo)。氦、氫、氮等氣體在溫度較高、壓強(qiáng)不太大的條件下，其行為接近理想氣體。所以，這種氣體溫度計(jì)的讀數(shù)可以校正成為熱力學(xué)溫標(biāo)。熱力學(xué)

3、溫標(biāo)，規(guī)定“熱力學(xué)溫度單位開爾文（K）是水三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的1/273.15”。熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫度分度值相同，只是差一個(gè)常數(shù)T273.15 + t由于氣體溫度計(jì)的裝置復(fù)雜，使用不方便，為了統(tǒng)一國際間的溫度量值，1927年擬定了“國際溫標(biāo)”，建立了若干可靠而又能高度重現(xiàn)的固定點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，又經(jīng)多次修訂，現(xiàn)在采用的是1990國際溫標(biāo)（ITS90），其定義的溫度固定點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)和計(jì)算的內(nèi)插公式請參閱中國計(jì)量出版社出版的1990年國際溫標(biāo)宣貫手冊和1990國際溫標(biāo)補(bǔ)充資料。（二）水銀溫度計(jì) 水銀溫度計(jì)是實(shí)驗(yàn)室常用的溫度計(jì)。它的優(yōu)點(diǎn)是：水銀容易提純、導(dǎo)熱率大、比熱小、膨脹系數(shù)較均勻、不易附

4、著在玻璃壁上、不透明、便于讀數(shù)等。水銀溫度計(jì)適用范圍為238.15K633.15K（水銀的熔點(diǎn)為234.45K，沸點(diǎn)為629.85K），如果用石英玻璃作管壁，充入氮?dú)饣驓鍤?，最高使用溫度可達(dá)到1073.15K。如果水銀中摻入8.5的鉈（Tl）則可以測量到213.2K的低溫。1水銀溫度計(jì)的讀數(shù)誤差來源 （1）水銀膨脹不均勻。此項(xiàng)較小，一般情況下可忽略不計(jì)。 （2）玻璃球體積的改變。一支精細(xì)的溫度計(jì)，每隔一段時(shí)間要作定點(diǎn)校正，以作為溫度計(jì)本身的誤差。 （3）壓力效應(yīng)。通常溫度計(jì)讀數(shù)指外界壓力為105Pa而言的，故當(dāng)壓力改變時(shí)，應(yīng)對壓力產(chǎn)生的影響進(jìn)行校正。對于直徑為 57 mm的水銀球，壓力系數(shù)的數(shù)

5、量級(jí)約為0.l/105 Pa。 （4）露絲誤差。水銀溫度計(jì)有“全浸”與“非全浸”兩種。“全浸”指測量溫度時(shí)，只有溫度計(jì)全部水銀柱浸在介質(zhì)內(nèi)時(shí)，所示溫度才正確?！胺侨敝笢囟扔?jì)的水銀球及部分毛細(xì)管浸在加熱介質(zhì)中。如果一支溫度計(jì)原來全浸沒標(biāo)定刻度而在使用時(shí)未完全浸沒的話，則由于器外溫度與被測體溫度的不同，必然會(huì)引起誤差。 （5）其它誤差。如延遲誤差，由于溫度計(jì)水銀球與被測介質(zhì)達(dá)到熱平衡時(shí)需要一定的時(shí)間，因此在快速測量時(shí)，時(shí)間太短容易引起誤差。此外還有輻射誤差，以及刻度不均勻、水銀附著及毛細(xì)現(xiàn)象等引起的誤差。2水銀溫度計(jì)校正（1）讀數(shù)校正其一，以純物質(zhì)的熔點(diǎn)或沸點(diǎn)作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校正。其二，以標(biāo)準(zhǔn)水銀

6、溫度計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)，與待校正的溫度計(jì)同時(shí)測定某一體系的溫度，將對應(yīng)值一一記錄，作出校正曲線。使用時(shí)利用校正曲線對溫度計(jì)進(jìn)行校正。標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)由多支測量范圍不同的溫度計(jì)組成，每支都經(jīng)過計(jì)量部門的鑒定，讀數(shù)準(zhǔn)確。（2）露莖校正“非全浸”的溫度計(jì)常在背后附有浸入量的校正刻度。一般常用的多是“全浸”溫度計(jì)，但在使用時(shí)往往不可能做到“全浸”狀態(tài)，因此必須按下列公式進(jìn)行校正：式中： 是溫度的正確值； 是溫度計(jì)的讀數(shù)值； 是輔助溫度計(jì)讀數(shù)（放置在露出器外水銀柱一半位置處）， 是露出待測體系外部的水銀柱長度，稱為露莖高度（以度數(shù)表示）， 是水銀對于玻璃的膨脹系數(shù)，使用攝氏度時(shí)，k0.00016。3使用水銀溫度計(jì)的

7、注意事項(xiàng) （1）溫度計(jì)應(yīng)盡可能垂直放置，以免溫度計(jì)內(nèi)部水銀壓力不同而引起誤差。 （2）防止驟冷驟熱，以免引起破裂和變形。（3）不能以溫度計(jì)代替攪拌棒。（4）根據(jù)測量需要，選擇不同量程、不同精度的溫度計(jì)。（5）根據(jù)測量精度需要對溫度計(jì)進(jìn)行各種校正。（6）溫度計(jì)插入待測體系后，待體系溫度與溫度計(jì)之間的熱傳導(dǎo)達(dá)到平衡后進(jìn)行讀數(shù)。（三）貝克曼（Beckmann）溫度計(jì) 貝克曼溫度計(jì)是一種能夠精確測量溫差的溫度計(jì)，見圖。有些實(shí)驗(yàn)，如燃燒熱、凝固點(diǎn)降低法測分子量等，要求測量的溫度準(zhǔn)確到0.002，顯然一般的水銀溫度計(jì)不能滿足要求，但貝克曼溫度計(jì)可以達(dá)到此測量精度要求。它不能測量溫度的絕對值，但可以很精確地

8、測量溫差。它與普通溫度計(jì)的區(qū)別在于下端有一個(gè)大的水銀球，球中的水銀量根據(jù)不同的起始溫度而定，它是借助于溫度計(jì)頂端的貯汞槽來調(diào)節(jié)的，刻度范圍只有56，每度又分為100等分。借助于放大鏡可以讀準(zhǔn)到0.01，估計(jì)到0.002。調(diào)節(jié)時(shí)只要把一定的水銀移出或移入毛細(xì)管頂端的汞貯槽就可以了。顯然，被測體系的溫度越低，水銀量就要越大。貝克曼溫度計(jì)的調(diào)節(jié)方法如下： （1）接通水銀柱 通過甩和溫?zé)崴y球的方法使上下水銀接通，中間任何地方不準(zhǔn)斷開。 （2）調(diào)節(jié)水銀量 首先測量（或估計(jì)）a到b一段長度所對應(yīng)的溫度。將貝克曼溫度計(jì)與另一支普通溫度計(jì)插入盛水的燒杯中，加熱燒杯，貝克曼溫度計(jì)中的水銀柱就會(huì)上升，由普通溫度

9、計(jì)可以讀出a到b段長度所對應(yīng)的溫度值，設(shè)R。 把溫度計(jì)的水銀球插入比待測溫度高出5R（沸點(diǎn)升高的確定）或高出R（對凝固點(diǎn)降低的測定）的水中（水的溫度可由一只水銀溫度計(jì)量出）待平衡后，迅速將貝克曼溫度計(jì)取出，用甩或輕輕震動(dòng)的方法使水銀在毛細(xì)管與貯槽接點(diǎn)處斷開，把多余的水銀移到貯汞槽處。圖 下降式貝克曼溫度計(jì)（a 最高刻度；b.毛細(xì)管末端）  （3）驗(yàn)證所調(diào)溫度 把調(diào)好的貝克曼溫度計(jì)斷開水銀絲后，插入t的水中，檢查水銀柱是否落在預(yù)先確定的刻度內(nèi)，如不合適，應(yīng)檢查原因，重新調(diào)節(jié)。由于不同溫度下水銀密度不同，因此在貝克曼溫度計(jì)上每100小格未必真正代表1度，因此在不同溫度范圍內(nèi)使用時(shí)，必須作

10、刻度的校正，校正值見表 。貝克曼溫度計(jì)下端水銀球的玻璃很薄，中間的毛細(xì)管很細(xì)，價(jià)格較貴。因此，使用時(shí)要特別小心，不要同任何硬的物件相碰，不要驟冷、驟熱，用完后必須立即放回盒內(nèi)，不可任意放置。表 貝克曼溫度計(jì)讀數(shù)校正值表 調(diào)整溫度讀數(shù)1相當(dāng)?shù)臄z氏度數(shù)調(diào)整溫度讀數(shù)1相當(dāng)?shù)臄z氏度數(shù)00.9936551.009350.9953601.0104100.9969651.0115150.9985701.0125201.0000751.0135251.0015801.0144301.0029851.0153351.0043901.0161401.0056951.0169451.00691001.0176501

11、.0081    （四）其它液體溫度計(jì) 其它液體溫度計(jì)也是利用液體熱脹冷縮的原理指示溫度。水銀溫度計(jì)測量的下限為238.15K，更低的溫度必須用其它方法測量。最簡單的方法就是將水銀溫度計(jì)中的水銀改用凝固點(diǎn)更低的液體，而其結(jié)構(gòu)不變。常用的液體含有8.5 鉈汞齊（可測至213K）、 甲苯（可測至173K）和戊烷（可測至83K）等。普通的酒精溫度計(jì)也屬于這一類，但酒精在各溫度范圍內(nèi)體積膨脹線性不好，準(zhǔn)確度較差，一般僅在精確度要求不高的工作中使用。有機(jī)溶劑組成的溫度計(jì)還常常加入一些有色物質(zhì)，以便于觀察。（五）電阻溫度計(jì) 電阻溫度計(jì)是利用物質(zhì)的電阻隨溫度變化的特性制成的測溫

12、儀器。任何物體的電阻都與溫度有關(guān)，因此都可以用來測量溫度。但是，能滿足溫度測量要求的物體并不多。在實(shí)際應(yīng)用中，不僅要求有較高的靈敏度，而且要求有較高的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。目前，按感溫元件的材料來分，用于電阻溫度計(jì)的材料有金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體兩大類。金屬導(dǎo)體有鉑、銅、鎳、鐵和銠鐵合金。目前大量使用的材料為鉑、銅和鎳。鉑制成的為鉑電阻溫度計(jì)，銅制成的為銅電阻溫度計(jì)等，都屬于定型產(chǎn)品。半導(dǎo)體有鍺、碳和熱敏電阻（氧化物）等。1鉑電阻溫度計(jì) 鉑容易提純，化學(xué)穩(wěn)定性高，電阻溫度系數(shù)穩(wěn)定且重現(xiàn)性很好。所以，鉑電阻與專用精密電橋或電位差計(jì)組成的鉑電阻溫度計(jì)有極高的精確度，被選定為13.81K903.89K溫度范圍的標(biāo)

13、準(zhǔn)溫度計(jì)。鉑電阻溫度計(jì)用的純鉑絲，必須經(jīng)933.35K退火處理，繞在交叉的云母片上，密封在硬質(zhì)玻璃管中，內(nèi)充干燥的氦氣，成為感溫元件，用電橋法測定鉑絲電阻。2熱敏電阻溫度計(jì) 由金屬氧化物半導(dǎo)體材料制成的電阻溫度計(jì)也叫熱敏電阻溫度計(jì)，熱敏電阻的電阻值會(huì)隨著溫度的變化而發(fā)生顯著的變化，它是一個(gè)對溫度變化極其敏感的元件。它對溫度的靈敏度比鉑電阻、熱電偶等其它感溫元件高得多。目前，常用的熱敏電阻能直接將溫度變化轉(zhuǎn)換成電性能，如電壓或電流的變化，測量電性能變化就可得到溫度變化結(jié)果。熱敏電阻與溫度之間并非線性關(guān)系，但當(dāng)測量溫度范圍較小時(shí)，可近似為線性關(guān)系。實(shí)驗(yàn)證明，其測定溫差的精度足以和貝克曼溫度計(jì)相比，

14、而且還具有熱容量小、響應(yīng)快、便于自動(dòng)記錄等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)在，實(shí)驗(yàn)中已用此種溫度計(jì)制成的溫差測量儀代替貝克曼溫度計(jì)。（六）熱電偶溫度計(jì)兩種不同金屬導(dǎo)體構(gòu)成一個(gè)閉合線路，如果連接點(diǎn)溫度不同，回路中將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與溫差有關(guān)的電勢，稱為溫差電勢，這樣的一對金屬導(dǎo)體稱為熱電偶（如圖2所示），可以利用其溫差電勢測定溫度。但也不是任意兩種不同材料的導(dǎo)體都可做熱電偶，對熱電偶材料的要求是，物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在測定的溫度范圍內(nèi)不發(fā)生蒸發(fā)和相變現(xiàn)象，不發(fā)生化學(xué)變化，不易氧化、還原，不易腐蝕；熱電勢與溫度成簡單函數(shù)關(guān)系，最好是呈線性關(guān)系；微分熱電勢要大，電阻溫度系數(shù)要比導(dǎo)電率高；易于加工，重復(fù)性好；價(jià)格便宜。不同材質(zhì)的熱

15、電偶使用溫度及熱電勢系數(shù)見表2。 圖2 熱電偶示意圖 這些熱電偶可用相應(yīng)的金屬導(dǎo)線熔接而成。銅和康銅熔點(diǎn)較低，可蘸以松香或其它非腐蝕性的焊藥在煤氣焰中熔接。但其它幾種熱電偶則需要在氧焰或電弧中熔接。焊接時(shí)，先將兩根金屬線末端的一小部分?jǐn)Q在一起，在煤氣燈上加熱至200300，沾上硼砂粉末，然后讓硼砂在兩金屬絲上熔成一硼砂球，以保護(hù)熱電偶絲不被氧化，再利用氧焰或電弧使兩金屬熔接在一起。表2 熱電偶基本參數(shù)材質(zhì)及組成新分度號(hào)舊分度號(hào)使用溫度范圍（K）熱電勢系數(shù)（mV/K）鐵康銅（CuNi40） FK010730.0540銅康銅TCK735730.0428鎳鉻10-考銅（CuNi4

16、3） EA-227310730.0695鎳鉻考銅 NK2731073 鎳鉻鎳硅KEU227315730.0410鎳鉻鎳鋁（NiAl2Si1Mg2）  27313730.0410鉑鉑銠10SLB327318730.0064鉑銠30鉑銠6BLL227320730.00034鎢錸5鎢錸20 WR273473  應(yīng)用時(shí)一般將熱電偶的一個(gè)接點(diǎn)放在待測物體（熱端）中，而另一接點(diǎn)則放在儲(chǔ)有冰水的保溫瓶（冷端）中，這樣可以保持冷端的溫度穩(wěn)定，見圖3。有時(shí)為了使溫差電勢增大，增加測量精確度，可將幾個(gè)熱電偶串聯(lián)成熱電堆使用，熱電堆的溫

17、差電勢等于各個(gè)電偶熱電勢之和。溫差電勢可以用電位差計(jì)或毫伏計(jì)測量。精密的測量可使用靈敏檢流計(jì)或電位差計(jì)。使用熱電偶溫度計(jì)測定溫度，就得把測得的電動(dòng)勢換算成溫度值，因此就要做出溫度與電動(dòng)勢的校正曲線。1熱電偶的校正方法 （1）利用純物質(zhì)的熔點(diǎn)或沸點(diǎn)進(jìn)行校正由于純物質(zhì)發(fā)生相變時(shí)的溫度是恒定不變的，因此，挑選幾個(gè)已知沸點(diǎn)或熔點(diǎn)的純物質(zhì)分別測定其加熱或步冷曲線（mVT關(guān)系曲線），曲線上水平部分所對應(yīng)的mV數(shù)即相應(yīng)于該物質(zhì)的熔點(diǎn)或沸點(diǎn)，據(jù)此作出mVT曲線，即為熱電偶溫度計(jì)的工作曲線。在以后的實(shí)際測量中，只要使用的是這套熱電偶溫度計(jì)，就可使用這條工作曲線確定待測體系的溫度。（2）利用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶校正將待校熱

18、電偶與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶（電勢與溫度的對應(yīng)關(guān)系已知）的熱端置于相同的溫度處，進(jìn)行一系列不同的溫度點(diǎn)的測定，同時(shí)讀取mV數(shù)，借助于標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的電動(dòng)勢與溫度的關(guān)系而獲得待校熱電偶溫度計(jì)的一系列mVT關(guān)系，制作工作曲線。高溫下，一般常用鉑鉑銠為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。 一對串聯(lián) 五對串聯(lián)圖3 熱電偶的連接方式  2使用熱電偶溫度計(jì)應(yīng)注意的問題（1）易氧化的金屬熱電偶（銅康銅）不應(yīng)插在氧化氣氛中，易還原的金屬熱電偶（鉑鉑銠）則不應(yīng)插在還原氣氛中。（2）熱電偶可以和被測物質(zhì)直接接觸的，一般都直接插在被測物中；如不能直接接觸的，則需將熱電偶插在一個(gè)適當(dāng)?shù)奶坠苤?，再將套管插在待測物中，在套管中加適當(dāng)?shù)氖炗?，以便改進(jìn)

19、導(dǎo)熱情況。（3）冷端的溫度需保證準(zhǔn)確不變，一般放在冰水中。（4）接入測量儀表前，需先小心判別其“”、“”端。（5）選擇熱電偶時(shí)應(yīng)注意，在使用溫度范圍內(nèi)，溫差電勢與溫度最好成線性關(guān)系。并且選溫差電勢的溫度系數(shù)大的熱電偶，以增加測量的靈敏度。（七）恒溫技術(shù)及裝置物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)，如粘度、密度、蒸氣壓、表面張力、折光率等都隨溫度而改變，要測定這些性質(zhì)必須在恒溫條件下進(jìn)行。一些物理化學(xué)常數(shù)如平衡常數(shù)、化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)等也與溫度有關(guān)，這些常數(shù)的測定也需恒溫，因此，掌握恒溫技術(shù)非常必要。恒溫控制可分為兩類，一類是利用物質(zhì)的相變點(diǎn)溫度來獲得恒溫，如液氮（77.3K）、干冰（194.7 K）、冰水（273.

20、15 K）、NaSO4·10H2O（305.6K）、沸水（373.15K）、沸點(diǎn)萘（491.2 K）等。這些物質(zhì)處于相平衡時(shí)構(gòu)成一個(gè)“介質(zhì)浴”將需要恒溫的研究對象置于這個(gè)介質(zhì)浴中，就可以獲得一個(gè)高度穩(wěn)定的恒溫條件，如果介質(zhì)是純物質(zhì)，則恒溫的溫度就是該介質(zhì)的相變溫度，而不必另外精確標(biāo)定。其缺點(diǎn)是恒溫溫度不能隨意調(diào)節(jié)。另外一類是利用電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行溫度控制，如電冰箱、恒溫水浴、高溫電爐等。此方法控溫范圍寬、可以任意調(diào)節(jié)設(shè)定溫度。電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)種類很多，但從原理上講，它必須包括三個(gè)基本部件，即變換器、電子調(diào)節(jié)器和執(zhí)行系統(tǒng)。變換器的功能是將被控對象的溫度信號(hào)變換成電信號(hào)；電子調(diào)節(jié)器的功能是對來

21、自變換器的信號(hào)進(jìn)行測量、比較、放大和運(yùn)算，最后發(fā)出某種形式的指令，使執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行加熱或致冷（見圖4）。電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)按其自動(dòng)調(diào)節(jié)規(guī)律可以分為斷續(xù)式二位置控制和比例積分微分（PID）控制兩種，簡介如下。 圖4 電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控溫原理 1斷續(xù)式二位置控制 實(shí)驗(yàn)室常用的電烘箱、電冰箱、高溫電爐和恒溫水浴等，大多采用這種控制方法。變換器的形式有多種，簡單介紹如下。（1）雙金屬膨脹式利用不同金屬的線膨脹系數(shù)不同，選擇線膨脹系數(shù)差別較大的兩種金屬，線膨脹系數(shù)大的金屬棒在中心，另外一個(gè)套在外面，兩種金屬內(nèi)端焊接在一起，外套管的另一端固定，見圖5。在溫度升高時(shí)，中心的金屬棒便向外伸長，伸長長度與溫度成

22、正比。通過調(diào)節(jié)觸點(diǎn)開關(guān)的位置，可使其在不同溫度區(qū)間內(nèi)接通或斷開，達(dá)到控制溫度的目的。其缺點(diǎn)是控溫精度差，一般有幾K范圍。 圖5 雙金屬膨脹式溫度控制器示意圖 （2）導(dǎo)電表若控溫精度要求在1K以內(nèi)，實(shí)驗(yàn)室多用導(dǎo)電表（水銀接觸溫度計(jì)）作變換器。接觸溫度計(jì)的控制主要是通過繼電器來實(shí)現(xiàn)的。（3）動(dòng)圈式溫度控制器溫度控制表、雙金屬膨脹類變換器不能用于高溫，而動(dòng)圈式溫度控制器可用于高溫控制。采用能工作于高溫的熱電偶作為變換器，動(dòng)圈式溫度控制器的原理如圖6所示。插在電爐中的熱電偶將溫度信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，加于動(dòng)圈式毫伏表的線圈上。該線圈用張絲懸掛于磁場中，熱電偶的信號(hào)可使線圈有電流通過而產(chǎn)生

23、感應(yīng)磁場，與外磁場作用使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)張絲扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反力矩與線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩平衡時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)停止。此時(shí)動(dòng)圈偏轉(zhuǎn)的角度與熱電偶的熱電勢成正比。動(dòng)圈上裝有指針，指針在刻度板上指出了溫度數(shù)值。指針上裝有鋁旗，在刻度板后裝有前后兩半的檢測線圈和控溫指針，可機(jī)械調(diào)節(jié)左右移動(dòng)，用于設(shè)定所需的溫度。當(dāng)加熱時(shí)鋁旗隨指示溫度的指針移動(dòng)，當(dāng)上升到所需溫度時(shí)，鋁旗進(jìn)入檢測線圈，與線圈平行切割高頻磁場，產(chǎn)生高頻渦流電流使繼電器斷開而停止加熱；當(dāng)溫度降低時(shí)，鋁旗走出檢測線圈，使繼電器閉合又開始加熱。這樣使加熱器斷、續(xù)工作。爐溫升至給定溫度時(shí)，加熱器停止加熱，低于給定溫度時(shí)再開始加熱，溫度起伏大，控溫精度差。 圖6 動(dòng)

24、圈式溫度控制器（a）構(gòu)件圖 （b）線路圖 2比例積分微分控制（PID） 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，要求控制恒溫和程序升溫或降溫的范圍日益廣泛，要求的控溫精度也大大提高，在通常溫度下，使用上述的斷續(xù)式二位置控制器比較方便，但是由于只存在通、斷兩個(gè)狀態(tài)，電流大小無法自動(dòng)調(diào)節(jié)，控制精度較低，特別在高溫時(shí)精度更低。20世紀(jì)60年代以來，控溫手段和控溫精度有了新的進(jìn)展，廣泛采用PID調(diào)節(jié)器，使用可控硅控制加熱電流隨偏差信號(hào)大小而作相應(yīng)變化，提高了控溫精度?？煽毓枳詣?dòng)控溫儀仍采用動(dòng)圈式測量機(jī)構(gòu)，但其加熱電壓按比例（P）積分（I）和微分（D）調(diào)節(jié)，達(dá)到精確控溫的目的。PID調(diào)節(jié)中的比例調(diào)節(jié)是調(diào)節(jié)輸出電壓與輸入量（偏差電壓）的比例關(guān)系