1、物理化学实验研究方法第二章 仪器与技术一、温度计和恒温装置（一）（一）测温方法与测温仪器的分类测温方法与测温仪器的分类 按照所用方法之不同，温度测量分为接触式和非接触按照所用方法之不同，温度测量分为接触式和非接触式两大类。式两大类。1. 1. 接触式测温接触式测温 接触式的特点是测温元件直接与被测对象相接触，两接触式的特点是测温元件直接与被测对象相接触，两者之间进行充分的热交换，最后达到热平衡，这时感温元者之间进行充分的热交换，最后达到热平衡，这时感温元件的某一物理参数的量值就代表了被测对象的温度值。件的某一物理参数的量值就代表了被测对象的温度值。优点优点：直观可靠。：直观可靠。缺点缺点：是感
2、温元件影响被测温度场的分布，接触不良等都：是感温元件影响被测温度场的分布，接触不良等都会带来测量误差，另外温度太高和腐蚀性介质对感温元件会带来测量误差，另外温度太高和腐蚀性介质对感温元件的性能和寿命会产生不利影响。的性能和寿命会产生不利影响。一、温度计和恒温装置2.非接触式测温非接触式测温 非接触测温的特点是感温元件不与被测对象相接触，而非接触测温的特点是感温元件不与被测对象相接触，而是通过辐射进行热交换，故可避免接触测温法的缺点，具有是通过辐射进行热交换，故可避免接触测温法的缺点，具有较高的测温上限较高的测温上限。此外，非接触测温法。此外，非接触测温法热惯性小热惯性小，可达千分，可达千分之一
3、秒，故之一秒，故便于测量运动物体的温度和快速变化的温度。便于测量运动物体的温度和快速变化的温度。 按照温度测量范围，可分为按照温度测量范围，可分为超低温超低温、低温低温、中高温中高温和和超超高温高温等温度测量类型。等温度测量类型。 超低温一般是指超低温一般是指010K，低温指，低温指10800K，中温指，中温指8001900K，高温指，高温指19002800K的温度，的温度，2800K以上被认为以上被认为是超高温。是超高温。一、温度计和恒温装置 对应于两种测温方法，测温仪器亦分为接触式和非接触式对应于两种测温方法，测温仪器亦分为接触式和非接触式两大类。两大类。接触式仪器接触式仪器可分为可分为:
4、 : 膨胀式温度计膨胀式温度计 包括液体和固体膨胀式温度计、压力式温度计包括液体和固体膨胀式温度计、压力式温度计 电阻式温度计电阻式温度计 包括金属热电阻温度计和半导体热敏电阻温度计包括金属热电阻温度计和半导体热敏电阻温度计 热电式温度计热电式温度计 包括热电偶和包括热电偶和P-NP-N结温度计结温度计 其它原理的温度计其它原理的温度计非接触式温度计非接触式温度计可分为：可分为：辐射温度计、亮度温度计和比色温度辐射温度计、亮度温度计和比色温度计计，由于它们都是以光辐射为基础，故也统称为，由于它们都是以光辐射为基础，故也统称为辐射温度计。辐射温度计。一、温度计和恒温装置（二）（二）膨胀式温度计膨
5、胀式温度计1.1.固体膨胀式温度计固体膨胀式温度计 这种温度计是利用两种不同膨胀系数的材料制成，这种温度计是利用两种不同膨胀系数的材料制成，分为杆式和双金属式两大类。分为杆式和双金属式两大类。2.2.液体膨胀式温度计液体膨胀式温度计 这是应用最早而且当前使用最广泛的一种温度这是应用最早而且当前使用最广泛的一种温度计，它由液体储存器、毛细管和标尺组成。计，它由液体储存器、毛细管和标尺组成。 液体玻璃温度计的测温上限取决于所用液体汽液体玻璃温度计的测温上限取决于所用液体汽化点的温度，下限受液体凝点温度的限制为了防止毛化点的温度，下限受液体凝点温度的限制为了防止毛细管中液注出现断续现象，并提高测温液
6、体的沸点温度，细管中液注出现断续现象，并提高测温液体的沸点温度，常在毛细管中液体上部充以一定压力的气体。常在毛细管中液体上部充以一定压力的气体。一、温度计和恒温装置 水银水银-玻璃温度计是最常用的液体玻璃温度计是最常用的液体膨胀式温度计膨胀式温度计。因。因为水银具备易提纯、导热率大、比热小、膨胀系数均匀、为水银具备易提纯、导热率大、比热小、膨胀系数均匀、不易附着在玻璃壁上、不透明便于读数等性能。一般适不易附着在玻璃壁上、不透明便于读数等性能。一般适用测温范围是用测温范围是35360(熔点熔点38.7，沸点，沸点356.7)；如果采用特硬玻璃，且在水银面上充以；如果采用特硬玻璃，且在水银面上充以
7、N2或或Ar气，可以使测温范围上限扩大到气，可以使测温范围上限扩大到600，甚至，甚至750；若在水银内掺入若在水银内掺入8.5%的的Tl，则可以使测温范围下限降到，则可以使测温范围下限降到60。一、温度计和恒温装置（1）水银）水银-玻璃温度计的种类和使用范围玻璃温度计的种类和使用范围 一般条件：由一般条件：由5105，150 ，250 ，360等，等， 每格每格1或或0.5； 量热学用：由量热学用：由915，1218，1521 ，1824， 2030 等，每格等，每格0.01或或0.002； 测温差的贝克曼温度计：有升高和降低两种；测温差的贝克曼温度计：有升高和降低两种； 分段温度计：从分段
8、温度计：从- -10200分为分为21支，每支温度范围支，每支温度范围10， 分格分格0.1。另外有。另外有 - -40 400，每隔，每隔50 一支，分格一支，分格0.1； 测量冰点降用：测量冰点降用：- -5050，分格，分格0.01。一、温度计和恒温装置（2）引起误差的主要因素）引起误差的主要因素 球体积的改变球体积的改变 水银温度计内一般容纳约水银温度计内一般容纳约6000刻度量的水银，体积刻度量的水银，体积的微小变化会很灵敏地反映到温度计上。在温度计受热的微小变化会很灵敏地反映到温度计上。在温度计受热后水银球的体积往往会稍有改变，而玻璃的流动很慢，后水银球的体积往往会稍有改变，而玻璃
9、的流动很慢，冷却时体积的回缩需要几天的时间，此现象称为冷却时体积的回缩需要几天的时间，此现象称为“滞后滞后现象现象”。 水银柱露出待测体系水银柱露出待测体系 按温度计在分度时的条件不同可分为按温度计在分度时的条件不同可分为“全浸式全浸式”和和“局浸式局浸式”两种。两种。一、温度计和恒温装置 “局浸式局浸式”温度计是按将水银球插入待测介质，但有温度计是按将水银球插入待测介质，但有部分水银柱露在待测介质外时的条件对温度计的刻度进行部分水银柱露在待测介质外时的条件对温度计的刻度进行校正标注的。这种温度计一般在其背面刻有校正标注刻度校正标注的。这种温度计一般在其背面刻有校正标注刻度时的浸入量，当使用时
10、的室温及浸入量与校正标注刻度时时的浸入量，当使用时的室温及浸入量与校正标注刻度时的一致时，温度计所指示的读数就是严格准确的。显然，的一致时，温度计所指示的读数就是严格准确的。显然，使用全浸式温度计是不可能达到此条件，局浸式温度计通使用全浸式温度计是不可能达到此条件，局浸式温度计通常也达不到此条件，此时就需要对温度计进行常也达不到此条件，此时就需要对温度计进行“露茎校露茎校正正”。校正公式为：。校正公式为：)()(1=环观环观露茎ttKnttKnKnt-一、温度计和恒温装置式中式中t露茎露茎= t正确正确 t观观，是对观测，是对观测(读数读数)值值的校正，则温度的正确值为的校正，则温度的正确值为
11、:t正确正确= t观观t露茎露茎t环环是露出待测体系之外水银柱的有效温度，是露出待测体系之外水银柱的有效温度，通过放置在露出待测体系水银柱通过放置在露出待测体系水银柱一半之处一半之处(0.5n)的温度计读出；的温度计读出；n 是露出待测体系之是露出待测体系之外水银柱的读数；外水银柱的读数；K是水银对于玻璃的相是水银对于玻璃的相对膨胀系数，用摄氏温标时对膨胀系数，用摄氏温标时K=0.00016，所，所以有以有Kn 0，则，则E(tn, 0) 0，故，故E(t, tn) E(t, 0) ，表明仪表，表明仪表指示偏低，应加上指示偏低，应加上E(tn, 0) 的校正值。的校正值。一、温度计和恒温装置例
12、例用镍铬用镍铬-镍硅热电偶镍硅热电偶(EU-2)测一炉温，若冷端温度为测一炉温，若冷端温度为30，测得，测得E(t, 30) = 23.71mV，求真实炉温。，求真实炉温。解：从附表中查得解：从附表中查得E(30, 0 ) = 1.2mV， 则则E(t, 0) = 32.71+ 1.20 = 24.91mV， 再查表得再查表得24.91mV对应温度约为对应温度约为600，而，而23.71mV对应温度为对应温度为572。 一般粗略地考虑就是在测量出的温度上加上一般粗略地考虑就是在测量出的温度上加上t，但，但有一定误差，如有一定误差，如572+30=602。 测量值再加上冷端温度到测量值再加上冷端
13、温度到0 的热电势，现可利用的热电势，现可利用计算机进行自动计算补偿。计算机进行自动计算补偿。一、温度计和恒温装置（3）冷端处在温度波动的环境中）冷端处在温度波动的环境中 此时可采用补偿导线或冷端补偿器来校正。此时可采用补偿导线或冷端补偿器来校正。例例 采用镍铬采用镍铬-镍硅热电偶测炉温，热端为镍硅热电偶测炉温，热端为800 ，冷端为，冷端为50 ，仪表室为仪表室为20 ，求炉温。，求炉温。解：先分别查表得：解：先分别查表得： E(800,0) = 33.277mV， E(50,0) = 2.022mV， E(20,0) = 0.798mV。则不补偿时输入仪表的热电势为：则不补偿时输入仪表的热
14、电势为： E(800,50) = 33.2772.022 = 31.255mV(相当于相当于751 )采用补偿导线后则为：采用补偿导线后则为： E(800,20) = 33.2770.798 = 32.479mV(相当于相当于781 )一、温度计和恒温装置冷端补偿器冷端补偿器(电桥补偿法电桥补偿法) 冷端补偿器是一个串联在热电偶测温电路中可以冷端补偿器是一个串联在热电偶测温电路中可以输出毫伏信号的直流不平衡电桥，它的特点是输出的输出毫伏信号的直流不平衡电桥，它的特点是输出的毫伏值随冷端温度而变化，从而达到冷端温度的自动毫伏值随冷端温度而变化，从而达到冷端温度的自动补偿。补偿。 此类补偿方法多用
15、于自动化温度测量仪器中，这此类补偿方法多用于自动化温度测量仪器中，这种仪器如果使用正常的话，可以直接从仪器上读取温种仪器如果使用正常的话，可以直接从仪器上读取温度值，而不必进行校正。度值，而不必进行校正。一、温度计和恒温装置（四）（四） 电阻温度计电阻温度计 电阻温度计的测温原理是利用金属或半导体的电阻随电阻温度计的测温原理是利用金属或半导体的电阻随温度变化的特性而设计的。温度变化的特性而设计的。 大多数金属在温度升高大多数金属在温度升高1 C 时电阻将增加时电阻将增加0.40.6，即金属的电阻具有正的温度系数。金属电阻温度计测温范即金属的电阻具有正的温度系数。金属电阻温度计测温范围广，重现性
16、好；围广，重现性好；半导体电阻一般具有负的温度系数，每升高半导体电阻一般具有负的温度系数，每升高1 C ，电阻，电阻约减小约减小26。半导体的电阻灵敏度比金属高，但重现。半导体的电阻灵敏度比金属高，但重现性较差，测温范围窄；性较差，测温范围窄；一、温度计和恒温装置 因此金属电阻温度计仍是使用最普遍的。因此金属电阻温度计仍是使用最普遍的。目前由纯金目前由纯金属制造的热电阻的主要材料是铂、铜和镍，它们已得到广属制造的热电阻的主要材料是铂、铜和镍，它们已得到广泛的应用。泛的应用。 电阻温度计的实际测温一般不超过电阻温度计的实际测温一般不超过1000，在较低温，在较低温度下，电阻温度计是度下，电阻温度
17、计是最准确、最灵敏和最稳定最准确、最灵敏和最稳定的温度计，的温度计，如在如在800以下铂电阻温度计的灵敏度比热电偶的高一个以下铂电阻温度计的灵敏度比热电偶的高一个数量级，但电阻温度计的制作比较麻烦和复杂。常用的电数量级，但电阻温度计的制作比较麻烦和复杂。常用的电阻温度计有铂电阻温度计，热敏电阻温度计阻温度计有铂电阻温度计，热敏电阻温度计(金属氧化物金属氧化物半导体材料制成半导体材料制成)。一、温度计和恒温装置（五）辐射高温计（五）辐射高温计 其测温原理是：当辐射物体接近热力学平衡时，通过分其测温原理是：当辐射物体接近热力学平衡时，通过分析物体的辐射能量确定物体的温度。此法的优点是测温器可析物体
18、的辐射能量确定物体的温度。此法的优点是测温器可远离热源，并可测至远离热源，并可测至4000K的温度，但辐射测温的测量精密的温度，但辐射测温的测量精密度不及热电偶，只有在热电偶不能使用的高温区才会使用。度不及热电偶，只有在热电偶不能使用的高温区才会使用。辐射法测温分为光谱测温和辐射测温两类。光谱测温用于非辐射法测温分为光谱测温和辐射测温两类。光谱测温用于非光密物质，测定气体或等离子体辐射谱线，由谱线强度和宽光密物质，测定气体或等离子体辐射谱线，由谱线强度和宽度确定体系温度。辐射测温用于光密物质，又分为光学测温、度确定体系温度。辐射测温用于光密物质，又分为光学测温、全辐射测温和多色多波长式比色高温
19、测温三种方法，其中光全辐射测温和多色多波长式比色高温测温三种方法，其中光学测温法最准确、最重要。学测温法最准确、最重要。一、温度计和恒温装置（六）温差测量（六）温差测量1.贝克曼温度计贝克曼温度计 用于精密测量温度差值。它的温度测量用于精密测量温度差值。它的温度测量范围与它的最小分度有矛盾，很难两全其范围与它的最小分度有矛盾，很难两全其美，但一般更多关注其最小分度值。其量美，但一般更多关注其最小分度值。其量程一般有程一般有56度和度和1度两种，对应的最小分度两种，对应的最小分度值分别为度值分别为0.01度和度和0.002度，可读到度，可读到0.002度和度和0.0004度。为了便于读数，贝克曼
20、温度度。为了便于读数，贝克曼温度计的刻度有两种标法，一种是最小刻度值计的刻度有两种标法，一种是最小刻度值在上端，用于测温度下降值；另一种是最在上端，用于测温度下降值；另一种是最小刻度值在下端，用于测温度上升值。严小刻度值在下端，用于测温度上升值。严格说，贝克曼温度计的读数也需要校正。格说，贝克曼温度计的读数也需要校正。上升式上升式贝克曼温度计贝克曼温度计贮汞槽贮汞槽毛细管毛细管刻度尺刻度尺水银球水银球刻度尺刻度尺一、温度计和恒温装置 水银贝克曼温度计是较易损坏的仪器，目前我校本水银贝克曼温度计是较易损坏的仪器，目前我校本科物理化学实验所采用的贝克曼温度计是科物理化学实验所采用的贝克曼温度计是
21、SWC-型数型数字贝克曼温度计，其特点是：字贝克曼温度计，其特点是： 具有具有0.001的高分辨率，长期稳定性好；的高分辨率，长期稳定性好； 既可测量温差又可测量温度。温度测量范围和温差既可测量温差又可测量温度。温度测量范围和温差基温范围均可达到基温范围均可达到50150，根据需要可以扩展到，根据需要可以扩展到199.99； 操作简单，读数准确，消除了汞污染，安全可靠。操作简单，读数准确，消除了汞污染，安全可靠。一、温度计和恒温装置2. 电阻法温差测量电阻法温差测量 半导体电阻温度计可以用于温差测量。半导体电阻温度半导体电阻温度计可以用于温差测量。半导体电阻温度计在常温下具有阻值大、灵敏度高、
22、时间常数小、体积小以计在常温下具有阻值大、灵敏度高、时间常数小、体积小以及廉价等优点。数字贝克曼温度计应该就是利用电阻温度计及廉价等优点。数字贝克曼温度计应该就是利用电阻温度计作为温差测量探头的。作为温差测量探头的。3. 热电势温差测量热电势温差测量 主要以主要以“热电堆热电堆”为测量元件。几十对到上千对热电偶为测量元件。几十对到上千对热电偶构成的构成的“热电堆热电堆”测量精度大增，甚至可以检测到百万分之测量精度大增，甚至可以检测到百万分之一度一度(10-6)以下的温度变化。但其体积随热电偶数量增加以下的温度变化。但其体积随热电偶数量增加而增大，所以用于有限容器中就受到限制。而增大，所以用于有
23、限容器中就受到限制。一、温度计和恒温装置（七）恒温装置（七）恒温装置1. 恒温方法恒温方法 要使体系达到某一指定温度并恒定下来，就要控制性要使体系达到某一指定温度并恒定下来，就要控制性地对体系输入地对体系输入 / 输出热量，通常是通过恒温槽或控温仪来输出热量，通常是通过恒温槽或控温仪来实现的。恒温槽是能达到恒温目的的理想热源，虽然它不实现的。恒温槽是能达到恒温目的的理想热源，虽然它不是一个无限大的理想化环境，但它采用了大热容量的工作是一个无限大的理想化环境，但它采用了大热容量的工作介质和可控制的加热装置，因此，在室温条件下，其恒温介质和可控制的加热装置，因此，在室温条件下，其恒温精度可能优于精
24、度可能优于 0.001；但是在不采用多重恒温套的情；但是在不采用多重恒温套的情况下，在况下，在1000以上恒温精度要以上恒温精度要0.5也是很困难的。也是很困难的。 在有限的情况下，可以利用某些物质相变平衡温度实在有限的情况下，可以利用某些物质相变平衡温度实现恒温，并能获得很好的恒温精度。现恒温，并能获得很好的恒温精度。一、温度计和恒温装置2. 常温控制常温控制 从室温到从室温到300之间的温度控制为常温控制。有恒温之间的温度控制为常温控制。有恒温箱、真空干燥箱、水浴箱、恒温槽等。其中使用最多的是箱、真空干燥箱、水浴箱、恒温槽等。其中使用最多的是恒温槽，所用介质可根据不同的温度要求选用水（室温
25、恒温槽，所用介质可根据不同的温度要求选用水（室温 95），油脂（熔点），油脂（熔点200），盐（熔点），盐（熔点数百度）。使用数百度）。使用植物油或矿物油作介质时要注意其在高温下时间过长易变植物油或矿物油作介质时要注意其在高温下时间过长易变质的问题，硅油系列性质稳定，质的问题，硅油系列性质稳定，但价格昂贵。但价格昂贵。 恒温槽由浴槽、温度控制器、恒温槽由浴槽、温度控制器、继电器、加热器、搅拌器和温度继电器、加热器、搅拌器和温度计组成。计组成。一、温度计和恒温装置带有恒温液循环装置的恒温槽称为超级恒温槽。浴槽温度低于带有恒温液循环装置的恒温槽称为超级恒温槽。浴槽温度低于恒定温度时，温度控制器通过
26、继电器作用使加热器工作，达到恒定温度时，温度控制器通过继电器作用使加热器工作，达到恒定温度即停止加热。可见，温度控制器是恒温槽的感觉中枢。恒定温度即停止加热。可见，温度控制器是恒温槽的感觉中枢。一、温度计和恒温装置（1）浴槽）浴槽 其作用是为浸在其中的研究体系提供一个恒温的环境。其作用是为浸在其中的研究体系提供一个恒温的环境。（2）加热器）加热器 常用电阻丝加热棒。对于容积为常用电阻丝加热棒。对于容积为20L的水浴槽，一般采用的水浴槽，一般采用功率约为功率约为1kW的加热器。为提高控温精度，可以通过调压器调的加热器。为提高控温精度，可以通过调压器调节其加热功率。节其加热功率。（3）水银温度计）
27、水银温度计 供测定浴槽实际温度用，常用分度为供测定浴槽实际温度用，常用分度为1/10的温度计。的温度计。（4）搅拌器）搅拌器 其作用是促使浴槽内温度均匀。其作用是促使浴槽内温度均匀。一、温度计和恒温装置（5）温度控制器）温度控制器 水银接点水银接点(导电导电)温度计温度计结构类似于一般水银温度计，但其上下两段均有标尺结构类似于一般水银温度计，但其上下两段均有标尺(5和和6)，上标尺由标铁，上标尺由标铁3指示温度，它焊接了一根钨指示温度，它焊接了一根钨(或铂或铂)丝丝4，钨丝下端所处的位置与标铁，钨丝下端所处的位置与标铁3所指示的温度相同。所指示的温度相同。通过温度计顶部调节帽内的一块磁铁旋转来
28、调节钨丝上通过温度计顶部调节帽内的一块磁铁旋转来调节钨丝上下位置，当标铁下位置，当标铁3所指示的温度被调到需要控制的温度时，所指示的温度被调到需要控制的温度时，钨丝下端位置就确定了，通电加热使水银球内的水银膨钨丝下端位置就确定了，通电加热使水银球内的水银膨胀，毛细管中水银上升，当升高到钨丝下端位置与钨丝胀，毛细管中水银上升，当升高到钨丝下端位置与钨丝一接触，温度控制器电路接通，使继电器工作，加热回一接触，温度控制器电路接通，使继电器工作，加热回路断开，加热停止；当温度降低使毛细管中水银与钨丝路断开，加热停止；当温度降低使毛细管中水银与钨丝下端断开时，继电器线圈电流断开，加热回路被接通，下端断开
29、时，继电器线圈电流断开，加热回路被接通，加热器又开始工作。加热器又开始工作。11调节帽；调节帽；22电电极引出线；极引出线；33标铁；标铁；44钨丝；钨丝；55上标上标尺；尺；66下标尺下标尺一、温度计和恒温装置 智能数字恒温控制器智能数字恒温控制器 采用数字信号处理技术，利用微处理器对温度传感的信号进行采用数字信号处理技术，利用微处理器对温度传感的信号进行线形补偿，测量准确可靠，操作方便。线形补偿，测量准确可靠，操作方便。（6）继电器）继电器 常用的继电器有电子管和晶体管两类，它常用的继电器有电子管和晶体管两类，它是自动控温的关键设备。没达到温度时，汞柱是自动控温的关键设备。没达到温度时，汞
30、柱与铂丝之间断路，回路与铂丝之间断路，回路中没有电流。衔铁中没有电流。衔铁 4由弹簧由弹簧5拉住与拉住与A点接触，从而在回路点接触，从而在回路中有电中有电流通过电热棒进行加热。当达到温度时，汞柱流通过电热棒进行加热。当达到温度时，汞柱与铂丝接触，回路与铂丝接触，回路中的电流使线圈中的电流使线圈 6 产生磁产生磁性将衔铁性将衔铁 4 吸起，回路吸起，回路断路。如此循环往复断路。如此循环往复就可使浴槽内的介质控制在要求的温度。就可使浴槽内的介质控制在要求的温度。一、温度计和恒温装置 在上述的控温过程中，电热棒只处于两种可能的状态，加在上述的控温过程中，电热棒只处于两种可能的状态，加热或停止，这种控
31、温属于二位控制作用。实际上恒温槽的温度热或停止，这种控温属于二位控制作用。实际上恒温槽的温度是在一定范围内波动的。因为是在一定范围内波动的。因为控温精度与加热器的功率、环控温精度与加热器的功率、环境温度、温度控制器及继电器境温度、温度控制器及继电器的灵敏度、搅拌的快慢等诸多的灵敏度、搅拌的快慢等诸多因素都有关。因素都有关。 右图表示了因加热功率不右图表示了因加热功率不同而导致恒温精度变化的情况。同而导致恒温精度变化的情况。一、温度计和恒温装置3. 高温控制高温控制 由于控温仪的质量、高温炉的材料与结构、工作环境等因素由于控温仪的质量、高温炉的材料与结构、工作环境等因素的影响，高温恒温的精度一般
32、约为的影响，高温恒温的精度一般约为12，而且炉内的恒温区，而且炉内的恒温区也不会很长，在也不会很长，在1000K左右时，炉管直径左右时，炉管直径3厘米左右的管状炉内部厘米左右的管状炉内部的恒温区一般只有几到十几厘米。的恒温区一般只有几到十几厘米。 高温控制一般采用调流式自动控温手段。就是对负载（电阻高温控制一般采用调流式自动控温手段。就是对负载（电阻丝）的电流进行自动调整，当炉温接近指定温度时，电流逐步减丝）的电流进行自动调整，当炉温接近指定温度时，电流逐步减小；高于指定温度时，电流为零，这种控温方式又称为小；高于指定温度时，电流为零，这种控温方式又称为PID温度温度控制。控制。P比例调节，加
33、热电流与偏差信号呈正比；比例调节，加热电流与偏差信号呈正比；I积分调节，积分调节，加热电流与偏差信号及偏差存在时间有关；加热电流与偏差信号及偏差存在时间有关；D微分调节，加热微分调节，加热电流正比于偏差对时间的导数；将三种调节方式结合，可实现精电流正比于偏差对时间的导数；将三种调节方式结合，可实现精密控温，这种调节是通过可控硅电路实现的。密控温，这种调节是通过可控硅电路实现的。一、温度计和恒温装置4. 程序控温程序控温 某些研究实验，如差热分析、热重分析、变温动力学研究等某些研究实验，如差热分析、热重分析、变温动力学研究等需要对温度的升、降速度加以控制，这就是程序控温。程序控温需要对温度的升、
34、降速度加以控制，这就是程序控温。程序控温比恒温控制复杂，因为：比恒温控制复杂，因为：（1）加热功率与加热电压不成线性关系；）加热功率与加热电压不成线性关系；（2）升温速度与加热功率的关系复杂；）升温速度与加热功率的关系复杂；（3）电阻丝的阻值对温度的关系与材料的种类有关，即阻值随）电阻丝的阻值对温度的关系与材料的种类有关，即阻值随温度变化而变化；温度变化而变化；（4）升、降温速度与炉子的材料性能、结构及环境状况有关。）升、降温速度与炉子的材料性能、结构及环境状况有关。 对一定的炉子和环境状况，要使其时间对一定的炉子和环境状况，要使其时间-温度呈线性关系。一温度呈线性关系。一般是先摸索出电压般是先摸索出电压-时间经验关系，然后按该经验关系调节输入电时间经验关系，然后按该经验关系调节输入电压，实现以某一速度的程序升温。压，实现以某一速度的程序升温。
