温度的电测法-热电偶的定标和测温.

当组成热电偶的材料一定时，温差电动势 当组成热电偶的材料一定时，温差电动势Ex 唯一地决定 其大小近似为： 于两端点的温度差 t － t0，其大小近似为：
Ex = C( t − t0 )
式中C为温度系数，由组成热电偶的材料决定。 式中 为温度系数，由组成热电偶的材料决定。 为温度系数
接电势差计
－ ＋
3．电动势的测量原理 ． (1)补偿法测电动势
检流计 如 图 3 所示 ， 当 检 流计 示数为零时 ， ES 的示数即 为待测电动势E 为待测电动势 x 的值 ， 此 即补偿法。 即补偿法。
图3 补偿法测电动势
(2)实际工作电路
如图4所示 ， 先将双刀开关S与 如图 所示， 先将双刀开关 与 所示 ES 相接 ， 固定 点 ， 调节 ， 使检 相接， 固定C点 调节R， 流计示数为零， 此为校准电阻AB 流计示数为零 ， 此为校准电阻 中的(工作 电流： 工作)电流 中的 工作 电流：
t0
A B
t
图2
2．热电偶的定标 ．
热电偶的定标就是用实验方法， 热电偶的定标就是用实验方法，找出热电偶两端温度差 与温差电动势的对应关系曲线． 与温差电动势的对应关系曲线． 根据温度给定方法和测定方法不同， 根据温度给定方法和测定方法不同，热电偶的定标方法 分为纯物质定点定标法和比较定标法等． 分为纯物质定点定标法和比较定标法等． 这里仅介绍比较定标法： 这里仅介绍比较定标法： 将热电偶冷端置于冰水混合物中，热端置于热水中， 将热电偶冷端置于冰水混合物中，热端置于热水中，让 其自然冷却， 用水银温度计测量其温度， 其自然冷却 ， 用水银温度计测量其温度 ， 同时用电位差计 测出热电偶对应温差时的温差电动势， 测出热电偶对应温差时的温差电动势 ， 以一定温度间隔进 行多点测量后即可画出E 定标曲线。 行多点测量后即可画出 x(t) －t 定标曲线。
【实验内容】
1、接线 、
按图5接入标准电池 检流计G、工作电源E(5.7 按图 接入标准电池Es、检流计 、工作电源 接入标准电池 ～6.4V)，热电偶引线接入“ 未知 或 “未知 。检 ， 热电偶引线接入“未知1”(或 未知2”)。 流计G接入前要先进行零点调节 接入前要先进行零点调节。 流计 接入前要先进行零点调节。
热电偶定标和测温 实验目的 实验原理 实验内容 注意事项 思考题
【实验目的】 】
1. 了解非电量的电测法原理． 了解非电量的电测法原理． 2. 学习热电偶定标、测温方法． 学习热电偶定标、测温方法． 3. 进一步掌握电位差计的使用． 进一步掌握电位差计的使用．
【实验原理】
1．热电偶热电现象及测温原理 ．
图5
2、校正工作电流 、
根据实验室提供的标准电池电动势值， 根据实验室提供的标准电池电动势值，置RS于 相应位置， 标准” 相应位置 ， 旋 K1 至 “ ×1”、 K2 至 “ 标准 ” ， 依次 、 调节R 使检流计指针指“ 调节 n，使检流计指针指“零”，电位差计即达到 补偿状态I 补偿状态 AB=ES/lAC 。
ES = IAB ⋅ lAC
图4 工作电路
再将S与Ex 相接 ，固定 (IAB不 再将 与 相接，固定R 点位置， 变 )， 调节 点位置 ， 使检流计示 ， 调节C点位置 数为零，可得E 的值： 数为零，可得 x的值： l'AC Ex = IAB ⋅ l'AC = ES lAC
电势差计中， 是定值， 相对E 电势差计中，ES/lAC是定值，将l‘AC 相对 S/lAC定标的结 果直接标在刻度盘上，即பைடு நூலகம்直观读出E 果直接标在刻度盘上，即可直观读出 x值。
当两种不同金属互相接触时， 当两种不同金属互相接触时 ， 接触面上产生一个接触电 位差：铂尔贴电动势； 位差：铂尔贴电动势； 同一种金属两端处于不同温度时， 同一种金属两端处于不同温度时 ， 金属的两端就产生一 个电位差：汤姆逊电动势。 个电位差：汤姆逊电动势。 由两种不同的金属或由两种不同成 分的合金的两端彼此焊接在一起组成闭 合回路时（如图1） 合回路时（如图 ），若两端点温度分别 则回路中就有温差电动势， 为t 和 t0，则回路中就有温差电动势，它 是铂尔贴电动势和汤姆逊电动势之和． 是铂尔贴电动势和汤姆逊电动势之和． 产生温差电动势的装置称为热电偶。 产生温差电动势的装置称为热电偶。 A t0 B 图1 t
3、测量练习 、
杯)中，加少量 中 自来水形成冰水混合物；热端置于空气中， 自来水形成冰水混合物；热端置于空气中，旋K2至热 电偶接入端， 调节测量转盘I、 、 ， 电偶接入端 ， 调节测量转盘 、 II、 III， 使检流计指 针指“ 针指“零”，立刻读出水银温度计的温度及测量转盘 读数，即得到热端为室温时的温差电动势。 读数，即得到热端为室温时的温差电动势。
1 将冰块放入冷端部分的保温杯(约 将冰块放入冷端部分的保温杯 约 2
4、测量未知温差电动势 、 将热水倒入热端部分的电热杯(约 将热水倒入热端部分的电热杯 约 2 杯)中。不断调 中 不断调 节测量转盘I、 、 ，使检流计指针随时指“ 节测量转盘 、II、III，使检流计指针随时指“零”， 每隔3~5度左右 ， 读出水银温度计的温度 ， 以及测量 度左右， 每隔 度左右 读出水银温度计的温度， 转盘读数，即得到热端在该温度时的温差电动势E 转盘读数，即得到热端在该温度时的温差电动势 x， 共测8 组数据。 共测8~10组数据。 组数据 5、定标 、 为横坐标， 为纵坐标， 以温度 t 为横坐标，温差电动势 Ex 为纵坐标，绘 定标曲线， 中的C 出Ex－t 定标曲线，并用图解法求出 Ex=C(t－t0 )中的 中的 值．
用热电偶测量温度时，通常把一端置于被 用热电偶测量温度时， 测温场中，称为测量端(热端 热端)； 测温场中 ，称为测量端 热端 ；另一端恒定于 某一温度，称为参考端(冷端 如图2所示 冷端)， 所示。 某一温度，称为参考端 冷端 ，如图 所示。 恒定时， 当t0 恒定时，热电偶所产生的温差电动势 仅随测量端温度变化。 仅随测量端温度变化 。 只要把已测得的温差 电动势与测量端温度的对应关系整理成热电 偶定标曲线， 偶定标曲线 ， 测量时便可根据测得的温差电 动势来求得被测温度。 动势来求得被测温度。
【思考题】
1． 若在校准工作电流过程中检流计的指针总是偏 ． 向一边，试分析有哪些可能的原因? 向一边，试分析有哪些可能的原因 2．实验中怎样判定热电偶两根引线的正、负极性? ．实验中怎样判定热电偶两根引线的正、负极性 3． 如果在实验中热电偶“ 冷端” 不放在冰水混合 ． 如果在实验中热电偶 “ 冷端 ” 物中，而直接处于室温中， 物中，而直接处于室温中，对实验结果会有些什么 影响? 影响
1
6、测温 、 将热电偶热端悬空置于实验室内空气 测量温差电动势， 中，测量温差电动势，从热电偶的定标曲 线上查出实验室温度， 线上查出实验室温度，并与水银温度计测 得的结果进行比较。 得的结果进行比较。
【注意事项】
1. 电源极性不可接错 电源极性不可接错; 2. 测量时一定要遵循“先粗调，后 测量时一定要遵循“先粗调， 细调” 的原则， 细调 ” 的原则 ， 确保检流计不因过 载而被损坏。 载而被损坏。
4．热电偶的测温 ．
得出热电偶的Ex(t) －t 定标曲线后，只要测出待测条 得出热电偶的 定标曲线后， 件下热电偶输出的温差电动势， 件下热电偶输出的温差电动势，就可在定标曲线上标定 相关条件下热电偶两端的温差，冷端温度已知（固定） 相关条件下热电偶两端的温差，冷端温度已知（固定） 时，热端的温度随之被测出。 热端的温度随之被测出。