核反应堆仪表8.
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式中：e为单位电荷，4.802x 10-10绝对静电单位 K为波尔兹曼常数，1.38x10-23J／K NA和 NB为金属A、B在温度T时的电子密度
与接头处温度的高低和金属的种类有关
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7.1 热电偶温度计—热电效应
体长度上的温度分布无关
eA (t , t0 ) eA (t ) eA (t0 )
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7.1 热电偶温度计—热电效应
回路的热电势：
EAB (t, t0 ) eAB (t ) eB (t, t0 ) eAB (t0 ) eA (t, t0 )
式中: C ———声波的传播速度, m/ s γ ———气体绝热指数(等于定压比热容与定 容比热容之比) R ———为气体常数, 8. 314 J / (mol· K) m ———气体摩尔量, kg/ mol T ———气体绝对温度, K
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7.1 热电偶温度计—热电偶的基本定律
2. 中间导体定律: 由不同材料组成的闭合回路中，若各种材料接触点的温度都相 同，则回路中热电势的总和等于零。
A t B
EAB f AB (t ) f AB (t ) 0
t
t B t
A
t
C
EABC f AB (t ) f BC (t ) fCA (t ) 0
玻璃液体温度计
压力表式温度计
双金属温度计
热电阻温度计
热电偶温度计
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7.0 基本概念
测温时置于被测介质中，温包 内的工作物质因温度升高体积 膨胀而导致压力增大，该压力 变化经毛细管传给盘簧管，并 使其产生一定的变形，然后借 助齿轮或杠杆传动机构的传动 ，由指针指出相应的温度。
压力表式温度计原理图
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7.0 基本概念
测温仪表的分类： 非接触式测温仪表
辐射高温计 光学高温计 声学和声波测温装置 光学高温计测温原理： 如果已知某物体亮度与其所处温度的对应关 系，如果其他物体的亮度与之相等，他们的 温度相等。 或：测出物体在某一波段上的辐射亮度，确 定被测物体的温度。 辐射温度计测温原理： 测出物体在整个波长范围内的辐射能量，确 定被测物体的辐射温度。斯忒潘—玻耳兹曼 定律（四次方定律）
任何两个冷热程度不同的物体相接触，必然会发生热交换现象，热量将 由受热程度高的物体向受热程度低的物体传递，直到两个物体的冷热程 度完全一致。
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7.0 基本概念
热力学 (开尔文或绝对)温标：用 T 表示，单位为K
摄氏温标：用 t 表示，单位为℃ 基准点选取的原则——水的三相点：0.01℃, 273.16K
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7.1 热电偶温度计—热电效应
塞贝克效应（热电效应）：由两种不同金属A、B组成的闭合回 路中，如果接点1、2保持在不同温度，回路中将有电流流动
塞贝克效应示意图
热电势：由接触电势和温差电势两部分组成。
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7.1 热电偶温度计—热电效应
t t0
工作端、测量端或热端 自由端、参比端或冷端
EAB (t, t0 ) EBA (t, t0 ) EAB (t, t0 ) EAB (t0 , t ) f AB (t ) f BA (t )
小结：
热电偶回路热电势的大小，只与组成热电偶的材料和材料两端连接点 所处的温度有关，与热电偶丝的直径、长度及沿程温度分布无关。 只有用两种不同性质的材料才能组成热电偶，相同材料组成的闭合回 路不会产生热电势。
温差电势：
材料两端温度不同，则两端电子所具有的能量不同，温度较高的一端电
子具有较高的能量，其电子将向温度较低的一端运动
由于同一种导体或半导体材料因其两端温度不同而产生电动势的现象称
为汤姆逊效应，其产生的电动势称为汤姆逊电动势或温差电势
只与导体性质和导体两端的温度有关，而与导体长度，截面大小，沿导
尺寸小 测温范围宽、准确度较高 对辐射损伤相对不灵敏 可将温度转变为电信号，便于传输检 测
组成： (1) 热电偶 (2) 电测仪表 (3) 连接导线
测温范围：100～1300 ℃，采用特殊材料时可测量更高或更低的温度 六种热电偶：镍铬-镍铝，铁-康铜，铜-康铜，铂-铂10%铑，钨-铼，钨-钨 26%铼 6个月中，1014n/(cm2·s)的热中子通量，可使20%的铑转变为钯，10% 的铼转变为锇，0.5%的铜转变为镍和锌
B t1 t1 C
B EABC f AB (t ) f BC (t0 ) fCA (t0 )
f AB (t0 ) f BC (t0 ) fCA (t0 ) 0
B t
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EABC f AB (t ) f AB (t0 ) EAB (t , t0 )
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E AB (t , t0 ) eAB (t ) eB (t ) eB (t0 ) eAB (t0 ) eA (t ) e A (t0 ) f AB (t ) f AB (t0 )
eAB (t ) eB (t ) eA (t ) eAB (t0 ) eB (t0 ) eA (t0 )
1.
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教材及参考书
教材：钱承耀主编《核反应堆仪表》
西安交通大学出版社，1999.8
参考书：
1、凌球，郭兰英等编著《核电站辐射测量技术》 原子能出版社，2001年
2、刘国发，郭文琪编著《核电厂仪表与控制》
原子能出版社，2010年
t T 273 .15
两种温标的温差是相等的
水的沸点：100 ℃
华氏温标：规定标准大气压下纯水的冰融点为32度， 水的沸点为212度，中间等分为180格，每格为华氏1 度，符号为0F它与摄氏温标的关系为：
t
°
9 ° F t C 32 5
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辐射温度计
Eb bT
4
W m
2
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7.0 基本概念
声学和声波测温装置
基本原理是基于声波在气体介质中的传播速度是该气体组分和绝对 温度的函数
C
R
m
T
确定以下基本物理量： (1) 声波发射和接收装置之间的距离 (2) 被测气体的组成 成分、状态参量,从而确定气体的绝热指数和气体 常数 (3) 声波在发射、接收装置之间的传播时间
热电偶的两种材料确定之后，热电势的大小只与热电偶两端接点的温 度有关。如果T0己知且恒定，则f(T0)为常数。回路总热电EAB(T，T0)只 是温度T的单值函数。
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7.1 热电偶温度计—热电偶的基本定律
1. 均质导体定律：
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7.1 热电偶温度计—热电效应
接触电势：
当两种不同性质的导体或半导体材料相互接触时，由于内部电子密度不同， 例如材料A的电子密度大于材料B，则会有一部分电子从A扩散到B，使得A
失去电子更呈正电位，B获得电子而呈负电位
KT N A (T ) eAB (T ) ln e N B (T )
7.0 基本概念
核反应堆测温仪表： 1. 镍铬-镍铝热电偶温度计：主要用于堆内温度的检测
2. 铂电阻温度计：主要用于冷却剂温度的检测
3. 声学和声波测温装置：高温气冷堆
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7.1 热电偶温度计
热电偶是目前在科研和生产过程中进行温度测量 时应用最普通、最广泛的测量元件，是利用不同 导体间的“热电效应”现象制成的
7.1 热电偶温度计—热电偶的基本定律
推论二: 应用：采用标准电极，简化热电偶的选配工作
如果两种导体A、B对另一种参考导体C的热电势为已知，则这两种 导体组成热电偶的热电势是它们对参考导体热电势的代数和。
A
A
C
t
B
t0 = t
C
t0
+ t0
B
t
EAC f AC (t ) f AC (t0 ) EBC f BC (t ) f BC (t0 )
7.0 基本概念
测温仪表的分类：
接触式测温仪表
玻璃液体温度计：液体热膨胀体积量随温度而变化 压力表式温度计：利用介质在定容条件下，压力随温度而变化 双金属温度计：利用双金属片受热变形的性质 热电阻温度计：利用物体的电阻随温度变化的特性 热电偶温度计：利用导体或半导体的热电效应性质 晶体管温度计：利用二极管的电压随温度变化的性质
由一种均质材料组成的闭合回路不论沿 材料的截面积如何以及各处温度分布如 何，都不能产生热电势
t
t0
推论：
热电偶必须由两种不同性质的材料构成
由一种材料组成的闭合回路存在温差时，回路如果产生热电势
则说明该材料是不均匀的
源自文库
应用：检查热电极材料的均匀性
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f AC (t ) f AC (t0 ) f BC (t ) f BC (t0 ) f AB (t ) f AB (t0 ) E AB
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核反应堆仪表
核科学与技术学院 School of Nuclear Science and Technology
目录
绪论 2. 测量的基本概念 3. 堆芯外核检测仪表及系统 4. 堆芯内中子通量检测仪表及系统 5. 核辐射剂量监测仪表 6. 射线探测器与放大器的连接 7. 温度检测仪表 8. 压力和压差检测仪表 9. 流量检测仪表 10. 液位检测仪表 11. 位置检测仪表 12. 振动检测仪表 13. 智能仪表和计算机在核反应堆中的应用
eA(t,t0)
总的热电势 分热电势
eAB(t)
+
t
+
A
-
+
t0 eAB(t0)
EAB (t, t0 ) f AB (t ) C
热电势只与t有关，只要测出EAB(t,t0) 就可求出温度t的数值。
-
+
B
eB(t,t0)
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7.1 热电偶温度计—热电偶的基本定律
推论一: 应用：仪表的接入对热电势没有影响 在热电偶回路中加入第三、四……种均质材料，只要加入导体 两端温度相等，都不会影响原来热电偶的热电势的大小。
t0
t0 A t
t0 C A
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压水反应堆
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第7章 温度检测仪表
7.0 基本概念 7.1 热电偶温度计
7.2 电阻温度计
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7.0 基本概念
温度：
标志物体冷热程度的物理量 温度的数值表示方法称为温标
确定选择什么样的物质（水银，氢气或电偶），能反映温度变化， 具有复现性； 测温特性：测温质的哪些物理量随温度的改变而发生相应变化；
选定该物理量的两个确定的数值作为基准点，进而规定划分温度 间隔的方法。
测温原理——热平衡原理
与接头处温度的高低和金属的种类有关
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7.1 热电偶温度计—热电效应
体长度上的温度分布无关
eA (t , t0 ) eA (t ) eA (t0 )
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7.1 热电偶温度计—热电效应
回路的热电势：
EAB (t, t0 ) eAB (t ) eB (t, t0 ) eAB (t0 ) eA (t, t0 )
式中: C ———声波的传播速度, m/ s γ ———气体绝热指数(等于定压比热容与定 容比热容之比) R ———为气体常数, 8. 314 J / (mol· K) m ———气体摩尔量, kg/ mol T ———气体绝对温度, K
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7.1 热电偶温度计—热电偶的基本定律
2. 中间导体定律: 由不同材料组成的闭合回路中，若各种材料接触点的温度都相 同，则回路中热电势的总和等于零。
A t B
EAB f AB (t ) f AB (t ) 0
t
t B t
A
t
C
EABC f AB (t ) f BC (t ) fCA (t ) 0
玻璃液体温度计
压力表式温度计
双金属温度计
热电阻温度计
热电偶温度计
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7.0 基本概念
测温时置于被测介质中，温包 内的工作物质因温度升高体积 膨胀而导致压力增大，该压力 变化经毛细管传给盘簧管，并 使其产生一定的变形，然后借 助齿轮或杠杆传动机构的传动 ，由指针指出相应的温度。
压力表式温度计原理图
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7.0 基本概念
测温仪表的分类： 非接触式测温仪表
辐射高温计 光学高温计 声学和声波测温装置 光学高温计测温原理： 如果已知某物体亮度与其所处温度的对应关 系，如果其他物体的亮度与之相等，他们的 温度相等。 或：测出物体在某一波段上的辐射亮度，确 定被测物体的温度。 辐射温度计测温原理： 测出物体在整个波长范围内的辐射能量，确 定被测物体的辐射温度。斯忒潘—玻耳兹曼 定律（四次方定律）
任何两个冷热程度不同的物体相接触，必然会发生热交换现象，热量将 由受热程度高的物体向受热程度低的物体传递，直到两个物体的冷热程 度完全一致。
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7.0 基本概念
热力学 (开尔文或绝对)温标：用 T 表示，单位为K
摄氏温标：用 t 表示，单位为℃ 基准点选取的原则——水的三相点：0.01℃, 273.16K
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7.1 热电偶温度计—热电效应
塞贝克效应（热电效应）：由两种不同金属A、B组成的闭合回 路中，如果接点1、2保持在不同温度，回路中将有电流流动
塞贝克效应示意图
热电势：由接触电势和温差电势两部分组成。
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7.1 热电偶温度计—热电效应
t t0
工作端、测量端或热端 自由端、参比端或冷端
EAB (t, t0 ) EBA (t, t0 ) EAB (t, t0 ) EAB (t0 , t ) f AB (t ) f BA (t )
小结：
热电偶回路热电势的大小，只与组成热电偶的材料和材料两端连接点 所处的温度有关，与热电偶丝的直径、长度及沿程温度分布无关。 只有用两种不同性质的材料才能组成热电偶，相同材料组成的闭合回 路不会产生热电势。
温差电势：
材料两端温度不同，则两端电子所具有的能量不同，温度较高的一端电
子具有较高的能量，其电子将向温度较低的一端运动
由于同一种导体或半导体材料因其两端温度不同而产生电动势的现象称
为汤姆逊效应，其产生的电动势称为汤姆逊电动势或温差电势
只与导体性质和导体两端的温度有关，而与导体长度，截面大小，沿导
尺寸小 测温范围宽、准确度较高 对辐射损伤相对不灵敏 可将温度转变为电信号，便于传输检 测
组成： (1) 热电偶 (2) 电测仪表 (3) 连接导线
测温范围：100～1300 ℃，采用特殊材料时可测量更高或更低的温度 六种热电偶：镍铬-镍铝，铁-康铜，铜-康铜，铂-铂10%铑，钨-铼，钨-钨 26%铼 6个月中，1014n/(cm2·s)的热中子通量，可使20%的铑转变为钯，10% 的铼转变为锇，0.5%的铜转变为镍和锌
B t1 t1 C
B EABC f AB (t ) f BC (t0 ) fCA (t0 )
f AB (t0 ) f BC (t0 ) fCA (t0 ) 0
B t
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EABC f AB (t ) f AB (t0 ) EAB (t , t0 )
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E AB (t , t0 ) eAB (t ) eB (t ) eB (t0 ) eAB (t0 ) eA (t ) e A (t0 ) f AB (t ) f AB (t0 )
eAB (t ) eB (t ) eA (t ) eAB (t0 ) eB (t0 ) eA (t0 )
1.
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教材及参考书
教材：钱承耀主编《核反应堆仪表》
西安交通大学出版社，1999.8
参考书：
1、凌球，郭兰英等编著《核电站辐射测量技术》 原子能出版社，2001年
2、刘国发，郭文琪编著《核电厂仪表与控制》
原子能出版社，2010年
t T 273 .15
两种温标的温差是相等的
水的沸点：100 ℃
华氏温标：规定标准大气压下纯水的冰融点为32度， 水的沸点为212度，中间等分为180格，每格为华氏1 度，符号为0F它与摄氏温标的关系为：
t
°
9 ° F t C 32 5
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辐射温度计
Eb bT
4
W m
2
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7.0 基本概念
声学和声波测温装置
基本原理是基于声波在气体介质中的传播速度是该气体组分和绝对 温度的函数
C
R
m
T
确定以下基本物理量： (1) 声波发射和接收装置之间的距离 (2) 被测气体的组成 成分、状态参量,从而确定气体的绝热指数和气体 常数 (3) 声波在发射、接收装置之间的传播时间
热电偶的两种材料确定之后，热电势的大小只与热电偶两端接点的温 度有关。如果T0己知且恒定，则f(T0)为常数。回路总热电EAB(T，T0)只 是温度T的单值函数。
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7.1 热电偶温度计—热电偶的基本定律
1. 均质导体定律：
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7.1 热电偶温度计—热电效应
接触电势：
当两种不同性质的导体或半导体材料相互接触时，由于内部电子密度不同， 例如材料A的电子密度大于材料B，则会有一部分电子从A扩散到B，使得A
失去电子更呈正电位，B获得电子而呈负电位
KT N A (T ) eAB (T ) ln e N B (T )
7.0 基本概念
核反应堆测温仪表： 1. 镍铬-镍铝热电偶温度计：主要用于堆内温度的检测
2. 铂电阻温度计：主要用于冷却剂温度的检测
3. 声学和声波测温装置：高温气冷堆
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7.1 热电偶温度计
热电偶是目前在科研和生产过程中进行温度测量 时应用最普通、最广泛的测量元件，是利用不同 导体间的“热电效应”现象制成的
7.1 热电偶温度计—热电偶的基本定律
推论二: 应用：采用标准电极，简化热电偶的选配工作
如果两种导体A、B对另一种参考导体C的热电势为已知，则这两种 导体组成热电偶的热电势是它们对参考导体热电势的代数和。
A
A
C
t
B
t0 = t
C
t0
+ t0
B
t
EAC f AC (t ) f AC (t0 ) EBC f BC (t ) f BC (t0 )
7.0 基本概念
测温仪表的分类：
接触式测温仪表
玻璃液体温度计：液体热膨胀体积量随温度而变化 压力表式温度计：利用介质在定容条件下，压力随温度而变化 双金属温度计：利用双金属片受热变形的性质 热电阻温度计：利用物体的电阻随温度变化的特性 热电偶温度计：利用导体或半导体的热电效应性质 晶体管温度计：利用二极管的电压随温度变化的性质
由一种均质材料组成的闭合回路不论沿 材料的截面积如何以及各处温度分布如 何，都不能产生热电势
t
t0
推论：
热电偶必须由两种不同性质的材料构成
由一种材料组成的闭合回路存在温差时，回路如果产生热电势
则说明该材料是不均匀的
源自文库
应用：检查热电极材料的均匀性
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f AC (t ) f AC (t0 ) f BC (t ) f BC (t0 ) f AB (t ) f AB (t0 ) E AB
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核反应堆仪表
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目录
绪论 2. 测量的基本概念 3. 堆芯外核检测仪表及系统 4. 堆芯内中子通量检测仪表及系统 5. 核辐射剂量监测仪表 6. 射线探测器与放大器的连接 7. 温度检测仪表 8. 压力和压差检测仪表 9. 流量检测仪表 10. 液位检测仪表 11. 位置检测仪表 12. 振动检测仪表 13. 智能仪表和计算机在核反应堆中的应用
eA(t,t0)
总的热电势 分热电势
eAB(t)
+
t
+
A
-
+
t0 eAB(t0)
EAB (t, t0 ) f AB (t ) C
热电势只与t有关，只要测出EAB(t,t0) 就可求出温度t的数值。
-
+
B
eB(t,t0)
- 17/64
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7.1 热电偶温度计—热电偶的基本定律
推论一: 应用：仪表的接入对热电势没有影响 在热电偶回路中加入第三、四……种均质材料，只要加入导体 两端温度相等，都不会影响原来热电偶的热电势的大小。
t0
t0 A t
t0 C A
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第7章 温度检测仪表
7.0 基本概念 7.1 热电偶温度计
7.2 电阻温度计
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7.0 基本概念
温度：
标志物体冷热程度的物理量 温度的数值表示方法称为温标
确定选择什么样的物质（水银，氢气或电偶），能反映温度变化， 具有复现性； 测温特性：测温质的哪些物理量随温度的改变而发生相应变化；
选定该物理量的两个确定的数值作为基准点，进而规定划分温度 间隔的方法。
测温原理——热平衡原理