热电偶的标定
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。
如何标定热电偶
实验一热电偶和测温系统的标定一、实验目的1. 学习热电偶的焊接方法；2. 了解热电偶冷端补偿的重要性；3. 熟悉热电偶的特性和标定方法；4. 了解测温系统的组成和温度校准过程。
二、基本原理图1－1为温度测试的实验装置, 各部分的作用为:图1-1 测温系统方框图热源功率为300w, 能产生高达500℃的温度；热电偶: FU－2作标准热电偶；EA－2作被校准电偶；冰点槽: 用作热电偶的冷端处理；数字电压仪: 为热电势标准测量仪；动圈式仪表: 指示热源的温度；定温调节定温调节过程:图1－2为动圈仪表的面板。
当旋动“定温控制”旋钮时, 红色定温指针将指示预定的温度, 黑色指示指针随热源温度的上升向右移动, 逐渐靠近红色指针, 此时绿灯亮, 表明加热电源接通。
当红色指示灯亮时, 表明电源切断。
由于热惯性, 黑色指示将继续上升, 并超过红色指针指示的温度, 以后温度慢慢下降, 至红色指针附近, 继而绿灯又亮, 电源接通, ……如此反复多次, 当红灯和绿灯的指示时间相等且两灯指示之间和为（40±10）秒时, 黑色指针基本对准红色指针, 可认为热源温度已基本控制在定温点。
图1-2 动圈仪表面板利用上述装置, 可对热电偶和测温系统进行标定。
1. 热电偶的标定热电偶使用时, 是按照电偶标准分度值来确定温度的, “标定”就是对所使用的热电偶进行校验, 确定误差大小。
本实验用EU－2作为标准热电偶, EA-2作为被校热电偶, 数字电压表作电势的标准测量仪器, 动圈式仪表作定温控制作用, 使两支热电偶在相同温度时, 由数字电压表分别读出相应的电势值, 并由分度表查得相应的温度值, 然后以EU-2热电偶的温度标准, 来判断热电偶EA-2的误差。
2、以热源、热电偶EU-2和数字电压表组成标准测温系统, 用以测定热源的温度.热电偶EA-2与热电偶EU-2处于同一热点, 它与动圈式仪表组成被校测温系统, 以EU-2输出的数字电压表读数为基准, 分析被校测温系统的误差。
热电偶的定标与测温思考题
热电偶的定标与测温思考题
热电偶是一种常见的检测温度的仪器，它是由两种不同的金属线
或金属片构成的电阻有序组合，其开关电源在恒温条件下的电阻值比
较稳定，在受热时电阻变化很大。
它可以直接感知，迅速反映对应物
体表面的温度，因此被广泛应用于工业温度检测中。
热电偶的定标和测温分为三个步骤：
第一步：将标定设备上的两个电阻接入测量装置，经过延时电路，形成抗输入到比较环节，以准确测量电阻变化；
第二步：建立标定曲线，计算热电偶的对数函数关系；
第三步：以标定温度和标定热电阻的比值，预测温度随热电阻变
化的规律，并实施校准。
最后，将热电偶定标和测温的结果存储起来，作为检验与调试的
参考数据。
从以上的定标与测温过程可以看出，对于热电偶的正确使用，需
要保证其定标曲线的准确性，调试完成后，要定期进行校准，以保证
它的检测准确性。
此外，定标过程中，需要将热电偶与标定温度机紧
密联系，尽量避免在测温布线过程中受到外部影响所造成的偏差，这
要求操作者有一定的经验。
热电偶标定
热电偶标定
热电偶标定是检测相标定后电极-热电偶的信号和温度关系的一种方法。
它主要有以下注意事项：
1、接线正确：热电偶接线应正确，不要接反，否则会影响测量结果。
2、热电偶电源：热电偶输入电源要求是一定的，不可变动，否则将影响测量结果。
3、校准工具准备：标定前，应准备准确的温度控制表进行标定，需要确保其准确度。
4、校准的方法：标定的方法通常是将仪器的电极-热电偶放入精确温度模拟室中，调节它的温度，并记录相应的信号和温度。
5、取样：标定的重点是获取校准点的数据，要确保数据的准确性，此外，应根据不同的设备及其应用需求，取样，来确定测量范围。
6、校准结果分析：校准完毕后，分析校准结果，对其进行复核、比较，如果不满意，可以再次校准。
7、校准报告：记录标定信息，并根据该信息准备校准报告，这个报告将作为实际应用中热电偶准确性的证明文件。
热电偶标定是确保热电偶测量准确性的关键步骤，在操作前应对上述注意事项进行更详细的了解，以准确地完成标定工作。
热电偶制作与标定
1 热电偶制作与标定（实验序号03030012）所用仪器：1.HY30D 数字电位差计；2.CS501恒温水浴，冰瓶；3.电烙铁，焊锡丝，铜－康铜导线 一、实验目的：1.掌握热电偶的焊制方法与标定方法。
2.熟悉和掌握热电偶的测温原理和测温方法。
绘制热电偶的E ～t 曲线。
二、实验原理：1.热电偶制作分为两种方法：①一种是利用碳棒电弧熔接法。
碳棒接直流电源的正级。
将热电偶丝的铜和康铜导线两端分别磨光对齐绞接在一起，然后接到直流电源负极。
用热电偶接头轻轻打击碳棒即可引弧使热电偶接头熔接在一起而成。
这种方法是利用高温电弧将热偶丝熔化连接在一起的。
这样制作的热电偶适用于高温测量。
②另一种制作方法是焊接法。
将热电偶丝的两根导线的两端分别磨光对绞接在一起，然后用银焊或锡焊连接而成。
这种方法是利用熔化焊料连接而成。
银焊或锡焊的热电偶只适于低温范围（300℃以下）。
AAB A BB绞焊法 平行焊 埋入法2.测温原理：如图一电势E 是两端温度ｔ,ｔ0的函数，ｔ0不变时，)(t f EAt △tB恒温水浴 电位差计 冰瓶图一 图二3.热电偶的标定：如图二将热电偶冷端置于冰瓶中（0℃），热端置于恒温水浴中，水浴温度由标准温度计指示读出，以电位差计测量热电偶两端间电势E 0，改变水浴温度，可测得不同温度下对应的电动势，从而得出E ～t 曲线，热电偶校验系统与热电偶标定系统相同。
三、实验步骤：1.热电偶的制作：①将铜—康铜热偶丝两端分别用砂纸磨光、对齐、拧在一起（不超过3周）。
②按图接线路系统后，接通电源，将调压器调到一定电压（低于36伏）。
③将拧在一起的热电偶一端很快插入锡铂纸内，然后快速取出，会看到有火花出现。
④检验接头，如果呈光亮圆形即为合格，然后再以同样方法焊制另一端。
⑤重复上述步骤，每人做2～3对热电偶，做好后，断开电源。
2.热电偶的标定：①将做好的热电偶分组编号。
②将要标定的一组热电偶的热端置于恒温水浴内，将冷端置于冰瓶内，并将各热电偶按编号分别接在转换接线板上，按图示线路连接好电位差计。
热电偶定标实验误差分析
热电偶定标实验误差分析热电偶是一种常用的测量温度的仪器，它可以准确、可重复地测量温度，可以在低、中、高温条件下进行测量，所以它被广泛应用于工业生产、科学研究及医疗技术等领域。
热电偶定标实验是对热电偶进行标定的实验，是热电偶的一个重要的环节，它能确保热电偶的测量精度、可靠性和稳定性，以及确保热电偶的准确性。
热电偶定标实验的误差分析，涉及到温度校准、热电偶精度、温差误差、温度背景偏移、接线精度、电源电压误差等多个方面。
热电偶定标实验误差分析过程中，可以根据热电偶原理和精度标准，分析温度传感器精度是如何影响热电偶定标实验的准确度的，以及热电偶定标实验是否达到预期的精度要求。
这样的分析可以帮助在用户使用热电偶时，确保热电偶的准确性和可靠性，并及时发现故障，以便及时处理和解决问题。
为了进行热电偶定标实验，首先需要选择一个高精度的温度控制设备，这样才能确保温度的精度和稳定性。
其次，我们还需要使用热电偶，热电偶的精度应符合国家规定的标准，以确保热电偶定标实验可以准确有效地进行。
此外，我们还需要考虑温度背景偏移，这是一种热电偶定标实验中容易出现的误差，一旦出现温度背景偏移，就会影响热电偶定标实验的准确性，因此，我们还需要在定标实验中考虑温度背景偏移的影响。
对热电偶定标实验的误差分析，还要考虑电源电压的误差，电源电压也会影响热电偶测量的准确性。
此外，还要注意接线精度，热电偶定标实验中，接线精度要保证它们能够准确地传递信号，以保证热电偶定标实验的准确性。
最后，还要注意温差误差的分析，热电偶的温差误差会对定标实验的准确性产生影响，因此要分析温差误差的程度，以确保热电偶定标实验的准确度。
通过分析热电偶定标实验的误差，可以使热电偶测量温度的精度得到保障，以便正确地测量温度，确保精度和可靠性。
只有经过精确的定标实验和误差分析，才能使热电偶保持准确和可靠，从而提高其应用效果。
热电偶的标定
热电偶的标定
热电偶是利用热电效应测量温度的一种传感器，它多用于测量热电器、过热器、焊接
设备和热力等中温度。
由于它有极低的热电阻、数毫秒的响应时间、恒定的温度范围，热
电偶比其他温度测量传感器更为通用和可靠。
每个热电偶都具有不同的特性，它们应该得到正确的标定才能提供准确的测量结果。
热电偶标定既包括使用模拟技术的标定，也包括使用数字器件的标定。
一般来说，对热电
偶的标定主要包括校准和测粗度。
校准是一种使用来自几个标准温度源的参考温度把热电偶精确地校准到测量值与参考
值一致的过程，当温度变化时，热电偶测量值也会随之变化，这种变化称为精度变化，校
准的目的是将其精度提高。
测粗度是确定热电偶的热电粗度的过程，热电粗度可以理解为两个相邻测量点之间的
温度差，它用来衡量测量的精确性。
热电偶测量的精度值要求在一定的温度范围内，测粗
度能够反映出不同温度下热电偶的测量精度，以确定热电偶的测量准确性。
根据热电偶安装类型，可以采用固定式或可移式安装方式，对于固定式热电偶，一般
使用直接安装在探头上，首先在未安装热电偶前确定目标温度，然后根据特定测量点温度
值检查热电偶，并将热电偶安装到探头上，完成校准和测粗度过程，最后将安装完成的热
电偶验证无误并录入校准报告。
对于可移式安装的热电偶，首先确定温度值，然后将热电
偶放置到探头上完成校准和测粗度，最后将测量值写入校准报告中，校准完成。
热电偶标定是要求热电偶各个温度测量点准确无误的校准过程，只有在此过程中，热
电偶才能提供准确可靠的温度测量数据。
因此，在应用热电偶之前，必须完成热电偶标定，以确保热电偶的温度测量准确度。
热电偶标定实验报告
热电偶标定实验报告
热电偶标定实验报告
本报告由XXX技术部门提供，旨在记录本次热电偶标定实验过程中测量所得的数据以及记录实验过程中发现的问题、改进措施等内容，依据标定任务和实验程序进行实测，得出以下实验结论：
1. 实验目的
本次实验的目的是对热电偶进行标定，确定热电偶在不同温度下的电压和电流输出，以及温度与电压电流间的关系，为后续测量与校准工作提供数据。
2. 实验设备
本次实验使用了高精度电源、计算机和被测热电偶，温度采用液体温度计进行测量。
3. 实测结果
我们对热电偶在20~100℃范围内进行标定，结果表明：热电偶在-20.1 到101.8℃之间的电压输出为-700.1~700.1mV，电流输出在2.2~2.4 mA之间。
同时，热电偶的温度测量精度达到±0.2℃。
4. 发现问题
在本次实验过程中，未发现问题。
5. 改进措施
为了确保实验的可靠性，我们建议：1.在每次标定之前都要检查设备的质量；2.使用高精度设备，提高实验精度。
综上所述，本次热电偶标定实验结果满足要求，未发现问题，同时也建议采用改进措施，以确保实验的可靠性和准确性。
最终，祝该实验一切顺利！。
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9
1．珀尔帖效应
A
+
-B
T eAB(T)
❖ 什么是珀尔帖效应呢？ ❖ 通过上图你又能想到什么呢？
10
❖ 将同温度的两种珀不尔同帖的效金应属互相接触。由
于不同金属内自由电子的密度不同，在两 金属A和B的接触处会发生自由电子的扩 散现象，自由电子将从密度大的金属A扩 散到密度小的金属B，使A失去电子带正 电．B得到电子带负电．直至在接点处建 立了强度充分的电杨，能够阻止电子扩散 达到平衡为止。两种不同金属的接点处产 生的电动势称为电势，又称接触电势。此 效应称为珀尔帖效应。
EAB (T0 ) — 冷端的分势电势
14
重要结论：
❖ (1)如果热电偶二个电极的材料相同，二个接点温度虽不同 不会产生电势；
❖ (2)如果二个电极材料不同．但两接点温度相同，也不会产 生电势；
❖ (3) 当 热 电 偶 二 个 电 极 的 材 料 不 同 ， 且 A 、 B 固 定 后 ， EAB(T,T0)便为二接点温度T和T0的函数，即: EAB(T,T0)=E(T)-E(T0)
11
根据电子理论:
E
' AB
(T
)
kT e
ln
nA nB
或EA'（B T0 )
k T0 e
ln
nA nB
温度为T，T0产生的接触电势方向相反，故回路的接触电势为：
EA' B (T )
EA' B (T0 )
kT e
ln
nA nB
k T0 e
ln
nA nB
k e
(T
T0 ) ln
nA nB
12
2．汤姆逊效应
❖ 假设在一匀质棒状导体的一 端加热，则沿此棒状导体有 温度梯度导体内自由电子将 从温度高的一端向温度低的 一端扩散，并在温度较低一 端积累起来，使棒内建立起 一电场。当这电场对电子的 作用力与扩散力相平衡时， 扩散作用即停止。电场产生 的电势称为汤姆逊电势或温
差电势。此效应称为汤姆
逊效应。
To A
温度有关。
如果材质不均匀，则当热电极上各处温度不同时．将产生附
加热电势，造成无法估计的测量误差，因此，热电极材料的均
匀性是衡量热电偶质量的重要指标之一。
2．中间导体定律
在热电偶回路中插入第三、四种导体，只要插入导体的两端
温度相等，且插入导体是匀质的，则无论插入导体的温度分布
如何，都不会影响原来热电偶的热电势的大小。
如果它们的前后位置互换，则热电势极性相反，如:
EAB(T,T0) ＝一EBA(T,T0) EAB(T,T0)=一EAB(T0 ,T)
判断热电势极性最可靠的方法是将热端稍加热，在冷端用直流 电表辨别。
16
二、热电偶的基本定律
1. 均质导体定律
两种均质金属组成的热电偶，其电势大小与热电极直径、长
度及沿热电极长度上的温度分布无关，只与热电极材料和两端
eA(T,To)
T 温差电势原理图
13
当匀质导体两端的温度分别 是T、T时，温差电势为:
EA(T,T0)
dT或EB
(T
,
T0
)
T
T0 BdT
对于导体A、B组成的热电偶回路，当接点温度T＞T0时，回路的 温差电势等于导体温差电势的代数和，即:
T
T
EA(T,T0) EB (T,T0) T0 AdT T0 BdT T0 ( B )dT
7
热电效应
❖ 1823年塞贝克(Seebeck)发现．在两种不 同的金属所组成的闭合回路中，当两接触 处的温度不同时，回路中就要产生热电势， 称为塞贝克电势。这个物理现象称为热电 效应。
8
原理
EAB (T,T0 ) dT EAB (T ) EAB (T0 )
❖ 式中，αab为热电势率或塞贝克系数，其值随热 电极材料和两接点的温度而定；
综上所述，热电极A、B组成的热电偶回路，当接点温度T＞ T0时，其总热电势为：
EA(T ,T0
)
E
' AB
(T
)
EA' B
(T0 )
T
0 ( B )dT
[EA' B (T )
T T0
(
B
)dT ]
[EA' B
(T0
)
T0 0
(
B
)dT ]
EAB (T ) EAB (T0 ) EAB (T ) — 热端的分势电势
目录
❖ 简介 ❖ 热电偶 ❖ 热电阻 ❖ 晶体管和集成温度传感器 ❖ 本章小结
1
简介
❖ 什么是温度传感器？ ❖ 分类
2
什么是温度传感器？
❖ 温度传感器是一种将温度变化转换 为电量变化的装置。
3
分类
❖ 三类： （1）热电偶是将温度变化转换为电势变化 （2）热电阻是将温度变化转换为电阻值的变
化。 （3）晶体管和集成温度传感器是将温度的变
因此，我们可以将毫伏表(一般为铜线)接入热电偶回路，并
保证两个结点温度一致．就可对热电势进行测量，而不影响热
电偶的输出。
17
3．中间温度定律 热 电 偶 在 接 点 温 度 为 T ， T0 时 的 热
电势等于该热电偶在接点温度为T， Tn和Tn ， T0时相应的热电势的代数和， 即:
❖ 当 T0 保 持 不 变 ， 即 E(T0) 被 认 为 是 常 数 ， 则 热 电 势 置 EAB(T,T0)便为热电偶热端温度T的函数： EAB(T,T0)=E(T)-C 由此可知, EAB(T,T0) 和T有单值对应关系，这是热电偶测 温的基本公式。
15
热电极的极性：测量端失去电子的热电极为正极，得到电子的 热电极为负极。在热电势符号EAB(T,T0) ，规定写在前面的A、 T分别为正极和高温，写在后面的B、 T0分别为负极和低温。
结构简单，使用方便，精度高．热惯性小，可测
局部温度和便于远距离传送与集中检测、自动记
录等优点。
5
热电偶
❖ 热电偶的基本原理 ❖ 热电偶的类型及结构 ❖ 热电势的测量及热电偶的标定 ❖ 热电偶的传热误差和动态误差
6
热电偶的基本原理
❖ 一、热电效应 ❖ 二、热电偶的基本定律 ❖ 三、热电偶冷端温度及其补偿
化转变为电压或电流的变化。 ❖ 这三种传感器目前在工业产生中已得到广
泛应用，并且有与其相配套的显示仪表与 记录仪表。
4
热电偶
❖ 热电偶是将温度量转换为电势大小的热电式传感 器。
❖ 自19世纪发现热电效应以来，热电偶被越来越广
泛地用来测量100～1300℃范围内的温度，根据
需要还可以用来测量更高或更低的温度。它具有