常州工程學院物理實驗課件09熱電偶定標與測溫

1、實驗九 熱電偶定標與測溫 現(xiàn)代大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)和各類工程技術(shù)中，幾乎全都依靠各類控制儀表或計算機實現(xiàn)自動控制和測量，為保證控制系統(tǒng)的正常運行，必須隨時隨地將控制過程中的各類變量提供給控制儀表或計算機。由于電信號具有控制方便、靈敏度高、響應(yīng)速度快，能動態(tài)測量和自動記錄數(shù)據(jù)，便于存儲和遠距離傳輸?shù)葍?yōu)越性，因此，就經(jīng)常需要將控制過程中的些非電學量轉(zhuǎn)化為電學量輸入到控制儀表或計算機，以實現(xiàn)自動控制和測量，形成非電學量的電測法。熱電偶測溫就是將非電學量的測量轉(zhuǎn)化為電學量的測量方法之一，它是利用物理上的熱電勢效應(yīng)將溫度的測量轉(zhuǎn)化為熱電動勢的測量。 本實驗介紹熱電偶的測溫原理和定標方法。 【 實 驗 目 的

2、】 1、理解熱電偶的測溫原理和定標方法。 2、學會使用熱電偶測溫?！?實 驗 原 理 】 1、熱電勢效應(yīng) 兩種不同材料的金屬或合金兩端彼此焊接或熔接起來，組成一閉合回路，如圖1所示，當兩接觸點溫度不同時，則回路中將有電流流過，相應(yīng)有熱電動勢產(chǎn)生，這種現(xiàn)象稱為熱電勢效應(yīng)，或稱為溫差電效應(yīng)，圖1所示的組合稱為熱電偶。 當組成熱電偶的材料一定時，熱電動勢的大小僅與兩接觸點的溫度差有關(guān)。一般來說，熱電動勢和溫度差的關(guān)系比較復雜，在溫度差較小的情況下，熱電動勢的大小近似與兩接觸點的溫度差成正比，即： 其中t為熱端溫度，t0為冷端溫度，c為熱電偶常數(shù)，或稱溫差系數(shù)，表示溫差為10C時熱電動勢的大小，與組成

3、熱電偶的材料有關(guān)。圖1 【 實 驗 原 理 】 2、熱電偶測溫與定標 熱電偶測溫線路如圖2(a)，測溫時，熱電偶的冷端接頭溫度保持恒定(通常放在冰水混合物中)，另一端與待測物體接觸，當兩接觸端溫度不同時，回路中就有熱電動勢產(chǎn)生，用顯示儀表顯示熱電動勢的大小，只要該熱電偶的熱電動勢與溫度的關(guān)系事先已知，就可以由熱電動勢的大小確定待測溫度值。當測量精度要求不高時，可以采用圖2(b)的線路。 上述兩種線路，熱電偶回路中實際上都接了第三種導體(顯示儀表)，可以證明，只要第三種導體兩接點的溫度相同，便對回路中熱電動勢的大小無影響。 利用熱電偶測溫需要確定熱電偶的熱電動勢和溫度的關(guān)系，確定熱電動勢和溫度t

4、關(guān)系的過程稱為熱電偶的定標。常用的幾種標準組分的熱電偶(例如由含鉑90銠10的鉑銠絲和純鉑絲配成的鉑銠鉑熱電偶；由含鎳89鉻9.8鐵1錳0.2的鎳鉻絲和含鎳94鋁2鐵05硅1錳2.5配成的鎳鉻鎳鋁熱電偶)，它們的定標曲線可以從手冊中查出，不必進行定標，如果使用的熱電偶并非標準組分，測溫前就需要用實驗的方法進行定標。圖 2【 實 驗 儀 器 】 【 實 驗 內(nèi) 容 】 用比較法校準康銅-銅熱電偶 比較法，即利用一標準組分的熱電偶與待定標熱電偶測量同一溫度，標準組分熱電偶的數(shù)據(jù)已知，即可確定待定標熱電偶在不同溫度下對應(yīng)的熱電動勢的大小，從而得出和溫度t關(guān)系曲線。附：固定點法校準熱電偶 另一種是固定點法，即利用適當?shù)募兾镔|(zhì)在一定壓強下的熔點、沸點或凝固點作為已知溫度，用未知熱電偶測出在此溫度下對應(yīng)的熱電動勢的大小，從而得出和溫度t的關(guān)系曲線。固定點法的優(yōu)點是校準點的溫度穩(wěn)定、準確，但得到合