热电偶标定实验

热电偶标定实验
热电偶标定实验

热电偶标定实验

一、概述:

温差热电偶(简称热电偶)是目前温度测量中应用最广泛的温度传感元件之一,是以热电效应为基础的测温仪表。它用热电偶作为传感器,把被测的温度信号转换成电势信号,经连接导线再配以测量毫伏级电压信号的显示仪表来实现温度的测量。

热电偶测温的优点是结构简单、制作方便、价格低廉、测温范围宽、热惯性小、准确度较高、输出的温差电信号便于远距离传送、实现集中控制和自动测试。流体、固体及其表面温度均可用它来测量,所以在工业生产和科学研究、空调与燃气工程中应用广泛。

二、实验目的

1.学习使用毫伏表测定温差电动势及热电偶工作原理。

2.掌握热电偶定标曲线的绘制规则。

3.学习用热电偶设计温度计

4.学习用直线拟合方法处理实验数据。

三、实验原理

1、温差电现象。导体中存在着与热现象有关的非静电力和电动势,称为温差电动势,依其产生的机理不同而有两种具体形式。

一种称为汤姆孙电动势。金属导线两端如果温度不同,高温端的自由电子好像气体分子一样向低温端扩散,并在低温端堆积起来,从而在导线内形成电场。由电子热扩散不平衡建立的电场反过来又阻碍不平衡热扩散的进行,最终达到动态平衡,使导线两端形成一稳定的电势差。若把两种金属导线两端连接起来,并把接点置于不同温度中,使两种不同材料的金属连接成闭合回路,因两个汤姆孙电势不相等,两段导线中即形成恒定电流。回路中相应的电动势称为汤姆孙电动势。温差越大,汤姆孙电动势也越大。

另一种称为珀耳帖(J.C.A.Peltier,1785——1845)电动势。两种不同金属连接起来,由于接触面两侧金属内自由电子浓度不同,电子将从浓度大的一侧向浓度小的一侧扩散,在接触面间形成电场,从而在两种金属间形成电位差。显然,两种金属连成回路,并把接点置于相同温度中,两接触面间将建立相等而相反的电动势,因而也形不成恒定电流。只有两接点温度不同,两个珀耳帖电动势不等,才会形成电动势。而且温差越大,形成的电动势也越大。

总之,两种电动势尽管产生的机理不同,但最后在闭合回路中形成的电动势,除与材料有关外,惟一地决定于两个接点的温度差,所以统称为温差电动势。上述两种金属A、B 两端彼此焊接并将接点置于不同温度下的回路(见图1),称为温差电偶。使用时常把一个接点置于某一恒定温度,称为参考点;另一接点作为测温点。

温差电偶中形成的温差电动势与温差的关系通常用幂函数表示,在常温范围内,要求

准确度不太高时,可以取一级近似,写为:

图1 温差电偶

式中:常数取决于参考点的温度;称为温差电系数,它表示测温端每变化1℃时温差电动势的变化量。

3、热电偶的定标

热电偶定标的方法有两种。

(1)比较法:即用被校热电偶与一标准组分的热电偶去测同一温度,测得一组数据,其中被校热电偶测得的热电势即由标准热电偶所测的热电势所校准,在被校热电偶的使用范围内改变不同的温度,进行逐点校准,就可得到被校热电偶的一条校准曲线。

(2)固定点法:这是利用几种合适的纯物质在一定气压下(一般是标准大气压),将这些纯物质的沸点或熔点温度作为已知温度,测出热电偶在这些温度下对应的电动势,从而得到电动势――温度关系曲线,这就是所求的校准曲线。

热电偶的冷端补偿

由热电偶测温原理已经知道,只有当热电偶的冷端温度保持不变时,热电势才是被测温度的单值函数。在实际应用时,往往由于热电偶的热端与冷端离得很近,冷端又暴露于空间,容易受到周围环境温度波动的影响,因而冷端温度难以保持恒定。为此常采用下述冷端温度补偿或处理方法。

(1)冰浴法:在实验室条件下常将热电偶冷端置于冰点恒温槽中,使冷端温度恒定在0℃时进行测温,这种方法称为冰浴法。测量时将热电偶的冷端分别插入冰点恒温槽,如图7所示。温度显示或测量仪表可以看作铜导线,而且铜导线与热电偶的热电极相接的两接点温度均在0℃。根据中间导体定律,可以认为图7(b)与(c)的线路等效。

图7 冰裕法接线图

四、实验内容及操作

1、热电偶标定实验(测量标定热电偶曲线)

将热电偶插入加热井中,另一端放入冰水混合物中。把热电偶输出接入毫伏表输入,,热电偶的标定实验线路图如图9所示。(注:,毫伏表选择20mv档)

分别设置温度为(30,35……110℃)时,测出标定热电偶的热电势并将数据填入表1中,然后查标准热电偶电势表将数据填入表1。根据所测数据及所查数据分别绘出标定热电

偶及标准热电偶曲线如图10所示。

表1 热电偶温度计标定表

序号温度(℃) 标定热电偶热电势(mV)标准热电偶热电势(mV)

1 30

2 35

3 40

4 45

5 50

6 55

7 60

8 65

9 70

10 75

11 80

12 85

13 90

14 95

15 100

16 105

17 110

图10 E-t曲线

2、热电偶温度计设计实验(测量热电偶曲线)

将热电偶插入加热井中,另一端放在环境温度中。把PID控温设置到100度。

用毫伏表测量热电偶两端的电动势。再用毫伏表测量热电偶补偿电动势(调RW1为4.10 mV)再将毫伏表测量放大后的输出(此时将毫伏表选择200 mV挡)调节后RW2放大倍数为100

在将PID温度降40度以下(可以开启风扇快速降温)

分别设置温度为(40……110℃)时,测出热电偶温度计的热电势并将数据填入表2中,根据所测数据绘出热电偶曲线。

表2 热电偶温度计设计实验表

序号标定温度(℃)

热电偶温度计热电势(mV)

1 30

2 40

3 50

4 60

5 70

6 80

7 90

8 100

9 110

热电偶检定作业指导书

热电偶检定作业指导书 1.目的 为了统一热电偶检定操作方法和控制计量检定工作质量,确保检定结果的准确可靠,特制订本作业文件。 2.适应范围 本作业指导书适应于热电偶检定技术人员和本岗位计量检定人员。 3.职责 3.1质量检验部负责监督指导文件的执行和考核计量检定人员的工作质量; 3.2热电偶检定人员负责严格按照本文件进行检定作业。 4.作业方法和流程 4.1装炉 4.1.1装配式热电偶,必须将内芯(穿磁珠的偶丝)从护套管中取出,以标准偶为中心围绕四周捆绑在一起,长短和标准偶工作端保持在同一垂直切面上,然后连同标准偶一起插入检定炉中心位置。 4.1.2铠装热电偶,将待检样品铠装电缆敲直,如果是盘装电缆,事先将热电偶测量端(焊接的一端)拉直一段长度并校直,再弯成圆弧,使校直的一段与地面夹角呈90度,然后,将校直长度的一段,以标准偶为中心围绕四周捆绑在一起,长短和标准偶工作端保持在同一垂直切面上,然后连同标准偶一起插入检定炉中心位置。 4.1.3使用装炉夹具装炉 为了便捷、快速的装炉,建议使用装炉夹具,常用的装炉夹具如下图所示: 图1:热电偶检定用装炉夹具 使用图中装炉夹具时必须注意以下几点: 4.1.3.1标准热电偶应事先装在顶端封闭的刚玉瓷护套管中,再插入装炉夹具的中心孔,以防廉金属在高温气氛环境污染。 4.1.3.2被检热电偶环绕标准热电偶插入装炉夹具,分别通过定位块固定螺丝固定(注意不要用力过大,将保护管压出痕迹),影响产品外观。 4.1.3.3出入标准热电偶和被检热电偶并固定位置时,仔细检查测量端是否全部保持在同一平面上,这是为了保持插入深度一致,免受稳场差对测量结果的影响。 4.1.3.4用钢卷尺测量恒温块顶端平面与定位块限位处长度,确定插入深度在300mm位置(炉管中心)。

热电偶校准不确定度报告

工作用铂铑10-铂热电偶校准结果的不确定度评定 1、概述 热电偶校准结果的不确定度评估,主要是为确定标准器和电测设备选择的合理性。校准结果不确定度的评估方法和结果为日常校准工作提供参考。 2、校准对象 工作用铂铑10-铂热电偶,校准点分别为419.527℃(锌点),660.323℃(铝点),1084.62℃(铜点)。铂铑10-铂热电偶各校准点的微分热电势为:S 锌=9.64μV/℃,S 铝=10.40μV/℃,S 铜=11.80μV/℃。 3、测量标准及设备 3.1 标准器 标准器为一等标准铂铑10-铂热电偶,主要技术指标如表1 表1 计量标准器技术指标 3.2 电测设备 数字多用表,测量范围(0~100)mV ,分辨力0.1μV ,MPE :±(0.005%读数+0.0035%量程)。 4、测量方法 将一等标准铂铑10-铂热电偶(以下简称标准热电偶)和工作用铂铑10-铂热电偶(以下简称被检热电偶)捆扎后放入管式检定炉,用双极比较法在锌、铝、铜三个温度点进行检定。分别计算算术平均值,最后得到被检热电偶在各温度点的热电势值。 5、测量模型 检定点测量结果的测量模型: )(标被证E E E E t -+= (式1) 式中: t E ——被检热电偶在检定点上的热电动势值,mV ; 证E ——标准热电偶证书上给出的热电动势值,mV ; 被E ——被检热电偶测得的热电动势算术平均值,mV ;

标E ——检定时标准热电偶测得的热电动势算术平均值,mV 。 被E 和标E 是用一台数字多用表同一时间同一条件下测得,故两组测量数据具有相关 性,根据不确定度传播率得到: )()()(2)()()()(322 232222212标被标被标被证,E u c E u c E E r E u c E u c E u c y u c +++= (式2) 式中,灵敏系数: 11=??= 证E E c t 12=??=被 E E c t 1-3=??=标E E c t 相关系数:=),(标被E E r (-1~1) 6、标准不确定度评定 主要不确定度来源:测量重复性、标准器、电测设备、多路开关、参考端、炉温变化及均匀性等影响量。 6.1 测量重复性引入的不确定度分量a u ,用A 类方法进行评定。 因在三个温度点校准时,测量重复性情况大致相同,故对其在任意校准点进行重复性分析,可代表其在其他温度点重复性情况,现以1084.62℃点测量为例分析。 用一等标准热电偶作为标准检定工作用热电偶。由于本检测系统为自动读数,只能按规程测量4次,测得工作偶的五组每组4个重复性试验数据,合并样本标准偏差1p s ,测得标准偶的五组每组4个重复性试验数据,合并样本标准偏差2p s ,数据见表2。 表2

热电偶测温系统实验报告材料书

热电偶测温系统 实验报告书 班级:铁道自动化091班 小组成员:何俊峰、严云钧、王鹏远、倪森 瑜、康宁

目录 一热电偶的工作原理,补偿方法及其应用1热电偶的工作原理 2热电偶的补偿方法 3热电偶的实际应用 二热电偶测温系统的相关介绍 1线路原理图 2主要原件及其作用 3调试方法及其注意事项 三实验收尾及总结报告 1处理实验数据 2 实验总结

一热电偶的工作原理,补偿方法及其应用1热电偶的工作原理 (1)概况:热电偶是一种感温元件,热电偶的工作原理这就要从热电偶测温原理说起。一次仪表,直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在Seebeck电动势—热电动势,这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极,温度较高的一端为工作端,温度较低的一端为自由端,自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表;分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到不同的热电偶具有不同的分度表。热电偶回路中接入第三种金属资料时,只要该资料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将坚持不变,即不受第三种金属接入回路中的影响。因此,热电偶测温时,可接入测量仪表,测得热电动势后,即可知道被测介质的温度。 B热电偶工作原理:两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,回路中就会发生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度丈量的其中,直接用作丈量介质温度的一端叫做工作端(也称为丈量端)另一端叫做冷端(也称为弥补端)冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。热电偶实际上是一种能量转换器,将热能转换为电能,用所产生的热电势测量温度 (2)分类:(S型热电偶)铂铑10-铂热电偶 铂铑10-铂热电偶(S型热电偶)为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm,允许偏差-0.015mm,其正极(SP)的名义化学成分为铂铑合金,其中含铑为10%,含铂为90%,负极(SN)为纯铂,故俗称单铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1300℃,短期最高使用温度为1600℃。 S型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高,稳定性最好,测温温区宽,使用寿命长等优点。它的物理,化学性能良好,热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好,适用于氧化性和惰性气氛中。由于S型热电偶具有优良的综合性能,符合国际使用温标的S型热电偶,长期以来曾作为国际温标的内插仪器,“ITS-90”虽规定今后不再作为国际温标的内查仪器,但国际温度咨询委员会(CCT)认为S型热电偶仍可用于近似实现国际温标。 S型热电偶不足之处是热电势,热电势率较小,灵敏读低,高温下机械强度下降,对污染非常敏感,贵金属材料昂贵,因而一次性投资较大。 (R型热电偶)铂铑13-铂热电偶 铂铑13-铂热电偶(R型热电偶)为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm,允许偏差-0.015mm,其正极(RP)的名义化学成分为铂铑合金,其中含铑为13%,含铂为87%,负极(RN)为纯铂,长期最高使用温度为1300℃,短期最高使用温度为1600℃。 R型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高,稳定性最好,测温温区宽,使用寿命长等优点。其物理,化学性能良好,热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好,适用于氧化性和惰性气氛中。由于R型热电偶的综合性能与S

实验六 热电偶的制作与标定

实验六热电偶的制作与标定 一. 目的 了解热电偶温度计的工作原理,学会焊接铜—康铜热电偶的方法,并学会热电偶的标定。 二. 热电偶温度计原理、焊接及标定 1. 热电偶温度计工作原理 测温用的温度计大致可以分为下列五类:膨胀式温度计(如水银温度计)、压力表式温度计(如充氮气温度计)、电阻温度计(如铂电阻温度计),热电偶温度计(如铂铑 10 —铂热电偶、镍铬—镍硅热电偶)、辐射式温度计(如光学高温计)。其中热电偶温度计由于在测温中有较高的准确度,所以在工农业生产和科研工作中都广泛地使用。 由两种不同性质金属线或合金丝 A 与 B ,连接组成一个闭合回路称之为热电偶,如图 1 所示。 A 、 B 叫做热电极。如果使两个接点 1 、 2 处于不同的温度,回路中就会产生热电势 E ,这一现象称为热电效应,热电偶就是基于这一效应来测量温度的。

在图 1 所示的热电偶的闭合回路中所产生的热电势 E AB只与热电偶的两种材料的性质和两端的温度有关,与金属丝的长度、截面大小无关。当热电偶材料一定时,则热电势 E AB就只与热电偶两端温度 t 和 t0有关,即 E AB=( t,t0)。如果参考端(又称冷端)的温度 t0保持不变,则两端之间热电势 E 12 的大小就可以用来表示测量端(又称热端)1的温度高低。通常将热电偶的冷端放在装有冰水共存的保温瓶中,使其t0恒温于0℃ 。 2. 热电偶的焊接 热电偶的测量端与参考端都是由两种金属焊接制成的。为减小传热误差和滞后,焊接点宜小,其直径应不超过两倍金属丝的直径。焊接的方法可以采用点焊、对焊,如图 2a和b所示。也可以把两个热电偶绞缠在一起再焊,称为绞状点焊,如图 2c 所示,但绞缠圈数不宜超过 2-3 圈。 a b c 图 2 热电偶的热接点 热电偶的两热电极要很好地绝缘,以防短路。如果热电偶地金属是裸线,通常都要用绝缘管套在导线上进行绝缘,聚乙烯或聚四氟乙烯都是在常温范围内采用绝缘管材料。

热电偶的制作和标定

热电偶的制作和标定 一、实验目的: 1、熟悉热电偶测温原理。 2、了解自制专用热电偶的制作方法。 3、了解热电偶的标定方法。 二、实验原理: 温差热电偶(简称热电偶)是目前接触式测温中应用最为广泛的温度传感器。它具有结构简单、制造方便、测量范围宽、精确度高、热惯性小、输出为电信号便于远传或信号转换等优点。此外,它不仅可用于测量各种流体的温度而且还可用于快速及动态温度的测量。热电偶工作原理如下: 1、温差电势:温差电势是由于导体或半导体两端温度不同而产生的一种电动势。由于导体两端温度不同,则两端电子的能量也不同。温度越高电子能量越大,能量较大的电子会向能量较小的电子处跑,这就会形成一个由高温端向低温端的静电场。静电场又阻止电子继续向低温端迁移,最后达到一动平衡状态。温差电势的方向是由低温端向高温端,数值与两端温差大小有关。 2、接触电势:当两种不同的金属导体或半导体A 和B 相互接触时,由于其内部电子密度不同,因此从导体A 向导体B 扩散的电子数,要比从导体B 向导体A 扩散的电子数多,结果导体A 失去电子而带正电,导体B 因得到电子而带负电。这样,在导体A 、B 的接触面上形成一电位差。这一电位差一旦形成就对扩散起阻止作用,最后达到某种动平衡状态。平衡后的这一电位差即称为接触电势,其数值取决于两种不同导体的性质和接触点的温度。 由上可知,热电偶具有下述特点: (1)热电偶回路热电势的大小,只与组成电偶的导体材料及两端温度有关,而与热电偶的长度、粗细无关。 (2)只有用不同性质的导体或半导体才能组成热电偶,相同材料不会产生热电势。 (3)只有当热电偶两端正温度不同,热电偶的两根材料不同时才能有热电势产生。 (4)材料确定后,热电势的大小只与热电偶的温度有关。 为简化热电偶测量系统,热电偶冷端不采用冰瓶,而将其置于室温中,室温t f 用水银温度计较准确地测得。热电偶热端则设置在管式电炉中。这时测得的热电势不能直接从分度表查取热端炉内的温度,而应该根据下式,先计算出热端温度相对于冷端温度为0℃时的热电势值E(t,0)。 )0,(),()0,(f f t E t t E t E += 式中,),(f t t E ——表示热端为t ℃,冷端为t f ℃时的热电势,即实测值;)0,(f t E 表示热端为t f ℃,冷端为0℃时该对热电偶的热电势。该值可 根据t f 从指导书附表中查得。然后用)0,(t E 从分度表中查得热端温度t 。如图表示出上述确

热电偶维修作业指导书

热电偶维修作业指导书 一、编制目的:为了提高园区仪表维护人员的技术水平,在生产维护中能及时处理仪 表故障,特编制此指导书。 二、适用范围:本作业指导书适用于自动化仪表专业班组维护人员处理石油化工装置测 温热电偶的各种故障,并提供安全指导 三、热电偶测温基本原理和结构形式: 1.热电偶的测温原理: 图1-7.1热电偶工作原理图 如图1-7.1所示,将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路。当导体A和B的两个接点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一定大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。热电偶的一端将A、B两种导体焊在一起,置于温度为t的被测介质中,称为工作端;另一端称为自由端,放在温度为t0的恒定温度下。当工作端的被测介质温度发生变化时,热电势随之发生变化,将热电势送入显示仪表进行显示或记录,或送入微机进行处理,即可获得温度值。当组成热电偶的热电极的材料均匀时,其热电势的大小与热电极本身的长度和直径大小无关,只与热电极材料的成分及两端的温度有关。热电偶两端的热电势差可用下式表示: E t=e AB(t)-e AB(t0) 式中: E t -----热电偶的热电势; e AB(t)-----温度为t时工作端的热电势; e AB(t0)-----温度为t0时自由端的热电势; 2.热电偶的结构(如下图): 2006

图1-7.2 1)普通型热电偶普通型热电偶按其安装时的连接型式可分为固定螺纹连 接、固定法兰连接、活动法兰连接、无固定装置等多种形式。虽然它们的结 构和外形不尽相同,但其基本组成部分大致是一样的。通常都是由热电极、 绝缘材料、保护套管和接线盒等主要部分组成。 2)铠装热电偶铠装热电偶是由热电偶丝、绝缘材料和金属套管三者经拉伸加 工而成的坚实组合体。它可以做得很细、很长,在使用中可以随测量需要任意弯 曲。套管材料般为铜、不锈钢或镍基高温合金等。热电极与套管之间填满了绝缘 材料的粉末,常用的绝缘材料有氧化镁、氧化铝等。铠装热电偶的主要特点是 测量端热容量小,动态响应快;机械强度高;挠性好,可安装在结构复杂的装 置上,因此已被广泛用在许多工业部门中。 3.三种常用热电偶分度号及补偿导线: 在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配,极性不能接错,补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100oC。我厂常用的热电偶有三种,如表1-7.1所示: 表1-7.1 4.热电偶的检查: 1).外观检查:热电偶的热接点应焊接牢固,表面光滑,无气孔,无明显的缺损及裂纹。热电偶的瓷管、绝缘层、保护套管、接线座、垫片及头盖应完好无损。 2).对于使用中的热电偶应定期检查其热电特性,检定周期一般为3~5年。重要的及特殊使用的场合,按实际需要定期检查。 3).保护套管一般4~5年检查一次,对于安装在腐蚀及磨损严重部位的保护套管,停工检查期间均应检查。使用于2.5MPa以下的保护管应能承受1.5倍的工作压力而无渗漏,用于高压容器的热电偶保护套管使用前应经探伤或拍片检查,达到二级合格标准。 四、热电偶维修作业危害分析和安全措施 1.在维修前询问工艺,如果该点带联锁,则要开出联锁作业票,切除联锁后才能维修,防止联锁动作 2.在检查补偿导线时,摇绝缘只能使用500V兆欧表,并且要将补偿导线两端脱离回路,防止摇绝缘时损坏仪表。 3.在现场高空作业时必须采取安全措施,搭好脚手架和系好合格安全带,防止跌落伤人。4.在拆卸热电偶套管时,如果要用到铁锤敲打,要注意抓好板手,正确击打,防止铁锤打偏伤手。 5.在拆卸生产现场热电偶套管时,必须要先将管道介质放空,防止介质喷出伤人,同时要穿戴好防护衣服和眼镜。 6.在检查高温热电偶时要穿戴好防护衣服和手套,防止烫伤。

热电偶实验报告

热电偶实验报告 报告类别:正常迟交补交其他 报告分加减分扣分系数成绩 姓名联系电话学号 年级学院专业 实验日期周星期 实验题目 热电偶标定实验 实验目的 ?了解热电偶温度计的测温原理 实验原理及内容(包括基本原理阐述、主要计算公式、有关电路、光路及实验装置 示意图) 1、两种不同成份的导体A、B(称为热电极)两端接合成回路,当A、 B两个接合点的温度T、T。不同时,在回路中就会产生电动势, 这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。热电偶就是 利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的 一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿 端);冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所 产生的热电势。 2、由一种材料组成的闭合回路,电路中都不会产生热电动势。 3、在热电偶中插入第三种(或多种)均质材料,只要所插入材料的两端温度相同,均不会 有附加热电动势发生。 4、在两种不同材料组成的热电偶回路中,接点温度分别为t和t0,热电动势E AB(t,t0)等 于热电偶在连接点温度为(t,t n)和(t n,t0)时相应的热电动势E AB(t,t n)和E AB(t n,t0)之和,即 E AB(t,t0)= E AB(t,t n)+ E AB(t n,t0) 5、如果两种导体A和B分别与第三种导体C组合成热电偶AC和BC的热电动势已知,则可 求出这两种导体A、B组合成热电偶AB的热电动势为 E AB(t,t0)=E AC(t,t0)-E BC(t,t0)

主要实验仪器(包括名称、型号或规格) 一支热电偶、一个电压表、一个恒温水浴箱、一支温度计、一个装有冰水混合物的仪器、一根导线 主要操作步骤(包括实验的关键步骤及注意事项) 将需要标定的热电偶的补偿端两个接头其中一个与导线一端的两个接头其中一个相连接,将导线另一端插入装有冰水混合物的仪器,将电压表的两端分别接在热电偶和导线的另一个接头上。现在调节恒温水浴箱的温度使其稳定下来后将热电偶的工作端和温度计的工作端相接触后放入恒温水浴箱读数,同时记录下电压表的五个读数。记录完毕后改变恒温水浴箱的温度重复上述工作,记录下六组恒温水浴箱在不同温度下电压表的五次读数。 实验数据记录(要求列表,将整理后的原始数据填入表内,特别注意标明单位和测量数据的有效位数,并将教师签过的原始数据单附在此页) 温度0C 数据处理及实验结果(包括平均值、不确定度的计算公式、过程及最后的实验结果。实验作图一律要求坐标纸) 第一次: ?L1== 1==mv ?lim=S1=?lim=0mv L1= 查表得:?T1= 与温度计测得的温度相差℃ 第二次:?L2=+*2+*2)/5= 2= ?lim=?32=

热电阻热电偶温度传感器校准实验

湖南大学实验指导书 课程名称:实验类型: 实验名称:热电阻热电偶温度传感器校准实验 学生姓名:学号:专业: 指导老师:实验日期:年月日 一、实验目的 1.了解热电阻和热电偶温度计的测温原理 2.学会热电偶温度计的制作与校正方法 3.了解二线制、三线制和四线制热电阻温度测量的原理 4.掌握电位差计的原理和使用方法 5.了解数据自动采集的原理 6.应用误差分析理论于测温结果分析。 二、实验原理 1.热电阻 (1) 热电阻原理 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。常用铂电阻和铜电阻,铂电阻在0—630.74℃以内,电阻Rt与温度t 的关系为: Rt=R0(1+At+Bt2) R0系温度为0℃时的电阻,铂电阻内部引线方式有两线制,三线制,和四线制三种,两线制中引线电阻对测量的影响最大,用于测温精度不高的场合,三线制可以减小热电阻与测量仪之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响,用与高精度温度检测。本实验是三线制连接,其中一端接二根引线主要是消除引线电阻对测量的影响。 (2) 热电阻的校验 热电阻的校验一般在实验室中进行,除标准铂电阻温度计需要作三定点,(水三相点,水沸点和锌凝固点)校验外,实验室和工业用的铂或铜电阻温度计的校验方法有采用比较法

热电偶定标教案

大学物理实验课程教案

热电偶定标实验 热电偶在现实生活中的应用及其优势:在现代工业自动控制系统中,温度控制是经常遇到的工作,对温度的自动控制有许多种方法。在实际应用中,热电偶的重要应用是测量温度,它是把非电学量(温度)转化成电学量(电动势)来测量的一个实际例子。用热电偶测温具有许多优点,如测温范围宽(-200~2000℃)、测量灵敏度和准确度较高、结构简单不易损坏等。此外由于热电偶的热容量小,受热点也可做得很小,因而对温度变化响应快,对测量对象的状态影响小,可以用于温度场的实时测量和监控。热电偶在冶金、化工生产中用于高、低温的测量;在科学研究、自动控制过程中作为温度传感器,具有非常广泛的应用。在大学物理实验中,热电偶温度计的定标是一个传统实验,该实验要求学生找出热电偶的温差电动势与冷热端温差之间的关系,并给出温差电动势与冷热端温差之间的关系曲线,求出经验方程,从而完成其定标工作,使同学们了解热电偶测温度的基本原理。 实验原理 1. 温差电效应 温度是表征热力学系统冷热程度的物理量,温度的数值表示法叫温标。常用的温标有摄氏温标、华氏温标和热力学温标等。 温度会使物质的某些物理性质发生改变。一般来讲,任一物质的任一物理性质只要它随温度的改变而发生单调的、显著的变化,都可用它来标志温度,也即制作温度计。常用的温度计有水银温度计、酒精温度计和热电偶温度计等。 在物理测量中,经常将非电学量如温度、时间、长度等转换为电学量进行测量,这种方法叫做非电量的电测法。其优点是不仅使测量方便、迅速,而且可提高测量精密度。温差电偶是利用温差电效应制作的测温元件,在温度测量与控制中有广泛的应用。本实验是研究一给定温差电偶的温差电动势与温度的关系。 如果用A、B两种不同的金属构成一闭合电路,并使两接点处于不同温度,如图1所示,则电路中将产生温差电动势,并且有温差电流流过,这种现象称为温差电效应。 1闭合电路 2. 热电偶 两种不同金属串接在一起,其两端可以和仪器相连进行测温(2)的元件称为温差电偶,也叫热电偶。温差电偶的温差电动势与二接头温度之间的关系比较复杂,

热电偶的检定方法

K分度号铠装热电偶校验方法: 1、经外观检查合格的新制热电偶,在检定示值前,应在最高检定点温度下,退火2 h 后,随炉冷却至250℃以下,使用中的热电偶不退火。 2、热电偶的测量端应处于检验炉最高温区中心;标准热电偶应与管式炉轴线位置一致。 3、检验炉炉口沿热电偶束周围,用绝缘耐火材料堵好。 4、检定顺序,由低温向高温逐步升温检定,炉温偏离检定点温度不应超过±5℃。 5、当炉温升到检定点温度,炉温变化小于0.2℃/min时,可以开始读取数据和测量信号。 6、读数应迅速准确,时间间隔应相近,测量读数不应小于4次,测量炉炉温度变化不大于±0.25℃。 7、测量时将所有测量数据填写在工作用热电偶检定记录表上(见附表) 8、详细请参见《JJG351--96工作用廉金属热电偶检验规程》。 在线取出热电偶操作方法 1、常温下直接取出热电偶即可。 2、高温下不能直接取出热电偶,高温下每取出10cm等待5分钟直至全部取出。 3、将取出的热电偶拿到校验炉进行校验,并把校验结果填入工作用热电偶检定记录表。 网带表面温度测量方法: 测量时网带上需无产品 1、把铠装热电偶端头用扎丝固定在网带中间,开动网带以正常速度前进。 2、向前行进2.5m后停止网带,在离铠装热电偶端头2m的位置再加扎丝固定后继续开启网 带前进。在后面可以视铠装热电偶行进情况在适当位置加扎丝固定。 3、当网带行进到氧化第一区位置时,停止网带5分钟待仪表显示数稳定后读出数据记录到 表格上,同时也读出该温区仪表显示值记录到表格。 4、按上面方法测量其它区温度并记录表格中。 5、测量完毕后抽出铠装热电偶和除去网带上残留的扎丝。

热电偶标定规程

热电偶标定规程

目录 1.0目的 (2) 2.0范围 (2) 3.0参考 (2) 4.0安全 (2) 5.0定义 (2) 6.0责任 (2) 7.0热电偶 (3) 7.1概述 (3) 7.1.1结构 (3) 7.1.2外套材料 (3) 7.2技术标准 (3) 7.3外观检查 (4) 7.4校验 (4) 7.4.1检查仪器与设备 (4) 7.4.2校验方法 (4) 7.4.3冷端非0℃值时,应按下式计算: (5) 7.5使用和维护 (6) 8.0附录 (6)

1.0目的 制定本规程的目的在于为本规程的最终用户提供明确的内容和步骤,确保仪表维护检修人员在执行任务时能够在没有监督或很少监督的情况下,按照赛科规定的标准,以安全有效可靠的方式履行自身的职责。 2.0范围 本规程适用于: 热电偶 3.0参考 本规程参考了以下文件: 电偶使用说明书 4.0安全 在执行规程时,你若确认出未知的HSE风险,向你的直接主管进行汇报。 为了确保检修人员以及仪表设备本体的安全,在执行相关操作之前必须了解和参考以下的安全提示: 1.禁止在爆炸性环境中打开处于带电工作状态的热电偶的接线盖 2.无论是在安装、维护或者使用的时候都要考虑到环境状况对热电偶的影响因素。 3.在有毒有害场所执行任务的人员,应事先了解相关的材料安全数据表。 5.0定义 6.0责任 本规程仅适用于具有专业知识的仪表维护人员的操作。 1.ES仪表工程师、主管和技术员应确保本规程在工作中得以贯彻和执行。 2.仪表维修人员应根据实际情况,就安全和技术上的任何疑问及时与其直接主管人进 行沟通。 3.任务完毕后把完成的签过字的规程或检修记录返回给主管用于审核及归档。

热电偶的检验

实验五:热电偶的检验 一、实验目的: 1.熟悉热电偶的原理、结构,掌握工业用热电偶的检定方法,并能对检定结果进行误差分析。 2.学会使用UJ-36型电位差计,了解电位差计的基本原理,能正确使用。 二、实验内容: 常用的热电偶检定方法是比较法,所谓比较法是将被校热电偶与比它高一级的标准热电偶直接比较进行分度的方法,此法—次可同时分度几支热电偶。其具体方法是:把被检定的热电偶和标准热电偶的测量端捆扎在一起,放在管式电路中高温恒温区内,为保证温度场的均匀,可先将热电偶的测量端放入有孔镍块的孔中,然后再一起放入管式电炉内。进行分度的温度点—般选在整百度点。在比较法中常用双极法、同名极法和微差法。 (一)双极法: 将标准热电偶和被校热电偶捆扎或分别放入镍块孔中臵于管式电炉瓷管的中心部位,用低阻电位差计分别测出标准热电偶和被校热电偶在恒温下各分度点的热电势,然后进行计算,求出分度偏差,再求出修正值。 偏差公式:t t t -=?' 式中:'t ——被校热电偶在某分度点的热电势(参考端为0度)读数的算术平均值从 分度表中查得的相应温度,t ——标准热电偶在同一分度点的热电势(参考端为0度)读数的算术平均值经修正后(对分度表修正)从分度表中查得的相应温度。 t ?--温度偏差值 修正值=-t ? [例:]在1000℃温度点上,被校K 型热电偶的热电势为40.595mv ,它的冷端温度为20℃,采用二等标准铂铑—铂热电偶测得的电势为9.587mv ,它的冷端温度为0℃,标准热电偶在1000℃时对分度表上的修正值0.023=-修e ?mv ,求被检K 型热电偶在1000℃时的偏差值和修正值。 (1)标准热电偶修正后的热电势及对应温度: E=E 偶+ 修 e ?=9.587+(-0.023)=9.564 从S 型分度表中查得9.564mv 相当于998℃;从K 型分度表上查得E(20,0)=0.798mv,故被校型热电偶当参考端为0℃时的热电势为: E(1000,0)=E(1000,20)+E(20,0)=40.595+0.798=41.393mv 再从K 型表中查得41.393mv 相当于' t =1003℃,于是该分度点的偏差为: 59981003'=-=-=?t t t ℃ 而修正值为5-=?-t ℃。

热电偶测量误差分析(精)

热电偶测量误差分析 一、热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A和B连接起来,构成一个闭合回路,就构成热电偶。如图1所示。温度t端为感温端称为测量端,温度t0端为连接仪表端称为参比端或冷端,当导体A和B的两个执着点t和t0之间存在温差时,就在回路中产生电动势EAB(t,t0),因而在回路中形成电流,这种现象称为热电效应".这个电动势称为热电势,热电偶就是利用这一效应来工作的.热电势的大小与t和t0之差的大小有关.当热电偶的两个热电极材料已知时,由热电偶回路热电势的分布理论知热电偶两端的热电势差可以用下式表示:EAB(t,t0)=EAB(t)-EAB(t0) 式中 EAB(t,t0)-热电偶的热电势; EAB(t)-温度为t时工作端的热电势; EAB(t0)-温度为t0时冷端的热电势。 从上式可看出!当工作端的被测介质温度发生变化时,热电势随之发生变化,因此,只要测出EAB(t,t0)和知道EAB(t0)就可得到EAB(t),将热电势送入显示仪表进行指示或记录,或送入微机进行处理,即可获得测量端温度t值。 要真正了解热电偶的应用则不得不提到热电偶回路的几条重要性质: 质材料定律:由一种均质材料组成的闭合回路,不论材料长度方向各处温度如何分布,回路中均不产生热电势。这条规律要求组成热电偶的两种材料必须各自都是均质的,否则会由于沿热电偶长度方向存在温度梯度而产生附加电势,从而因热电偶材料不均引入误差。 中间导体定律:在热电偶回路中插入第三种(或多种)均质材料,只要所插入的材料两端连接点温度相同,则所插入的第三种材料不影响原回路的热电势。这条定律表明在热电偶回路中可拉入测量热电势的仪表,只要仪表处于稳定的环境温度即可。同时还表明热电偶的接点不仅可经焊接而成,也可以借用均质等温的导体加以连接。 中间温度定律:两种不同材料组成的热电偶回路,其接点温度分别为t和to时的热电势EAB(t,to)等于热电偶在连接点温度为(t,tn)和(tn,to)时相应的热电势EAB(t,tn)和EAB(tn,to)的代数和,其中tn为中间温度。该定律说明当热电偶参比端温度不为0℃时,只要能测得热电势EAB (t,to),且to已知,仍可以采用热电偶分度表求得被测温度t值。 连接导体定律:在热电偶回路中,如果热电偶的电极材料A和B分别与连接导线A1和B1相连接(如下图所示),各有关接点温度为t,tn和to,那么回路的总热电势等于热电偶两端处于t和tn温度条件下的热电势EAB(t,tn)与连接导线A1和B1两端处于tn和to温度条件的热电势EA1B1(tn,to)的代数和。 中间温度定律和连接导体定律是工业热电偶测温中应用补偿导线的理论依据。 二、各种误差引起的原因及解决方式 2.1 热电偶热电特性不稳定的影响

热电偶定标实验

图7-1 热电偶结构图 热电偶定标实验 一、实验目的 1.了解热电偶的工作原理; 2.学会对热电偶定标; 3.应用热电偶测温。 二、实验仪器 灵敏数字电压表,保温杯,电加热罐,温度计等 三、实验原理 早在19世纪初,人们就发现两种不同的金属组成的回路中(如图7-1所示),如果在两个接头端存在温度差,则回路中就会产生电 流。这种现象就称为温差电现象,这两种不同 金属组成的电路称为热电偶。产生电流的电动 势称为温差电动势。温差电动势的产生机制, 限于篇幅,在此不再多讲。但从实用的角度出 发,热电偶的一些特点和性质我们却是应该掌 握的: 1.一般来说,任意两种不同的金属组成的回路都可以构成一对热电偶。只要两个接头端有 温度差,回路中就有温差电动势,进而会产生温 差电流。(利用这一特点,我们就可以把非电量的温度转化为可以用仪表检测的电学量。) 2.各种不同的热电偶都有其特定的温差电动势的变化曲线。换言之,只要确定了组成热电偶的金属材料,则其温差电动势的变化规律就是一定的,与热电偶的体积、导线长短等因素无关。(由于有这一特点,实际应用时热电偶的测温探头就可以做得很小,因而探头的热容量也就很小,测温就非常灵敏。) 3.由于各种不同热电偶的温度特性不同,故不同的热电偶有其不同的适用温度范围。根据不同的测温环境,使用者可以查找有关资料,选择合适的热电偶进行测温。 4.一对热电偶所产生的温差电动势一般都很小,只有零点几至数十毫伏。须用很灵敏的检流装置才能检验出来。但若把大量的热电偶串联起来,组成温差电堆,其产生的温差电动势和温差电流就有明显的实用价值。特别是用某些半导体材料组成的热电偶,有些地方已把它用来制成热转换效率较高的温差电堆发电装置。

热电偶标定实验报告

热电偶的制作与标定试验 指导老师:徐之平 学生:代国岭 学号:102270028 专业:工程热物理

热电偶的制作与标定试验 一、实验目的 1.了解热电偶温度计的测温原理 2.学会热电偶温度计的制作与矫正方法 3.掌握电位差计的原理和使用方法 二、实验仪器 P21588型数字毫伏表、SY821型转换开关、RTS-00B制冷恒温槽、HTS-300B标准油槽、实验热电偶 三、实验原理 热电偶工作原理如图:

两种不同成份的导体A、B(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,当A、B两个接合点的温度T、T0不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。 热电偶实际上是一种能量转换器,它将热能转换为电能,用所产生的热电势测量温度,对于热电偶的热电势,应注意如下几个问题: (1)热电偶的热电势是热电偶两端温度函数的差,而不是热电偶两端温度差的函数;(2)热电偶所产生的热电势的大小,当热电偶的材料是均匀时,与热电偶的长度和直径无关,只与热电偶材料的成份和两端的温差有关; (3)当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后,热电偶热电势的大小,只与热电偶的温度差有关;若热电偶冷端的温度保持一定,这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。 四、实验记录及处理 1.热电偶的制作 按实验要求,截取两根适当长度的电偶丝,消除两端的氧化膜,套上绝缘套管,用钢丝钳将两根偶丝的端部胶合在一起。微微加热,立即蘸取少许硼砂,再在热源上加热,使硼砂均匀地覆盖住胶合头,防止偶丝高温焊接时氧化。 交流弧焊法:将隔离变压器输出电压调至30V左右,以碳棒为一极,胶合头为一极,用绝缘良好的夹子夹住,使两极相碰,电弧产生的瞬间高温使胶合头熔焊在一起,形成光滑的焊珠。 刚焊接的热电偶存在内应力,金相结构不符合要求,使用过程中会导致温差电势不稳定,结果重显性差。精密测量用的热电偶必须进行严格的热处理,消除内应力。 2.热电偶的校正 将热电偶的两端分别插入盛有少许硅油的玻管中,然后将一支玻管(冷端)插入盛有冰水的保温瓶中,另一支玻管(热端)插入恒温水浴中。调节恒温水浴的温度,在室温至800C 之间均匀地取六个不同温度的点,用电位差计分别测出各温度点的电动势。 实验数据记录 拟合曲线如下

热电偶的校验

实验一热电偶的校验 一、预习内容: 熟悉热电偶的测温原理及中间温度定律,掌握热电偶的校验方法。 二、实验目的: 1、了解工业用热电偶的结构及测量端的形状、特征。 2、学会正确使用校验中的仪器仪表。 3、掌握热电偶校验及数据处理方法。 三、实验基本原理: 热电偶使用一段时间后,测量端由于氧化腐蚀和高温下的再结晶等原因,其热电特性会发生变化,因而产生测量误差,为了确保热电偶测温精确度,必须对热电偶进行校验。 本实验采用比较法进行校验,将标准铂铑-铂热电偶与被校热电偶捆扎起来,放入管式加热炉中心,为了确保标准热电偶与被校热电偶的测量端的温度尽量相同,加热炉高温区域内放有钻孔的耐高温镍块套。 双极性比较法实验装置如图1所示。此方法直接测量标准热电偶与被校热电偶的热电势,通过比较、换算,最后确定被校热电偶的示值误差。 此方法的优点是测量直观,被校热电偶和标准热电偶可以是不同的类型;其缺点是对炉温的稳定性要求较高,为此,本实验附有一套炉温控制器,以稳定的检定炉内的温度,确保在一个温度校验点的测量时间内,检定炉内温度变化不超过±0.5℃。否则将带来较大的测量误差。 四、实验设备: 管式加热炉一台、炉温控制器一套、冰点恒温器一个、直流电位差计一台、标准热电偶和被校热电偶各一支、转换开关一个。 五、实验内容和实验步骤: 1、给管式加热炉通电。 2、将电子电位差计调零。将“K”拨至中间,将功能档放在×0.2档,若检流计 有偏差,调零。

3、K拨至标准,调节R P,将检流计调零。 4、送入电势信号,UJ-36“K”至“未知”,测出标准与被校热电偶的热电势。 5、从标准热电偶开始,依次测量被校热电偶的热电势值,测量顺序如下: 标准被校 标准被校 6、温度从200℃开始,每隔100℃设一个检测点,直到800℃,(检测时一定要 等到温度达到平衡时在读数)将一个温度校验点数据取完后,将炉温升到另 一个温度校验点,重复上述测量直到将各温度校验点测完为止。 六、实验数据处理及记录: 1、将所测量的数据记录在下表中,并画出曲线。室温:℃ 温度(℃)100℃200℃300℃400℃500℃600℃700℃800℃900℃被校热电偶 热电势(mv) 标准热电偶 热电势(mv) 2、双极性比较法误差计算表: 温度校验点 标准热电偶被校热电偶 误差(℃)热电势均值对应温度热电势均值对应温度 100℃ 200℃ 300℃ 400℃ 500℃ 600℃ 700℃ 800℃ 900℃ 七、问题与思考: 1、被校热电偶在温度校验点的误差是否符合工业用热电偶允许误差的要求? 2、分析热电偶校验中产生误差的主要原因/如何克服? 3、用什么方法来检定炉温的稳定?

热电偶测温原理及常见故障

热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一,热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路,如两连接端温度不同,则在回路内产生热电流的物理现象。其优点是: ①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。 ②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。 ③构造简单,使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。 1.热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路,如图所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。 常用的热电偶材料有: 热电偶分度号热电极材料 正极负极 S 铂铑10 纯铂 R 铂铑13 纯铂 B 铂铑30 铂铑6 K 镍铬镍硅 T 纯铜铜镍 J 铁铜镍 N 镍铬硅镍硅 E 镍铬铜镍 2.热电偶的种类及结构形成

(1)热电偶的种类 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。 标准化热电偶我国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。 (2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下: ①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固; ②两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路; ③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠; ④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。 3.热电偶冷端的温度补偿 由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。必须指出,热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极,使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响,不起补偿作用。因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。 在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配,极性不能接错,补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。 热电偶冷端补偿原理 热电偶测量温度时要求其冷端(测量端为热端,通过引线与测量电路连接的端称为冷端)的温度保持不变,其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时,冷端的(环境)温度变化,将影响严重测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿。 热电偶的冷端补偿通常采用在冷端串联一个由热电阻构成的电桥。电桥的三个桥臂为标准电阻,另外有一个桥臂由(铜)热电阻构成。当冷端温度变化(比如升高),热电偶产生的热电势也将变化(减小),而此时串联电桥中的热电阻阻值也将变化并使电桥两端的电压也发生变化(升高)。如果参数选择得好且接线正确,电桥产生的电压正好与热电势随温度变化而变化的量相等,整个热电偶测量回路的总输出电压(电势)正好真实反映了所测量的温度值。这就是热电偶的冷端补偿原理。

大学物理实验 热电偶温度计设计

热电偶温度计的设计探讨 吉林建筑大学城建学院 土木工程系 交通工程12级-1班 1205000123 屈少伟 【内容摘要】 用温差电偶测温就是把非电学量转化为电学量测量,即把温度转化为温差电动势来测量温度。将两种不同金属导体的两端分别连接起来,构成一个闭合回路,一端加热,另一端冷却,则两个接触点之间由于温度不同,将产生电动势,导体中会有电流发生(温差效应)。这种温度计测温范围很大。本次实验选用铜-康铜两种金属形成闭合回路作为温差电偶装置,设计热电偶温度计。并通过恒温水浴锅、数字电压表、电热杯等设备为所设计的热电偶温度计定标。 【关键词】 温差效应铜-康铜温差电偶温差固定点法定标 一、引言 传统温度计测量范围相对较小,而热电偶温度计测量范围很大,本实验探究热电偶温度计的实验原理,并尝试制作热电偶温度计。 二、实验目的: (1)了解热电偶温度计的测温原理 (2)学会热电偶温度计的设计方法 (3)学会数字电压表(或电位差计)的原理和使用方 三、实验仪器: 铜-康铜温差电偶数字电压表(或电位差计)保温杯电热杯恒温水浴锅(含温度显示)等。 四、实验原理: 1、热电效应:两种不同成份的导体(本实验中选用铜-康铜)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。 2、测温原理:热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。热电偶实际上是一种能量转换器,它将热能转换为电能,用所产生的热电势测量温度。 【注意问题】 1、热电偶的热电势是热电偶工作端的两端温度函数的差,而不是热电偶冷端与工作端,两端温度差的函数 2 、热电偶所产生的热电势的大小,当热电偶的材料是均匀时,与热电偶的长度和直径无关,只与热电偶材料的成份和两端的温差有关 3、当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后,热电偶热电势的大小,只与热电偶的温度差有关;若热电偶冷端的温度保持一定,这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。 五、测量方法: 理论和实验均表明,接触电势差的大小和相接处的两种金属的性质及接触处的温度有关。

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