实验4 E型热电偶冷端温度补偿实验

热电偶冷端温度补偿实验

（请先仔细阅读温控仪操作说明）

一、实验目的：

了解热电偶冷（自由）端温度补偿的原理与方法。

二、基本原理：

由实验四可知，热电偶是一种温差测量传感器。为直接反映温度场的摄氏温度值，需对其自由端进行温度补偿。热电偶冷端温度补偿的方法有：冰水法、恒温槽法、自动补偿法、电桥平衡法，常用的是电桥平衡法（图5-1），它是在热电偶和测温装置之间接入一个直流电桥，称为冷端温度补偿器，补偿器电桥在0℃时达到平衡(亦有20℃平衡)。当热电偶自由端(a、b)温度升高时(>0℃)热电偶回路的电势Uab下降，由于补偿器中PN结呈负温度系数，其正向压降随温度升高而下降，促使Uab上升，其值正好补偿热电偶因自由端温度升高而降低的电势，达到补偿目的。

三、实验设备及器材：

温度控制仪SET300、温度传感器实验模板、K.E热电偶、冷端温度补偿器、外接+5V电源适配器。

四、实验步骤：

1、温控仪电源先别开启，将热电偶插到温度控制仪两个传感器插孔中任意一个插孔中，（K型、E 型已装在一个护套内），K型热电偶的自由端接到温控仪面板上的E K端，用它作为标准传感器，配合温控仪用于设定温度，注意识别K型、E型引线标记及正极、负极不要接错；

2、将E型热电偶的自由端（蓝、绿线）接到数字万用表红、黑表笔，打开万用表电源开关，将量程设置到DC200mV挡，观察万用表的电压显示值，若为负，交换E型热电偶与万用表连接的蓝、绿线，然后记录下此时室温下对应的电压读数V于表5-1中；

3、开启温控仪电源，按表5-1对温控仪进行温度设置，当PV窗口显示值达到设定的温度值，且稳定之后，记录下该温度下对应输出的电压值V，并填入表5-1。

表5-1：E型热电偶测温数据（补偿前）

4、关闭温控仪电源，将E型热电偶从温控仪顶部加热孔中取出，让其充分冷却至室温；

5、将冷端温度补偿器(0℃)与冷却后的E型热电偶按图5-1相连，在补偿器④、③端加上补偿器电源+5V（用外接电源适配器），将冷端补偿器的①、②端接入数字电压表，记录下室温时对应的电压表读数V；

6、将E型热电偶重新插入温度控制仪加热插孔中，开启温控仪电源，按表5-2对温控仪进行温度设置，记录下各温度值下对应的万用表电压值，填入表5-2中。

-

A

+

图5-1 冷端补偿电路

注：图5-1中，T2为热电偶自由端（冷端）温度，T1为工作端（热端）温度，补偿器使用时，补偿器的温度探头（D1）应与热电偶自由端（冷端）紧靠在一起处于同一环境中。由E型热电偶分度表可知，当温度场温度不变，冷端温度每升高1℃，则温度场温度对应的热电势将下降约0.06mV，对于D1其正向压降Ud，温度每升高1℃，Ud下降约2mV。

表5-2：E型热电偶测温数据（冷端补偿后）

五、实验报告要求：

1、写出实验名称、实验目的、实验用到的仪器设备、实验时间、实验地点、班级、学号；

2、画出实验电路并简要地写出实验原理；

3、写出实验步骤；

4、分析补偿前后的两组数据，参照E型热电偶分度表，计算因补偿后使自由端温度下降而产生的温差值。

5、上述的温差值代表什么含义？

6、简述冷端补偿的原理。

★撰写实验报告注意事项：

1、数据处理过程中涉及到的公式（或者定理）必须给出，并写出必要的数据处理步骤及处理结果；

2、根据数据处理结果，写出简要的结论说明，如果有误差分析，应根据实际的实验操作过程，分析产生误差的原因和如何避免或减小这些误差。

3、作图必须使用铅笔，图中坐标刻度要均匀，比例要适中，不允许不使用直尺，直接凭手绘制坐标。

4、根据实验报告要求，完成实验报告撰写。

凡不按上述要求完成实验报告者，实验成绩判为不合格。