热工测量作业3.doc

1.热电偶检测系统串模干扰主要来源哪里？答：串模干扰：是由于种种外界原因，在显示仪表输入端之间出现的交流信号干扰；这种干扰又称为端间干扰或横向干扰，图1中的u便是串模干扰，其特点是干扰信号与被测信号串接在一起一般情况下，串模干扰电压在几毫伏到几十毫伏的范围内串模干扰的主要来源：（1）来源于交变磁场在大功率变压器、交流电动机、强电流导线等的周围都有较强的交变磁场如果热电偶与显示仪表之间的连接导线（补偿导线）通过交变磁场附近，就会受到这些交变磁场的作用而在输入回路中感应出交流电动势；（2）由于热电偶焊在带电体上引进干扰在一些特殊要求的测温场合下，需要将热电偶的热端焊在用电流加热的金属试样表面上，由于在金属试样的各点上存在电位差，因而引进了串模干扰电压2.热电偶检测系统共模干扰主要来源哪里？答：共模干扰：由于某种原因，仪表任一输入端与地之间产生交流的干扰信号，称为共模干扰，又叫地干扰或纵向干扰一般情况下，对地干扰电压在几伏到几十伏的范围内共模干扰的主要来源：（1）最常见的是在测量高温时引入的干扰一般耐火材料在常温下的绝缘性能很好，在高温下绝缘电阻大大下降热电偶的瓷套管等绝缘管在高温下的绝缘性能同样也大大下降。

因而在高温下，电炉的电源电流通过耐火砖、热电偶套管、热电偶的绝缘管等泄漏到热电偶丝上，使热电偶与地之间产生干扰电压；（2）不同的地电位引入干扰大地各个不同点之间往往存在电位差，尤其在大功率设备附近当这些设备的绝缘性能较差时，地电位差更大而仪表在使用时，它的输入回路存在2个或多个接地点（或通过大电容接地），这样就会把不同接地点之间的电位差引入仪表，产生干扰电流i，此电流通过R转化为串模干扰，影响仪表的正常工作；（3）高压电场的干扰如果补偿导线靠近高压电网平行敷设，则在高压电场的作用下，将有干扰电流通过高压导线和补偿导线之间的分布电容和仪表输入端的接地电容（或分布电容）入地，这样，干扰电流在导线上的电压降便成为串模干扰由此可见，共模干扰电压通过一定的途径泄漏到地，形成泄漏电流，可使共模干扰电压转换成串模干扰电压因此除尽量防止共模干扰电压的引入外，抗共模干扰的有效措施就是截断干扰电流的泄漏途径，或尽量减小它转化为串模干扰电压的数值3.抑制串模干扰的具体措施有哪些？抗串模干扰的措施：串模干扰电压通常是不大的，但由于它是与被测信号相串联的，其有害作用往往不大容易消除，尤其是在输入端产生的干扰电压，更无法消除。

针对串模干扰产生的原因，可采取一些有效措施以防止外界的干扰进入测量回路或排除干扰的产生一般可采用如下方法：（1）热电偶连接导线外面加屏蔽层，以防止电磁场和静电场的影响把连接导线传入铁管内，使磁力线沿着磁阻很小的铁管壁通过，而很少穿过铁管内的连接导线如果把热电偶连接导线绞合起来穿入铁管中，效果更好，因为外界磁场感应的干扰电势，除与磁场强度有关外，还与磁通穿过的环形线路面积有关导线绞合后，通过的磁通量小了，干扰就会减小而且，导线绞合后，磁通在导线中感生的电势方向反复变化，可互相抵消；（2）热电偶的连接导线应远离强电磁场，也不要离动力线太近，更不允许把连接导线与动力线平行地放在一起或穿在同一根铁管内信号线、电源线亦不应由同一孔进入仪表内3）加滤波器，用低通滤波器来抑制高频串模干扰；用高通滤波器来抑制低频串模干扰；如果串模干扰频率落在被测信号的两侧，则用带通滤波器来抑制4.抑制共模干扰的具体措施有哪些？答：（1）浮空方法浮空：使模拟量通道对共模电压存在高的阻抗，或者说对电源和地存在高阻抗，从而达到抑制共模干扰的目的可采用浮地输入双层屏蔽放大器来抑制干扰2）采用差动放大器的浮动测量方法此法对模拟电压测量和三位或四位数字电压表来说已有足够的共模抑制比，但对更高分辨率和灵敏度的检测系统就不够了。

3）隔离方法隔离方法：利用变压器或光电耦合器将各种模拟负载与数字信号源隔离开来，即将“模拟地”与“数字地”断开，被测信号通过变压器耦合或光电耦合获得通路，而共模干扰由于不成回路而得到较有效的抑制5.简述普朗克定律、斯特藩-波尔兹曼定律和维恩公式答：①普朗克定律：全辐射体的光谱辐射出射度与波长和温度的关系称为普朗克定律 即 W/ 式中 ——波长（m） e——自然对数的底 ——普朗克第一辐射常数，3.7413(W/) ——普朗克第二辐射常数,1.4388(mk)②斯特藩—波尔兹曼定律全辐射体的辐射出射度和热力学温度的四次方成正比： W/式中 ——斯忒藩—波尔兹曼常数，等于5.67032③维恩位移定律光谱辐出射度峰值处的波长和温度T之间的关系由维恩偏移定律所表述： 6.光学高温计、辐射温度计及比色高温计的工作原理？答：①光学高温计工作原理：物体在某一波长的光谱辐射出射度与温度有单值函数关系，而且光谱辐射出射度随温度增长的速度非常快②辐射温度计工作原理：辐射温度计是根据全辐射定律制作的温度计。

由可知，当知道全辐射体的辐射出射度后，就可以知道温度T③比色高温计工作原理：比色高温计是根据维恩偏移定律工作的温度计，由维恩偏移定律可知，当温度变化时物体的最大辐射出射度向波长增加或减小的方向移动，使在波长和下光谱辐射亮度比发生遍变化，测量光谱辐射亮度比的变化即可测得相应的温度7.简述比色高温计的特点答：1）对于绝对黑体T=Ts，因为ε λ1= ελ2=1 ；灰体由于ελ1= ελ2 1，同样T=Ts 一般物体由于ελ1 不等于 ελ2 ，所以T不等于Ts 对于金属物体，一般是短波λ1的ελ1，大于长波λ2的ελ2 ， ελ1>ελ2则 T