熱電偶動態(tài)特性的測定及校正.doc

大 學 本 科 生 實 驗 報 告 專 用 紙課程名稱檢測技術 姓名 學號學院專業(yè)年級成績溫度調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)熱電偶2熱電偶1X-Y函數(shù)記錄儀溫度變送器管式電爐一、熱電偶動態(tài)特性的測定及校正1實驗目的1.1 學習用實驗方法測定熱電偶的動態(tài)特性并確定熱電偶的時間常數(shù)；1.2 了解熱電偶特性對動態(tài)測溫的影響；1.3 掌握提高熱電偶動態(tài)測溫精度的方法。2實驗內(nèi)容2.1 用管式電爐控溫系統(tǒng)和函數(shù)記錄儀測取鎳鉻鎳硅熱點偶（分度號K）的特性；2.2 確定所測定熱電偶的時間常數(shù)；2.3 將熱電偶與模擬校正裝置串接，根據(jù)所測熱電偶的時間常數(shù)適當選定校正裝置的參數(shù)，測定該測溫系統(tǒng)的動態(tài)特性。3原理：從理論分析和實驗得知，熱電偶具有一階非周期環(huán)節(jié)特性其傳遞函數(shù)為： （1）其中T為熱電偶的時間常數(shù)，取決于熱電偶的材料、結構、測溫介質(zhì)、性質(zhì)及工況。由自控原理可知，要提高熱電偶的動態(tài)精度，應提高其反應速度，采用串聯(lián)超前校正裝置，令超前校正裝置的傳遞函數(shù)為： （2）其中K為校正環(huán)節(jié)放大倍數(shù)串接校正裝置后整個測溫系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為： （3）與未經(jīng)校正的熱電偶測溫系統(tǒng)相比，校正后的時間常數(shù)T比T縮小了K倍。4超前校正裝置的實現(xiàn)模擬校正裝置線路如圖1所示：圖1 校正電路熱電偶時間常數(shù)放大器放大倍數(shù) 系統(tǒng)時間常數(shù)5.實驗設備5.1 管式電爐；5.2 鎳鉻鎳硅熱點偶（分度號K）兩支；5.3 溫度變送器420mA輸出；5.4 自制模擬校正裝置；5.5 函數(shù)記錄儀一臺。6.實驗步驟6.1 測試熱電偶的時間常數(shù)（1）按圖2連接測溫系統(tǒng)各環(huán)節(jié)；圖2測溫系統(tǒng)（2）熱電偶1、溫度調(diào)節(jié)器，將管式電爐爐溫控制在200；（3）調(diào)整函數(shù)記錄儀：選擇適當量程和走紙速度并做好記錄；（4）經(jīng)老師檢查無誤后開啟所有儀器的電源開關；（5）爐溫達到200左右時，首先開啟記錄儀，然后迅速地將待測熱電偶插入爐中，從記錄儀得到一條飛升曲線如圖3；圖3 時間常數(shù)獲取（6）待記錄儀記錄完畢（穩(wěn)態(tài)）后，取出熱電偶自然冷卻到室溫；（7）求取熱電偶時間常數(shù)。次y()0.632y()T(秒)13924.61866.2 熱電偶動態(tài)校正(1) 將模擬校正裝置串聯(lián)到系統(tǒng)中如圖4所示：圖4加入校正后的測溫系統(tǒng)X-Y函數(shù)記錄儀校正裝置溫度變送器熱電偶2管式電爐熱電偶1溫度調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)大 學 本 科 生 實 驗 報 告 專 用 紙課程名稱檢測技術 姓名學號學院專業(yè)年級成績經(jīng)過處理的R3=30Ky()=84，y（0）=44，所以0.632（y()-y（0）=25，從圖上得知T=60S與校正前相比，T=60ST=186S，系統(tǒng)響應速度得到明顯的提升。由圖中也可以看出，系統(tǒng)對于階躍輸入的上升的速度快于校正前。經(jīng)過處理的R3=50Ky()=79，y（0）=40，所以0.632（y()-y（0）=24.6，從圖上得知T=75S與校正前相比，T=75ST=186S，即系統(tǒng)的時間常數(shù)減小，響應速度變快。然而與R3=30K相比，T=75ST=60S，分析出現(xiàn)這種情況的可能原因有二：1、 實驗中發(fā)現(xiàn)R3調(diào)節(jié)旋鈕檔位混亂，因此可能是儀器故障引起的。2、 在第三次將熱電偶插入電爐時，插入不夠迅速，即此次對熱電偶的輸入不是標準的階躍響應。（2） 設定R3=30K、50K改變放大倍數(shù)，重復步驟1中(5)(6),得出兩條不同R3值的升曲線；圖 5 不同K值熱電偶響應曲線（3）求取校正后的時間常數(shù)（4）比較校正前、后所得結果，作出分析。經(jīng)過處理的未校正的曲線y()=81，y（0）=42，所以0.632（y()-y（0）=24.6，從圖上得知T=186S大 學 本 科 生 實 驗 報 告 專 用 紙課程名稱檢測技術 姓名 學號學院專業(yè)年級成績6.3 思考題（1） 在不同溫度下測取熱電偶的動態(tài)特性曲線，求得的時間常數(shù)是否一樣？為什么？答：在不同溫度下，通過測取熱電偶的動態(tài)特性曲線，求得的熱電偶的時間常數(shù)是一樣的。因為熱電偶的時間常數(shù)，取決于熱電偶的材料、結構、測溫介質(zhì)、性質(zhì)及工況，但與所測溫度無關。熱電偶的時間常數(shù)取決于熱電偶的傳遞函數(shù)，而傳遞函數(shù)是對熱電偶自身物理性質(zhì)的數(shù)學描述，不會因為被測量量而改變。（2） 測取熱電偶的時間常數(shù)時，不進行冷端補償會有什么影響？為什么？答：