大学物理实验 热电偶温度计设计
热电偶定标实验
实验4—8 热电偶定标实验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。
【实验目的】1. 加深对温差电现象的理解。
2. 了解热电偶测温的基本原理和方法。
3. 了解热电偶定标基本方法。
【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得温差电动势与温度的关系。
图4-8-1 闭合电路大学物理实验如果用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4-8-1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。
热电偶温度计的课程设计1概要
热电偶温度计的毕业设计题目：热电偶温度计的设计与制作系别：机电工程系专业：检测技术及应用班级：计量学生姓名：刘一指导老师：陆晓强完成日期：2013年3月15日河南质量工程职业学院河南质量工程职业学院毕业设计③热电偶测温计的设计与制作设计任务和要求1．设计指标①实现智能数字显示仪表。
要求8位数码管显示，4位显示测量值，4位显示设定值；②4输入按钮：功能选择、数码管选择、数字增加、数字减少；③2．设计要求①画出电路原理图（或仿真电路图）；②元器件及参数选择；③电路仿真与调试；④PCB文件生成与打印输出。
3．制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。
4．编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
1.1选题的意义热电偶具有构造简单、适用温度范围广、使用方便、承受热、机械冲击能力强以及响应速度快等特点，常用于高温区域、振动冲击大等恶劣环境以及适合于微小结构测温场合；但其信号输出灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号和前置放大器温度漂移的影响，因此不适合测量微小的温度变化。
1.2 设计方案通过B型（铂铑30）热电偶测量的答题思路为1.3热电偶测温计的设计1.3.1．智能仪表基本模块硬件电路智能仪表基本模块由单片机、输入按钮、硬件显示和通信接口组成原理图：+5VG 13R C K12S E R 14S R C L R10S R C K 11Q A 15Q B 1Q C 2Q D 3Q E 4Q F 5Q G 6Q H 7Q H 19Uy 1S N 74H C 595G 13R C K12S E R 14SR C L R 10S R C K 11Q A15Q B 1Q C 2Q D 3Q E 4Q F 5Q G 6Q H 7Q H 19Uy 2S N 74H C 595dataRCK SRCK+5V....a 11b 7c 4d 2e 1f 10g 5h3L 12L M 9RM 8R6SM2....a 11b 7c 4d 2e 1f 10g 5h3L 12L M 9RM 8R6SM1n1n2n3n4n5n6n7n8.b c d e f g hab c d e f g h an 5n 6n 7n 8n 1n 2n 3n 4AN2AN3AN4AN1Rz 15101234JL E D 1234Jk ey 1123J5951510Ω x 4....510Ω x 8(1)最小系统板电路(2)电源电路(3)按键电路(4)扬声器电路（5）数码管电路(6)信号调理电路(7)功率驱动电路(8)LED电路1.3.2 智能仪表基本模块的功能：（1）具有两排8个是数码管显示，分别显示测量值与设定值，数码管由74HC595驱动，因此只需要3个单片机引脚，可以用SPI接口引脚：PB4、PB5（MOSI）和PB7（SCK），或是采用I/O引脚搭配时序的方法驱动。
热电偶温度计的设计
热电偶温度计的设计本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March热电偶温度计的设计Xxxxxxxxxxx 计算机科学与工程学院计算机科学与技术xxxxx班学号：xxxxxx邮编：xxxxx摘要热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质的温度。
在本实验中利用点热偶测量温度，其基本原理就是热电效应。
将两种不同的金属两端分别连接起来，构成一个闭合回路，一端加热一端冷却，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。
因为这种温差电动势是两个接触点温度差的函数，所以利用这一特性制成温度计测量温度。
关键字热电偶，温度差，电动势，水浴锅前言在做热电偶温度计设计这一实验中时，了解了热电偶和温度差现象，引发了我对它的兴趣，经过自己的查阅资料成功设计出该实验的设计方案。
实验仪器介绍铜-康铜温差电偶、数字电压表、水浴锅、保温杯实验原理1)温度差现象把两种不同的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合连接成回路，并使两接点处于不同温度，则回路中就产生电动势。
这种现象称为塞贝克效应（热电效应）。
这种电动势与两接点的温度及两材料性质有关，所以称为热电动势温差电现是由温差而引起电动势以及由电流而引起吸热和放热的现象，又称热电现象。
它包括塞贝克、珀耳帖及汤姆孙等三个效应。
塞贝克效应将两个不同导体（或半导体）两端相连，组成一回路，当两个接头处在不同温度时，在回路中有电动势产生的现象。
1821年由德国物理学家T.塞贝克发现。
这电动势称为温差电动势。
金属的塞贝克效应常被应用于测量温度，而半导体的塞贝克效应常可被用来将热能直接转化成电能，即制成半导体温差发电器。
珀耳帖效应当有电流通过由两种不同材料组成的回路时，在两种材料的接头处会发生吸热或放热的现象。
1834年由法国物理学家J.珀耳帖发现。
热电偶温度计的制作与标定
实验 热电偶温度计的制作与标定一． 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校正方法 3． 掌握电位差计的原理和使用方法 二． 实验原理 1. 热电偶原理将两种不同材质的金属导线连接成闭合回路，如果两接点的温度不同，由于金属的热电效应，在回路中就会产生一个与温差有关的电动势，称为温差电势。
在回路中串接一毫伏表，就能粗略地测出温差电势值。
如下图：温差电势的大小只与两个接点的温差有关，与导线的长短粗细和导线本身的温度分布无关。
这样一对导线的组合就称热电偶温度计。
简称热电偶。
实验表明，在一定温度范围，温差电势E 与两接点的温度T 0, T 存在着函数关系E=F(T 0 , T), 如果一个接点T 0（通常指冷端）的温度保持不变，则温差电势就只与另一个接点T （通常指热端）的温度有关，即E=F(T) ，当测得温差电势后，即可求出另一个接点（热端）的温度。
为了增加温差电势，提高测量精度，可将几个热电偶串联成热电堆，如下图：热端（测量点） 冷端（参考点） 热端（测量点） 冷端（参考点）热电偶示意图热电堆示意图2、热电偶的标定将热电偶作为温度计，必须先将热电偶的温差电势与温度值T之间的关系进行标定。
一般不用内插式计算，而是用实验方法，用表格或T-E（或E-T）特性曲线形式表示。
标定方法，一般采用：○1固定点法，即测量已知沸点或熔点温度的标准物质在沸点或熔点时的温差电势值。
○2标准热电偶法，将待标热电偶与标准热电偶一起置于恒温介质中，逐点改变恒温介质的温度，待热电偶处于热平衡状态下测出每一点的温差电势。
热电偶的T-E特性曲线如下图：3、热电偶的分类热电偶的种类繁多，各有其优缺点。
可根据不同的用途选择不同型号的热电偶。
目前我国已经标准化的常用商品热电偶，有以下几种直流电位差计1台恒温水浴1套隔离变压器（1KV A 30V公用）2台钢丝钳 1 把绝缘套管2根电偶丝公用硼砂公用硅油公用四．实验步骤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。
热电偶温度特性实验
实验四K热电偶温度特性实验1、实验目的：了解热电偶测温原理及方法和应用。
2、基本原理：K型热电偶是由镍铬-镍硅或镍铝材料制成的热电偶，偶丝直径不同，测量的温度范围也不同。
对于确定的热电偶，其温度测量范围和电动势随温度的变化曲线是确定的，可通过查表得到。
选用确定的K型热电偶，插入温度源中，把热电偶的输出端通过差分放大，获得热电偶的电动势。
记录测量电动势，通过测量热电偶输出的电动势值再查分度表得到相应的温度值。
3、需用器件与单元：主机箱、温度源、Pt100热电阻(温度源温度控制传感器)、Ｋ热电偶(温度特性实验传感器)、温度传感器实验模板、应变传感器实验模板(代mV发生器)。
4、原理图如下图4.8所示图4.8 K热电偶原理图5、实验步骤：热电偶使用说明：热电偶由Ａ、Ｂ热电极材料及直径(偶丝直径)决定其测温范围，如Ｋ(镍铬-镍硅或镍铝)热电偶，偶丝直径3.2mm时测温范围０～1200℃，本实验用的Ｋ热电偶偶丝直径为0.5mm，测温范围０～800℃；Ｅ(镍铬-康铜)，偶丝直径3.2mm时测温范围-200～+750℃，实验用的Ｅ热电偶偶丝直径为0.5mm，测温范围-200～+350℃。
由于温度源温度＜200℃，所以，所有热电偶实际测温范围＜200℃。
从热电偶的测温原理可知，热电偶测量的是测量端与参考端之间的温度差，必须保证参考端温度为０℃时才能正确测量测量端的温度，否则存在着参考端所处环境温度值误差。
热电偶的分度表(见附录)是定义在热电偶的参考端(冷端)为０℃时热电偶输出的热电动势与热电偶测量端(热端)温度值的对应关系。
热电偶测温时要对参考端(冷端)进行修正(补偿)，计算公式：E(t,t0)=E(t,t0＇)+E(t0＇, t0)式中：E(t,t0)—热电偶测量端温度为ｔ，参考端温度为t0=０℃时的热电势值；E(t,t0＇)—热电偶测量温度ｔ，参考端温度为t0＇不等于０℃时的热电势值；E(t0＇,t0)—热电偶测量端温度为t0＇，参考端温度为t0=０℃时的热电势值。
热电偶温度计标度实验报告
热电偶温度计标度实验报告热电偶是一种用来测量温度的常用仪器，多用于工厂和实验室。
热电偶可用来测量热液体、热气体、表面温度和容器内温度等。
本报告主要讨论热电偶温度计标度实验，包括标准化热电偶的准备工作、热电偶标度的基本原理、热电偶标度实验的执行过程和实验结果的分析。
一、准备工作1.备实验设备：热电偶温度计、温度探头、温度控制终端、样品玻璃杯、可调整加热器和水冷却装置。
2.备实验条件：样品玻璃杯中应装满可用的热水，预热水温由温度控制终端调节，待温度稳定后，热电偶应深入水中测量温度，水温控制范围应在25-150℃之间进行实验。
3.备实验参数：实验中使用专用热电偶，温度探头长度应控制在2-3米，预热水温应在25-150℃之间每隔10℃进行调节，每个温度值测试3次，实验可采用“三点标度”的基本原理。
二、热电偶标度的基本原理“三点标度”是热电偶标度的基本原理。
它工作的基本过程是将热电偶和温度探头连接在一起，将温度探头放置于预热水池中，再给温度控制终端设置三个不同的温度值，让热电偶探测到的温度数值与预设的三个温度值相符，从而实现热电偶的标度。
三、热电偶标度实验的执行过程1.备材料：首先准备好实验所需的各种材料，如温度探头、温度控制终端、样品玻璃杯和可调整加热器等，并将它们连接在一起；2.水温度调节：将热水温度逐渐升高，控制在25-150℃之间，每隔10℃调节一次，直到温度稳定为止；3.定温度：在热水温度稳定的情况下，给热电偶和温度探头设置三个不同的温度值，并调节到探头深入水中测试的温度，观察热电偶探测到的温度值是否与预设的三个温度值相差无几；4.验结果分析：将测试结果记录下来，并通过数据分析得出标度实验的精确值，判断测量结果是否符合标准。
四、实验结果分析实验中，热电偶和温度探头设置的三个温度值应分别与预设的三个温度值进行比较。
经过测试，实验结果表明，热电偶探测的温度值偏差值与预设的值在±2℃范围内，测试结果满足标度实验要求，说明热电偶的标度精度较高。
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。
实验四 热电偶数字温度计的设计与定标1
实验四 热电偶数字温度计的设计与定标
【实验目的】
1、了解热电偶测温的基本原理和方法。
2、掌握数字温度计的设计和调试技巧。
【实验仪器】
热学综合实验平台、加热井、单端热电偶传感器、热电偶数字温度计设计实验模板。
【实验原理】
1、温差电效应
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。
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4-1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。
图4-1
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（图4-2）的元件称为温差电偶，也叫热电偶。
图
4-2 A 金属：铜 B 金属：康铜
t 0 0t t。
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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。
理论道出公式如下：
当量两种不同的材料的金属想成闭合回路时，按上述接触电势差的性质可以判定，，若两接触处的温度分别为T和T0时，闭合回路的电动势为
E=k/e（T-T0）Ln（na/nb）
若T不等于T0，则E不等于0，这种电动势称为温差电动势，这种温差效应称为温差效应这种组合体称为热电偶
在实际中，给出来的温差电动势都用下式表示：
E=a(t-t0)+b(t-t0)? +.....
式中，a,b.....是常数，称为温差系数，表示温差为1℃时的电动势，其大小取决于组成热电偶的材料；t和t0是接触处的摄氏温度，T0为冷端温度，T为热端温度在温差不太大的情况下，可近似为E=a(t-t0) 可见，若常数和冷端温度已知，只要侧得温度电动势，就能得到热端温度（热端也称做测温端）
六、实验内容：
（1）将数字电压表（电位差计）进行校准。
（2）温差电动势测温端放入盛有冰水混合物的保温杯中，测量0℃时热电动势（应该为0），热端插入水浴锅(含温度显示）中，对水加热，待水沸腾，且水蒸气喷口有足够的水蒸气喷出时，用数字电压表（或电位差计）测出相应的温差电偶电动势E
（3）在水温降低的过程中测量电偶电动势和读取温度，要同时完成，并且要求每次温差的测量点宜取在5℃整数倍位置，间隔测量二十组并记录数据。
温度/℃5101520253035404550电动势/E
温度/℃556065707580859095100电动势/E (4)在温差电偶的线性范围内，固定T 0 (一般为00C),测出不同的已知温度T 下对应的电动势，则可得到温度-电动势关系曲线，再用线性拟合曲线确定出常数a,则得到电动势与温度（E-T）的关系式。
（5）测量并记录数据
六、注意事项：
①在使用水浴锅和保温杯加热时，注意不要被烫伤！
②为减小测量误差，数字电压表应尽可能调到灵敏度最高的档位。
③为便于作图，每次温差的测量点宜取在5℃或10℃的整数倍位置。
七、数据处理及画E-T曲线：
八、参考文献：
张彦纯《大学物理实验》机械工业出版社。