核儀表總復(fù)習(xí)

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

2、x x 測(cè)量的指示值測(cè)量的指示值 x x0 0 被測(cè)量的實(shí)際值被測(cè)量的實(shí)際值2 2、指示值的、指示值的相對(duì)誤差相對(duì)誤差 0010000100000 xxxx二、誤差的表示方法二、誤差的表示方法 測(cè)量誤差就是測(cè)量值與真實(shí)值之間的差值，它測(cè)量誤差就是測(cè)量值與真實(shí)值之間的差值，它反映了測(cè)量質(zhì)量的好壞。反映了測(cè)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(shí)，引用誤差的最大值。在全量程中，平衡增加或減小時(shí)，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(cè)量與輻射監(jiān)測(cè)反應(yīng)堆核測(cè)量與輻射監(jiān)測(cè)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(jìn)行觀察和檢測(cè)進(jìn)行觀察和檢測(cè)。1 1 核輻射檢測(cè)裝置組成核輻射檢測(cè)裝置組成 核輻射探測(cè)器、探測(cè)器輸出信號(hào)的處理儀器和其它核輻射探測(cè)器、探測(cè)器輸出信號(hào)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(cè)器的主要作用核輻射探測(cè)器的主要作用 使進(jìn)入探測(cè)器靈敏區(qū)域的使進(jìn)入探測(cè)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?hào)處理信號(hào)處理設(shè)備能夠接收的設(shè)備能夠接收的信號(hào)信號(hào)，例如電信號(hào)、光信號(hào)、聲信，例如電信號(hào)、光信號(hào)、聲信號(hào)、熱信號(hào)等。號(hào)、熱信號(hào)等。3 3 核輻射探測(cè)器的基本類型核輻射探測(cè)器的基本類型 氣體探測(cè)器、半導(dǎo)體探測(cè)器和閃爍探測(cè)器。氣體探測(cè)器、半導(dǎo)體探測(cè)器和閃爍探測(cè)器。4 4 與探測(cè)器配合的電信號(hào)處理設(shè)備與探測(cè)器配合的電信號(hào)處理設(shè)備 高壓電源、放大器、甄別器、計(jì)數(shù)器、計(jì)數(shù)率計(jì)高壓電源、放大器、甄別器、計(jì)數(shù)器、計(jì)數(shù)率計(jì)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?hào)的過(guò)程核輻射轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的過(guò)程第一階段第一階段 入射粒子通過(guò)與探測(cè)器物質(zhì)

5、的相互作用，轉(zhuǎn)變或入射粒子通過(guò)與探測(cè)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(cè)器內(nèi)的一個(gè)特定產(chǎn)生帶電粒子，這些帶電粒子在探測(cè)器內(nèi)的一個(gè)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(cè)器的外加電場(chǎng)中作初電離或激發(fā)的原子，在探測(cè)器的外加電場(chǎng)中作定向移動(dòng)，因而在探測(cè)器外部負(fù)載電路中給出一個(gè)電定向移動(dòng)，因而在探測(cè)器外部負(fù)載電路中給出一個(gè)電流信號(hào)，稱為探測(cè)器的本征電流信號(hào)。流信號(hào)，稱為探測(cè)器的本征電流信號(hào)。二二 中子探測(cè)的基本方法中子探測(cè)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(cè)器在結(jié)構(gòu)上及探測(cè)原理也區(qū)別較大。以相應(yīng)的探測(cè)器在結(jié)構(gòu)上及探測(cè)原理也區(qū)別較大。通過(guò)反應(yīng)產(chǎn)生直接電離粒子被測(cè)量。通過(guò)反應(yīng)產(chǎn)生直接電離粒子被測(cè)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(cè)器氣體探測(cè)器電離室、正比計(jì)數(shù)器、電離室、正比計(jì)數(shù)器、G-MG-M計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。 核輻射轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的物理過(guò)程都是在探測(cè)器核輻射轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的物理過(guò)程都是在探測(cè)器內(nèi)充特定氣體的特定體積中進(jìn)行的。內(nèi)充特定氣體的特定體積中進(jìn)行的。 正比區(qū)：正比區(qū)：V V2 2VV3 3：電子在電場(chǎng)加速中獲得能量足以產(chǎn)生二次：電子在電場(chǎng)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(duì)變小，即放大倍數(shù)比小的其放大倍數(shù)相對(duì)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(gè)，室內(nèi)的激發(fā)光子起主導(dǎo)作用，使整個(gè)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(wú)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(wú)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(jì)數(shù)器脈沖計(jì)數(shù)器脈沖計(jì)數(shù)與

9、外加計(jì)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(duì)物質(zhì)的電離作用，使其工作特性處于飽利用核輻射對(duì)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(cè)裝置。和電流區(qū)間的檢測(cè)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(jìn)入室內(nèi)時(shí)，中子在涂硼電極上產(chǎn)生帶電粒子，當(dāng)它進(jìn)入室內(nèi)時(shí)，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(fù)離子體發(fā)生相互作用，產(chǎn)生正、負(fù)離子對(duì)，被收集極收集，產(chǎn)生輸出電流對(duì)，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(shí)間原電離子數(shù)單位體積、單位時(shí)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(bǔ)償電離室補(bǔ)償電離室 在有強(qiáng)在有強(qiáng)場(chǎng)的情況下，要探測(cè)中子的強(qiáng)度，就需要消除場(chǎng)的情況下，要探測(cè)中子的強(qiáng)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(bǔ)償電離室。補(bǔ)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(guò)調(diào)節(jié)電壓通過(guò)調(diào)節(jié)電壓 V V1 1 使使電電流值抵消，就可補(bǔ)償流值抵消，就可補(bǔ)償影響，影響，測(cè)量電流即為中子產(chǎn)生的電流。測(cè)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(zhǎng)中子電離室長(zhǎng)中子電離室 長(zhǎng)中子電離室由長(zhǎng)中子電離室由幾個(gè)短中子電離室?guī)讉€(gè)短中子電離室組成。每一個(gè)短中組成。每一個(gè)短中子電離室是一個(gè)筒形容器，由子電離室是

12、一個(gè)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(fù)離子對(duì)。在外加產(chǎn)生正負(fù)離子對(duì)。在外加電場(chǎng)的作用下，分別向陰電場(chǎng)的作用下，分別向陰極和陽(yáng)極（收集電極和高極和陽(yáng)極（收集電極和高壓電極）運(yùn)動(dòng)，形成電脈壓電極）運(yùn)動(dòng)，形成電脈沖。中子通量足夠大時(shí)，沖。中子通量足夠大時(shí)，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(jì)。不計(jì)。 BFBF3 3 正比計(jì)數(shù)器正比計(jì)數(shù)器 BFBF3 3正比計(jì)數(shù)管是一金屬圓管做成的，沿著管的軸正比計(jì)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(jì)數(shù)管內(nèi)電場(chǎng)作用下加速并向集電極移動(dòng)，它獲得的計(jì)數(shù)管內(nèi)電場(chǎng)作用下加速并向集電極移動(dòng)，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(fù)載電阻上就產(chǎn)生一個(gè)電壓脈沖，脈沖頻率與后，在負(fù)載電阻上就產(chǎn)生一個(gè)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(jì)數(shù)管（二）正比計(jì)數(shù)管涂硼正比計(jì)數(shù)管涂硼正比計(jì)數(shù)管 中心陽(yáng)極是不銹鋼絲，圓筒形陰極是由純鋁制成的。中心陽(yáng)極是不銹鋼絲，圓筒形陰極是由純鋁制成的。陰級(jí)內(nèi)表面涂以陰級(jí)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(jì)數(shù)管內(nèi)充以氬氣（緣，計(jì)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(chǎng)的作用下，電子和正離子分別向陽(yáng)和正離子。在外電場(chǎng)的作用下，電子和正離子分別向陽(yáng)極和陰極運(yùn)動(dòng)，形成電脈沖（極和陰極運(yùn)動(dòng)，形成電脈沖（脈沖）。脈沖）。 四、固體探測(cè)器四、固體探測(cè)器 利用輻射與固體的相互作用來(lái)進(jìn)行輻射測(cè)量的探測(cè)利用輻射與固體的相互作用來(lái)進(jìn)行輻射測(cè)量的探測(cè)器，稱為固體探測(cè)器，器，稱為固體探測(cè)器，如各種類型的閃爍計(jì)數(shù)器、半如各種類型的閃爍計(jì)數(shù)器、半導(dǎo)體探測(cè)器導(dǎo)體探測(cè)器等。等。閃爍計(jì)數(shù)器的工作原理閃爍計(jì)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(jìn)行測(cè)量的一種探測(cè)器。理進(jìn)行

16、測(cè)量的一種探測(cè)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(duì)光靈敏的陰極上打出光電子，這些極上。光子在對(duì)光靈敏的陰極上打出光電子，這些光電子經(jīng)過(guò)光電倍增管倍增、放大，倍增后的電子光電子經(jīng)過(guò)光電倍增管倍增、放大，倍增后的電子在陽(yáng)極上產(chǎn)生電壓脈沖，此脈沖被電子線路放大和在陽(yáng)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(lái)，這樣就可以對(duì)粒子進(jìn)行探測(cè)了。分析后記錄下來(lái)，這樣就可以對(duì)粒子進(jìn)行探測(cè)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(guò)閃爍

17、體時(shí)，它的內(nèi)部原子或分由于帶電粒子通過(guò)閃爍體時(shí)，它的內(nèi)部原子或分子被激發(fā)處于高能級(jí)，而再隨即恢復(fù)到低能級(jí)子被激發(fā)處于高能級(jí)，而再隨即恢復(fù)到低能級(jí)（基態(tài)）時(shí)就輻射出光子。（基態(tài)）時(shí)就輻射出光子。閃爍體材料閃爍體材料無(wú)機(jī)晶體無(wú)機(jī)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(jī)閃爍體有機(jī)閃爍體 可分為有機(jī)晶體、有機(jī)溶液和塑料閃爍體等可分為有機(jī)晶體、有機(jī)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(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并且充當(dāng)一個(gè)把閃爍體的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并且充

18、當(dāng)一個(gè)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(gè)光陰級(jí)和多個(gè)倍增電極（又稱打拿極）以由一個(gè)光陰級(jí)和多個(gè)倍增電極（又稱打拿極）以及一個(gè)陽(yáng)極。及一個(gè)陽(yáng)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(gè)倍增極上發(fā)生電子受加速飛回倍增電極，在每個(gè)倍增極上發(fā)生電子倍增現(xiàn)象，每個(gè)倍增極的倍增系數(shù)倍增現(xiàn)象，每個(gè)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(shí)間分辨時(shí)間 ( (1010-9-9秒數(shù)量級(jí)秒數(shù)量級(jí) ) ) 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(shí)間短，光譜響應(yīng)好，性能穩(wěn)定，能長(zhǎng)期工分辨時(shí)間短，光譜響應(yīng)好，性能穩(wěn)定，能長(zhǎng)期工作的光電倍增管。強(qiáng)放射性測(cè)量時(shí)，還應(yīng)考慮光作的光電倍增管。強(qiáng)放射性測(cè)量時(shí)，還應(yīng)考慮光負(fù)載能力大等性能。負(fù)

20、載能力大等性能。 閃爍計(jì)數(shù)器應(yīng)用閃爍計(jì)數(shù)器應(yīng)用 放射性強(qiáng)度方面放射性強(qiáng)度方面：粒子的探測(cè)粒子的探測(cè) ( ( ZnSZnS（AgAg） ) )粒子的探測(cè)粒子的探測(cè) ( (有機(jī)閃爍體有機(jī)閃爍體 ) ) 射線探測(cè)射線探測(cè) (NaI(NaI（T1T1） ) ) 能量測(cè)量方面能量測(cè)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(cè)儀表及系統(tǒng)堆芯外核檢測(cè)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(cè)量系統(tǒng)測(cè)堆外核測(cè)量系統(tǒng)測(cè)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(cè)儀系統(tǒng)反應(yīng)堆堆芯外核測(cè)儀系統(tǒng) 堆外檢測(cè)系統(tǒng)堆外檢測(cè)系統(tǒng)包括包括核核測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)和熱工參數(shù)熱工參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)。測(cè)量系統(tǒng)。 一般分成一般分成源量程源量程測(cè)量通道、測(cè)量通道、中間量程中間量程測(cè)量通道和測(cè)量通道和功

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

23、A/A/（n/cmn/cm2 2s s）探測(cè)器探測(cè)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(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)率計(jì)計(jì)數(shù)率計(jì)周期計(jì)周期計(jì)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)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(jì)周期計(jì)對(duì)數(shù)功率表對(duì)數(shù)功率表記錄器記錄器計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)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(hào)：反應(yīng)堆提供信號(hào)：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(hào)，移動(dòng)控制棒控制信號(hào)，移動(dòng)控制棒；. .監(jiān)測(cè)功能監(jiān)測(cè)功能: :監(jiān)測(cè)反應(yīng)堆監(jiān)測(cè)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(gè)個(gè)源量程源量程測(cè)量通道（正比計(jì)數(shù)管）；測(cè)量通道（正比計(jì)數(shù)管）；2 2個(gè)個(gè)中間量程中間量程測(cè)量通道（補(bǔ)償電離室）；測(cè)量通道（補(bǔ)償電離室）；4 4個(gè)個(gè)功率量程功率量程測(cè)量通道測(cè)量通道（非補(bǔ)償電離室）長(zhǎng)電離室（非補(bǔ)償電離室）長(zhǎng)電離室, ,分分6 6個(gè)靈敏段個(gè)靈敏段, ,分別測(cè)量堆分別測(cè)量堆芯上部、下部中子通量；芯上部、下部中子通量；探測(cè)器徑向布置圖探測(cè)器徑向布置圖探測(cè)器軸向布置圖探測(cè)器軸向布置圖1. 1. 源量程測(cè)量通道（源量程測(cè)量通道（CNSCNS）：）：反應(yīng)堆反應(yīng)堆停堆停堆期間和期間和啟動(dòng)初始啟動(dòng)初始階段。階段。產(chǎn)生的信

26、號(hào)一路送往產(chǎn)生的信號(hào)一路送往視聽(tīng)記數(shù)電路視聽(tīng)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(jì)周期計(jì)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(dòng)報(bào)警及反應(yīng)堆保護(hù)。輸出線路：用于啟動(dòng)報(bào)警及反應(yīng)堆保護(hù)。周期計(jì)周期計(jì) 在源量程和中間量程測(cè)量通道中都包括周期計(jì)，它產(chǎn)生在源量程和中間量程測(cè)量通道中都包括周期計(jì)，它產(chǎn)生功率倍增時(shí)間信號(hào)，送往顯示器，以顯示中子注量率變化功率倍增時(shí)間信號(hào)，送往顯示器，以顯示中子注量率變化一倍的時(shí)間一倍的時(shí)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(shí)的堆功率；時(shí)的堆功率；P P為為t t時(shí)刻的堆功率；時(shí)刻的堆功率；T T為功為功率倍增周期率倍增周期( (倍增時(shí)間倍增時(shí)間) )。上式兩邊取對(duì)數(shù)：上式兩邊取對(duì)數(shù)：TtPP20PdtdTTPdtdTtPPlg2lg2lglg2lglglg0由此可見(jiàn)：由此可見(jiàn)：倍增時(shí)間倍增時(shí)間T T與功與功率對(duì)數(shù)的導(dǎo)數(shù)成反比。率對(duì)數(shù)的導(dǎo)數(shù)成反比。 倍增周期，代表堆功率變化趨勢(shì)、快慢和反應(yīng)堆所倍增周期，代表堆功率變化趨勢(shì)、快慢和反應(yīng)堆所處的狀態(tài)。處的狀態(tài)。 T=3sT=3s，說(shuō)明堆功率每，說(shuō)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(shuō)明堆功率每，說(shuō)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(shuō)明堆功率為常數(shù)，反應(yīng)堆處于說(shuō)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(guò)小的正值，說(shuō)明反應(yīng)堆功率增如果倍增周期為一過(guò)小的正值，說(shuō)明反應(yīng)堆功率增加過(guò)快，容易失控。加過(guò)快，容易失控。 在啟動(dòng)反應(yīng)堆升功率時(shí)，一定要時(shí)刻監(jiān)視倍增周期在啟動(dòng)反應(yīng)堆升功率時(shí)，一定要時(shí)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(cè)量通道中間量程測(cè)量通道 (CNI(CNI） 探測(cè)器是涂硼補(bǔ)償電離室探測(cè)器是涂硼補(bǔ)償電

29、離室 兩個(gè)同軸的圓柱形電離室兩個(gè)同軸的圓柱形電離室 涂硼電離室對(duì)涂硼電離室對(duì)和和敏感敏感 不涂硼電離室僅對(duì)不涂硼電離室僅對(duì) 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(jì)線路；周期計(jì)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(dòng)控制棒移動(dòng)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(cè)量?jī)x反應(yīng)堆測(cè)量?jī)x 計(jì)算反應(yīng)性計(jì)算反應(yīng)性對(duì)比線路對(duì)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(cè)線路功率分布監(jiān)測(cè)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(hù)線路反應(yīng)堆保護(hù)線路 用于啟動(dòng)反應(yīng)堆保護(hù)。用于啟動(dòng)反應(yīng)堆保護(hù)。3. 3. 功率量程測(cè)量通道（功率量程測(cè)量通道（CNPCNP）探測(cè)器是涂硼長(zhǎng)電離室，由探測(cè)器是涂硼長(zhǎng)電離室，由6 6個(gè)敏感段構(gòu)成個(gè)敏感段構(gòu)成1.3 1.3 堆芯內(nèi)中子注量測(cè)量及系統(tǒng)堆芯內(nèi)中子注量測(cè)量及系統(tǒng) 在堆壽期內(nèi)，堆的安全運(yùn)行不能只依賴堆芯外儀表的在堆壽期內(nèi)，堆的安全運(yùn)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(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)堆芯信息，而要周期地根據(jù)芯內(nèi)敏感元件測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)堆芯外儀表校正；取得氙毒對(duì)功率的影響資料；及燃耗信息外儀表校正；取得氙毒對(duì)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(cè)器件固定探測(cè)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(dòng)的移動(dòng)的（活動(dòng)的）（活動(dòng)的）中子敏感器件中子敏感器件，它能對(duì)堆，它能對(duì)堆內(nèi)中子能量進(jìn)行大量掃描，因此可以推得期望的功率分內(nèi)中子能量進(jìn)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(cè)器。、自給能探測(cè)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(duì)。電子和正離子正離子對(duì)。電子和正離子在外加電場(chǎng)作用下向兩極漂移而形成脈沖，脈沖疊加在外加電場(chǎng)作用下向兩極漂移而形成脈沖，脈沖疊加起來(lái)，則形成電流。檢測(cè)出電流大小，就可以測(cè)得中起來(lái)，則形成電流。檢測(cè)出電流大小，就可以測(cè)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(jì)數(shù)率可達(dá)：計(jì)數(shù)率可達(dá)：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(dòng)和導(dǎo)電兩用離室端部連接驅(qū)動(dòng)和導(dǎo)電兩用的螺旋形電纜。的螺旋形電纜。探測(cè)器外徑探測(cè)器外徑4.7mm,4.7mm,長(zhǎng)度（包括長(zhǎng)度（包括頭部）頭部）66mm66mm, ,靈敏區(qū)長(zhǎng)靈敏區(qū)長(zhǎng)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(gè)電極上涂一層濃縮在電

34、離室的一個(gè)電極上涂一層濃縮1010B B膜，其測(cè)量范膜，其測(cè)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(dòng)式堆芯功率儀。移動(dòng)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(cè)一次每月測(cè)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(cè)器自給能探測(cè)器自給能中子探測(cè)器自給能中子探測(cè)器 衰變型衰變型(流型流型)

35、 瞬變型（內(nèi)轉(zhuǎn)換中子探測(cè)器瞬變型（內(nèi)轉(zhuǎn)換中子探測(cè)器 ）自給能自給能探測(cè)器探測(cè)器1.3.2 1.3.2 堆芯內(nèi)中子通量檢測(cè)系統(tǒng)堆芯內(nèi)中子通量檢測(cè)系統(tǒng)作用作用 用來(lái)檢測(cè)穩(wěn)態(tài)工況下堆芯徑向和軸向的熱中子通用來(lái)檢測(cè)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(shí)計(jì)算的堆芯性能證實(shí)計(jì)算的堆芯性能2 2 證實(shí)堆芯的運(yùn)行安全裕量證實(shí)堆芯的運(yùn)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(cè)氙引起的功率不對(duì)稱性或振蕩的出現(xiàn)。探測(cè)氙引起的功率不

36、對(duì)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(gè)選擇器每個(gè)選擇器由一個(gè)傳動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)的選擇器由一個(gè)傳動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)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(gè)輸入通道有一個(gè)輸入通道, ,四個(gè)輸四個(gè)輸出通道。將探測(cè)器從驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的探出通道。將探測(cè)器從驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的探測(cè)器起始位置引入測(cè)器起始位置引入正常測(cè)量正常測(cè)量通道、通道、存貯存貯通道、通道、校準(zhǔn)校準(zhǔn)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(gè)或五個(gè)輸入通有二個(gè)或五個(gè)輸入通道。該選擇器接納來(lái)自正常和求援道。該選擇器接納來(lái)自正常和求援通道的探測(cè)器通道的探測(cè)器, ,第第4

37、4組還作為公共核組還作為公共核準(zhǔn)通道。準(zhǔn)通道。 路選擇器路選擇器有一個(gè)輸入通道有一個(gè)輸入通道, ,十個(gè)輸十個(gè)輸出通道。路選擇器出通道。路選擇器把探測(cè)器導(dǎo)向把探測(cè)器導(dǎo)向1010個(gè)測(cè)量通道中的任一個(gè)個(gè)測(cè)量通道中的任一個(gè)。1.3.3 1.3.3 堆芯測(cè)量系統(tǒng)（堆芯測(cè)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(cè)量、測(cè)量、堆芯中子注量率堆芯中子注量率測(cè)量和測(cè)量和壓力容壓力容器內(nèi)水位器內(nèi)水位測(cè)量三部分，提供以下信息：測(cè)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(cè)量堆芯溫度測(cè)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(cè)或驗(yàn)證堆內(nèi)徑向功率分布不平衡程度探測(cè)或驗(yàn)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(shí)和事故后堆芯溫度和過(guò)冷度的供操縱員觀察事故時(shí)和事故后堆芯溫度和過(guò)冷度的變化趨勢(shì)變化趨勢(shì) 通過(guò)通過(guò)4040個(gè)熱電偶實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量個(gè)熱電偶實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)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(cè)量壓力容器水位測(cè)量壓力容器水位測(cè)量具有以下功能：壓力容器水位測(cè)量具有以下功能：失水事故發(fā)生時(shí)監(jiān)測(cè)堆芯淹沒(méi)情況失水事故發(fā)生時(shí)監(jiān)測(cè)堆芯淹沒(méi)情況正常充、排水時(shí)觀察反應(yīng)堆內(nèi)水位情況正常充、排水時(shí)觀察反應(yīng)堆內(nèi)水位情況主泵啟動(dòng)時(shí)，監(jiān)測(cè)堆芯壓差主泵啟動(dòng)時(shí)，監(jiān)測(cè)堆芯壓差3 3 堆芯中子注量率測(cè)量堆芯中子注量率測(cè)量壓力容器水位測(cè)量系統(tǒng)壓力容器水位測(cè)量系統(tǒng)主要由水位探測(cè)部分、數(shù)據(jù)處理部分和顯示部分組成主要由水位探測(cè)部分、數(shù)據(jù)處理部分和顯示部分組成水位探測(cè)部分包括水位探測(cè)部分包括6 6臺(tái)差壓計(jì)、臺(tái)差壓計(jì)、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(jì)分兩個(gè)系列，每個(gè)系列差壓計(jì)分兩個(gè)系列，每個(gè)系列3 3臺(tái)，其中一臺(tái)寬量程臺(tái)，其中一臺(tái)寬量程差壓計(jì)、一臺(tái)窄量程差壓計(jì)和一臺(tái)參考差壓計(jì)差壓計(jì)、一臺(tái)窄量程差壓計(jì)和一臺(tái)參考差壓計(jì)窄量程差壓計(jì)用于主泵停運(yùn)時(shí)，顯示范圍窄量程差壓計(jì)用于主泵停運(yùn)時(shí)，顯示范圍015m015m主泵運(yùn)行時(shí)要用寬量程差壓計(jì)，顯示范圍主泵運(yùn)行時(shí)要用寬量程差壓計(jì)，顯示范圍0120%0120%3.4 3.4 核電廠輻射劑量監(jiān)測(cè)核電廠輻射劑量監(jiān)測(cè)工藝過(guò)程的放射性輻射監(jiān)測(cè)工藝過(guò)程的放射性輻射監(jiān)測(cè) 燃料元件破損監(jiān)測(cè)燃料元件破損監(jiān)測(cè) 蒸汽發(fā)生器（或熱交換器）泄漏監(jiān)測(cè)蒸汽發(fā)生器（或熱交換器）泄漏監(jiān)測(cè) 設(shè)備冷卻水放射性監(jiān)測(cè)設(shè)備冷卻水放射性監(jiān)測(cè)

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

42、放射性監(jiān)測(cè)。環(huán)境放射性監(jiān)測(cè)。第二章第二章 溫度檢測(cè)溫度檢測(cè) 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(yùn)動(dòng)平均動(dòng)物體溫度的高低反映了物體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)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(lái)衡量物體溫度的標(biāo)尺，它規(guī)定了溫度的溫標(biāo)是用來(lái)衡量物體溫度的標(biāo)尺，它規(guī)定了溫度的起始點(diǎn)起始點(diǎn)及測(cè)溫的及測(cè)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(guó)際實(shí)用溫標(biāo)

43、國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)二、溫度計(jì)的分類及比較二、溫度計(jì)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(duì)被測(cè)量的響應(yīng)及影響對(duì)被測(cè)量的響應(yīng)及影響接觸式：接觸式：達(dá)到熱平衡有一段時(shí)間，故存在滯后響應(yīng)；破達(dá)到熱平衡有一段時(shí)間，故存在滯后響應(yīng)；破壞被測(cè)溫度場(chǎng)，故不能正確反映真實(shí)溫度，測(cè)小熱容量壞被測(cè)溫度場(chǎng)，故不能正確反映真實(shí)溫度，測(cè)小熱容量物體及動(dòng)態(tài)溫度困難較大；容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。物體及動(dòng)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(shí)間短、不破壞溫度場(chǎng)。滯后時(shí)間短、不破壞溫度場(chǎng)。2.2.對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響接觸式：接觸式：簡(jiǎn)單

44、可靠，測(cè)量精度較高可直接得到物體溫度。簡(jiǎn)單可靠，測(cè)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(cè)溫范圍測(cè)溫范圍接觸式：接觸式：受材料限制一般不能測(cè)高溫。受材料限制一般不能測(cè)高溫。非接觸式：非接觸式：從原理上溫度上限沒(méi)有限制。從原理上溫度上限沒(méi)有限制。熱電偶溫度計(jì)的組成：熱電偶溫度計(jì)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(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1.1.測(cè)量精度高，測(cè)量溫度范圍寬（測(cè)量精度高，測(cè)量溫度范圍寬（-200-200 18001800）；）；2.2.輸出為電信號(hào)，便于遠(yuǎn)傳、信號(hào)轉(zhuǎn)換、巡回

45、檢測(cè)；輸出為電信號(hào)，便于遠(yuǎn)傳、信號(hào)轉(zhuǎn)換、巡回檢測(cè)；3.3.熱慣性小，微型熱電偶可用于快速及動(dòng)態(tài)測(cè)量；熱慣性小，微型熱電偶可用于快速及動(dòng)態(tài)測(cè)量；4.4.不僅可測(cè)流體。而且可測(cè)固體及固體璧面的溫度。不僅可測(cè)流體。而且可測(cè)固體及固體璧面的溫度。第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì)一、熱電偶的測(cè)溫原理一、熱電偶的測(cè)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(gè)接合點(diǎn)所組成回路的兩個(gè)接合點(diǎn)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(shuō)明回路中有電就

46、有電流產(chǎn)生，說(shuō)明回路中有電動(dòng)勢(shì)存在，這種現(xiàn)象叫做動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)，。由此效應(yīng)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，通常稱為通常稱為熱電勢(shì)熱電勢(shì)。 （一）接觸電勢(shì)（一）接觸電勢(shì))()(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(shì)的現(xiàn)象，稱為珀?duì)柼?yīng)，其電動(dòng)勢(shì)稱為珀?duì)柼妱?shì)勢(shì)的現(xiàn)象，稱為珀?duì)柼?yīng)，其電動(dòng)勢(shì)稱為珀?duì)柼妱?shì)或接觸電勢(shì)或接觸電勢(shì)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(shì)（二）溫差電勢(shì) )(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(dòng)勢(shì)的現(xiàn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為湯姆遜象稱為湯姆遜效應(yīng)，其電動(dòng)效應(yīng)，其電動(dòng)勢(shì)稱為湯姆遜勢(shì)稱為湯姆遜電動(dòng)勢(shì)或溫差電動(dòng)勢(shì)或溫差電勢(shì)。電勢(shì)。（三）熱電偶回路總的熱電勢(shì)（三）熱電偶回路總的熱電勢(shì)接觸電勢(shì)：接觸電勢(shì)：EAB(T ), EAB(T0)溫差電勢(shì)：溫差電勢(shì)：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(zhǎng)度方由一種均質(zhì)材料組成的閉合回路，不論沿材料長(zhǎng)度方向各處溫度如何分布，回路中均不產(chǎn)生熱電勢(shì)。向各處溫度如何分布，回路中均不產(chǎn)生熱電勢(shì)。（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(diǎn)溫度相同，則所接入的第三要所接入的材料兩端連接點(diǎn)溫度相同，則所接入的第三種材料不影響原回路的熱電勢(shì)。種材料不影響原回路的熱電勢(shì)。（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(diǎn)溫度分別兩種不同材料組成的熱電偶回路，其接點(diǎn)溫度分別為為t t和和t t

49、0 0時(shí)的熱電勢(shì)等于熱電偶在接點(diǎn)溫度為時(shí)的熱電勢(shì)等于熱電偶在接點(diǎn)溫度為(t,t(t,tn n) )和和(t(tn n,t,t0 0) )時(shí)相應(yīng)的熱電勢(shì)時(shí)相應(yīng)的熱電勢(shì)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(bǔ)償三、熱電偶的冷端補(bǔ)償根據(jù)熱電偶的測(cè)溫原理，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)為兩根據(jù)熱電偶的測(cè)溫原理，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)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?shì)成為溫度的勢(shì)成為溫度的單值函數(shù)單值函數(shù)。這需要冷端溫度為這需要冷端溫度為00或?yàn)槟骋欢ㄖ?，使熱電?shì)只隨溫或?yàn)槟骋欢ㄖ?，使熱電?shì)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(cè)量誤差，需對(duì)熱電偶或某一定值。因此，為減小測(cè)量誤差，需對(duì)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(jìn)行校正和補(bǔ)償。進(jìn)行校正和補(bǔ)償。補(bǔ)償方法補(bǔ)償方法主要有：主要有：冰浴法、理論修正法、冷端補(bǔ)償器冰浴法、理論修正法、冷端補(bǔ)償器法、補(bǔ)償導(dǎo)線法、熱電偶補(bǔ)償法法、補(bǔ)償導(dǎo)線法、熱電偶補(bǔ)償法等。等。 大多數(shù)固體和液體，當(dāng)它們?cè)跍囟壬邥r(shí)都會(huì)膨脹。大多數(shù)固體和液體，當(dāng)它們?cè)跍囟壬邥r(shí)都會(huì)膨脹。利用這一物理效應(yīng)可制成膨脹式溫度計(jì)，它指示溫度的利用這一物理效應(yīng)可制成膨脹式溫度計(jì)，它指示溫度的方法是直接觀測(cè)膨脹量的大小，或者通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)檢測(cè)方法是直接觀測(cè)膨脹量的大小，或者通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)檢測(cè)它并取得溫度信號(hào)。它并取得溫度信號(hào)。 膨脹式溫度計(jì)分為膨脹式溫度計(jì)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(jì)一、固體膨脹式溫度計(jì) 典型的固體膨脹式溫度計(jì)是利用線膨脹系數(shù)差別較大典型的固體膨脹式溫度計(jì)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(shí)因彎的兩種金屬材料制成雙層片狀元件，在溫度變化時(shí)因彎曲變形而使其另一端有明顯位移，借此帶動(dòng)指針就構(gòu)成曲變形而使其另一端有明顯位移，借此帶動(dòng)指針就構(gòu)成雙金屬溫度計(jì)。雙金屬溫度計(jì)。第三節(jié)第三節(jié) 膨脹式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)二、液體膨脹式溫度計(jì)二、液體膨脹式溫度計(jì) 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(diǎn)點(diǎn)水水銀銀溫溫度度計(jì)計(jì) 玻玻璃璃管管液液體體溫溫度度計(jì)計(jì) 三、壓力式溫度計(jì)三、壓力式溫度計(jì) 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(cè)溫儀表。而制成的測(cè)溫儀表。充氣式充氣式壓力式溫度計(jì)（氮?dú)鈮毫κ綔囟扔?jì)（氮?dú)猓簻y(cè)溫上限可達(dá)）：測(cè)溫上限可達(dá)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(cè)溫范圍分別為）：測(cè)溫范圍分別為-40-40200200和和-40-40170170，充以低沸點(diǎn)的液體充以低沸點(diǎn)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(jì)刻度是不性關(guān)系，故溫度計(jì)刻度是不均勻的。均勻的。 1-1-溫包；溫包；2-2-毛細(xì)導(dǎo)管；毛細(xì)導(dǎo)管；3-3-壓力計(jì)壓力計(jì)一、電阻式溫度計(jì)原理一、電阻式溫度計(jì)原理 電阻溫度計(jì)的作用原理是電阻溫度計(jì)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(guò)與顯示儀表相配而測(cè)定溫度的?；男再|(zhì)，并通過(guò)與顯示儀表相配而測(cè)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(jì)來(lái)測(cè)量應(yīng)用電阻溫度計(jì)來(lái)測(cè)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(jì)電阻式溫度計(jì) )1 (320CtBtAtRRt大多數(shù)半導(dǎo)體材料具有負(fù)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(fù)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(jì)的特點(diǎn)電阻溫度計(jì)的特點(diǎn)：測(cè)量準(zhǔn)確度高；在低溫下（：測(cè)量準(zhǔn)確度高；在低溫下（500500以下）輸出以下）輸出信號(hào)比熱電偶大得多；輸出是電信號(hào)，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸和多信號(hào)比熱電偶大得多；輸出是電信號(hào)，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸和多點(diǎn)自動(dòng)測(cè)量。點(diǎn)自動(dòng)測(cè)量。)/1 ()/1(exp00TTBRRTT第五節(jié)第五節(jié) 測(cè)溫顯示儀表測(cè)溫顯示儀表 一、配接

56、熱電偶的測(cè)溫顯示儀表一、配接熱電偶的測(cè)溫顯示儀表 根據(jù)根據(jù)熱電偶的測(cè)溫原理熱電偶的測(cè)溫原理，當(dāng)冷端溫度一定時(shí)，熱，當(dāng)冷端溫度一定時(shí)，熱電偶回路的熱電勢(shì)只是被測(cè)溫度的單值函數(shù)。因此電偶回路的熱電勢(shì)只是被測(cè)溫度的單值函數(shù)。因此可以在回路中加入熱電勢(shì)的測(cè)量?jī)x表，通過(guò)測(cè)量熱可以在回路中加入熱電勢(shì)的測(cè)量?jī)x表，通過(guò)測(cè)量熱電偶回路的熱電勢(shì)來(lái)得到被測(cè)溫度值。常用的測(cè)量電偶回路的熱電勢(shì)來(lái)得到被測(cè)溫度值。常用的測(cè)量熱電勢(shì)的儀表有：熱電勢(shì)的儀表有：動(dòng)圈式儀表、手動(dòng)電位差計(jì)、自動(dòng)圈式儀表、手動(dòng)電位差計(jì)、自動(dòng)電子電位差計(jì)動(dòng)電子電位差計(jì)和和數(shù)字式電壓表等數(shù)字式電壓表等。 （一）動(dòng)圈式溫度指示儀表（一）動(dòng)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(bǔ)償電阻補(bǔ)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(chǎng)中的線圈通以電流當(dāng)處于均勻恒定磁場(chǎng)中的線圈通以電流I I時(shí)，線圈時(shí)，線圈將產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩將產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，支持線圈的該力矩促使線圈繞中心轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(gè)力矩平衡時(shí)，動(dòng)圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)的轉(zhuǎn)角當(dāng)兩個(gè)力矩平衡時(shí)，動(dòng)圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)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(shì)，為回路電勢(shì)，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(cè)溫精度的關(guān)鍵。保持回路總電阻恒定是保證測(cè)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(bǔ)償導(dǎo)線和連接導(dǎo)線包括熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線和連接導(dǎo)線電阻電阻R R2 2、冷端補(bǔ)償器等效電阻、冷端補(bǔ)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(jì)規(guī)定值使外部電阻等于設(shè)計(jì)規(guī)定值（我國(guó)為（我國(guó)為1515或或55）但其余各電阻隨環(huán)境溫度變化會(huì)有微小變化，故有一但其余各電阻隨環(huán)境溫度變化會(huì)有微小變化，故有一定測(cè)量誤差。定測(cè)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(dòng)圈電阻，動(dòng)圈電阻R RD D溫度補(bǔ)償電阻溫度補(bǔ)償電阻R RB B和電阻和電阻R RT T。國(guó)產(chǎn)儀表個(gè)電阻值為：國(guó)產(chǎn)儀表個(gè)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(jì)（二）直流電位差計(jì) 電位差計(jì)測(cè)量是按隨動(dòng)平衡方式工作，采用把電位差計(jì)測(cè)量是按隨動(dòng)平衡方式工作，采用把被測(cè)量與已知標(biāo)準(zhǔn)量比較后的差值調(diào)節(jié)至零差的被測(cè)量與已知標(biāo)準(zhǔn)量比較后的差值調(diào)節(jié)至零差的測(cè)量方法，所以當(dāng)電位差計(jì)處于靜態(tài)平衡時(shí)熱電測(cè)量方法，所以當(dāng)電位差計(jì)處于靜態(tài)平衡時(shí)熱電偶回路沒(méi)有電流，因而對(duì)測(cè)量回路電阻值的變化偶回路沒(méi)有電流，因而對(duì)測(cè)量回路電阻值的變化沒(méi)有嚴(yán)格的要求。沒(méi)有嚴(yán)格的要求。二、配接熱電阻的測(cè)溫顯示儀表二、配接熱電阻的測(cè)溫顯示儀表 測(cè)量電阻溫度計(jì)熱電阻的儀表有很多種習(xí)慣上用測(cè)量電阻溫度計(jì)熱電阻的儀表有很多種習(xí)慣上用不平不平衡電橋、手動(dòng)平衡電橋和自動(dòng)平衡電橋。衡電橋、手動(dòng)平衡電橋和