电位差计的使用范文

导语：如何才能写好一篇电位差计的使用，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】十一线板式电位差计；精密电阻板式电位差计；仪器研究；接触电阻；精密电阻

用伏特表测量电位差或电源电动势时，由于伏特表必然要从待测电路或电源中分取电流，因此测得的只能是包含伏特表在内的该并联电路此时的端电压，其值小于实际的电位差或电源电动势。电位差计是利用补偿原理和比较法精确测量直流电位差或电源电动势的常用仪器，它准确度高、使用方便，测量结果稳定可靠，因此还常被用来精确地间接测量电流、电阻和校正各种精密电表。十一线电位差计是一种教学型板式电位差计，通过它的解剖式结构，可以更好地学习和掌握电位差计的基本工作原理和操作方法，培养连接电路和排除简单故障的能力，有利于进一步使用箱式电位差计。

1 原理

1.1 测电源电动势原理

电路如图 1所示。根据全电路欧姆定律

3 仪器描述

3.1 十一线板式电位差计

普通板式电位差计又称为十一线电位差计，它的构造如图2所示。它实际上是一根11m长、截面非常均匀的电阻丝，折成十一段都是一米长的导线，固定在一块平板上，其中a端通过导线和插头可与1、2、…、10等十个插座中任何一个相连接.b端是滑动块与铜片接触点的引出端，其活动范围为1.000m。在电位差计调平衡时起微调的作用.滑块与电阻丝接触的b点电势，由顶端接线柱引出.滑块的箭头指示滑块的位置，由米尺读出，如果电位差计的灵敏度足够高，则L可读到mm位.若要取L=10.1866m时，可将a插入“10”插座，b移动到“0.1866m”的位置，其中最后一位数字“6”已属于估计位.如果测Ex时，电位差计已调到平衡[6-7]，其中a的位置是5，b的位置指示着0.0853m，那么待测电池的电动势Ex=0.100000×5.0853V=0.50853V。

3.2 精密电阻板式电位差计

精密电阻板式电位差计，它的构造如图3所示。它实际上是在十一线电位差计基础上改进的电位差计。把原前十米长电阻丝换成10个阻值均为6.6Ω的精密电阻，把原10个插孔改成10个接线柱，固定在一米长有机玻璃尺上的电阻丝的阻值为6.6Ω，其他与十一线电位差计相同[8]。

4 仪器改进研究

精密电阻板式电位差计与普通板式电位差计相比较，新式的具有如下优点：

（1）减小了电阻丝与插孔间接触电阻产生的误差；

（2）减小了插头与插孔间接触电阻产生的误差（此项误差最大）；

（3）减小了10根（米）电阻丝松紧程度不一致产（下转第185页）（上接第199页）生的长度误差；

（4）减小了10根电阻丝的读数误差；

（5）减小了10根电阻丝由于热胀冷缩产生的电阻变化误差；

（6）减小了插孔与仪器板之间的接触电阻产生的误差；

（7）减小了10根电阻丝随仪器板热胀冷缩产生的长度误差；

（8）减小了10根电阻丝由于仪器板老化、弯曲等原因产生的误差；

（9）尺子的优点比木尺好几百倍；

（10）减少了故障率，使上课顺利轻松；

（11）结构创新，造型高雅；

（12）物理模型清晰；

（13）仪器体积减小了一半以上。

【参考文献】

[1]邓太平.用板式电位差计测量电动势和内阻实验[J].考试周刊，2011（36）：175-176.

[2]封丽，符时民，陈维石.基础物理实验（第一册）[M].沈阳：东北大学出版社，2007.

[3]邱忠媛，袁泉，吴中立.电位差计的使用研究及数据处理[J].辽宁工业大学学报，2012，32（4）：267-268.

[4]姚晓菊，戴剑峰，诸润通，等.对十一线电位差计测电动势值的讨论[J].物理通报，2004（8）：32-33.

[5]刘鹏.测量电池电动势和内阻中不确定度评定方法比较[J].物理与工程，2012，22（4）：16-17.

[6]丰远.基于VB的十一线式电位差计仿真实验设计[J].佳木斯大学学报，2010，28（3）：478-481.

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关键词：用电检查；认识；违约用电；窃电；行为

用电检查是电力行业及相关组织或工作人员，根据相关经验、规范标准、规则等，对电力的使用对象开展质量、计量、隐患、安全以及设施性能等方面的评估、检测与管理的行为，从而为未来电力工作的研究提供重要依据，具有重要的作用。

一、用电检查的作用

（一）确保电力系统安全运行

就现在电力系统故障来说，其出现的原因主要是电力设备的老化或电力用户操作不规范。若电力系统存在安全故障，必然会对供电的安全性与可靠性造成一定的影响，从而对社会的生产与生活造成影响，更有甚者会导致电力安全事故的发生，对人们的生命财产安全造成严重的威胁。违章用电者、窃电者在不法用电的过程中，严重破坏了供用电设施和电能计量装置，用电毫无节制、肆无忌惮，造成变压器、电力线路重载、过载，危及到供用电安全以及其他用电客户的用电权益。所以，必须采取用力措施予以打击。

（二）确保电力用户的用电秩序

用电检查是供电公司给用户提供的一个安全服务，通过用电检查能够有效确保电力用户的用电秩序。此外，供电公司良好的用电检查能够有效提高公司在电力用户心中的形象与地位，从而能够有效提高电力公司的社会效益与经济效益。违约用电与窃电行为严重侵害了供电企业的利益，侵吞了国有财产，破坏了正常的供用电秩序，带来了不稳定因素。一方面造成了电量漏计，管理线损升高，供电企I蒙受巨大的经济损失，供电企业还需支付因开展反违章、反窃电工作带来的额外费用，营业成本增加。

（三）确保用电安全

一个良好的用电检查工作，能够有效避免偷电行为的出现，能够有效约束电力用户的行为，促使电力用户养成一个良好的用电习惯，确保用电的安全，从而使得电力公司与用户的利益得到切实保证。

二、违约用电的判断

（一）擅自改变用电类别

主要是通过营销稽查系统、用电营业系统或核算台账筛选执行电价低且用电量大的客户，列为主要检查对象。

（二）擅自超过合同约定容量用电

实践中主要有以下三种方式予以判别，一是通过用电信息采集系统来查看其某一阶段最大用电负荷；二是根据售电量、生产折算其用电负荷；三是通过高低压钳形电流表现场测试其用电负荷。

（三）擅自超过计划分配指标用电

主要通过调度运行监控系统或用电信息采集系统监测，对发现用电负荷超过计划分配指标的，应进行现场检查，对检查属实的可要求其承担违约责任。

（四）擅自使用办理暂停或临时减容手续、或者擅自启用已经封存的电力设备

一是根据用电信息系统监测其最大用电负荷；二是根据售电量、生产班次折算其用电负荷。对于用电负荷明显超出办理暂停后设备总容量、或超出临时减容手续后设备容量的，可列为重点检查对象。同时，对现场检查发现有私自更动或伪造负荷开关封印的，也可视为存在擅自开启使用的违约嫌疑。

（五）擅自迁移、更动和擅自操作用电计量装置、电力负荷控制装置、供电设施以及约定由供电企业调度的客户受电设备

一是查看用电计量装置封印的完好性；二是检查相关负控装置、供电设施的位置是否发生了改变；三是检查约定由供电企业调度的受电设备是否存在更动现象。

（六）未经供电企业许可，擅自引入、供出电源或者将自备电源擅自并网

一是检查本区域或客户用电量是否异常减少，此时可能其引入第二电源；二是检查本区域或客户用电量是否突然增大，此时可能其存在转供电问题；三是在供用电设施计划检修或临时检修时，检查客户是否存在自供用电现象，对该类客户重点检查其发电机并网手续及相关安全措施。

三、窃电的判断

（一）欠压法窃电

故意改变电能计量电压回路的正常接线，或故意造成计量电压回路故障，致使电能表的电压线圈失压或所受电压减少，从而导致电量少计。

一是使电压回路开路，拉开TV（电压互感器）熔断器或弄断熔断器内熔丝，松开电压回路的接线端子或人为制造接触面的氧化，高压客户折断电压回路导线的线芯，松开电能表的电压连片或人为制造接触面的氧化层。

二是串入电阻降压，在TV的二次回路串入电阻降压，断开单相表进线侧的中性线而在出线至地（或另一个客户中性线）之间串入电阻降压。

三是改变电路接法，将三个单相TV组织Yy接线的V相二次反接，将三相四线三元件电能表或用三只单相表计量三相四线负荷时的中线取消，同时在某相再并入一只单相电能表，或将三相四线三元件电能表的表尾中性线接到某相的相线上。

（二）欠流法窃电

故意改变计量电流回路的正常接线或故意造成计量电流回路故障，致使电能表的电流线圈无电流通过或只通过部分电流，从而导致电量少计。

一是使电流回路开路，松开TA（电流互感器）二次出线端子、电能表电流端子或中间端子排的接线端子，断开电流回路导线线芯，人为制造TA二次回路中接线端子的接触不良故障，使之形成虚接而近乎开路。

二是短接电流回路，短接电能表的电流端子，短接TA一次或二次侧，短接电流回路中的端子排。

三是改变TA的变比，更换不同变比的TA，改变抽头式TA的二次抽头，改变穿芯式TA一次侧匝数，将一次侧有串、并联组合的接线方式改变。

四是改变电路接法，单相表相线和中性线互换，同时利用地线作中性线或接邻户线，加接旁路线使部分负荷电流绕越电能表，在低压三相三线两元件电能表计量的V相接入单相用电负荷。

（三）移相法窃电

故意改变电能表的正常接线，或接入与电能表线圈无电联系的电压、电流，还有的利用电感或电容特定接法，从而改变电能表线圈中电压、电流间的正常相位关系，致使电能表慢转甚至倒转。一是改变电流回路的接线，调换TA一次侧的进出线，调换TA二次侧的同名端，调换电能表电流端子的进出线，调换TA至电能表连线的相别。

二是改变电压回路的接线，调换单相TV一次或二次的极性，调换TV至电能表连线的相别。

三是用变流器或变压器附加电流，用一台一、二次侧没有电联系的变流器或二次侧匝数较少的电焊变压器的二次侧倒接入电能表的电流线圈。

四是用外部电源使电表倒转，用一台具有电压输出和电流输出的手摇发电机接入电表，用逆变电源接入电表。

五是用一台一、二次侧没有电联系的升压变压器将某相电压升高后反相加入表尾中性线。

六是用电感或电容移相，在三相三线两元件电表负荷侧U相接入电感或W相接入电容。

（四）扩差法窃电

私拆电能表，改变电能表内部的结构性能，致使电能表本身的误差扩大，或利用机械外力损坏电能表，使电能表减少记录电量或不能准确记录电量。

一是改变电表内部的结构性能，减少电量线圈匝数或短接电流线圈，增大电压线圈的串联电阻或断开电压线圈，更换传动齿轮或减少齿数，增大机械阻力，调节电气特性，改变表内其他零件的参数、接法或制造其他各种故障。

二是机械力损坏或用大电流冲击电能表，用过负荷电流烧坏电流线圈，用短路电流的电动力冲击电能表，用机械外力损坏电能表。

三是能表的安装条件，改变电能表的安装角度，用机械振动干扰电能表，用永久磁铁产生的强磁场干扰电能表。

（五）无表法窃电

无表法窃电是指未经报装入户就私自在供电企业的线路上接线用电，或有表客户私自甩表用电。这类窃电手法与前述四类在性质上有所不同，前四类窃电手法基本上属于偷偷摸摸的窃电行为，而无表法窃电则是明目张胆的带抢劫性质的窃电行为，并且危害性更大，容易造成很坏的社会影响，此类现象一经发现，应严惩不贷。

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每一种测量设备都有最合适的测量范围,我们需要做的是正确选择测量设备,以及正确选择测量设备上的测量挡位。我们不要认为选用精确度越高的,其测量结果越准确。

例如:被测直流功率约为1050W,电路电流:I=4.8A。一只功率表量限为220V,15A,0.2级,表的最大可能误差:r=220×15×0.002=6.6W,测量误差r≈0.6%。另一只功率表量限为220V,5A,0.5级的,表的最大可能误差:r=220×5×0.005=5.5W,测量误差r≈0.5%所以,我们应选用精度较低的0.5级的功率表来进行测量,而不是选用精度较高的0.2级的功率表。

数字仪表的输入级离不开放大器,所以在数字电表的输入端接被测对象时会有零电流流过,这个电流具有恒流源的性质,即电流不随被测对象内阻变化而变化,输入信号越小这项影响就越突出,操作人员要尽量选择合适的输入信号,减少零电流的影响。

测量仪器电键按钮接触不良,将导致回路接触不良,热电势大,工作不稳定,而回路时断时通引起读数不稳定,主要原因就是银触点脏污造成的。转换开关的质量和磨损程度对测量的影响也很大,对测量盘、温度补偿盘、变换量限开关等,无论是定轴式、动轴式、油浸式,只要其性能变差,其接触电阻、接触热电势都会引起误差,这类故障引起的误差有其特点,在切换到某一档时,读数不成规律变化或出现突变,或示值不稳,一般在反复旋动接点后,读数会暂时恢复正常,要彻底解决问题就必须检修。电位器触点不良引起的误差与此类似。换向开关、按键开关大多是不便拆开的,当其接触电阻变差不稳定时,可以尝试从手柄处滴人工业酒精同时不断扳动手柄,有望恢复功能;转换开关绝缘电阻降低,应注意观察触点问是否有残余金属粉末,一般清除后即可恢复。

辅助设备的状况对测量误差也有影响,例如电桥供电不足会严重影响测量精度,其电源的选用必须按照说明书要求进行,如没有说明书时,可按不大于被测电阻或标准电阻额定电流的1/2作为电源的工作电流。对于电池的选取不当也会引起误差,一般工作电流1毫安以上的要用蓄电池,1毫安以下的用甲电池,标准电池原则上只能提供电势,不能提供电流,有的标准电池长期使用后虽有电势但内阻过大,也会使线路灵敏度降低;对新充电的蓄电池必须经过人工放电到稳定值后才能使用。正确使用专用导线。因为有些测量仪器配有专用导线,对导线电阻的大小有要求。使用时,必须满足。例如,低量限的电压表和与分流器组合使用的大量限电流表;使用双电桥时,跨线电阻必须很小。

2.环境因素产生的误差

有些测量仪器受环境的影响较大,一般包括:温度、湿度、电场、磁场、压力、光照、振动、微尘和供电质量等。

温度的变化对测量的结果影响十分明显。标准电阻由锰铜制成,阻值随温度的变化而变化,变化的情况以温度系数表示,一个标准电阻如果温度系数未知,当不在20℃下使用,标准电阻值就无法准确确定,从而失去检测的意义;对于内附稳压源的设备,例如一些内附稳压源电位差计,温度的变化对稳压值有影响,会影响到测量的结果。当然,上述设备发生温度偏差也可以通过各种公式和系数进行换算,但是换算得出的毕竟只是个近似值,如果偏差过大,算出的结果是不能保证准确度的。

防止温度变动对测量影响的首要条件就是按照规程要求,严格控制实验室环境温度在规定范围。当温度条件在20℃附近有少量偏差时,可以采用各种办法进行修正,标准电阻要通过温度系数进行换算;对于有温度补偿盘的电位差计要做好最小步值的检测及调节。同时,严格按照规程的要求,对检测设备及被检仪器进行恒温、预热,不同的仪器对于预热的要求是不同的,必须满足技术说明书的要求;不同的仪器对恒温的要求也是不同的,不能一概而论,例如,对于电阻的测量,由于其自身发热引起误差,通电后测量要快,尤其是测量0.1Ω以下的电阻,电流的正、反向开关应间歇使用,否则被测电阻因长时间通过大电流会引起很大的温升误差。

仪器对于环境湿度的要求也应给予足够的重视。特别是在梅雨季节,房间内湿度往往偏高,仪器中的电子元件等受潮后,易锈蚀、霉变,造成仪器接触不良、性能下降,甚至损坏。潮湿的环境还容易使仪器的绝缘性能变差,产生不安全的因素。湿度对静电感应也会有影响,湿度低时静电感应的影响会加大,这时操作者相当于一电容极板,仪器则是另一极板,简单有效的检查方法是,接好测量线后,用手靠近一下或轻碰一下仪器或引线,看看电流表有否不正常的偏转,有偏转则说明有静电感应。防止静电感应的办法是使人与仪器的外壳等电位。平时可以利用空调机的去湿功能来控制实验室的湿度,必要时应专门配备去湿机。对仪器内放置的干燥剂一定要定期检查,一旦失效要及时更换。

在使用数字电压表等含电子回路的仪表时,电、磁场及工频电源干扰影响比较显着。数字电压表、直流比较式电位差计、直流标准电压发生器,都使用工业电网供电,在独立工作时每个仪表都合格,但是它们在联成为一个测量线路时却发生较大的误差,表现为数字电压表和电位差计出现了零位示值。我们采用的措施是可以在每台仪器上采用双屏蔽,并利用隔离变压器隔离电源,就能将干扰限制在有限范围内。同时尽量不与大电机,大的通风机,空调机等大的用电设备共用一条供电线路,以免在这些用电设备起动时,供电线路的电压大幅度的波动,造成仪器工作不稳定。

仪器放置不水平,会使表计零点偏移;震动不仅会影响仪器的性能和测量结果,还会造成某些精密元件损坏,因此,要求将仪器安放在远离震源的水泥工作台或基座上;单方面的光照辐射及热源会造成热偏差,光照标准电池会引起变质及较大的滞后,必须将其放在不透光的容器内保存及使用。总之,要保证测量的准确度,我们需要认真对待环境的影响,在测量之前,必须仔细检查全部量具和仪器的调整状况、位置状况,例如仪表指针调零,防止仪器之间的干扰等,需要做好充分的准备和保持良好的环境条件,才能保证测量的准确。

3.人为因素引起的误差

人为因素引起的误差主要是方法不当引起的误差,如果方法使用不当,测量结果必然不对。

在连接测量仪表时,有时会发生连线错误、测试线脱开或接触不好、连线顺序不对等,这时机壳电位不但会引起误差,而且可能损坏电路中的器件。当接入被检设备时其端钮和接线应拧紧,以减少接触电阻的影响。插塞与插孔的配合要良好,保持清洁,插塞要插牢,每次松紧程度要一致。因此我们在开始检测前一定要确认连接正确,一定要先连线,再检查,之后开机。并且连接线一定要连接牢靠,不能出现松动现象。

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关键词 ：热电偶传感器 检定数据 原理 误差

前言

热电偶传感器是利用“热电效应”制成的，利用两种不同导体组成闭合回路。当闭合回路的两接点也就是热电偶的工作端和自由端分别处于不同的温度场中时，回路中将会产生电动势，产生的电动势只与工作端和自由端的温度差有关。由于热电偶产生的热电动势与两端温度有关，只需将冷端的温度恒定，热电动势与热端温度构成单值函数。在实际应用中，热电偶的冷端通常靠近被测对象，且受到周围环境温度的影响，其温度不是恒定不变的，因此必须采取一些相应的措施进行补偿，补偿导线法是将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所，相当于将热电极延长，根据热电偶回路中接入第三种导体，只要导体两端接点温度相同，回路中总的热电动势保持不变，这样只要热电偶和补偿导线的两个接点温度一致，就不会影响热电动势的输出。笔者设计了具有数据传输、数据处理和判断功能的 Excel 应用程序，原始读数通过数字电位差计传输软件导入到编制好的 Excel 程序，通过程序自动计算检定数据并判断检定结果。每次检定时只需输入环境条件、被检热电偶的基本信息和检定温度点，无需手工计算，即可得出检定结论，通过数据传输与数据处理程序，就能够完成热电偶的日常检定工作。

1. 热电偶测温的原理

把两种不同原材料的半导体或者是导体的一侧利用焊接工艺连接在一起就组成了热电偶；构成热电偶的半导体或导体就是热电极；焊接的一侧接入测量温度的地区就是工作端，而另一侧就是冷端。在两侧温度不同的情况下会出现热电势，其属于温度测量的感温器件，将温度信息转化成电信号，然后利用温度仪表表现出来。热电偶的温度测量原理就是采用了热电程度。热电程度指的是将不同材料的金属半导体或者是导体的两端焊接成闭合回路的形式，在两端温度不同的情况下就出现热电势，从而生成热电流。

热电势的具体大小情况和被焊接的材料有关，也和热电偶两侧的温度差存在一定的联系。一定属性的材料，其两侧的温度和热电势之间的函数关系是固定的，利用这个函数关系能够测量出温度数值。随着温度的不断上升，热电势将会不断变大；当温度不断下降时，热电势将会不断减小。热电偶的热电势和热电极的直径大小、长度情况没有任何关系。

对热电偶冷端进行温度补偿。一般情况下，热电偶利用贵金属等较为贵重的材料，温度测量点和测温计之间的距离过远，为了更好地节约热电偶材料，进一步降低成本，一般利用导线补偿方式将热电偶冷端扩展到温度较为平稳的控制地区内，并接入到温度计端子中。此外，在利用热电偶导线补偿的过程中必须要充分考虑到型号的对应问题，极性不可以出现接错的问题，导线补偿和热电偶相连处的温度控制在1000C以内。热电偶温度测量的不足之处在于：热电偶消耗情况较为明显，从而导致维护量的增大，备用元件费用的增加。

2. 热电偶示值误差计算

5. 结束语

通过对检定记录 Excel 程序的编辑，数字电位差计与电脑连接，就可以快速高效地得到检定结论。在实际工作中，为了保证上述数据传输与数据处理程序检定结论的可靠性，分别运用传统手工方法和上述数据传输和 Excel 程序对多根热电偶进行检定，通过比对发现，运用笔者设计的程序得出的检定结论准确可靠，工作效率和准确率都有所提高。而且，在笔者给出的方法上进行细微修改，就可以制作出其他各种型号热电偶和热电阻的数据处理系统。

参考文献：

[1]朱华金，热电偶动态测量误差补偿技术研究[S].电源技术应用，2013.

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关键词：自然电位测井；实验室；模拟方法；常规测井方式；井下环境 文献标识码：A

中图分类号：P631 文章编号：1009-2374（2017）06-0004-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.06.002

1 自然电位测井的原理与实验室实现的依据

自然电位测井作为一种常规测井手段，已成为常规测井曲线之中不可或缺的一条曲线，该方法可以有效地反映裸眼井沿井轴方向自然电位值的高低变化。作为最早使用的测井方法之一，其简洁、高效、成本低廉使得其在砂泥岩剖面淡水泥浆的裸眼井测井中占有重要地位。

1.1 自然电位的产生

大体上，自然电位的成因有两类：其一是被称为氧化还原电位的电位，其形成原因是矿体具有电子导电性；其二是被称为扩散吸附电位的电位，其形成原因为溶液的离子导电性。在石油测井中主要研究的是第二种，扩散吸附电位。该电位多发生于页岩、砂岩、碳酸盐岩等沉积岩地层当中，而这些地层往往是很好的油气储集层，故而实验模拟的重心也就放在了由扩散吸附电位而产生的自然电位上（《影响自然电位测井的因素及解决方法》）。

设Cmf为冲洗带泥浆滤液当中氯化钠的质量浓度，而原装地层中的氯化钠质量浓度为Cw并且无论是泥浆滤液当中还是底层水中分子都全部电离。当地层岩性很纯时空隙中几乎不会产生离子双电层。在这种情况下，两溶液的交界面即可视为通过由孔隙构成的渗透性隔膜。当地层水浓度高于泥浆滤液的浓度时，在渗透压的作用下地层水当中的离子会通过交界面向泥浆滤液当中扩散。由于在此扩散作用当中氯离子迁移速度比钠离子迁移速度高很多，从而导致分界面的两侧正负电荷富集，并且随着离子w移使得接触面上的电动势增大到正负离子的迁移速率趋于一致的时候，两侧的电动势不再增加，而是随着离子迁移达到动态平衡一同趋于平稳，我们就将此时的电动势称为扩散电动势。当溶液中只含一种电解质（以NaCl为例）时，可通过涅尔斯特（Nernst）方程来对扩散电动势进行表示：

但是自然界中的地层大部分都并非为纯砂岩，而是含有一定量泥质的岩性不那么纯的地层。这时在岩石颗粒表面形成的离子双电层将会对阳离子交换的量有一个显著的贡献。此时，岩石孔隙内相当于含有两种水：一种是包括双电层在内的黏土水，黏土水当中有着丰富的钠离子和较少的氯离子，在扩散层内钠离子可以保持正常的迁移率；另一种则是地层水，阴离子与阳离子浓度处于一个基本平衡的情况之下。故而此时离子扩散会分为两个部分：其一是在地层水中如同纯砂岩储层内所发生的离子扩散一样；其二是双电层内被吸附的阳离子发生的扩散。二者共同作用从而使得阳离子的迁移率高于正常溶液当中同样的阳离子，这种现象最为明显的是在纯泥岩地层当中，由于没有孔隙内的“远水”的存在使得自然电动势完全是由扩散过去的阳离子产生的，我们说此时产生了扩散-吸附电动势。由于此时岩石孔隙的作用与化学中的阳离子透过膜这种半透膜很相似，故而又称为薄膜电动势。

1.2 自然电位模拟的意义

自然电位测井有着悠久的历史，作为常规九条测井曲线之一，自然电位测井曲线在岩性判别、地层对比、估算地层原生水电阻率、估算渗透性岩层厚度以及计算砂岩地层当中的泥质含量方面有着重要的应用。直观生动地将自然电位产生的过程以及对其测量的原理展现在学生面前而非只是通过课本上枯燥的文字去了解自然电位测井将对学生理解自然电位测井的原理有着极大的好处。通过对上述自然电位产生的原因的论述，我们不难发现实验室中最容易实现的，也是可以实现的最为准确的就是扩散吸附电动势。因为它的原理可以抽象为如图1所示的一个简单的表述：

中间为一阳离子透过膜，可以模拟现实当中泥岩的孔隙环境，即上文所述的只允许阳离子通过这一条件得以实现。被半透膜分隔的两侧则是分别模拟地层水与泥浆，通过电位计显示两侧所产生的电位差即可视为在地下此种情况下产生的自然电位。其中，电位计的示数要依据Cw与Cm的大小关系而定，C较小的一侧为负极，另一侧为正极。

2 实验室模拟

由于测井方法都是在井眼中进行，无法为学生提供一个形象直观的认识，这就使得通过对自然电位测井的原理加以归纳并进行抽象之后的模拟实验是很有必要的。本文将对该实验室内模拟的方法以及该方法的具体效果进行一个分析。

2.1 实验器具及流程

该实验需要的基本器材有可以拆分的有机玻璃半盒、UJ33D-2型电位计、胶垫、盖板、半透膜、烧杯、纯净水、氯化钠以及医用注射器。这里面可拆分的有机玻璃半盒是器具中的关键。将半透膜固定于有机玻璃半盒的中间并加以固定，从而保证两边的水无法自由流通并且离子只能通过半透膜在两边的液体之间进行交换。

具体步骤为：

2.1.1 将半透膜安装于两个有机玻璃半盒间作为隔层，并用胶垫密封，在两个半盒中注入等量的水，并将盖子加上。

2.1.2 连接并调节电位差计。（1）将连有金属接头的导线分别接到面板左侧的接线柱上；（2）将两个接线柱短接，若示数非为0则进行调零处理；（3）将量程单位旋转至2V量程，并将接头分别放入A盒与B盒上方盖子都为电位计接头预留的孔洞当中；（4）屏幕所显示电动势，即为所测电动势值。

2.1.3 分别通过顶部盖子上预留的孔洞在半透膜两边的半盒中使用注射器注入等量的盐水。

2.1.4 测量加入盐水之后的初始电动势值，待充分扩散后，进行测量。

2.1.5 根据下表改变半透膜两边半盒中的盐水量，待充分扩散后，再次测量。

此处我们模拟的是扩散吸附电动势，因为自然界当中泥岩的电动势类型为扩散-吸附电动势的居多。此处半透膜即为地层中的泥岩，而半盒被半透膜分隔的两边则为被分离开的储集层中的地层水或是泥浆滤液与泥岩层分隔的泥岩孔隙内的水，并且为了保证不受温度与盐水浓度的影响，所选用的均为饱和盐水并在室温（25℃）下进行试验。

2.2 实验结果

实验结果如下图表所示：

根据上表并计算浓度比后可以将AB两盒内NaCl浓度比与两侧电位计做交会图可得：

如图2所示当按照上述实验结果所绘制的交会图的点很好的符合对数关系，并且相关性极好。这与自然电位测井在提出的原理上的数学公式：

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[关键词] 人才培养； 行业需求； 特色教学； 教学设计； 模块

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 19. 062

[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2013）19- 0111- 02

当前毕业生的就业问题已成为困扰高等院校的难题。在人才市场竞争越来越剧烈的形势下，人们已清楚地认识到人才培养务必以社会需求和行业需求为导向，这决定着每个高等院校的生存与发展，在这种形势下，物理实验课的综合教学改革也势在必行。

教育部规定的物理实验内容是为不同类型、不同层次、不同专业的理工科院校所设计的。在有限的授课学时下，教学内容的取舍、实验目的的追求、实验仪器的选购、实验项目的安排等一系列的教学设计是物理实验课综合改革的核心问题。我们以学院的人才培养目标为方向，以本课程的定位为依据，以特色培养为主线进行课程改革。

1 建立科学的、创新的实验教学体系

传统物理实验课的教学体系是按力、热、光、电等模块来划分，在教学改革中我们考虑到每个模块中都有基础、综合、设计等部分，这是其一。其二，不同院校的人才培养方向及行业需求不同，因此在每个模块中的侧重点不同。其三，物理实验理论在工程实践及高新技术中的应用大多是交叉型的知识结构。鉴于以上三点我们将物理实验教学课的教学体系分为：基础性实验、综合与设计实验、实践与创新、建筑物理实验4个模块，这种创新的教学体系适合人才特色培养。

2 基础实验的改革

突出知识传授、技能培训、素质教育融为一体的教学理念。

物理实验是理工科院校唯一的一门独立设课、学时较多的实践性课程，学生进入大学后首先要在物理实验中较为系统地接受实验理论、实验方法、实验技能的基本训练。与理论课不同的是，实验课是以学生个体活动为主的课程，因此实验过程也是树立良好学风，提高科学素质修养的过程。

（1） 基础实验仪器的选择。对应用型院校来说以验证为目的的实验不宜取之，应以本院的人才培养目标为方向，优选那些在实验原理、实验方法、实验技术等方面应用广泛、实验现象鲜明的仪器，来训练学生基本技能，培养其动手能力。

（2） 针对不同的学生群体，教学管理的实施手段是有差异的。在以培养精英人才为目标的研究型大学，学生群体的理论基础与人文修养底蕴较为深厚，相比之下，我院部分学生学习基础及主动性差一些。所以我们的做法是人手一套仪器或同一套仪器测试点、测试件不同，并严格执行对号入座，保证每个学生的独立操作。学生的独立操作是基础实验中因材施教的一种手段，体现了以人为本的教学理念，同时将仪器的使用与保管落实到人，利于培养学生良好的科学实验习惯和爱护仪器、热爱劳动等优良品质。

（3） 兼顾传统的实验技术与现代的检测手段，使基本理论和实践有机结合。由于物理实验原理、方法、技术、手段具有通用性，依据本课程的定位，为使学生具备良好的理论基础，我们采用传统教学型与现代应用型仪器在同一实验中并用的方法。比如：电桥实验中，滑线式电桥与箱式电桥的并用；用标准电池校准工作电流的教学型的电位差计与可携带的箱式电位差计的并用等。

教学型仪器结构开放，实验原理鲜明，但实验操作步骤较多，初学者在使用中常常出现故障。然而故障的排除过程也正是启发思维、解决问题的过程，是训练基本技能、培养动手能力和思维能力的重要过程，长远地讲是工程经验的积累过程。较多步骤的操作过程正是对实验理论的逐步消化理解直至掌握的过程。

现代的应用型仪器为封闭式的，电路部分多为集成电路。因此实验原理不如教学型的鲜明。但操作过程比较简单，实验数据的获取简捷、快速，体现了先进的科学技术在生产实践中的应用。二者的并用可优势互补，对培养学生能力起到相辅相成的作用。

（4） 突出基础与前沿的结合。例如光栅衍射是基础实验，而生物分子的DNA螺旋结构就是首先用X射线衍射的方法揭示出来的。在基础教学中我们通过介绍获得诺贝尔奖的科学家的研究过程，来培养学生的创新意识，激发学生学习基础理论的积极性。

3 实践与创新

在该部分实验中，我们提出将物理理论、高新技术、工程实践融为一体的教学理念，以强化学生工程实践能力与创新能力的培养。

（1） 实验项目的选择务必突破原有的框框束缚。以人才培养目标及行业需求为导向，优选为专业及工程实践奠定实验理论基础、利于培养学生创新能力的项目，比如：我们开设了太阳能室外特性、悬臂梁测应力、超声波检测与探伤等实验。这类实验原理、实验技术对我院普遍适用。

根据行业需求，我们打破常规，开设了一些建筑物理实验内容，比如：适量开设些光度学、几何光学实验，如人工天穹，用其作光学基础研究，能较好地为建筑设计提供理论根据，或用来测试特殊建筑物，以预测、检验采光性质。对建筑采光进行实测，才能对其室内光环境质量做出较准确的评价，进而分析建筑物采光设计的实际效果和存在问题，以便采取有针对性的措施。

再如墙体隔热性能、传热、导热实验；声学实验中，楼板撞击声实验、隔声测量等，这些实验为培养学生解决实际中的建筑技术问题奠定了基础。

（2） 实践与创新模块中的实验内容应与时俱进，将先进的高新技术检测手段引入教学。例如：我们增设了红外热像仪实验，由于红外热成像技术具有远距离不接触的优点，能弥补传统检测手段的不足，近几年已在土木建筑无损检测方面有了实践性的应用，例如：房屋质量缺陷检测、渗漏检测、外墙饰面质量检测等，可用于事故处理、施工验收、陈旧建筑物安全鉴定等方面。

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关键词：热虹吸 散热器 工质 均温性

0 引言

热管或热虹吸换热技术具备优良的热传导性能、二次间壁换热、热流密度可调节等普通换热技术所不具备的优越性能，因而在工业换热和回收节能等方面获得广泛应用，并在冶金、化工、建材、动力等行业有很多成功实例[1]。为了提高钢制供暖散热系统的承压能力，解决容易出现的氧化腐蚀、低区超压等问题，近年来，一些热管或热虹吸散热器形式陆续出现，并成为散热器开发的一个热点。本课题以实验为基础研究热虹吸管散热器在使用不同工作介质时的热工性能，并与常规散热器做了系统比较，对热虹吸管散热器进行传热分析，为其进一步发展和完善以及工程应用提供了基础数据和理论指导。

1 基本原理

热虹吸管散热器利用柱型或板型散热器为壳体，在散热器底部穿入热媒管，壳体内注入工质，并建立真空环境，这是一种常温重力式热管。工作过程是：在散热器底部，供热系统通过热媒管将壳体内的工质加热，在工作温度范围内，工质沸腾，蒸汽上升至散热器上部凝结放热，凝结液沿散热器内壁回流至加热段被再次加热蒸发，热量通过工质的不断循环相变由热源传递至热沉，达到供热、加热的目的。基本结构形式如图1所示。

热虹吸管散热器与经典热管的区别在于，冷凝液不是借助毛细力作用回流，而是在重力作用下沿着散热器内壁面回流至液槽，因而传热方向不可逆；另一个方面，经典热管的蒸发段与冷凝段的传热面积具有可比性，而作为散热器形式的重力热虹吸管，蒸发段相当于散热器的“内热源”，“冷凝段”的表面积远远大于“蒸发段”的表面积。

为了改善对室内热微环境的影响，供暖散热器理想的目标是一定的热媒温度下得到最大的散热量，同时有均匀的表面温度，避免散热器表面出现“热区”、“冷区”。

2 实验系统

实验系统参照文献[2]建成，由热水系统、测试小室真空系统、散热器真空系统、温度控制系统、参数测量系统等五个子系统组成。测试程序参照文献[2]进行。

散热器热媒供回水温度由WMY-01B数字温度计测定，流量由LZB-15浮子流量计和台秤测定，散热器表面温度由铜-康铜热电偶和UJ-36型携带式电位差计测定，热虹吸散热器内部压力由Z-60型真空压力表测定，另外记录时间的秒表一支，全部测试仪器、仪表经过校定，散热器表面热电偶布置如图2所示。

本研究选用目前普遍使用的钢制柱型散热器为实验对象，为了比较，同时作了常规散热器实验和不同工质的热虹吸散热器实验。

热管工质的热物理特性对热虹吸管的热工性能有着关键性的影响，热管是依靠工作液体的相变来传递热量的，其选择一般应考虑以下一些原则[1]：

（1）工作液体应适应热管的工作温度区，并有适当的饱和蒸汽压；

（2）工作液体与壳体、吸液芯材料应相容，且应具有良好的热稳定性；

（3）工作液体应具有良好的综合热物理性质，要求液体的输运因素大；

（4）其他，包括经济性、毒性、环境污染等。

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关键词：斜向水泥土桩法；加固；铁路路基

中图分类号：U213.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）06-0106-02

斜向水泥土桩法作为一种能够广泛运用于铁路列车通行状况下进行加固路基建设的技术，在当今社会将发挥其更显著的作用。在原有的铁路路基加固方法和技术中，并没有一种方法、技术能够像斜向水泥土桩法一样适合在铁路列车通行状况下进行加固路基作业，这样的工作效率就显得较为低下，严重影响列车通行，也影响城市运输发展速度。

1 斜向水泥土桩法的概述

斜向水泥土桩法是唯一一种能够在铁路列车通行的状况下进行路基加固的先进技术，同时也是牢固性极高、效率倍增的技术。斜向水泥土桩法就是将单管旋喷高压注浆技术应用于加固技术中，在铁路路基内里形成具有一定规模、既定间距和直径的斜向柱状水泥土固结构载体，载体呈柱状，在形成加固铁路路基的同时，还能够有效减少因铁路路基承载力不足以支撑各方压力，导致路基下沉引发一系列不必要的危害。

斜向水泥土桩法最主要的独到之处就是它施工工艺简便，适用范围广泛，可在铁路列车通行的同时进行路基加固，安全性能更大，而且可以在规定的0～90°范围内进行任意加固角度调整，是一种集高强度、高效率、高质量于一体的铁路路基加固施工技术。

2 系统化结构原理探究

运用斜向水泥土桩法进行铁路路基加固时可分为两个步骤，第一为喷钻成孔，第二为喷射巩固。

在喷射成孔的整个过程中，要求施工队伍采用普通或者专用的钻机预成孔，或者还可以选择直接使用旋喷钻机驱动喷射管头进行喷射成孔。如果使用第二种方法，则施工队伍选择的喷射管必须带有良好密封性，喷射头必须选择1～2个，且要具有横向喷嘴的特殊装置。另外，如果选择普通钻机预成孔，在钻机钻至原定的深度时，应改用旋喷机喷射头进行施工，需将其下置至孔洞底部，在直接运用旋喷钻机喷射成孔洞的时候要将喷射头直接送至原定的深度再进行施工。

第二个步骤为喷射巩固，在这个步骤执行过程中，应注意在使用高压水泥浆或者其他的固化剂的时候最好以至少15 MPa的压力进行喷射巩固，经由喷射管送至喷射头进行土中横向喷射。这要求施工队伍选择直径大约是两毫米的横向喷嘴进行施工。在横向喷嘴进行土中作业时，要使钻杆整体协助作业，边上升边旋转，以提高作业效率。在这个步骤进行时，正是因为高压喷射强流具备极强的削切力度，能够使在土中喷射出来的水泥浆与喷射周围区域的土壤形成搅拌混合、削切圆滑结合的关系，一边使水泥浆和土壤搅拌混合成为它们相结合所成的加固体，成型后即“斜向水泥土桩”，这也就是斜向水泥土桩法的根本之处。

3 斜向水泥土桩法施工所需机具和相关器具

3.1 施工所需机具

①喷旋钻机。喷旋钻机作为斜向水泥土桩法的必备机具，在选择时应注意对钻进提升速度、提升力、旋转速度等各方面技能进行相比较，选择其功能优越者进行施工使用。可以选择MG50-AX旋喷钻机、MGJ-50型号的锚固旋喷工程钻机、MGJ50A型钻机等。具体要求体现为：钻进提升速度应达到10～35 cm/min，提升力达到10～30 kN，旋转速度则应为15～30 r/min。

②高压注浆泵。高压注浆泵作为液态单管旋喷的专用机具，其压力一般要求至少达到15 MPa。通常在斜向水泥土桩法施工中，GPB-90型高压旋喷注浆泵、GZB-40C型高压注浆泵等型号较为常用。

③高压胶管。高压胶管就是用于高压注浆泵和钻机连接的软性管路。在选择时最好采用内径为Φ19～25 mm的胶管，并用高压钢丝进行胶管编缠，致使其工作压力不会比喷射泵压力低。

④喷射注浆管。喷射注浆管主要是用于水泥土桩技术施工的专用机具，由单管导流器、喷射头和钻杆组成。

⑤泥浆搅拌机。泥浆搅拌机在用于水泥浆的搅拌作用，往往可以在施工过程中针对施工需要进行喷射量设计和加工改造。在此推荐单机高压喷射注射水泥浆的时候应当保持以1.15 m3的水泥搅拌机容积为适宜，还要控制搅拌翼的旋转速度，一般保持在30～40 r/min。

⑥排浆泵。在施工现场由于采用了水泥土桩法会出现大量废弃泥浆，为保持施工场地整洁度，应及时进行废弃泥浆处理。排浆泵可以帮助一些无法通过沟渠排放废弃泥浆的施工方抽取、清通现场的废弃泥浆。可以选择BW-120型号的泥浆泵，采用低压泥浆泵主要是其结构合理，操作便捷，且压力大，流量稳定。

⑦发电机。由于在施工中难免会出现施工场地的外部电源难以接入的现象，在现场配置发电机可以减少不必要的时间浪费，自行发电，给场内各机具提供电源，同时可以应对以备不时之需。

3.2 相关的辅助器具

相关的辅助器具主要为监测仪表，这是为了保证施工质量达到施工设计原定的要求而设置的监测仪器，能够对喷射工具的流量和压力、喷射头的提升速度和旋转速度等做数据录入。这是出于两方面考虑，其一，在施工时一旦发现数据与原定的数值有差时可以通过仪器显示灯等进行警报，督促施工队伍及施工人员进行即时控制，减少后患。其二，这些仪器录入的数据可以为日后的施工设备的选择提供参数对照。

在施工中通常会需要一次仪表和二次仪表。一次仪表就是指转换器、变换器等传感器具，二次仪表就是指积算仪、毫安表、记录仪等。例如选择KLE-4A型号的仪表可以监测喷射工具的流量和压力情况，包括对水、浆、气等进行全面监测，而涡轮流量计和压力变送器则为一次仪表，自动电位差计记录仪则为第二仪表。在选择KLE-4B型号的仪表时，则是对喷射头的提升速度和旋转速度进行数据录入，在一次仪表的选择中可以采用转速表或涡轮流量计进行监测，二次仪表可以选择自动电位差计记录仪。

4 施工工艺总汇、分析及安全对策分析

4.1 施工前期准备

在斜向水泥土桩法开始进行施工之前，应对施工场地进行多次勘测和施工计划组织，对各项准备工作列举成册并进行详细安排，以确保整个施工工程的正常进行。在准备期间应按照施工设计图纸样板进行现场孔位勘测，探查有无障碍物阻碍施工或引起施工不安全，若发现有则应及时进行排除障碍物，如果障碍物难以移除，则应立刻与有关单位进行协商，修改孔洞设计处，另外，对施工场地的质地监测也十分重要，最终才可以对实际施工计划组织进行策划编制。

4.2 斜向水泥土桩法施工工艺的程序与操作

①施工工艺程序安排。斜向水泥土桩法的施工过程应当按照以下程序严谨进行：在钻机就位后，利用钻机进行开孔以备下管，放置注浆管，当钻头到达原定的深度之后使用高压注浆泵进行高压喷射注浆，这种自下而上的喷射注浆方式能够帮助施工方更好把握整个工艺进行的程度，当发现水泥浆喷射到原定的高度时就结束整个喷射过程，停滞喷钻机的钻动，拔出注浆管后再及时对这些机具和孔口进行清洁。

②施工技术相关数据设定。在斜向水泥土桩法的施工中，其施工技术的相关数据应由施工方根据施工现场的土地质地和加固成效的要求，再与施工方的施工经验进行结合，严谨要求各项相关数据的设定之后，还应将其实施于整个施工过程中，严格控制。

③斜向水泥土桩法的具体施工工艺。由于水泥土桩固结体成效好坏的因素较多，本文只集中针对施工工艺这一过程对于固结体成效好坏的影响进行研究，这也是其主要原因。主要分为喷射过程、第二次喷射过程、泥浆外冒处理、防止收缩处理。

在喷射的过程中，高压喷射注浆是一种喷射管插入后由下而上、由里而外的喷射方式，而有时候会出现喷射注浆需要分次进行，就需要将喷射管拔出，然后再进行喷射注浆搭接，而对于搭接的长度也应保持不小于100 mm，这是为了确保固结体的整体性。

在进行第二次喷射时，应针对第一次喷射的部位进行再次喷射，必须确保喷到顶再将其放下以重喷这一部位，第二次喷射能够通过增强土块破坏有效长度，以增加固结体的长度和直径，达到强化整体的效果。因此，条件允许的情况下可以进行多次重复喷射，这样效果会越好。

泥浆外冒处理中应注意往往会夹杂着颗粒状土块，施工人员可以根据外冒的泥浆判断土层和地质情况，可以根据实际情况适当修改旋喷的参数设置，以保证施工效果及其合理性。如果发现外冒的泥浆总量多于注浆总量的五分之一，或者没有泥浆外冒情况，则应立刻停止施工，查明原因再进行进一步施工。

防止收缩的处理步骤中，应注意由于使用纯水泥浆进行喷射时，会有浆液析水的现象，因此会造成一定程度的收缩情况，在固结体的上方会出现因为浆液析出性、地质层性质不同等因素影响的一些凹穴。所以，为了防止出现收缩情况，应当采用捣实并回灌外冒泥浆的方式进行二次注浆。

4.3 施工中安全和行车安全注意事项

斜向水泥土桩法运用于实际施工中有存在一定的隐患，并会对铁路的运行产生一定影响，因此，可以采取以下三种对策：其一，需要对铁路的列车进行限速，在不同的路面影响程度上设定对列车的限速安排。其二，利用天窗时间对临近路基路肩的斜向水泥土桩和临近触网支柱基础的斜向水泥土桩进行施工，可以减少喷射压力。其三，在整个施工过程中应严格按照原先设定的顺序进行施工，应将临近路基路肩的土桩先完工，然后才可接着进行其余土桩施工。

5 结 语

在施工中，由于斜向水泥土桩法独特的施工原理和施工工艺，它在实际操作和施工工艺完善的过程中不断被提高运用程度，使得这种施工技术能够适应更加广阔的施工范围和承载更加强大的施工压力。

参考文献：

[1] 王定举.用斜向单管高压旋喷桩整治朔黄铁路路基病害[J].铁道建筑，2006，（9）.

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【关键词】能源调查；重点用能单位；城市；节能；对策

1　背景和意义

“十二五”期间，在全国节能工作的新要求下，节能工作的形势发生一定的变化，为抓好“十二五”时期全市节能工作，推动重点用能单位节能降耗，武汉市发展改革委和市统计局按照2010年能耗万吨以上的界定原则，联合确定了80户单位作为武汉市“十二五”期间重点用能单位，其中工业企业为56家，非工业单位24家。本文以对武汉市80户重点用能单位能源消费情况调查数据为基础，对武汉市重点用能单位能源消费情况进行系统分析，进而针对当前武汉市节能工作提出几点建议，为武汉市政府完成“十二五”节能减排目标开展节能工作提供了科学依据和重要参考，也为同类城市节能管理工作提供了借鉴。

2　重点用能单位能源消费调查数据

2.1重点用能单位能源消费量

2010年，重点用能单位能源消费总量为2891万吨标准煤，约占全市能源消费总量的60.4％，其中工业企业能源消费量为2586万吨标准煤，约占全市能源消费总量的54.0％，占规模以上企业能源消费量的92.5％，占重点用能单位能源消费量的89.5％；非工业单位能源消费量为305万吨标准煤，约占全市能源消费总量的6.4％，占重点用能单位能源消费量的10.5％。

2.2重点用能单位能源消费品种构成

2010年，重点用能单位能源消费品种有煤、油、电力、天然气及其它能源品种，其消费量分别占总消费量比重的58.8％、32.4％、6.2％、1.0％和1.6％。对于工业企业，能源消费中煤的比重最大，比例达到总消费量的65.4％；对于非工业单位，能源消费中油的比重最大，达到总消费量的69.0％。

2.3重点用能单位能源消耗区域构成

2010年，全市重点用能单位综合能源消耗总量为2011万吨标准煤，重点用能单位能源消耗前三位的区依次是：青山区、新洲区和武昌区，分别为1310.9、226.8和140.7万吨标准煤，占全市重点用能单位能源消耗量的65.2％、11.3％和7.0％。三个区的重点用能单位能源消耗之和占全市重点用能单位能源消耗总量的83.5％。

2.4重点用能单位能源消耗行业构成

武汉市重点用能工业企业综合能源消耗总量为1706万吨标准煤，武汉市重点用能工业企业能源消耗量前四位的行业依次是黑色金属冶炼及压延加工、电力和热力的生产和供应、非金属矿物制品、石油加工和炼焦四个行业，能源消耗分别为1169.7、263.5、80.8和76.4万吨标准煤，占重点用能工业企业能源消耗量的68.6％、15.4％、4.7％和4.5％。这四个行业的能源消耗总量占重点用能工业企业能源消耗量的93.2％，占重点用能单位能源消耗量的79.1％。

武汉市重点用能非工业单位综合能源消耗总量为305万吨标准煤，重点用能非工业单位能源消耗量前四位的行业依次是房屋和土木工程建筑、铁路运输、零售业和航空运输四个行业，能源消耗分别为96.4、55.6、48.5和48,3万吨标准煤，占重点用能非工业单位能源消耗量的31.5％、18.2％、15.8％和15.7％。这四个行业的能源消耗总量占重点用能非工业单位能源消耗量的81.2％，占重点用能单位能源消耗量的12.3％。(以上行业均按照《GB／T 4754-2002国民经济行业分类》进行分类)。

3　建议

根据调查统计数据，提出以下建议：

3.1　80户重点用能单位，尤其是其中的56户重点用能工业企业能源消费总量分别占全市能源消费总量的60.4％和54.0％，是武汉市“十二五'’期间节能工作的重点，对武汉市能否圆满完成“十二五”节能目标具有举足轻重的作用。要通过建立节能监管平台等信息化手段加强对重点用能单位能源消耗情况的监控，掌握其发展动态；通过节能监督检测评价等管理手段加强对重点用能单位的引导、服务和监管，提升其节能意识；通过帮助企业申报各级节能奖励项目等政策手段，加大技改投资力度，加快技术升级速度，促使其能源利用水平不断提高。

3.2煤、油两种化石能源消费之和在武汉市能源消费结构中所占比例为91.2％，给武汉市环境保护工作带来很大的压力，也不利于碳减排任务的完成。应鼓励有条件的单位，比如学校减少煤和油的消耗，生活热水尽可能采用空气源热泵等高效清洁的能源利用方式或者加快锅炉煤改气、油改气工作，降低煤的使用比例；对于公共交通，应鼓励其采用电动汽车，可有效降低油的消耗，同时运行费用降低至少一半以上。

3.3武汉市能源消费在地域上相对比较集中，这对于建立区域性的资源和能源综合利用是一个很大的优势。可以在工业企业集中的区域继续加强循环型经济的研究、探索和实践，建立企业间的能源资源循环，使各企业的能源达到减量化、再利用、再循环，建立并完善区域性的资源和能源循环利用体系。

3.4武汉市产业结构偏重，高能耗行业较多。应加大对钢铁、电力、玻璃、水泥、石化等行业的支持力度，通过资金、技术的支持，改造这些传统高耗能产业，提高其能源利用率，同时在引进项目的时候，综合考虑，减少高耗能行业项目的引进，增加低能耗高附加值的产业如生物医药、烟草、电子电气等的引进。

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关键词：温度传感器；温度；摄氏度

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 02-0000-01

温度传感器（temperature transducer），利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为可用输出信号。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。现代的温度传感器外形非常得小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为我们的生活提供了无数的便利和功能。

一、温度的相关知识

温度是用来表征物体冷热程度的物理量。温度的高低要用数字来量化，温标就是温度的数值表示方法。常用温标有摄氏温标和热力学温标。

摄氏温标是把标准大气压下，沸水的温度定为100摄氏度，冰水混合物的温度定为0摄氏度，在100摄氏度和0摄氏度之间进行100等份，每一等份为1摄氏度。热力学温标是威廉汤姆提出的，以热力学第二定律为基础，建立温度仅与热量有关而与物质无关的热力学温标。由于是开尔文总结出来的，所以又称为开尔文温标。

二、温度传感器的分类

根据测量方式不同，温度传感器分为接触式和非接触式两大类。接触式温度传感器是指传感器直接与被测物体接触，从而进行温度测量。这也是温度测量的基本形式。其中接触式温度传感器又分为热电偶温度传感器、热电阻温度传感器、半导体热敏电阻温度传感器等。

非接触式温度传感器是测量物体热辐射发出的红外线，从而测量物体的温度，可以进行遥测。

三、温度传感器的工作原理

（一）热电偶温度传感器。热电偶温度传感器结构简单，仅由两根不同材料的导体或半导体焊接而成，是应用最广泛的温度传感器。

热电偶温度传感器是根据热电效应原理制成的：把两种不同的金属A、B组成闭合回路，两接点温度分别为t1和t2，则在回路中产生一个电动势。

热电偶也是由两种不同材料的导体或半导体A、B焊接而成，焊接的一端称为工作端或热端。与导线连接的一端称为自由端或冷端，导体A、B称为热电极，总称热电偶。测量时，工作端与被测物相接触，测量仪表为电位差计，用来测出热电偶的热电动势，连接导线为补偿导线及铜导线。

从测量仪表上，我们观测到的便是热电动势，而要想知道物体的温度，还需要查看热电偶的分度表。

为了保证温度测量结果足够精确，在热电极材料的选择方面也有严格的要求：物理、化学稳定性要高；电阻温度系数小；导电率高；热电动势要大；热电动势与温度要有线性或简单的函数关系；复现性好；便于加工等。根据我们常用的热电极材料，热电偶温度传感器可分为标准化热电偶和非标准化热电偶。铂铑-铂热电偶是常用的标准化热电偶，熔点高，可用于测量高温，误差小，但价格昂贵，一般适用于较为精密的温度测量。铁-康铜为常用的非标准化热电偶，测温上限为600摄氏度，易生锈，但温度与热电动势线性关系好，灵敏度高。

（二）电阻式温度传感器。热电偶温度传感器虽然结构简单，测量准确，但仅适用于测量500摄氏度以上的高温。而要测量-200摄氏度到500摄氏度的中低温物体，就要用到电阻式温度传感器。

电阻式温度传感器是利用导体或者半导体的电阻值随温度变化而变化的特性来测量温度的。大多数金属在温度升高1摄氏度时，电阻值要增加0.4%到0.6%。电阻式温度传感器就是要将温度的变化转化为电阻值的变化，再通过测量电桥转换成电压信号送至显示仪表。

（三）半导体热敏电阻。半导体热敏电阻的特点是灵敏度高，体积小，反应快，它是利用半导体的电阻值随温度显著变化的特性制成的。可分为三种类型：（1）NTC热敏电阻，主要是Mn，Co，Ni，Fe等金属的氧化物烧结而成，具有负温度系数。（2）CTR热敏电阻，用V，Ge，W，P等元素的氧化物在弱还原气氛中形成烧结体，它也是具有负温度系数的。（3）PTC热敏电阻，以钛酸钡掺和稀土元素烧结而成的半导体陶瓷元件，具有正温度系数。也正是因为PTC热敏电阻具有正温度系数，也制作成温度控制开关。

（四）非接触式温度传感器。非接触式温度传感器的测温元件与被测物体互不接触。目前最常用的是辐射热交换原理。这种测温方法的主要特点是：可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象，也可用来测量温度场的温度分布，但受环境温度影响比较大。

四、温度传感器的应用举例

（一）温度传感器在汽车上的应用。温度传感器的作用是测量发动机的进气，冷却水，燃油等的温度，并把测量结果转换为电信号输送给ECU.对于所有的汽油机电控系统，进气温度和冷却水温度是ECU进行控制所必须的两个温度参数，而其他的温度参数则随电控系统的类型及控制需要而不尽相同。进气温度传感器通常安装在空气流量计或从空气滤清器到节气门体之间的进气道或空气流量计中，水温传感器则布置在发动机冷却水路，汽缸盖或机体上上的适当位置.可以用来测量温度的传感器有绕线电阻式，扩散电阻式，半导体晶体管式，金属芯式，热电偶式和半导体热敏电阻式等多种类型，目前用在进气温度和冷却水温度测量中应用最广泛的是热敏电阻式温度传感器。

（二）利用温度传感器调节卫生间的温度。温度传感器还能调节卫生间内的温度，尤其是在洗澡的时候，能自动调节卫生间内的温度是很有必要的。通过温湿度传感器和气体传感器就能很好的控制卫生间内的环境从而使我们能够拥有一个舒适的生活。现在大部分旅馆和一些公共场所都实现了自动调节，而普通家庭的卫生间都还是人工操作，尚未实现自动调节这主要是一般客户不知道能够利用传感器实现自动化，随着未来人们的进一步了解，普通家庭的卫生间也能实现自动调节。