温差电偶的定标和测量

实验十温差电偶的定标和测量

实验目的

1．加深对温差电现象的理解。

2．了解校准热电偶温度计的基本方法。

实验仪器

铜－康铜热电偶，校准用的纯金属（铅、锌、锡）或标准热电偶，待测熔点的金属，杜瓦瓶，电位差计或数字电压表，电炉等。

实验原理

1．热电偶的测温原理

把两种不同的导体或半导体连接成一闭合回路，如图4－10－1所示。如两接点分别处于不同的温度T 和T 0，则回路中就会产生热电动势，这种现象称作热电效应。同时把这个电路叫做A 、B 组成的热电偶，如铂－

铂铑热电偶、铜－铁热电偶等。在图4－10－1所示的热电偶回路中，产

生的热电势由接触电势和温差电势两部分组

成。温差电势是在同一导体的两端因温度的不

同而产生的一种热电势，由于材料中高温端的电子能量比低温端的电子能量大，因而从高温

端扩散到低温端的电子数比从低温端扩散到高温端的电子数多，结果使高温端失去电子而带正电荷，低温端得到电子而带负电荷，产生一附加的静电场。此静电场阻碍电子从高温端向低温端的扩散，在达到动态平衡时，导体的高温和低温端间有一个电位差V T －V T 0，此即温差电势。在热电偶回路中，导体A 和B 分别有自己的温差电势e A （T ，T 0）和e B （T ，T 0）。

接触电势的产生原因是两种导体材料的电子密度和逸出功不同。这样，当两种导体接触时，电子在其间扩散的速率就不同，使一种导体因失去电子而带正电荷，另一种导体因得到电子而带负电荷，在其接触面上形成一个静电场，即产生了电位差，这就是接触电势，其数值取决于两种不同导体材料的性质和接点的温度。在热电偶回路中两个接点分别有不同的接触电势e AB （T ）,e AB （T 0）。

由于温差电势和接触电势的影响，在热电偶回路中产生的总热电势可表达为 ),()(),()(),(0000T T e T e T T e T e T T E A AB B AB AB ??+= （4－10－1）它是材料和温度的函数，对确定的热电偶材料，热电势E AB (T ,T 0)是温度T 和T 0的函数差

)()(),(00T f T f T T E AB ?= （4－10－2）

如果使某接点温度固定（常取水的三相点温度作为T 0），则总电势成为温度T 的单值函数

)(),(0T T T E AB ?= （4－10－3）这一关系式可通过实验获得。得到)(T ?后，我们测出热电偶接点处于某未知温度时的E AB 值（另一接点温度T 0），就可得到此温度值。

2．有关热电偶回路的几点结论

（1）若组成热电偶回路的两种导体相同，则无论两接点温度如何，热电偶回路内的总热电势为零。

（2）如热电偶两接点温度相同，则无论导体由何种材料制成，热电偶回路内的总热电势亦为零。

（3）热电偶的热电势只与接点的温度有关，与导体的中间温度分布无关。

（4）热电偶在接点温度为T 、T s 时的热电势，等于热电偶在接点温度为T 、T 2和T 2、T s 时的热电势的代数和。

（5）在热电偶回路中接入第三种材料的导线，只要第三种材料的两端温度相同，第三种导线的引入就不会影响热电偶的热电势，这一性质称中间导体定律。

（6）当两接点温度分别是T 1和T 2时，由导体A 、B 组成的热电偶的热电势等于AC 热电偶和CB 热电偶的热电势之和。即

),(),(),(212121T T E T T E T T E CB AC AB += （4－10－4）导体C 称标准电极，一般用铂制成，这一性质称标准电极定律。

正是由于上述这些性质，才使我们对热电偶的热电势的测量成为可能，在实际使用中我们往往需要在热电偶回路里接入各种仪表（如电位差计、灵敏电流计）、连接导线等。但只要与这些器件相接的各接点的温度保持相同，就不必担心对热电势产生影响，而且也允许用任意的焊接方法来焊制热电偶。

需要注意，只有当组成热电偶材料的化学成分和物理状态是均匀的时，才有上述结论成立，如材料的理化性质不均匀（如组分有变化、结构不均匀等），就会引入难以确定的附加电动势而使结果产生较大的误差。

3．热电偶的校准

在实际测温前，必须知道热电偶的热电势－温度关系曲线，称作校准曲线，以后就可以根据热电偶与未知温度接触时产生的电动势，由曲线查出对应的温度。常用的几种具有标准组分的热电偶（如由含铂90%、铑10%的铂铑丝和纯铂丝组成的铂铑－铂热电偶；由含镍89%、铬9.8%、铁1%、锰0.2%的镍铬丝和含镍94%、铝2%、铁0.5%、硅1%、锰2.5%的镍铝丝组成的镍铬－镍铝热电偶等），它们的校准曲线（或校准数据表）在有关手册中可以查到，不必自己校准，如果实验室自制的热电偶组分并不标准，则校准工作就是不可缺少的了。

校准热电偶的方法有两种。

（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的气压下（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的对应的电动势，从而得到热电势—温度关系曲线，这就是所求的校准曲线。

本实验采用固定点法对热电偶进行校准。为此将热电偶的冷端保持在冰水混合物内，其温度在标准大气压下是0℃，我们选择水的沸点、锡、锌和铅的熔点分别作为校准的固定点。

为了使测量结果较为准确，对于金属的熔点不是在加热的过程中进行测量，而是待金属熔解后，撤去热源使其冷却的过程中确定其凝固点（对金属来说凝固点与熔点完全相同），由于金属在凝结和熔解过程中其温度是不变的，我们可以利用这一特性测定金属的凝固点，为此我们用电位差计（或数字电压表）测定热电势随时间的变化曲线，如图4－10－2所示。如果在一定的时间（至少几分钟）内，热电动势值基本不变，则该值对应的温度就是所测金属的凝固点。本实验所用的热电偶校准电路如图4－10－3所

示，在热电偶与电位差计的测试端相连时，应注意其正负极性不要接错。

实验内容

1．按图4－10－3接线，而后对电位差计进行校准，校准完毕再进行测量。

2．将热电偶测温端放入在盛有冰水混合物的杜瓦瓶中，测量0℃时的热电势（应为零）。

3．用电炉加热水，待沸腾后将热电偶放入水中测其热电势。

4．用电炉加热专用容器中的纯锡，待锡全部熔化后切断电炉电源，由其自然冷却，将电偶测温端放入熔化的金属中，测定其热电热势—时间关系曲线（一分钟测一个点）。作图确定与锡的凝固点相对应的热电势的值。

5．作被校热电偶的校准曲线，以温度为横轴，热电势为纵轴，以所测的四个固定点作热电偶的校准曲线（相邻点间以直线相连。更准确的办法要用到曲线拟合的方法）。

6．同法测未知熔点的焊锡的凝固点的热电势，从热电偶的校准曲线上查出焊锡的熔点温度。

注意事项

1．为了避免热电偶受熔融的金属玷污，故将热电偶测温端置于一端封闭的铜管中，使其与待测金属隔离。为保持热电偶与铜管良好的接触，测量时应在铜管底部滴入几滴硅油，热电偶测温端应插入硅油中，不能悬空。

2．除结点外，热电偶丝之间及与铜管之间应保持良好的电绝缘，以免短路而造成测试错误。

3．掌握电炉加热时间，当金属全部熔融后，应及时切断电源。否则，会因加热时间过长，温度过高，一方面使金属氧化，也延长了金属冷却所用的时间。

4．由于整个测量过程时间较长，电位差计校准后仍会发生漂移，所以在每次测量前都应重新校准。

5．每种金属测完后，必须重新升温使金属熔化，取出铜套管，然后切断电源，否则在金属冷却时会收缩而不易取出铜套管。

思考题

1．具体考察一下在实验线路中热电偶是如何和第三种金属连成回路的，接头在哪里？处在什么温度？并证明若电偶与第三种金属的两个接头温度一样时，回路电动势不因加接第三种金属而变化。

2．为什么要测金属凝固时的热电势？测熔化时的热电势能行吗？

3．若以一内阻及电流灵敏度均已知的灵敏电流计代替电位差计，能否测定热电偶的电动势？为什么？

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

(完整word版)热电偶温度计的测温原理、选型及其应用

《自动检测技术及仪表》课程设计报告热电偶温度计的测温原理、选型及其应用学院：班级：姓名：学号：

目录一摘要 (3) 二热电偶温度计的测温原理 (3) 2.1 热电偶的测温原理 (3) 2.2 接触电势 (4) 2.3 温差电势 (4) 2.4 热电偶温度计闭合回路的总热电势 (4) 三热电偶温度计的组成结构及其作用和特 (5) 3.1 热电偶温度计的组成结构 (5) 3.2 热电偶温度计的作用及特点 (6) 四热电偶温度计测温技术中涉及到的定则 (7) 4.1 均质导体定则 (7) 4.2 中间导体定则 (7) 4.3 连接导体和中间温度定则 (8) 五热电偶温度计的误差分析及选型 (8) 5.1 影响测量误差的主要因素 (8) 5.1.1插入深度 (8) 5.1.2响应时间 (9) 5.1.3热辐射 (10) 5.1.4冷端温度 (11) 5.2 热电偶温度计的选型 (11) 六现场安装及其注意事项 (13) 七总结 (13) 八参考文献 (15)

一、摘要热电偶温度计是一种最简单﹑最普通，测温范围最广的温度传感器，是科研﹑生产最常用的温度传感器。在使用时不注意，也会引起较大测量误差。针对当前存在的问题，详细探讨影响测量误差的主要因素：热电偶插入深度﹑响应时间﹑热辐射及冷端温度等因素对测量的影响；在使用时应该怎样选择热电偶温度计，以及使用时的一些安装注意事项，这对提高测量精度，延长热电偶寿命，都有一定的意义。二、热电偶温度计的测温原理热电偶温度计是一种感温元件 , 把温度信号转换成热电动势信号 , 通过电气仪表转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的均质导体组成闭合回路 , 当两端温度不同时 , 回路中就会产生电势，这种现象称为热电效应（或者塞贝克效应）。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°C 时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。在热电偶回路中接入第三种金属材料时 , 只要该材料两个接点的温度相同 , 热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此 , 在热电偶测温时 , 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。热电偶温度计测温原理图如图所示：其中，T是热端、工作端或者测量端， T

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=

实验二十一__热电偶的原理及现象实验

热电偶的原理及现象一、实验目的：了解热电偶测温原理。二、基本原理：1821年德国物理学家赛贝克（T?J?Seebeck）发现和证明了两种不同材料的导体A和B组成的闭合回路，当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。这种物理现象称为热电效应（塞贝克效应）。热电偶测温原理是利用热电效应。如图21—1所示，热电偶就是将A和B二种不同金属材料的一端焊接而成。A和B称为热电极，焊接的一端是接触热场的T端称为工作端或测量端，也称热端；未焊接的一端处在温度T0称为自由端或参考端，也称冷端(接引线用来连接测量仪表的图21—1热电偶两根导线C是同样的材料，可以与A和B不同种材料)。T与T0的温差愈大，热电偶的输出电动势愈大；温差为0时，热电偶的输出电动势为0；因此，可以用测热电动势大小衡量温度的大小。国际上，将热电偶的A、B热电极材料不同分成若干分度号，并且有相应的分度表即参考端温度为0℃时的测量端温度与热电动势的对应关系表；可以通过测量热电偶输出的热电动势值再查分度表得到相应的温度值。热电偶一般用来测量较高的温度，应用在冶金、化工和炼油行业，用于测量、控制较高的温度。本实验只是定性了解热电偶的热电势现象，实验仪所配的热电偶是由铜—康铜组成的简易热电偶，分度号为T。实验仪有二个热电偶，它们封装在悬臂双平行梁上、下梁的上、下表面中，二个热电偶串联在一起，产生热电势为二者之和。三、需用器件与单元：机头平行梁中的热电偶、加热器；显示面板中的F/V表(或电压表)、-15V电源；调理电路面板中传感器输出单元中的热电偶、加热器；调理电路单元中的差动放大器；室温温度计（自备）。四、实验步骤： 1、热电偶无温差时差动放大器调零：将电压表量程切换到2V档，按图21—2示意接线，检查接线无误后合上主、副电源开关。将差动放大器的增益电位器顺时针方向缓慢转到底（增益为101倍），再逆时针回转一点点（防电位器的可调触点在极限端点位置接触不良）；再调节差动放大器的调零旋钮，使电压表显示0V左右，再将电压表量程切换到200mV档继续调零，使电压表显示0V。并记录下自备温度计所测的室温tn。

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

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。

热电偶测温基本原理

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。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。 A,B 两种导体，一端通过焊接形成结点，为工作端，位于待测介质。另一端接测温仪表，为参考端。为更好地理解下面的内容，我们将以上测温回路中形成的热电动势表示为EAB(T1,T0),理解为：A、B两种导体组成的热电偶，工作端温度为T1,参考端温度为T0，形成的热电动势为EAB(T1,T0)。需要特别强调的是：热电偶测温，归根结底是测量热电偶两端的热电动势。测量仪表能够让我们看到温度数值，是因为它已经将热电动势转换成了温度。图中，工作端温度T1, A、B与C、D连接处温度为T2，测量仪表端(参考端)温度为T0。我们可以把总回路的总电动势E 分成两段热电动势的和，即A、B为一段，热电动势为EAB(T1,T2)，C、D为另一段，热电动势为ECD(T2,T0), 即： E= EAB(T1,T2)+ ECD(T2,T0) (热电偶中间导体定律) (1)

在上图中，如果C、D的材质和A、B完全一样，即C即为A，D即为B,相当于热电偶A、B 在T2(中间温度)处产生了一个连接点，此时，回路总电势为： E= EAB(T1,T2)+ EAB(T2,T0)= EAB(T1,T0) (热电偶中间温度定律) (2) 从式(2)我们可以看出，只要是相同的热电偶，中间产生了连接点，则总电势与连接点的温度(中间温度)无关，而只与工作端和参考端的温度有关。这正是我们希望得到的。我们在热电偶布线中，不需要考虑中间有没有连接点，也不需要考虑连接点的温度，而是和一根热电偶连接到介质和测量仪表一样。再来比较式(2)和式(1)。如果我们能找到某种材料C、D，它能满足： ECD(T2,T0)= EAB(T2,T0) (3) 则式(1)成为： E= EAB(T1,T2)+ ECD(T2,T0)= EAB(T1,T2)+ EAB(T2,T0)= EAB(T1,T0) (4) 满足式(3)的材料C、D我们称为热电偶A、B的补偿导线。式(4)还告诉我们，使用了补偿导线，我们将T2延伸到了T0，但最后我们的测量结果与T2无关，这样我们也可以理解为，因为我们使用了导线C、D，是它补偿了T2处连接所产生的附加电势，而使得我们最终测量不需要再考虑T2，这也是C、D为什么叫补偿导线的原因， 2．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。

实验一热电偶制作、校验及其静态特性测试实验(修改)

实验一热电偶制作、校验及其静态特性测试实验一、实验目的 1、掌握热电偶测温原理和温度测量系统组成，学习热电偶测温技术，提高学生的实验技能和动手能力； 2、了解热电偶的制作原理，学习热电偶的焊接方法； 3、掌握电位差计的工作原理及使用方法； 4、了解模拟式显示仪表及数字式显示仪表校验方法,从而能较全面的了解与使用显示仪表； 5、掌握工业热电偶比较式校验的实验方法； 6、掌握热电偶的静态特性测试方法及数据处理技术。二、实验内容 1、根据热电偶的测温原理，利用实验室提供的热电偶丝等材料制作热电偶，每组制作2支； 2、对选用的显示仪表和电位差计进行校正； 3、采用双极比较法设计热电偶校验系统电路，并对自己制作的热电偶进行校验； 4、测定在校验温度点的热电偶电势，绘制被校热电偶的静态关系曲线； 5、设计单点测温线路、温差测温线路、串联和并联测温线路，画出你所设计的测温线路，简述设计的测温线路的特点和用途，并进行实际的测试。三、实验原理使用中的热电偶由于长期受高温作用和介质的侵蚀，其热电特性会发生变化，为了保证测温的准确和可靠，热电偶应定期进行检定，若检定结果其热电势分度表的偏差超过允许的数值时，则该热电偶应引入修正值使用。如热电偶已腐蚀变质或已烧断，则应修理或更换后再行检定。工业热电偶的检定方法有双极比较法，同名极法等多种，本实验采用双极比

较法进行检定。其方法是用高一级的标准热电偶与被检偶的工作端处在同一温度下，比较它们的热电势值，然后求出被检偶对分度表的偏差，然后根据表1判断被检偶是否合格，这种方法设备简单、操作方便，一次可检定多支热电偶，常受人们欢迎。采用此法检定时，将被检偶与标准偶捆绑扎在一块，工作端插入管状电炉中间的热电势值与分度表上对应点数据进行比较，求出被检热电偶的偏差值，对于镍铬-镍硅热电偶，通常在400℃，600℃，800℃，1000℃四个整百分数上进行检定。表1 各种常用热电偶对应分度表的允许偏差附注：表中t为工作端温度，允许以℃或以实际温度的百分数表示时，两者中采用数值较大的一个值，本试验按II等级计算。本实验标准热电偶采用铠装镍铬-镍硅热电偶，被检偶采用的自制镍铬-镍硅热电偶，通过鉴定同时获得这种热电偶的静态特性（即热电偶与温度的对应关系）。我国标准热电偶传递表见附录I。四、实验装置及设备 1、标准镍铬—镍硅热电偶（分度号K） 1支附标准偶检定证书一份

热电偶测量原理

热电偶测量原理摘要：温度，无论是在工业还是农业生产过程中都属于很普遍又很重要的指标。测量温度信号使用各种类型的温度传感器实现，如热电偶（TC）、热电阻（RTD）、热敏电阻（NTC）等。本文主要介绍热电偶测量原理及其类型，以及对热电偶选取的简单介绍。一、何为热电偶两种不同材料的导体或半导体（通常称为热点极）两端接合（接合点A与B）形成回路时候，当两端的接合点T A≠T B时，在回路中就会产生电动势，通过温度差变化引起电动势的变化称为热电效应，该电动势又被称为热电势，如图 1所示。由于该热电势是由两种不同的导体材料产生的，又称之为热电偶。由热电偶的定义可以发现，热电偶可将温度直接转化电信号，使得测量可以很容易简单的进行。图 1 热电效应原理二、热电偶类型对于热电偶热电势的产生需要达到如下条件： 1.两种不同材料的导体或半导体； 2.温度差的产生，即TA≠TB；改变T A（称之为测量端，也叫热端）结点温度时，保持T B（称之为参考端，也叫冷端）处于一恒温状态，就能通过热电势与温度关系得出该两种材料所形成的热电偶分度表，由于热电势指的是E AB（T A，T B），两端接合点温度差所对应的电势差有关，而温度差相同但温度段不同时对应的信号大小也是不一致的，例如0~50℃和50~100℃的温度差相同，但信号大小却是不相同，为了准确测量温度信号就必须把其中一头的温度固定下来，通常分度表的T B一般为0℃。所以从理论上讲，任何两种导体都可以配制为热电偶，但得到的并不全是满足测量需求的，如测温精度、测温范围、测温瞬变程度等。在多年的时间测试了许多种热电材料组合的热电特性，经过百多年的发展已经对产品的规格及性能都已标准化。目前常用的热电偶类型有8种，S、R、B、E、T、J、K、N。其中S、R、B属于贵金属材料热电偶；E、T、J、K、N属于廉金属材料热电偶。对于热电偶类型所选用的材料均可在网上找到对应资料。对于不同型号类型热电偶拥有自己所测量的最优温度区间，将在后续选取中进一步介绍。三、热电偶测量原理四个热电偶基本经验定律： 1.均质导体定律：由同一种均质材料两端焊接组成闭合回路时，无论导体两端及其截面温度如何分布，均不产生接触电势，而温差电势相互抵消，总电势为零； 2.中间导体定律：在热电偶回路中接入中间导体（第三导体），只要中间导体两端温度相同，中间导体的引入对热电偶回路的总电势没有影响；

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

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

温度传感器实验报告

温度传感器实验姓名学号一、目的 1、了解各种温度传感器（热电偶、铂热电阻、PN 结温敏二极管、半导体热敏电阻、集成温度传感器）的测温原理； 2、掌握热电偶的冷端补偿原理； 3、掌握热电偶的标定过程； 4、了解各种温度传感器的性能特点并比较上述几种传感器的性能。二、仪器温度传感器实验模块热电偶（K 型、E 型） CSY2001B 型传感器系统综合实验台（以下简称主机）温控电加热炉连接电缆万用表：VC9804A，附表笔及测温探头万用表：VC9806，附表笔三、原理（1）热电偶测温原理由两根不同质的导体熔接而成的闭合回路叫做热电回路，当其两端处于不同温度时则回路中产生一定的电流，这表明电路中有电势产生，此电势即为热电势。

图1中T 为热端，To 为冷端，热电势本实验中选用两种热电偶镍铬—镍硅（K 分度）和镍铬—铜镍（E 分度）。（2）热电偶标定以K 分度热电偶作为标准热电偶来校准E 分度热电偶，被校热电偶热电势与标准热电偶热电势的误差为式中：——被校热电偶在标定点温度下测得的热电势平均值。 ——标准热电偶在标定点温度下测得的热电势平均值。 ——标准热电偶分度表上标定温度的热电势值。

——被校热电偶标定温度下分度表上的热电势值。 ——标准热电偶的微分热电势。（3）热电偶冷端补偿热电偶冷端温度不为0℃时，需对所测热电势值进行修正，修正公式为： E（T，To）=E(T,t1)+E(T1,T0) 即：实际电动势＝测量所得电势＋温度修正电势（4）铂热电阻铂热电阻的阻值与温度的关系近似线性，当温度在0℃≤T≤650℃时，式中：——铂热电阻T℃时的电阻值 ——铂热电阻在0℃时的电阻值 A——系数（=3.96847×10-31/℃） B——系数（=-5.847×10-71/℃2）将铂热电阻作为桥路中的一部分在温度变化时电桥失衡便可测得相应电路的输出电压变化值。（5）PN结温敏二极管半导体PN 结具有良好的温度线性，根据PN 结特性表达公式可知，当一个PN 结制成后，其反向饱和电流基本上只与温度有关，温度每升高一度，PN 结正向压降就下降2mv，利用PN 结的这一特性可以测得温度的变化。（6）热敏电阻热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度升高而急剧下降这一特性制成的热敏元件。它呈负温度特性，灵敏度高，可以测量小于0.01℃的温差变化。图2为金属铂热电阻与热敏电阻温度曲线的比较。