过程测量仪表实验（热电偶测温实验）
过程测量仪表实验（热电偶测温实验）
（热电偶测温实验）
一、实验目的：
1、掌握热电偶测温系统和测温原理。
2、加深对热电效应的理解。
3、理解冷端温度补偿的作用。
4、学会热电偶测温的校验方法。
二、实验原理：
热电偶是由两种不同专用材料制成的导线（热电极）连接而成，它的一端焊接在一起，构成工作端（热端）；另一端与仪表连接，以便构成闭合的电路，称为自由端（冷端）。测量温度时，把它插入待测介质中，当热电偶工作端与自由端存在温差时，热电偶就产生一定的热电势。热电势随温差的升高而增加。但是热电势的大小与热电极的长度、直径无关，只与热电极材料和热电极两端的温度差有关。
热电效应原理：将两种不同材料的金属导体a、b组成一个闭合回路。若两端（冷、热）点的温度不同，则回路中将产生一定大小的电流，电流的大小与两种导体的性质、结点温度有关，称其为热电效应。 当两种金属导体确定后，热电势仅为两结点温度差值的函数；
即：eab(t1，t0)=f（t1）—f（t0）
用此式不仅能测量两结点之间的温差（δt=t1－to）；而且如果当一个结点温度为确定时，可测量另一结点的温度。
中间导体定律：将热电偶两结点中的一个结点t0断开，接入第三导体c，并保持导体c两端温度相同，则导体c的引人不影响回路中总电势的产生。这样就可以解决指示仪表作为第三导体c，不影响测量回路中总电势的问题。
冷端补偿原理：当热电极的材料一定，自由端温度to不变时，热电偶的热电势eab(t1，t0)才是工作端温度t的单值函数，分度表是自由端温度t=o c（t0=273.15k）为基础的标称值，实际测温时，自由端温度b≠0℃，因此将引入冷端补偿。
即 eab（t ,to）＝eab（t ，t1）＋ eab（t1，to）
热电偶可以在各种条件下进行温度测量，根据它的用途和安装位置的不同，各种热电偶的外形也不同。但就其结构来说主要由热电极、绝缘管、接线盒、保护管组成。各部分的功能作用如下：
1、热电极：构成热电偶的两种金属丝,是测温的主要部件。
2、绝缘管：用来防止热电极之间短路。
3、接线盒：为连接补偿导线和热电偶提供方便。
4、保护管：保护热电极不受化学腐蚀和机械损伤。
三、实验设备：
电阻炉一台 电阻炉温度控制器一台
热电偶两只 uj36电位差计一台
开关、接线等辅件
四、测温系统图
五、实验内容：
1、按图接线，并按测量方式调节好uj36电位差计，经指导教师检查合格后，继续进行实验。
电阻炉温度控制器面板示意图
1、温度指针 2、绿色指示灯 4、给定指针
5、调零旋钮 6、给定旋钮 7、红色指示灯
2、调节的电阻炉温度控制器温度设置旋钮，使给定温度为100℃，然后，通电给电炉加热。此时绿灯亮，表明加温在进行，测量指针逐渐增大。
3、数分钟后，当红灯亮，表明加热结束，但由于热惯性的影响，温度指针可能超过给定温度；再等待一会儿，等热交换平衡后，读出标准热电偶和普通热电偶的对应读数，并作记录。在读数过程中，切换开关一定要快速，以保证测量的精确度。
4、按同样的方法，测量200℃，300℃，400℃，。。。。。800℃，900℃，1000℃的e`标和e`普。
5、各点的测量值加上室温对应的毫伏值才是真实温度对应的毫伏值。注意：不同分度号的热电偶，在相同的室温对应的热电势值不等。
6、计算误差，确定精度。
六、数据记录和精度计算
热电偶测温校验表
标准热电偶型号 普通热电偶型号
室温 e普室 e标室
电炉给定温度℃ 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
e`普
e普=e`普+e普室
t普
e`标
e标=e`标+e标室
t标
δt=∣t标-t普∣
×100%
普通热电偶的精度等级
七、问题与解答
1、用铂铑-铂热电偶测温，在冷端温度为25℃时,测得热点偶输出的热电势为7.624mv，试求被测介质的实际温度？
2、用镍铬-镍硅热电偶及动圈仪表测温，已知冷端温度为20℃，试求；
（1）动圈仪表的机械零点调到20℃（相当于0.8mv），当工作端的温度分别为0℃，20℃，100℃时，动圈显示的温度分别是多少？
（2）动圈仪表的机械零点调到0℃（相当于0mv），当工作端的温度分别为0℃，20℃，100℃时，动圈显示的温度分别是多少？
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一、实验目的：
1、掌握热电偶测温系统和测温原理。
2、加深对热电效应的理解。
3、理解冷端温度补偿的作用。
4、学会热电偶测温的校验方法。
二、实验原理：
热电偶是由两种不同专用材料制成的导线（热电极）连接而成，它的一端焊接在一起，构成工作端（热端）；另一端与仪表连接，以便构成闭合的电路，称为自由端（冷端）。测量温度时，把它插入待测介质中，当热电偶工作端与自由端存在温差时，热电偶就产生一定的热电势。热电势随温差的升高而增加。但是热电势的大小与热电极的长度、直径无关，只与热电极材料和热电极两端的温度差有关。
热电效应原理：将两种不同材料的金属导体a、b组成一个闭合回路。若两端（冷、热）点的温度不同，则回路中将产生一定大小的电流，电流的大小与两种导体的性质、结点温度有关，称其为热电效应。 当两种金属导体确定后，热电势仅为两结点温度差值的函数；
即：eab(t1，t0)=f（t1）—f（t0）
用此式不仅能测量两结点之间的温差（δt=t1－to）；而且如果当一个结点温度为确定时，可测量另一结点的温度。
中间导体定律：将热电偶两结点中的一个结点t0断开，接入第三导体c，并保持导体c两端温度相同，则导体c的引人不影响回路中总电势的产生。这样就可以解决指示仪表作为第三导体c，不影响测量回路中总电势的问题。
冷端补偿原理：当热电极的材料一定，自由端温度to不变时，热电偶的热电势eab(t1，t0)才是工作端温度t的单值函数，分度表是自由端温度t=o c（t0=273.15k）为基础的标称值，实际测温时，自由端温度b≠0℃，因此将引入冷端补偿。
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1、热电极：构成热电偶的两种金属丝,是测温的主要部件。
2、绝缘管：用来防止热电极之间短路。
3、接线盒：为连接补偿导线和热电偶提供方便。
4、保护管：保护热电极不受化学腐蚀和机械损伤。
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