石大机械工程测试技术讲义12热电式传感器

PAGE3热电式传感器(讲稿)李江全石河子大学机电学院电气工程教研室目录一、温度的测量方法1、温度与温标2、温度的测量方法二、热电偶1、测温原理2、热电偶回路的几点结论3、热电偶冷端温度补偿4、热电偶的配套仪表及实用测温电路5、热电偶的种类及选用6、热电偶的结构7、热电偶测温的优缺点二、热电阻1、概述2、铂热电阻3、铜热电阻4、热电阻应用三、热敏电阻1、测温原理2、类型3、结构4、特点5、应用补充问题1、摄氏温标、华氏温标、热力学温标是怎样建立的？2、半导体和金属的电阻率与温度的关系有何差别？原因是什么？3、由负温度系数热敏电阻的热电特性（温度特性）和伏安特性可得出什么结论？有何实用意义？4、为什么热电阻在管路上安装时的插入深度要求比热电偶长得多？5、热电式温度传感器的安装原则是什么？如何正确安装？一、温度的测量方法（一）温度与温标1、温度温度是物体内部大量分子热运动的总体表现，是用来定量地描述物体冷热程度的物理量。从本质上讲，温度是表征处于热平衡状态的宏观物体内部运动状态的物理量。温度愈高，物体内部分子热运动的平均动能也愈大。2、温标为了定量地表示温度高低，必须对温度的读数起点（零点）以及温度的计量单位作出统一的规定，于是建立了温标。用来衡量物体温度的标尺称为温标。它规定了温度的数值表示方法。各种温度计的刻度值均根据温标来确定。用不同温标所确定的温度数值是不同的。在国际上建立的温标有以下几种：摄氏温标、华氏温标、热力学温标、国际实用温标。摄氏温标t（℃）与华氏温标（0F）的换算关系为：=1.8t+32国际实用温标T（K）与摄氏温标t（℃）的换算关系为：T=t+273（二）温度的测量方法按照温度的严格定义，直接测量温度是不可能的，只能根据物体的某些外部参数与温度之间的函数关系，来间接地测量温度。温度的测量方法可以分为接触法与非接触法两类。1、接触法测温1）测温机理测温机理：使温度敏感元件与被测对象相接触，若两者的温度不同，则必然在其间产生热交换，直至达到相互热平衡为止，从而使二者温度相等。因此根据温度敏感元件的某些特性参数与温度之间的函数关系，即可间接获知被测对象的温度。2）接触法测温的基本工作原理（1）基于热膨胀原理测温：（a）液体膨胀式温度计，如水银或酒精玻璃液体温度计；（b）固体膨胀式温度计，如双金属片温度计；（2）基于压力与温度之间的关系测温：如压力式温度计；（3）基于电阻温度效应测温：如热电阻、热敏电阻；（4）基于热电效应测温：如热电偶温度计；（5）基于电涡流效应测温：如电涡流传感器。3）接触法测温的优缺点具有简单、可靠、测量精度高等优点；但由于温度敏感元件与被测对象需要进行充分的热交换，从而不可避免地存在测温的滞后现象，并易破坏被测对象的温度场；温度敏感元件还可能与被测介质发生化学反应；在某些场合下（如瞬变温度测量、运动物体的温度测量等），接触法测温的应用受到一定的限制。2、非接触法测温1）测温机理基于物体的热辐射现象，即物体受热后，便有一部分热能转换成辐射能，并以电磁波的形式向四周辐射。受热物体放出的辐射能的多少与它的温度有一定关系。这种辐射能无需任何媒介物即可在空间传播，因此无需直接接触即可把热能传递给另一物体（例如探测器）。热辐射发出的电磁波包括各种波长，其中波长为0.4∽40μm的可见光波和红外线的热辐射能够被物体所吸收，于是采用适当的接收探测器（测温元件）便可收集被测对象发出的热辐射能，并将其转换成便于测量和显示的电信号，就可实现非接触测温。利用物体的热辐射现象来测量其温度的仪表通称为辐射温度计。2）目前比较常见的辐射温度计（1）全辐射高温计：测温元件是热电堆；（2）光学（电）高温计：测温元件是光电敏感元件，如硅光电池、光敏电阻、光电倍增管；（3）红外辐射温度计：测温元件是红外探测器；（4）光纤辐射温度计：测温元件是光导纤维；（5）比色温度计：测温元件是光导纤维、硅光电池。二、热电偶热电式传感器是利用测量元件的电或磁的参数随温度变化而改变的特性，将温度变化转换为电量变化以达到测温目的的一种传感器。常用的测温元件有热电偶、热电阻和热敏电阻。1、测温原理1）热电效应将两种不同的导体（金属或半导体）A和B的两端连接在一起组成闭合回路，当两导体的两个接点处于不同的温度T和T0的热源中时，则在该回路内就会产生热电动势，这一现象称为热电效应。（或称温差电效应，塞贝克效应）这样的两种不同导体的组合称为热电偶。导体A、B称为热电极。测量温度时，两个连接点中置于被测温度场（T）的一端称为工作端（或叫测量端、热端）。另一个接点置于某个恒定温度（T0）的地方，称为自由端（或叫参考端、冷端）。为了增加热电偶所产生的热电势，常将数个热电偶串联起来使用，这种装置叫热电堆。2）热电动势产生的原因在热电偶回路中因两端温差而产生的电动势称为热电动势（或温差电动势、塞贝壳电势）。热电偶产生的热电势由两部分组成：构成热电偶的两个热电极的接触电势和每个热电极的温差电势。接触电势：两种不同材料的导体连接在一起时因自由电子密度不同而在接触点相互扩散引起的。其大小与导体材料和接触点的温度有关。温差电势：同一导体（热电极）两端因温度不同，自由电子从温度较高的一端向温度较低的一端扩散而引起的。其大小与导体材料和导体两端温差有关。通常势电偶中温差电势比接触电势小得多。3）热电偶测温原理根据热电效应，热电偶的测量端和冷端的温度不同（如TT0）时，热电偶产生热电势。其大小与两热电极材料和两接触点温度有关。当热电极A、B的材料确定后，热电势EAB（T，T0）仅与接点温度T和T0有关。若使冷端的温度T0保持恒定，则热电势仅取决与测量端的温度T，因此，只要测出该热电势的大小，即可知被测温度的高低。这便是热电偶温度计的测温原理。如果冷端温度T0固定，则对一定材料的热电偶，其总的热电动势就只与被测温度T成单值函数关系，即EAB（T，T0）=（T）它的大小反映了被测温度值，通过测量EAB（T，T0）值可知测点温度T。热电偶的热电势与温度之间的关系是非线性的。4）分度表同种类型的热电偶在一定的允许误差范围内具有互换性，它们的热电势—温度关系可以列成统一的表格形式。冷端温度为0℃时，常见热电偶的热电势与温度之间的数值对应关系已由国家（专业）标准规定了统一的表格形式，称之为分度表。利用热电偶测温时，只要测得与被测温度相对应的热电势，即可从该热电偶的分度表中查出被测温度数值。与热电偶配套使用的温度显示仪表直接按照该热电偶的分度表进行刻度，从而可直接显示出被测温度的数值。2、热电偶回路的几点结论1）如果组成热电偶回路的两热电极材料相同，那么无论两接点处的温度如何，热电偶回路内的总热电势为零，因此，热电偶两电极的材料必须不同。2）如果热电偶两接点处温度相同，那么即使两热电极的材料不同，热电偶回路内的总热电势也为零，因此，热电偶两接点处的温度必须不同。由此得出热电偶能够测温的两个必要条件是：（1）两热电极的材料必须不同；（2）两接点处的温度必须不同。3）对某种材质的热电偶，其产生的热电势只与两接点处的温度有关，而与两热电极的中间温度无关。4）不同热电偶产生的热电势其大小仅与热电极材料的性质、两接点的温度有关，而与热电极的长短、粗细、形状及温度分布无关。5）在热电偶回路中接入第三种材料的导体时，只要第三种导体的两端温度相同，则第三种导体的接入不会影响原来热电偶回路的热电势。这一性质称为中间导体定律。第三种导体可以是多种导体。中间导体定律的实用意义：（1）我们可以在回路中引入各种仪表、连接导线等，只要显示仪表的连接导线两端温度相同，那么它们的接入对于原来热电偶回路的热电势不会产生影响。正因为如此，我们才可以在热电偶回路中引入适当仪表来直接测量其热电势；（2）允许采用任意的焊接方法来焊制热电偶；（3）可以采用开路热电偶对液态金属和金属壁面进行温度测量，只要保证两热电极插入地方的温度一致，则对整个回路的总热电势不产生影响。（参见常健生编《检测与转换技术》第2版112页）6）热电偶由A、B两种导体制成，若将A、B两种导体分别与第三种导体C制成热电偶，且三个热电偶的热端温度T和冷端温度T0相同，则A、B热电偶的热电势等于A、C热电偶的热电势与B、C热电偶热电势的代数和，即：EAB（T，T0）=EAC（T，T0）+ECB（T，T0）第三种导体C称为标准电极，故把这一性质称为标准电极定律。标准电极C通常用纯铂丝制成。因为其物理、化学性能稳定、熔点高、易提纯。标准电极定律的实用意义：热电偶的两个热电极材料是根据需要进行选配的。由于采用了标准电极就大大地方便了这种选配工作，只要知道一些材料与标准电极相配的热电势值，就可以用标准电极定律求出其中任意两种材料配成热电偶后的热电势值。3、热电偶冷端温度补偿1）冷端温度补偿的原因从热电偶的测温原理可知：热电势的大小取决于热电偶两端的温度，只有冷端温度保持恒定时，其输出的热电势才是测量端（热端）温度的单值函数。而且，工程技术上广泛使用的热电偶分度表所表征的是冷端温度为0℃时的热电势—温度对应关系，与热电偶配套使用的测温显示仪表就是根据这一关系进行刻度的。因此，使用热电偶分度表或显示仪表时，冷端温度最好保持0℃或至少保持恒定。然而实用中热电偶的两端距离很近，冷端又暴露在大气中，容易受周围环境温度和高温设备的影响，这些都会引起冷端温度的变化，使热电势随着变化，造成测量误差。尽管采用补偿导线可以把热电偶的冷端延伸到温度恒定的地方，但如果冷端温度不等于0℃，则仍将产生测量误差。为此，必须采取措施来补偿由于冷端温度不等于0℃或不恒定而带来的测量误差。所以，如何处理热电偶的冷端是个重要问题。如何使热电偶冷端温度保持恒定称热电偶的冷端处理。2）冷端温度补偿的方法（1）0℃恒温法（2）计算修正法（3）补偿电桥法（4）冷端延长法4、热电偶的配套仪表及实用测温电路热电偶测温计由热电偶、测量仪表和连接导线组成。1）配套仪表热电偶主要用来测温，与其配套的仪表有动圈式仪表（如毫伏表）、自动电子电位差计、直流电位差计、示波器及数字式测温用仪表等。2）实用测温电路（1）测量某点温度的基本电路；（2）测量两点之间温度差的连接电路；（3）测量设备中平均温度的连接电路。（参见常健生编《检测与转换技术》第2版116117页）5、热电偶的种类及选用纯金属热电极易复制，但热电势小；非金属热电极热电势大，熔点高，但复制性和稳定性差；合金热电极的热电特性和工艺性能介于上述两者之间，所以多用合金热电极。1）常用热电偶：（1）铂铑—铂热电偶主要特点：（a）在氧化性或中性介质中长时间测量1300℃以下温度，短期测量1600℃；（b）不适于还原性介质以及长期使用。（c）可用于精密温度测量和作基准热电偶；（2）镍铬—镍硅热电偶主要特点：（a）在氧化性或中性介质中长时间测量900℃以下温度，短期测量1200℃；（b）在还原性介质中性能很差，只能用于500℃以下的温度测量；（c）测量精度虽偏低，但完全能满足工业测量要求，在工业生产中最常用。（3）镍铬—考铜热电偶主要特点：（a）在还原性或中性介质中长时间测量600℃以下温度，短期测量800℃；（b）不适于氧化性介质中长期使用；（c）热电灵敏度高，价格便宜，但测温范围低且窄。（4）铂铑30—铂铑6热电偶主要特点：（a）在氧化性或中性介质中长时间测量1600℃以下温度，短期测量1800℃；（b）性能稳定、精度高；（c）产生的热电势小，且价格贵。注意：热电偶的类型是按照热电极材料的化学成分来命名的，其名称由两部分构成：列在前面的是正热电极，列在后面的是负热电极。2）其它特殊热电偶：1）鎢铼系热电偶：超高温测量，可达2400℃；2）金铁—镍铬热电偶：低温测量，在液氦温度范围保持10V/℃；3）薄膜热电偶：快速测量壁（表）面温度；4）非金属材料热电偶（参见常健生编《检测与转换技术》第2版112113页和117118页）3）选用：各种热电偶都具有不同的优缺点，在适用时应根据测温范围、测温状态和介质情况综合考虑等。6、热电偶的结构为适应不同的测温要求和使用条件，热电偶常制成以下结构型式：1）普通（棒型）热电偶：由两根热电极、绝缘套管、保护套管、接线盒等部分组成。在工业上应用最普遍。主要用于测量气体、蒸汽、液体等介质的温度。2）铠装（套管型）热电偶：它是由热电极、绝缘材料和金属保护套管以特殊的加工方法组合而成的坚实的整体。其主要优点是测温端热容量小，动态响应快，挠性好、强度高、抗振性能好和耐冲击。它可做得又细又长，适于热容量非常小的被测物体以及狭小弯曲管道等复杂结构内部的温度测量。3）薄膜热电偶：是用真空蒸镀等方法将两种热电极材料沉积在绝缘基板上形成薄膜而制成。其优点是测量端热容量小，响应速度快。其工作端既小又薄，适用于测量微小面积上的表面温度以及快速变化的动态（瞬态）温度。7、热电偶测温的优缺点利用热电偶测温具有很多优点：1）测量范围宽，由－50℃至+1600℃左右，在高温范围内有较高精度。2）敏感性好，热电偶元件可以做得很小，因此具有较小的热容量，可实现点温和表面温度的测量。3）准确度较高，测量速度也较快。4）结构简单，使用方便，能测量封闭容器、管道、炉子等内部温度，能适当实现较远距离的测温控制。热电偶传感器适用于测量500℃以上的高温，对于500℃以下的中、低温的测量就会遇到热电动势小、干扰大和冷端与环境温度引起的误差大等困难。另外，热电偶测温需进行冷端处理，比较麻烦。它被广泛应用于冶金、热工、机械及化工等工业中对温度进行测量、调节和控制。二、热电阻1、概述1）测温原理基于热电阻效应，即物质的电阻率随温度变化而变化的物理现象称为热电阻效应。根据热电阻效应制成的传感器叫热电阻式传感器。或利用电阻随温度变化的特性制成的传感器叫做热电阻传感器。热电阻式传感器的功能是将被测非电量温度的变化转换为电阻的变化。热电阻测温的原理是：将被测温度的变化转换成热电阻阻值的变化，通过测量线路测试该阻值的变化，即可知道被测温度的变化。即热电阻是利用导体电阻随温度而变化这一特性来测量温度的。基于热电阻效应的测温元件有金属热电阻和半导体热敏电阻两大类。金属热电阻效应的特点是其电阻—温度特性曲线为正斜率，即金属材料的电阻率随温度的升高而增加，亦即金属的电阻温度系数为正值。产生上述特点的原因是由于金属材料的载流子为自由电子，当温度在一定范围内升高时，虽然自由电子的总数基本不变，但是每个自由电子的动能将增加，造成自由电子作定向运动的阻力增加，这就是形成金属热电阻效应的原因。2）制造热电阻电阻体的材料热电阻是由电阻体、引出线、绝缘套管和接线盒等主要部件组成，其中，电阻体是温度测量敏感元件即感温元件，是热电阻最主要的部分。根据对检测设备的稳定性、灵敏度、线性度、单值性等性能要求，制作热电阻的电阻体材料应具备如下特点：1）电阻温度系数的数值较大，且稳定，单值性好，以提高灵敏度和线性特性；2）电阻率尽可能大，以减小元件尺寸；3）在使用的温度范围内，材料的化学、物理性能保持稳定；4）材料的提纯、可延、复制等工艺性好；5）大量使用时，应考虑经济性。常热电阻材料有：铂、铜、镍、铁与铁铸合金等，目前工业上大量使用的热电阻材料为铂和铜；在低温和超低温领域，常用铟、锰、碳电阻。2、铂热电阻1）R与t的关系其电阻值与温度之间的关系近似线性。在0℃t650℃范围：Rt=R0（1+At+Bt2）2）温度计符号：WZP3）标准分度表标准分度表规定：使用温度范围为200850℃。只要知道电阻值Rt，即可从表中求取与Rt对应的温度值t。4）分度号目前，我国生产两种初始电阻值的铂热电阻，即R0=10，分度号为Pt10；R0=100，分度号为Pt100。5）结构在工业上有线绕式和薄膜式两种型式。由电阻体、引出线、绝缘套管、接线盒等组成。其中电阻体是核心部件。6）特点：铂丝是目前公认制造热电阻的最好材料，其优点是：（1）物理、化学性能非常稳定，尤其是耐氧化能力很强，并且在很宽的温度范围内（1200℃以下）均可保持上述特性，故测温精度高、稳定性好、性能可靠；（2）在很宽的温度范围内其电阻-温度特性具有稳定的近似线性；（3）易于提纯、复制性好、有良好的工艺性，可以制成极细的铂丝或极薄的铂箔；（4）电阻率较高，测温复现性最好铂材料的缺点是：（1）在还原性介质中，特别是在高温下很容易被从氧化物中还原出来的蒸气所沾污，容易使铂丝变脆，并改变它的电阻与温度间的关系，因此不适于还原性介质中使用；（2）电阻温度系数较小；（3）另价格较贵。铂电阻温度计可作为温度基准器。适用于测量温度精度要求较高的场合。3、铜热电阻1）R与t的关系在使用温度范围内，阻值与温度成线性关系。在50℃t150℃时，Rt=R0（1+t）2）温度计符号：WZC3）标准分度表标准分度表规定：使用温度范围为50150℃。4）分度号目前，我国生产两种初始电阻值的铜热电阻，即R0=50，分度号为Cu50；R0=100，分度号为Cu100。5）结构在工业上通常制成线绕式。由电阻体、引出线、绝缘套管、接线盒等组成。其中电阻体是核心部件。6）特点：铂是贵重金属，因此在一些测量精度要求不高且温度较低的场合，一般采用铜热电阻，用来测量－50℃到+150℃的温度。铜电阻有下列优点：（1）在使用温度范围内，铜的电阻与温度呈线性关系；（2）电阻温度系数高（比铂高），灵敏度也比铂高；（3）容易提纯，加工性能好，可拉成细丝；价格便宜，复制性好。缺点：（1）电阻率较低，导致电阻丝细，机械强度低或体积大；（2）容易氧化，不适于在腐蚀性介质或高温下工作。在被测温度较低（50150℃）、腐蚀性不强、测温元件体积不受限制的场合铜热电阻得到普遍应用。4、热电阻应用1）测量线路用热电阻传感器进行测温时，常采用直流电桥作为测量线路。热电阻与测量电路的连接方式有两线制、三线制和四线性三种。在工业测量中，常采用三线制接法，以减少接线电阻温度变化引起的误差。在标准和实验室中，一般采用四线制接法（测量电路用双电桥或电位差计），这样不仅可消除接线电阻的影响，而且可以消除测量电路中寄生电势引起的误差，以提高测量精度。2）特点优点：精度高；适于测低温；便于远距离、多点、集中测量和自动控制。缺点：结构复杂、体积较大，测量点的温度较困难。3）应用热电阻传感器主要应用于温度测量，也可对速度、流量、真空度、浓度、密度、管内气体介质成分比例变化、管内热风流速变化等非电量进行检测。在使用标准分度表之前，首先应确定所用热WZP还是WZC，其次，应确度热电阻的分度号，这样才能确定应该用哪种标准分度表。使用标准分度表时，已知热电阻的电阻值Rt，即可查表求取与Rt对应的温度值t。三、热敏电阻1、测温原理热敏电阻是由金属氧化物（NiO、MnO2、CuO等）的粉末按一定比例混合后压制成型，在高温（1000℃左右）下烧结而成。它是利用半导体的电阻随温度变化较显著的特点制成的一种热敏元件。其测温是基于热电阻效应，即对负温度系数半导体热敏电阻，其电阻率随温度升高而减小。在一定条件下，根据测量热敏电阻值的变化而知被测量的变化。半导体的电阻值随温度升高急剧地下降，在同样的温差下比金属电阻的变化大得多。以MnO4、CuO、NiO、CO3O4、Fe2O3、TiO2、MgO、V2O5、ZnO等两种或两种以上的材料进行混合、成形、烧结可制成具有负温度系数的热敏电阻。2、类型热敏电阻有三种类型：1）负温度系数缓变型（NTC型）：电阻率随着温度的升高比较均匀地减小的电阻。2）正温度系数剧变型（开关型）（PTC型）：电阻率随着温度的升高而增加，但过某一温度后急聚增加的电阻。3）临界温度型（CTR型）：当温度接近某一数值时，电阻率下降产生突变的电阻。PTC和CTR型热敏电阻随温度变化的特性属于开关型，不能用于宽范围的温度控制，但在某一窄范围内的温度控制却是十分优良的，它们适用于温度监测和温度控制。负温度系数热敏电阻该电阻有较均匀的感温特性，可以用于一定范围内的温度检测和温度补偿。是当前热敏电阻传感器中的主要热敏元件。在工业过程温度检测与控制中一般使用负温度系数NTC型热敏电阻。注意：如不加注明，通常所说的“热敏电阻”系指负温度系数NTC型热敏电阻。3、结构分直热式和旁热式。其结构可以有珠状、圆柱状和片状、薄膜形，通常作为测温元件是采用珠状和片状；作为温度补偿用时，则采用片状和圆柱状；薄膜形可作红外探测器和流量检测。4、特点1）优点：（1）灵敏度高。通常温度每变化1℃阻值变化为约1~6%，电阻温度系数绝对值比一般金属电阻大10~100倍，可测0.001~0.005℃微小温度变化。（2）电阻温度系数大，体积小。珠形热敏电阻探头的最小尺寸达0.2mm，能测量热电偶和其它温度计无法测量的空隙、腔体、内孔等处的温度。如人体血管内温度、植物叶片温度，晶体管外壳温度等。（3）使用方便，容易实现远距离测量。热敏电阻阻值范围在102~105欧姆之间可任意挑选，热惯性小，而且不象热电偶需要冷端补偿，远距离测量时亦不考虑引线电阻和接线方式的影响。（4）动态特性好，热响应时间短；结构简单、使用方便，功耗小。2）缺点：（1）阻值与温度变化呈非线性关系。（2）同一型号产品的特性和参数差别大，即互换性差。（3）元件的稳定性差。对环境温度敏感性大，测量时易受到干扰。（4）测温范围不大，通常为－100~300℃。5、应用热敏电阻（NTC型）传感器应用范围很广，常用于温度测量、温度自动控制、温度补偿、稳压稳幅、自动增益调整、气压稳定、气体和液体分析、火灾报警、过负荷保护以及红外探测等方面。广泛用于测量仪器、自动检测、自动控制等装置中。另外它除了作为测温元件外，还能制作流速仪、流量计和密度计等。其中温度测量方面：热敏电阻传感器可用于点温、表面温度及瞬变温度、温差和温度场的测量，可用在液体、气体、固体、固熔体、海洋、深井、高空气象、冰川等方面的温度测量。它的测温范围一般为－100~300℃，也可以做到－200~+10℃和300~1200℃。补充问题1、摄氏温标、华氏温标、热力学温标是怎样建立的？在历史上曾长期使用摄氏温标和华氏温标，都是根据装在玻璃毛细管内的液体受热后体积膨胀的性质建立起来的，只是分度方法不同。摄氏温标把在标准大气压下冰的融点定为0℃，把水的沸点定为100℃，在0℃和100℃之间化分一百等份，每一等份为摄氏一度。华氏温标规定在标准大气压下冰的融点定为32℉，把水的沸点定为212℉，这两点之间划分180等份，每一等份为华氏一度。摄氏温标t（℃）与华氏温标（℉）的换算关系为：=1.8t+32应当指出，采用上述两种温标所测得的温度数值，都将随着测温物质(如水银)的物理性质以及玻璃毛细管的材料之不同而不同，难以保证世界各国所采用的基本测温单位的完全一致。为此，又建立了公认的国际统一温标——热力学温标。热力学温标是以热力学第二定律为基础的理论温标。它规定分子运动停止（即没有热存在）时的温度为绝对零度或称为最低理论温度。显然，这种纯理论的温标是难以付诸实现的。为此，又建立了与热力学温标相接近、便于实际使用的国际协议性实用温标。目前在国际上统一使用的温标是国际权度委员会于1968年制定的国际实用温标——1968(IPTS-68)，我国已正式采用这种国际实用温标。国际实用温标(IPTS-68)规定：热力学温度是基本温度，用符号T表示；温度的单位是开尔文，用符号K表示，并定义开尔文一度等于水三相点热力学温度的1／273.16。国际实用温标(1PTS-68)中，同时使用国际实用开尔文温度(符号为T68)和国际实用摄氏温度（符号为t68）,两者之间的换算关系为：T=t+273通常，在0℃以下采用开尔文温度(K)，在0℃以上采用摄氏温度(℃)，这样可以避免使用负值，也符合一般习惯。国际实用温标(IPTS-68)选择了一些纯物质的平衡态温度作为温标基准点，并规定了这些基准温度点的数值(例如，氧沸点为90.188K，水沸点为100℃)，基准点之间的温度值则按照规定的插补公式由计算求得。整个温标分成四段，各段分别使用不同的基准仪器和插补公式。国际实用温标(IPTS-68)不仅与热力学温度相接近，而且温度范围宽，复现精度高，使用方便。2、半导体和金属的电阻率与温度的关系有何差别？原因是什么？半导体和金属导体的差别，突出地表现为电阻率和温度的变化关系上。金属的电阻率随温度的升高而增加，而半导体的电阻率随温度的升高而下降（少数正温度系数的除外），而且降的幅度大。这是由于它们的导电机理不同的结果。金属中几乎全部价电子都成为自由电子。当温度升高时，自由电子数目基本不增加，只是自由电子杂乱无章运动的动能增加，自由电子定向运动时，会遇到更大的阻力，即电阻率增加了。而半导体中载流子的数目远比金属中的自由电子少得多，所以它的电阻率很大。随着温度的升高，半导体中的价电子受热激发产生新的电子、空穴对，因而参