加热炉实验一及实验2讲义

实验一热电偶的校验为了保证测温准确，凡是新使用的或是修理后复用的热电偶都应进行校验。

另外，即使是正常使用的热电偶，由于在使用过程中，热端受氧化，腐蚀作用和高温下热电偶材料发生再结晶、变形等，将导致热电特性发生变化，使测温误差变大，也应该定期校验，以确定其误差大小。

当其基本误差走出允许范围时，就要更换热电偶或重新焊制。

对于工业热电偶，国家计量局规定，非贵金属热电偶检定周期为1～3个月，贵金属热电偶检定周期为3～6个月。

一、实验目的：1．掌握工业热电偶校验方法，确定被校热电偶的基本误差。

2．掌握直流电位差计的正确使用。

二、实验原理热电偶的校验是要确定热电偶的电势也温度的对应关系，校验方法很多，本实验采用“比较法”，即用被校验热电偶与标准热电偶同时去测量某一测温对象的温度，然后比较二者的示值，以确定被测热电偶的基本误差。

比较法检定热电偶的基本要求是：必须造成一个均匀的温度场，以使被校的与标准热电偶能处于同一温度；必须有足够大的温度场，以使沿热端的导热损失可以忽略。

目前，常用的能造成足够大的均匀温度场的装置有：液体槽和管状炉。

本实验采用的是管状炉。

三、实验设备及装置：校验装置如图1-1所示。

（1）管状电炉，炉内应有>100mm长的均温区，热电偶的热端即插在此区域内。

（2）被校验热电偶。

（3）热电偶标准，通常是标准二等或三等铂铑——铂热电偶。

（4）补偿导线，必须与所用热电偶配套。

（5）铜质导线。

（6）双刀双掷开关。

（7）电位差计：精度为0.05级。

（8）玻璃温度计：测冰水溶液温度（冷端温度）用。

（9）试管：防止各热偶冷端相碰短路。

（10）冰水混合物，要求有足够多的冰块，以保持0℃。

（11）大玻璃容器（注：当条件不具备，且精度要求不高时，冷端温度可为室温的水或大气）。

（12）自动记录仪：控制调节炉温用。

（13）EU-2型热电偶，测炉温用热电偶。

图1-1 热电偶校验装置四、实验步骤：1．按图1-1装置接线。

热电偶放入炉中，炉口用石棉绳堵严，热电偶插入炉中的深度不小于150mm。

热电偶冷端置于冰水槽中，以保持0℃。

直流电位差计处于工作状态（直流电位差计原理及使用方法附于本实验后面。

见《UJ-36型直流电位差计说明》）。

2．炉子通电加热。

为了节省时间和减少校验工作量，根据国家规定，各种热电偶只需校验几个温度点就可以了，如表1-1。

实际校验时，要求控制校验点的温度在表中所列数值的±10℃范围内。

在400℃附近保持恒温，测量各热电偶的热电势值。

当被校热电偶三个连续数≯2℃，即可停止测量，将冷端温度及测量结果填入表1-3中。

3．在600℃，800℃重复上述实验。

五、计算被校热电偶的误差（或修正值）：根据误差理论，每一校验点都必须在所测温度下（保温时）读取三个数据（至少如此），并以其自述平均值为该校验点的读数。

根据被测热电偶在给定点的读数与标准热电偶的相应条件下的读数差值计算被校热电偶在给定点的误差（或修正值）。

举例：现以一支三级标准的铂铑——铂热电偶校定一支工业用镍铬——镍硅热电偶。

设该校验点为1000℃，此时测得的有关数据为：镍铬——镍硅热电偶的热电势平均值为41.43mV；标准热电偶的热电势平均值为9.558mV；根据标准热电偶的校验证书，指出在1000℃时，修正值为-0.022mV，即此时的实测值应为9.558-0.023=9.535Mv。

查表得998℃，此温度即为标准热电偶与被测热电偶热端的真实温度。

又根据镍铬——镍硅热电偶平均值查表得1004℃。

故此被校热电偶在1000℃时的误差为1004℃-998℃=+6℃，即修正值为-6℃。

如果在校验时，热电偶冷端为室温水或大气，必须把冷端温度各自对应的毫伏值加入到各自的平均值中，再查分度表得各自测得的温度值。

工业热电偶的允许误差范围列入表1-2中，经过校验，若误差超出允许误差范围，则热电偶不能使用。

六、实验报告1．实验原理简述；2．实验设备（包括设备名称、型号、热电偶及补偿导线型号）、实验线路；3．实验步骤简述；4．实验记录及数据处理，请列入表1-3中附：UJ—36型直流电位差计说明（一）主要技术指标：1．准确度等级：0.1级2．测量范围：×1：0.05～120毫伏×0.2：0.01～24毫伏3．允许误差：∣△∣≤（0.1%·U X+△U）（伏）U X——测量盘示值（伏）△U——最小分度值（伏）（二）原理图本仪器是采用补偿法原理，使被测电动势（或电压）与恒定的标准电动势相互比较，是一种高精度测量电动势的方法，其原理如图1-2所示。

图1-2 UJ-36原理示意图E——工作电源E N——标准电池的电动势E X——被测电动势（或电压）G——晶体管放大检流计R P——工作电流调节电阻R——被测量电动势的补偿电阻R N——标准电池电动势的补偿电阻K——转换开关（三）使用方法图1-3为电位差计面板示意图1．将被测的电压（电动势）接在标有“未知”的两接线柱上，注意“+”“-”柱。

2．估计被测电压大小将倍率开关“倍”置于×1或0.2档上，此时接通检流计G及电位差计工作电源E。

三分钟后，转动调零电位器，使G指零。

3．将电键开关“K”板向（标准），调节R P，使G指零，此时E N=I RN4．将“K”转向“未知”档，调R，使G指零，此时EX=IR 即EX=R R E NN由于E N 、R N 均为标准元件，故E X 可用R 上的电压记得度来读数，两个测量盘R 读数之和乘上使用倍率，等于被测量的电压（电动势）5．连续工作应经常对“标准”，调R P ，使G 指零。

6．使用完毕注意将K 置于中间位置，倍率开关置于“断”。

图1-3 UJ-36面板示意图（四）实验所用热电偶分度表分度表根据所用热电偶生产厂家提供，此处略实验二 热电偶与二次登记表的成套性检定一、实验目的1．掌握成套性检定的原理、方法。

2．确定被校系统的修正值。

二、实验原理所谓成套性检定，就是指热电偶，补偿导线，配接导线和二次仪表联接成整套测温系统后，用标准系统对其进行检定。

从而使被检定系统获得一个统一的误差，在以后使用中，只要保持该系统的成套性和检定时有相同的外部条件，则这一误差就可以保持不变，因此，只要在这一系统中加一个统一的修正值，便可得到较准确的测量结果。

配套使用的测温系统所具有的总误差△（绝对误差）可由下列公式计算：22m T ∆+∆=∆式中：△T ——热电偶的绝对误差； △m ——二次仪表的绝对误差。

例如，当用分度号为EU-2型的热电偶，配用1.0级的XCT —101仪表（量程为1100℃）测量1000℃时，若已检定热电偶在该点的误差为+7.5℃。

求该系统在该点的总误差。

解：△T=+7.5℃ △m=1100×1.0%=±11℃∴13)11()5.7(2222±=+=∆+∆=∆m T ℃ 由此可见，单独检定而又采取成套使用时，系统的累积总误差可能增大。

由于上述公式尚未包括补偿导线和其它估计不到的误差，所以实际的真实总误差是很难求得的。

为了提高测量准确度，工业上多采用成套性检定法，以求出该测温系统的修正值。

三、实验说明：成套检定的装置与比较法检定热电偶的装置相似，只是把标准热电偶永远和直流电位差计联接，而被检定热电偶则通过补偿导线与其配套的二次登记表联接。

检定时，先从标准系统上读出某检定点的实际值（标准值）。

然后，对照被检定系统的指示值，两者的差值即为被检定系统在该点上的误差，这一误差反映了被检定系统的综合误差。

系统中一些环节的误差被相互消除，从而可使整个系统的测量误差减低。

四、实验装置线路：装置线路如图2-1所示。

图2-1 成套性检定装置线路图五、实验用设备：1．电阻炉1台2．XCT-101动圈仪表1台3．UJ-36直流电位差计1台4．标准热电偶1支5．补偿导线（与相应热电偶配套）2支6．待测热电偶1支六、实验步骤：1．按图2-1接好线2．本实验检定400℃、600℃、800℃三个点的系统误差。

检定前调节好二次登记表的机械零点。

当使用补偿导线而不加冰点补偿时，可将仪表的机械零点调到室温。

当既不使用补偿导线又不加冰点补偿时，则可将登记表的机械零点调到0℃，被测点温度应为指示值加上室温。

3．将XCT-101仪表控制指针调至400℃刻度线中心，接通电源，打开仪表电源，绿色指示灯亮，表明炉子开始升温，稍等片刻，可观察到指示指针偏转。

4．当指示针与控制针重合时，继电器触点动作。

绿灯熄，红灯亮，此时，用直流电位差计测炉温mV值（注意冷端补偿）。

并同时读出仪表指示值。

填入表2-1中。

5．按照仪表控温周期，每当绿灯熄，红灯亮的一瞬间，读出标准系统mV 值及待测系统温度值，共读三组数，分别求出平均值，即得该检定点的真值及示值。

6．重复步骤4、5，分别测出其它各检定点的值。

分别填入表2-1。

七、实验报告要求1．实验目的；2．实验原理、装置线路图；3．实验步骤；4．实验结果并进行误差分析。