温度计的原理范文

温度计的原理篇1

知识目标

1．知道温度表示物体的冷热程度．

2．知道温度计的构造、原理以及摄氏温度的规定．

3．常识性了解摄氏温度和热力学温度的关系．

能力目标

通过观察和分析培养学生的观察能力和分析概括能力．

情感目标

培养学生使用物理仪器测量的良好习惯．

教学建议

本节是初中生接触热学的第一节课，只涉及了热学的最基本知识点．

教材首先介绍“温度”的概念，用实例阐明人类和温度的密切关系，确切知道温度很重要．然后通过一个小实验让学生进一步明白靠感觉的不可靠性，是不科学的．要树立使用工具得出正确结论的严谨科学态度．接着具体讲解了实验用温度计的原理、构造，着重介绍了体温计的的测量范围、最小刻度值、用水银的原理和它的特殊结构及特殊用法．介绍了计量温度的两个不同方法：摄氏温度的规定，具体摄氏温度的读法和专用符号的使用；热力学温度的规定，单位名称、专用符号以及这两种温度计量方法的关系．

在课本的引言部分学生已经明白物理是一门研究力、热、声、光、电等现象的自然科学．本节是研究热学的第一节内容，应该首先向学生交代本章讲的为热学的入门，是热学的基本知识．具体到本节可以从最常见的、比较了解的水的各种形态，不同冷热的水入手．让学生感觉一下水的冷热，提出感觉的不可靠性，进而说明使用仪器的准确性和科学性．过渡到温度计和温度的计量方法上.

强调摄氏温度、热力学温度的规定、正确读法、专用符号的使用以及它们二者之间的关系．

教学设计示例

温度计

课题

温度计

教学目标

1．知道温度表示物体的冷热程度

2．知道温度计的构造、原理以及摄氏温度的规定

3．常识性了解摄氏温度和热力学温度的关系

教学重点

温度计的构造、原理以及摄氏温度的规定

教学难点

摄氏温度和热力学温度的关系

教学方法

讲授、实验

教具

玻璃杯、热水、冷水、实验用温度计、体温计、寒暑表、冰块

知识内容

教师活动

学生活动

一、复习引言部分

物理是研究力、热、声、光、电等现象的自然科学，

二、引入新课

指出温度跟人类生活的密切关系，温度的概念．引导学生发现感觉的不可靠，

三、实验用温度计

温度计原理：利用液体的热胀冷缩来测量温度．观察温度计的构造、测量范围及分度值．

四、摄氏温度

讲解摄氏温度的规定，每个分度值代表1摄氏度．摄氏温度的正确表示方法及正确读法

五、热力学温度

介绍宇宙温度的下限――绝对零度，以绝对零度为起点的温度计量方法叫热力学温度．

热力学温度和摄氏温度的关系

六、体温计

着重讲解体温计的原理、测量范围、最小刻度值、特殊结构及用法

七、小结

温度计原理和温度的计量方法

八、作业

P46—1、2、3

教师引导学生实验：去体验先后把手放在冷水热水以及温水中的不同感觉

教师出示实验用温度计，引导学生进行观察．

出示体温计，引导学生观察．示范用法并引导提问

自己得出结论：冷热只是相对概念，靠感觉根本区分不了温水的冷热程度

学生总结得出温度计构造、测量范围，并提问：C的意思和分度值代表什么？

观察细节，并提问

探究活动

【课题】

人类的“热”现象的探索和利用

【组织形式】

学生小组

【参考题材】

1．热力学发展的历史．

2．我国古代对热的认识．

3．温度计的类型和发展．

4.生活中的热现象．

【评价】

1．所查阅的资料．

2．资料的丰富性和来源的丰富性．

温度计的原理篇2

关键词：设定曲线；PI调节；数据采集；数据处理

1 前言

某钢厂技术中心原有的铁矿石冶金性能试验炉温度控制采用传统模拟仪表，试验炉产生的热量通过热辐射、对流等形式传到试验区中央圆筒，需3分钟左右，滞后时间长，为一大滞后系统，模拟仪表控制效果不理想。本系统采用现代计算机技术对温度进行控制，整个试验阶段，被控温度始终稳定在设定温度±1℃，为科研试验提供了恒定的温度环境。同时试验数据自动记录，试验结果自动计算并自动保存，提高了工作效率和试验数据的准确性。

2 标准试验要求

试验炉电炉丝分上中下三组均匀布置，采用四根K型热电偶采集温度数据，升温时三段同时加热，标准试验要求精确控制试样层温度，并保证试样层全部处于恒温区间，即炉子上中下三段温度要保持一致。冶金性能试验主要包括：还原试验、还原粉化试验、还原膨胀试验，试验温度分两档：还原粉化试验为500℃，还原试验和还原膨胀试验900℃。试验准备阶段，以最快速度将炉体中心温度升到设定试验温度，同时保证上中下三段温度相同，确保试验恒温区。温度恒定后，试验开始。在整个试验阶段（还原粉化试验时间为1小时、还原试验3小时、还原膨胀试验时间2小时），中心温度始终稳定在设定温度±1℃范围内，三段温度仍然要保持一致。

3 系统组成

本系统硬件设备由研华模拟量输入模块ADAM4018+、模拟量输出模块ADAM4024、数字量输出模块ADAM4068、三台调功器、数据采集卡一块、工控机一台组成。模拟量输入模块采集温度信号送计算机进行处理、显示与控制。模拟量输出模块将计算机处理后的信号转换成4～20mA电流控制调功器，通过调功器控制三段电炉丝升温。数字量输出模块允许或禁止调功器工作。本系统软件采用亚控组态王软件以及KINGACT软件。组态王软件用来开发系统监控画面， KINGACT软件开发温度控制程序。计算机与研华模块通过数据采集卡，以RS485通讯方式进行数据采集、控制和处理。系统结构图如下：

4 温度控制方案

根据试验炉中心温度，按温度设定曲线输出控制电流A；同时三段温度相加取平均值，各段温度减去平均值，结果乘以系数K输出控制电流B；当中心温度与设定温度误差在±5℃以内时，加入PID控制，输出控制电流C；控制电流D=A+B+C（A、B、C为4～20mA电流）控制各段调功器，各段调功器输出交流电流I1、I2、I3控制各段温度，使中心温度稳定在设定温度±1℃范围内，同时三段温度保持一致。

4.1 升温段控制

根据试验炉中心温度，按温度设定曲线输出控制电流，设定曲线如下表：

升温阶段按给定曲线进行开环控制。给定曲线定义了升温阶段中心温度与输出电流的关系，即根据给定的升温曲线控制中心温度升温速率。中心温度在300℃以前输出100（20mA）电流控制调功器；温度在300℃～495℃之间时，输出电流从100（20mA）按升温曲线关系降到90（18.4mA），以此类推，输出电流按升温曲线随中心温度变化而变化，到500℃时输出电流大概在20（7.2mA）左右。900℃设定曲线意义与之相同。升温阶段采取按设定曲线升温措施后，能较好地控制试验炉升温速率。

4.2 恒温段控制

恒温段采取PI控制方式。以中心温度为目标，当中心温度接近设定温度时，即进入恒温段控制过程。恒温控制阶段，主要目标是稳定温度，减小稳态误差。加入PI控制器，利用比例积分作用对恒温阶段的温度进行微调控制，能使中心温度较快地进入设定温度±1℃范围内，从而能较快的进入试验阶段。

4.3 三段温度控制

为保证中心温度的恒温区，试验炉三段温度必须保持一致。程序中将试验炉每一段温度减去三段平均温度，其结果乘以系数K，与设定曲线输出控制电流相加，相加后的电流控制各段调功器。采用该方法后三段温度相差较小，试验炉整体温度均恒，炉内形成一个较好的恒温区环境，保证了中心圆筒的温度上下均恒和长时间稳定。控制效果如下：

5 数据采集处理系统

本系统的数据采集、存储记录系统包括两大部分：温度和重量。采集的数据读入到组态王画面，一部分数据直接显示在历史趋势、还原实验实时数据报表和历史报表中，一部分数据按照公式进行计算处理，填写报表。

5.1 温度数据采集

试验炉中心温度，三段温度通过输入模块采集到组态王监控系统中进行控制、显示，并存储在历史数据库中，可供输出报表和绘制历史趋势曲线。温度数据采集的速率和准确程度将直接影响程序对加热炉温度的调节与控制。

5.2 重量数据采集

还原实验的整个过程需记录样品减重重量和绘制时间-减重曲线，系统使用德国Sarturius天平，通过串口通讯将重量信号读入计算机，进行重量信号处理、显示、以及输出报表，并存储记录在历史数据库中。还原实验实时报表中，计算机采集以及处理后的数据都将自动填写在报表中，实验结束，可保存、打印实时报表。若实验时有些数据未知，则可在还原实验历史数据报表选择读取以前保存的实时报表，输入未曾输入参数，也可完成数据计算处理。处理后报表仍能以同一文件名保存，并可打印历史报表。

6 系统功能及主要画面

铁矿石冶金性能试验炉温度控制及数据采集处理系统主要由如下画面组成：

7 结果分析

通过系统硬件设计以及软件编制，该系统能够按要求实现预定目的，试验炉中心温度以及三段温度在升温过程中，速率稳定，曲线平滑；在恒温阶段，温度恒定，控制精度达到了T±1℃，能够满足用户和实验温度要求。在三个试验画面中，可显示试验炉三段的温度曲线以及中心温度曲线，四根曲线有明显的色彩进行区分。试验炉温度有历史趋势可以查询，曲线可以保存30天。试验时，能显示即时时间，试验结束有声音提示。工控机作为操作站，可监控现场各数据采集点的数值，相应设备的启停及调功器的输出给定都通过上位机来控制。手动方式时，可人工控制调功器输出，调节炉子温度。还原实验时，其减重重量可通过串口读到报表中，并能进行一定的处理。本控制系统具有操作简便，准确可靠，自动化程度高的特点。对温度和称量数据做到自动采集、处理和计算，自动绘制实验曲线，生成实验原始记录，整个系统中实现了显示、报警、控制等功能。系统控制精度高，满足工艺实验的要求，同时提高了控制系统的自动化水平，降低了操作员劳动强度。

参考文献

[1]组态王6.5使用手册.

[2]研华模块ADAM使用说明书.

温度计的原理篇3

关键词 DS18B20；红外线；脉宽调制

中图分类号TP212 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）77-0179-02

0 引言

远程红外温度采集系统是通过红外通讯技术实现对温度的信息的数据传输，红外线经过发射器发射到指定位置，探测到有效数据后返回经过接收器接收，完成对温度信息的采集。远程红外温度采集系统是采用红外通讯技术实现对温度数据的采集，红外通讯技术是基于AT89C51单片机的红外温度采集系统设计，其操作简单、使用方便、使用成本低等特性在温度采集方面得以广泛的应用。其能够实时的对周围环境温度进行采集和监视，通常条件下可以检测10m左右的范围内的温度。本文结合红外通讯技术介绍一种基于单片机远程红外测温系统，并对该系统的设计方案及设计原理进行了详细讨论。

1 红外通信原理

红外通信原理流程是发射模块是由单片机构成，能够调制二进制编码数据，使其转换为脉冲数据串信号，在经过发射管的推动发射出去红外信号。在接收端通过红外线脉冲波的接收模块对红外信号进行接收，在通过检验、放大、编制、译码转化为可读的有效数据。红外线接收模块通过一体化红外接收头接收解调，并通过单片机解码，再显示在数码显示管上供我们读取数据。

红外通信原理流程：

单片机（输出调制）-红外发射电路（发送）-一体化红外接收头（接收解调）-单片机（解码）-显示管（显示数值）。

2 系统设计方案

远程红外温度采集系统设计的硬件设备采用数字温度传感器（DS18B20）对周围环境的温度进行采集，在通过单片机（AT89S51）对温度信息进行输出调制，经过调制后通过红外线发射电路（二极管发射器）发射到空中，接收端采用一体化红外接收头对发射端发射过来的红外线进行采集，经过接收解调（检验、放大等），传送给单片机（AT89S51）进行解码，通过四位数码显示管显示出当前环境的温度。

硬件设计与实现：

1）数字温度传感器（DS18B20）

数字温度传感器（DS18B20）能够感知环境周围的温度，并将感知的温度进行采集和将温度信息转变为数据，数字温度传感器（DS18B20）通过对1线I/O口进行数据写入，再采用串行通信与微控制器进行通信（温度传感器工作电压3V～5V，测量温度精度0.5°，测量温度范围-55°～+125°）温度采集电路如图示。

2）控制单元

远程红外温度采集系统的控制单元采用单片机AT89S51，单片机AT89S51拥有8KB的FlashROM内存，可进行反复的数据存储与擦拭，用于对数字温度传感器（DS18B20）感应到的温度信息进行存储和编辑。单片机AT89S51拥有连接数字温度传感器（DS18B20）与数码显示二级管的连接接口，可将温度信息进行调制传输和解制显示。

3）显示模块

远程红外温度采集系统的温度是通过4位八段的数码管显示，能够将采集的温度数值精准到0.1°。

3 软件设计原理

经红外遥控接收器对红外脉冲信号的每个脉宽进行测量，通过CPU解码，同时执行指令还原PWM码。将红外脉冲的脉宽以二进制数值（0，1）表示，对红外脉冲信号的脉冲宽度、间隔时间、脉冲周期进行划分脉冲宽度在0.56ms，间隔时间在1.68ms，脉冲周期在2.24ms的脉冲信号用“1”表示，其他宽度、间隔时间、脉冲周期的脉冲信号用“0”表示。当INT0为高电平时启动定时器进行计数；到INT0变为低电平时，结束计数，读取这一周期T0的数值。再将T0设置为初值0，进行循环操作。通过单片机对二进制“0”“1”进行解码，并在数码管中显示出所探测的环境温度数值。

4 结论

远程红外温度采集系统的设计主要是通过数字温度传感器（DS18B20）对周围环境的温度进行采集，在通过单片机（AT89S51）对温度信息进行输出调制，经过调制后通过红外线发射电路（二极管发射器）发射到空中，接收端采用一体化红外接收头对发射端发射过来的红外线进行采集，经过接收解调（检验、放大等），传送给单片机（AT89S51）进行解码，通过四位数码显示管显示出当前环境的温度。我们通过对红外线传输与接收原理的学习，更好的掌握远程红外温度采集系统的设计。

制作的无线红外温度采集系统硬件，可以实现温度的无线采集，并且相当精确。本系统中38kHz载波的产生和红外编码都是通过软件产生，节省了硬件。当然，电路还有些改进的地方，比如可设置温度上下限，并能进行报警，起到提醒用户的作用。

参考文献

[1]陈杰.传感器检测技术[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]MoulyM，PauterMB.GSM数字移动通信系统[M].北京：电子工业出版社，1996.

[3]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.

[4]孙涵芳，徐爱卿.MCS51系列单片机原理与应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，1991.

温度计的原理篇4

最常见的体温计是玻璃体温计，如图是水银体温计，工作物质是水银。

一、测温原理

水银温度计是利用水银热胀冷缩的原理制成的。它的液泡容积比上面细管的容积大得多，温度越高，水银原子运动速度加快，从而使得原子运动幅度增大，运动空间也增大。于是水银内部原子之间的空隙增大，宏观表现为水银体积增大。由于体温计横截面一定，所以汞柱上升。液泡里水银由于受到体温的影响，产生微小的变化，水银体积的膨胀，使管内水银柱的长度发生明显的变化。选水银为测温液体，是因为水银的比热容较小，吸热升温较快。

二、测温范围和构造特点

体温计的测温范围是35℃～42℃。人的正常体温是36.8℃加减0.4℃，上午比下午低0.4℃。体温低于35℃或高于42℃，不立即采取措施，人会很快死亡，所以体温计的测温范围是35℃～42℃。体温超过37.5℃。可以认为是发热，因此体温计必须精确到0.1℃，所以它的分度值为0.1℃。

体温计盛水银的玻璃泡上方有一段做得非常细的缩口，体温计中的水银膨胀能通过缩口升到上面的玻璃管里，当体温计离开人体，水银变冷收缩，水银柱来不及退回玻璃泡，就在缩口处断开，仍然指示人体的温度，所以体温计可以离开人体读数。

三、使用方法

体温计使用前用75％的酒精消毒，并将水银柱甩到35％以下。体温计消毒的正确方法是用75％的酒精消毒，不能用开水煮，不能用酒精灯火焰烧，这样玻璃泡会破裂。用自来水冲洗。也不能起到消毒作用。体温计在使用前应先用力向下甩几下，利用惯性使水银回到玻璃泡中。这是因为体温计测量了人的体温后，水银膨胀通过缩口上升到玻璃管中。当拿离人体读数，水银变冷收缩，在缩口处断开。水银柱就不能自动地退回到玻璃泡中。若不用直接使用，当被测体温高于原来的体温时，水银能继续上升，指示出新的示数，而当被测体温低于原来的体温时，水银柱不能下降，也就不能指示新示数，仍指示原来的示数，导致测温不准。

正常测量体温的时间是5～10分钟。如果怕外界原因影响测量结果，或者患者发烧，也可以在测量半小时以后再测量一次体温。

一般测量方式有以下三种：

1　采用腋下测量方式

使用前先将体温计度数甩到35％以下。然后体温计水银端放在腋下最顶端后夹紧，保证水银和皮肤密切接触，维持5+10分钟取出体温计，读取读数后用卫生纸擦干净以便下次使用。采用腋下测量方式记录体温需加0.5℃。需要强调的是，腋下如果有汗水，应当擦干净后再测量，同时喝了热饮、剧烈运动之后或者洗澡之后要安静30分钟再测量，此外腋下测量时如果时间还没到就松开了，则需要重新测量，时间也要重新计算。

2　采用口腔测量的方式

这种方式比腋下更能反映人体的真实体温。但这种方法对小孩来说有咬破温度计的危险。发烧后呼吸困难、意识不清的病人也不宜采用。采用口腔测量体温时，先将体温计度数甩到35℃以下，一定要将体温计放在舌头下。稍用力压住，含5～7分钟。期间不要说话，读取读数后照样用卫生纸清洁，还要特别用酒精浸过的毛巾由体温计的尾端旋转着擦到水银那一端，进行消毒。

3　采用测量的方式

采用口腔测量的方法，对小孩来说有咬破温度计的危险，水银有毒，对小孩常采用测量的方法。

读数时，可转动体温计，白底背对自己，透过三棱柱看刻度，你可以看到里边的水银柱。体温计的玻璃三棱柱就是为了放大水银柱的，你看到水银柱里的水银在哪里就读哪里的数字，即为当时体温值。

随着科学技术的发展，目前已经出现了很多类型的新式体温计。常见的有：

电子式体温计　电子式体温计利用某些物质的物理参数(如电阻、电压、电流等)与环境温度之间存在的确定关系，将体温以数字的形式显示出来，读数清晰，携带方便。其不足之处在于示值准确度受电子元件及电池供电状况等因素影响，不如玻璃体温计。

耳式体温计　体温计一般在腋下、口腔、直肠等处使用。在实际应用中。人们普遍感觉不方便或不舒服。耳式体温计是通过测量耳朵鼓膜的辐射亮度。非接触地实现对人体温度的测量。使用时只需将探头对准内耳道，按下测量钮，仅几秒钟就可得到测量数据，非常适合急重病患者、老人、婴幼儿等使用。但在使用初期，使用者由于不太熟悉这种操作方式，可能会得到几个不同的测量数据，一般来讲实测最大值即是所要数据。

温度计的原理篇5

可以运用原始物理问题促进学生认识物理与生活、社会的关系，理解科学本质，提高解决实际问题的能力. 下面以水银体温计为例，阐述原始物理问题的具体运用.

虽然红外线电子体温计已经非常普遍，但是目前中小学实验室还使用传统的水银体温计，课本依然主要讲水银和煤油两种液体温度计. 水银对人体有毒，为什么体温计里是水银而不是煤油或酒精？对学生来说这是一个原始物理问题. 为了发挥其教育价值，不宜直接告诉学生答案. 根据科学教育中论证教学研究的启示设计教学活动，突出科学活动中的论证特征. 论证教学的基本策略之一是“竞争理论”，把论证融合到课堂中，一个核心的策略是要求考虑对现象的几个平行的解释，不只是单一的解释. [1]具体地说，是针对一个现象或问题的不同解释，所提的问题或现象能引起学生的好奇. 所做的解释包含错误的科学概念，但看起来又是合理的，几个解释的同时出现又使学生感到迷惑. 这就是所谓的“竞争理论”. 然后通过各种活动收集证据，做出推断，以支持、反驳或者修改原有的解释，形成新观点，这就是论证教学中竞争理论策略. 根据这一策略设计“水银体温计”原始物理问题的教学，主要过程如下. 由于涉及的知识比较多，适宜用于复习课.

一、介绍背景材料，引出问题

水银是一种有毒的金属，购买水银要经过公安部门批准. 常温下液态水银很容易蒸发，通过呼吸道进入人体，造成中毒. 液态水银进入人体也会造成中毒. 而且，水银蒸气易被墙壁和衣物等吸附，或者液态水银进入下水道，都会污染环境. 但是体温计里的液体却是水银而不是酒精或煤油，不小心打碎，水银对人体和环境危害比酒精和煤油大得多. 为什么还要使用水银呢？对于这个问题有人提出三种不同的解释.

1.因为水银比热远小于酒精，根据Q=CmΔt得出结论：相同质量的水银、煤油和酒精吸收或放出相同的热量，水银温度变化量最大，热涨冷缩明显，因此水银温度计的灵敏度最高，能更准确地测量体温.

2.液态温度计是根据液体热涨冷缩原理制成，相同的温度变化，水银比煤油、酒精热涨冷缩显著.

3.水银的体积随温度发生均匀的变化，煤油、酒精的体积随温度变化不均匀.

二、反驳错误的解释

运用m=ρv，Q=CmΔt，ΔV=ΔtγV进行计算.其中V表示液体原来体积，ΔV表示体积变化量，Δt是温度变化量.计算时只要求吸收或放出相同热量条件下温度变化量的比值、体积变化量的比值，而且是相同体积下的比较，不是相同质量下的比较.

表1 汞、酒精、煤油的物理性质

计算结果如下：Δt1/Δt2=120/119≈1，Δt1/Δt3=

15/17

ΔV1/ΔV2=γ1ρ2c2/γ2ρ1c1≈0.17，ΔV1/ΔV3=γ1ρ3c3/γ3ρ1c1≈0.16，ΔV1、γ1、ρ1、c1分别是水银的体积变化量、体膨胀系数、密度和比热. ΔV2、γ2、ρ2、c2分别是酒精的体积变化量、体膨胀系数、密度和比热. ΔV3、γ3、ρ3、c3分别是煤油的体积变化量、体膨胀系数、密度和比热.

结果表明，相同体积的水银、酒精、煤油，吸收相同的热量，水银温度增加量和酒精相差不大，比煤油略小，水银体积膨胀比酒精、煤油小得多. 可见前面两个解释不合理. 第三个解释有道理，但不是主要原因. 考虑到中学阶段没有涉及体膨胀的计算，可以不计算体积变化之比，比较表1中体膨胀系数即可.

三、提出新的解释

演示水银和酒精或煤油在相同规格细玻璃管或分液漏斗中的流动，观察流动快慢以及管内壁是否有液体残留，再运用分子间作用力解释. 也可以引入浸润与不浸润概念加以解释. 可见，使用水银的主要原因是水银不容易黏在玻璃壁上（不浸润），能够在玻璃管内“自如”伸缩. 虽然在相同条件下，水银热胀冷缩比煤油、酒精小，但是它和玻璃之间不浸润，灵敏度反而更高.

上述过程体现了科学探究的本质. 科学结论的产生是一个论证的过程，是一个修改与完善原有观点，并不断逼近真理的过程；是运用理论和经验两方面的证据否定不正确的观点、验证正确观点的过程. 证据不是来自权威，也不是来自猜测，而是来自正确的科学理论和实验. 可设计一个框架来指导学生学习科学本质，如表2所示.

表2 原始物理问题中科学本质学习

四、拓展讨论

这一环节主要进行科学与技术、生活、环境关系的教育. 首先比较水银体温计和红外线电子体温计，红外线电子体温计虽然有水银体温计所不具备的优点，但是对生活和环境等也可能具有潜在负面影响. 其次，测量工具的制作要考虑测量准确性、操作方便、安全、成本等，但是这些因素往往相互冲突. 一种测量工具如果没有足够的准确性，即使十分安全也没有应用价值. 但是水银体温计的安全问题可以采取一些方法加以避免.

水银被密封在玻璃管中，正确使用不会对人体造成伤害. 万一打碎体温计，要保持房间空气流通，尽量使气态水银散发出去；将掉落出来的水银收集起来，然后再加一些硫粉或铝粉. 硫和水银反应生成稳定的硫化汞（Hg + S = HgS），汞能溶解铝粉形成铝汞齐，避免液体汞蒸发进入人体或污染环境.

五、练习

练习包括物理知识和科学本质两种类型. 其中第1题考查学生对新科学技术的认识，以及对权威的态度. 另外两题主要考查运用物理知识解决实际问题的能力.

1.假如你是一位医生，一直使用水银血压计给病人测量血压. 现在有一位你熟悉的专家给你推荐电子血压计，介绍了电子血压计的许多优点. 你会接受专家的推荐吗？

2.水银血压计里的液体是水银而不是另外液体，其选择的理由和水银体温计一样吗？

3.有人认为：在气温低于-39℃时，水银体温计就不能使用. 试对这一观点进行评价.

参考文献：

温度计的原理篇6

关键词：原油　计量　准确性

随着市场经济的深入发展，计量工作已成为企业现代化管理的重要基础之一。对石油化工企业来讲，随着商品原油的价格不断上涨，由于计量误差造成的损失也将加大企业生产成本，因此如何提高原油计量准确性，有效控制原油损失，已经成为石油化工企业计量工作的关键部分。

一、影响原油计量的因素

1.流量计计量误差

当通过流量计的原油温度降低时，原油的黏度增大，对双转子流量计来说，原油黏度越高，漏失量越少，温度下降使流量计特性曲线向正的方向偏移；反之，原油温度上升时，原油黏度降低，漏失量增大，流量计计量因素误差减小，甚至使流量计特性曲线向负的方向偏移。而原油黏度的大小除了与原油的输送温度有关，还取决于原油本身的性质。这一点对于在进行原油混合管输中，原油的黏度因油种比例的变化而变化时更需要重视。鉴于原油黏度对流量计实际测量准确度的影响，JJG667《液体容积式流量计检定规程》规定在检定条件栏要注明检定时的液体黏度。原油输送压力也会影响流量计的准确计量。当原油输送压力增大时，流量计计量腔容积增大，漏失量也增大，同时使计量腔内原油体积相应缩小，流量计特性曲线向负的方向偏移；另外，当原油输送压力增大时，流量计的压力损失即流量计前后压差越大，漏失量也越大。

从以上分析可以看出，生产运行时原油的压力、黏度应与检定时的条件尽量保持一致，相差较大时要进行调整，以消除由此造成的误差。流量计的计量误差除了与原油输送条件有关，还与流量计的检定过程有关。由于流量计计量因数的确定方式是通过一系列的量值传递过程得到的，即用标准金属罐装置检定标准体积管，再用标准体积管检定双转子流量计，从而确定流量计计量因数。在这一系列的量值传递过程中，流量计计量因数受到众多外部因素的影响，包括标准金属罐、标准体积管的系统误差，用标准金属罐检定体积管时产生的人工误差，用标准体积管检定流量计时产生的人工误差，这些都不可避免的最终累加在流量计计量因数上，使得通过检定得到的流量计计量因数存在较大的误差。

2.密度测量误差

目前，原油密度测量是按GB/T 1884-2000《原油和液体石油产品密度实验室测定法(密度计法)》国家标准进行的，必须按标准技术要求配备玻璃密度计、温度计、恒温水浴等测量设备。密度计、温度计必须进行周期检定，确保测量设备满足计量要求和标准的技术要求。密度测量时，试验温度应为倾点高于9℃或浊点高于3℃以上中较高的一个温度，并尽量接近20℃。温度过高会造成油品中轻组分的挥发和损失，密度测量结果比实际值偏高，温度过低时油品流动性差，密度计不能自由漂浮在油样中，从而造成密度测量误差。由于原油是不透明液体，密度测量读数时，眼睛应从高于液面位置观察，读出弯月面上缘与密度计刻度相切的那一点的读数，并进行弯月面修正。

在读取测量温度下的密度后，应按密度计检定证书给出的修正值进行密度修正，再查国家标准GB/T1885-1998《石油计量表》得到20℃时的标准密度。

由此可见，密度测量过程中由于测量设备的误差及未按标准要求操作都会带来密度测量误差。

3.含水率测量误差

含水率测量按GB/T 8929-2006(原油水含量的测定(蒸馏法)》进行。影响因素主要有3点：溶剂的选择、样品的均化处理、足够的蒸馏时间。

4.温度测量误差

温度测量是原油计量中的关键参数。在原油计量过程中，温度的准确性会影响到一系列参数的准确性。首先，温度会影响检定流量计时的流量计计量因数。其次，温度会影响密度测定中视密度测定及视密度到标准密度的换算。另外，温度对压力修正因数、温度修正因数的修正也会产生较大影响。因此，在原油计量中要十分重视温度的准确测量。

5.压力测量误差

原油的体积随压力的变化而变化，一般压力增大时原油的体积随之缩小。在压力变化相同的情况下，密度轻的原油其体积变化较大，密度重的原油其体积变化较小。在原油精确计量中，压力测量误差会通过压力修正因数的修正影响到最终计量结果。从原油交接计量过程来看，温度测量是原油交接计量中的关键参数。

二、提高原油计量准确性的对策

原油计量影响因素众多、复杂，在计量的所有环节都涉及人的因素。因此，只有做好以下工作，才能降低原油计量量差，有效控制原油损失。

1.选用计量准确度较高的计量仪器

在原油计量过程中，使用的计量仪器仪表较多，因此影响计量准确度的环节较多，过程中产生的误差也较多，所以在选用计量仪器的过程中，应选用适合其测量范围、仪器准确度较高、给定修正参数的测量仪器。并且原油计量器具必须经国家检定机构强制检定，并出具检定证书。以确保使用的计量器具和设备符合准确度要求，确保在检定周期内量值的准确。使用时应按检定证书上的修正值进行修正，这样可以有效地降低由计量器具本身引起的误差。

2.选择合适的原油计量交接方式

选择合适的计量交接方式来减少计量过程中的操作步骤及工作量，从而减少系统中出现的非正常数据和系统误差。

3.正确对待测量误差，选择合适的计量人员

计量操作人员必须经过专业技术培训，熟悉计量法律、法规。熟练地掌握油品计量操作技能，并经考试合格后持证上岗。同时还要强化计量交接人员“公平、公正”的职业道德观。专业的计量操作员能有效地降低操作过程中出现的人工误差和随机误差。

温度计的原理篇7

关键词：VB6.0；双机系统；一线温度采集

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011)05-0000-02

Design Of the up-lower machine in Temperature acquisition system

Hou Fengxian,Liu Yongtao

（Beijing Jiaotong University,Beijing100044,China）

Abstract:This paper presents a PC, using the joint implementation of single chip and temperature data acquisition and processing design. Which involved the first-line temperature sensor DS18B20, SCM data acquisition and processing, PC-machine communication, VB and a series of related theories. On the hardware circuit design, from the circuit's simplicity, reliability, digital, low cost point of view, so that all aspects of the design requirements to achieve the maximum temperature, minimum and average record, with high feasibility.

Keywords:VB6.0;Two-machine system;Line temperature acquisition

温度是一种被广泛应用于生产和生活的重要物理量。针对不同的应用领域，生产和研制适当的测温系统是十分必要的。本文设计的是一款近距离温度检测系统。该系统涵盖了传感器技术，信息处理技术，计算机通信技术等几个方面的技术。主要包括：传感器，单片机与PC机接口，串行通讯，VB等部分。

整个测温系统以数据采集原理为主要理论依据，将传感器DS18B20所测的温度转换成数字信号，再由单片机对其进行量化编码，转化为十六进制数据，为单片机与微机进行通讯打下了基础。

根据串行通讯原理，设计了单片机与PC机的接口电路，建立了单片机与PC机之间的串行通讯协议，并利用VB6.0对测温系统实现了对象化操作――将采集到的温度信号编码进行接受和描述，将其直接显示在可视的界面当中。该测温系统具有实时存储功能，便于对信号进行分析和处理。

上位机是应用VB进行编写的，它把下位机传送上来是两字节的十六进制数据进行解码显示出来。

使用VB6.0编写上位机程序，接收数据时，能同步画出温度变化的曲线。

上位机运行结果如图1所示：

图1 上位机运行图

一、上位机软件设计

本程序使用VB6.0的通用串口控件MSComm来对发送到串口的数据进行采集处理。VB6.0的MSComm通信控件提供了一系列标准通信命令的接口，它允许建立串口连接，可以连接到其他通信设备（如Modem）。还可以发送命令、进行数据交换以及监视和响应在通信过程中可能发生的各种错误和事件，从而可以用它创建全双工、事件驱动的、高效实用的通信程序。一般说来，计算机都有一个或多个串行端口，它们依次为Com1、Com2、…，这些串口还提供了外部设备与PC进行数据传输和通信的通道。这些串口在CPU和外设之间充当解释器的角色。

首先要确定一个mscomm控件在system目录下并且该控件已经被windows注册，程序才能正常运行。

有数据向串口发过来时，程序可以将数据接收到，接收的数据是字符型的，那么将数据转化为数字型的，再将这个数据的大小作为画图的某一个点的纵坐标，横坐标为数据的序号.将这些点用线连起来就是一个曲线图了，这个就是图形显示基本原理。查看原来的数据的原理也是这样的，不同的地方就是，数据是从文件中来，同样的也是将多个数据分成一个一个的，然后这一个数据的大小就是画图的某一个点的纵坐标，横坐标同样为数据的序号，再将这些点用线连起来就是曲线图。图形能移动的原理，是我们首先改变的只是数据，图形并没有变，但图形的形式是由这些数据来确定的，当数据发生变化后，我们通过刷新显示区来变化的。

串口的波特率，串口号都采用输入的方式，在使用中可跟据情况选择读串口数据的原理，只要有数据向串口发数据时，计算机就会自动将其数据写到一个特定的缓冲区，我们只要通过程序去读那个特定的缓冲区就可以了。

在VB程序中设置为串口1，输入模式为二进制，且接收和发送一个字符就会触发MSComm1的OnComm接收触发事件。波特率设置为9600，可以根据具体设计情况更改波特率的大小，但要与下位机的一致。程序中还编写了错误处理程序，当串口被占用时会转去执行err程序，出现系统报错。

接收触发事件的处理，当每发送一次指令时，就会触发OnComm事件，并返回数据串，通过计算获取温度测量值并显示出来，具体设计程序如下：

程序中，接收到的数据暂存在Inbyte（）中，buffer为温度数据缓存，接收到的数据按16进制的格式放入缓冲中，便于之后的数据处理。此外程序还添加了接收温度数据的判定，接收到的温度数据应为两字节，且低位在前，当接收到的数据不是两字节时，表示接收错误，跳出此程序。

为了在VB界面能够显示当前的温度值，需要将采集的两字节温度数据转化为十进制测量数据。

Select Case mEvent

Case comEvReceive

count = MSComm1.InBufferCount '

Inbyte = MSComm1.Input' 接收温度数据

counter = counter + 1 ' 基数器加1

For i = LBound(Inbyte) To UBound(Inbyte)'

buffer = buffer + Hex(Inbyte(i))

Next i

End Select '获取十进制测量数据

datatemp(num) = Val("&H" & Mid(buffer， 3， 3) & Str("0") & Mid(buffer， 1， 2))

本VB程序能够显示历史温度的最大值和最小值以及平均值，还可选择合适的波特率、串口和采样间隔时间在设计过程中可以用虚拟串口和串口调试助手对所设计的VB程序进行仿真，看是否达到设计要求。

二、下位机硬件原理设计

温度采集电路原理如图2所示，控制器采用单片机STC12C5A60S2，温度传感器采用DS18B20，用8位LED数码管以串口传送数据实现温度显示并通过串口与上位机PC通讯，把数据传送给上位机，并用VB编写的图形界面把温度的变化曲线显示出来，并通过数据库存储，可查询历史温度记录。

图2下位机单片机系统原理图

三、整体联机调试

调试后在基本设计要求的基础上，还做了一定程度的功能扩展，用蜂鸣器来提示温度传感器是否工作正常，并且在图形界面上可以显示历史平均温度，最大温度，最小温度。可以选择串口和波特率，设置采集间隔时间，显示不同时间的温度，满足不同场合的测温要求。

在设计过程中，对整个系统硬件和软件的分析，采用了模块化程序设计的方法，分析设计思路，将系统划分成几个模块，最终进行整合。从而实现了基于VB6.0的温度采集系统的设计。

温度计的原理篇8

关键词：轻烃回收 C3+收率 膨胀机 脱乙烷塔 重沸器

一、前言

南充轻烃回收装置设计处理气量为20×104m3/d，气源为来自八南干线的天然气，采用的制冷方式为透平膨胀机制冷，主要产品有液化石油气和轻质油。目前该装置因气源不足且气量波动大、部分工艺流程不合理等因素，造成装置运行不平稳、设备常处于半负荷运行状态、主要工艺运行参数与设计值相差较大，导致装置运行效率低， C3+收率不足70%。因此，本文针对南充轻烃回收装置收率低的问题，对该装置进行分析与研究，并就如何提高C3+收率提出对策及建议。

二、影响装置C3+收率的因素及原因分析

1.原料气组成的变化

研究表明，在相同的温度和压力条件下，原料气的重烃含量越高，C3+收率越高。原料气的重烃组分含量低于设计时气样的重烃含量，影响装置C3+收率。

2.膨胀机处理量不足

2.1处理量对膨胀机运行效率的影响

按照设计要求，要获取较高的C3+收率，膨胀机的出口温度和分离温度应分别控制在-60℃和-90℃左右。但由于膨胀机处理量不同，导致膨胀机出口温度及分离温度亦不一样。

只有当处理量达到16万方以上时，膨胀机的出口温度和分离温度才分别接近或达到-90℃和-60℃。但装置在生产期间，膨胀机实际处理量一般只为13.0-15.0万方，造成分离温度和膨胀机的出口温度与设计值相差较大，影响C3+收率。

2.2.处理量不足的原因分析

2.2.1气源不足。南充轻烃回收装置主要处理秋林大安寨、八角场大安寨、须家河组凝析气藏气，由于油气藏开产时间较长，近年来勘探开发未取得较大突破，目前产量较低 导致进装置原料气量不足、与设计值相差较大。

2.2.2再生气为原料气 。由再生气工艺流程可知，装置所使用的再生气为经过原料气分离器脱除凝析油、游离水、机械杂质，干燥塔脱除饱和水和粉尘过滤器滤除分子筛粉尘的原料气，其中的轻烃未经回收直接进入外输管线。

3.脱乙烷塔底温波动大

控制脱乙烷塔的底温在设计范围内（28±2℃）是获得较高的C3+收率和保证产品质量的前提。

3.1脱乙烷塔底温控制现状

本装置脱乙烷塔塔底温度是通过底温调节阀控制冷凝水的排量，从而调节进换热器301蒸汽流量达到控制塔底温度的目的。脱乙烷塔底温绝大多数时间超过40℃，有时甚至高达70以上，远高于28℃，造成大量的C3+组份损失，影响整个装置的C3+收率。

3.2底温波动大的原因分析

3.2.1加热蒸汽为高压蒸汽。正常操作中脱乙烷塔底温应控制在28℃，按照设计要求，只需采用0.3MPa低压蒸汽进行供热，而实际操作中因锅炉出来的高压蒸汽未能进行高、低压分压，致使进入脱乙烷塔重沸器的蒸汽为高压蒸汽。在这种情况下，当实际温度低于设定值时，底温调节阀TV-G04

开启，高压蒸汽进入换热器301，排出大量的冷凝水，造成过多的高压蒸汽

进入换热器-301，使塔底温度迅速上升。

3.2.2加热蒸汽压力波动大。锅炉出来的高压蒸汽介于0.65～0.78MPa，送至装置后大约为0.60～0.73MPa，压力波动达0.1MPa。因脱乙烷塔301塔底温度控制是通过后端底温控制调节阀TV-G04控制冷凝水的排量，而未在蒸汽入口前端安装调压阀，故蒸汽压力的激烈波动会引起冷凝水排放量的波动，从而导致塔底温度的激烈波动。

3.2.3冷凝水排放阻力大。脱乙烷塔重沸器和脱丙丁烷塔重沸器的冷凝水共用一根DN25的回水管线。但后者重沸器的冷凝水温度在90℃以上，并含有较多的水蒸气，使回水管线压力高达0.2MPa，而脱乙烷塔重沸器排放的冷凝水温度在20℃左右且量小。因此，当两重沸器同时排放冷凝水时，会造成脱乙烷塔重沸器冷凝水排放不畅。

3.2.4膨胀机处理量大幅变化。南充轻烃站气量随居民用气量变化而变化，引起膨胀机处理量发生变化，导致脱乙烷塔进料温度和塔顶温度的变化，最终造成塔底温度的波动。

4.仪表老化或选取不合理

对各点工艺参数的准确测量是保证装置有较高收率和较好经济效益的必要条件。南充轻烃装置已投入运行20多年，目前装置上有多处仪表老化或损坏，如加热炉燃气流量计、锅炉燃气流量计等；另外也存在部分仪表选取不合理，量程过大的现象，包括加热炉主火燃气压力表、锅炉燃气压力表。这些仪表的老化或选取不合理不利于工艺参数的调节，造成装置操作困难，影响装置收率。

三、提高装置C3+收率的对策及建议

1.改造再生气工艺流程

在产品气外输管线上引入一股产品气作为再生气来替换原料气作为再生气。按正常操作条件下再生气流量控制在600～800m3/h计算，一天需要14400～19200 m3的原料气，若对其进行轻烃回收可生产出0.50～0.68t的液化气和0.28～0.37t的轻质油。另外，改造后将膨胀机的处理量由原来的13-15万方提高到15-17万方，提高了膨胀机运行效率。

2.改造脱乙烷塔底温控制流程

方案一：在脱乙烷塔重沸器蒸汽进口管线新增一个调压阀，使进入脱乙烷塔重沸器的蒸汽压力稳定在0.3MPa。由于0.3MPa和0.7MPa的饱和蒸汽汽化潜热都是在2100KJ/KG左右，因此采用0.3MPa的蒸汽进行供热，既可提供充足的热源，而且当底温调节阀的开度一定时，0.3MPa的蒸汽进入重沸器排出的冷凝水量要远少于0.7MPa的蒸汽，从而能有效地控制进入重沸器的蒸汽量，实现塔底温度的平稳调控。

方案二：将脱乙烷塔重沸器冷凝水回水管线与脱丙丁烷塔重沸器冷凝水回水管线分开，从而避免脱丙丁烷塔重沸器排放的冷凝水汇合而造成脱乙烷塔重沸器冷凝水排放不畅。

方案三：将脱丙丁烷塔重沸器排放的冷凝水作为脱乙烷塔重沸器的热源。由于脱丙丁烷塔重沸器冷凝水的温度高达90℃且含有较多蒸汽，而脱乙烷塔塔底温度只需控制在28℃，需要的热量少。因此建议将脱丙丁烷塔重沸器排放的冷凝水进行回收，然后用回收的高温冷凝水作为脱乙烷塔重沸器的热源，这样不仅能平稳控制脱乙烷塔塔底的温度，而且减少蒸汽、水、天然气的消耗，有利于节能降耗。

3.更换仪表，加强监控

建议对装置区所有仪表进行清理，对不适合工况条件或已损坏的仪表进行更换；另外在日常生产中，要按时对各类仪表进行校检，确保它们具有较高的灵敏度和准确度。

参考文献：

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[2] 童立志，李少军、刘洪杰等.冷凝分离法轻烃回收工艺影响C3+收率因素系统分析[J].化工技术与开发通用机械，2010，39（1）：45-48.

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