熱電偶測(cè)溫技術(shù)

/大連理工大學(xué)成績(jī)教師簽字大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告院(系）材料學(xué)院專業(yè)材料物理班級(jí)0705姓名童凌煒學(xué)號(hào)2０076702５實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)實(shí)驗(yàn)時(shí)間2０08年11月1５日，第1２周,星期六第７—8節(jié)實(shí)驗(yàn)名稱熱電偶和熱敏電阻的溫度特性圖5-1教師評(píng)語(yǔ)圖5-1實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求：了解熱電偶和熱敏電阻測(cè)溫原理;學(xué)會(huì)測(cè)量熱電偶的溫差電動(dòng)勢(shì)；學(xué)會(huì)測(cè)量熱敏電阻的溫度系數(shù);實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容:實(shí)驗(yàn)原理：熱點(diǎn)偶：兩種不同的金屬或合金構(gòu)成的閉合回路（如圖５—1所示）可以構(gòu)成熱電偶.如果兩個(gè)接觸點(diǎn)的溫度ｔ與ｔ0不同，則可以產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱之為熱電效應(yīng)。熱電動(dòng)勢(shì)的大小與熱電偶的大小,金屬導(dǎo)線的長(zhǎng)短及粗細(xì)無(wú)關(guān),所以熱電偶的溫度原理是以它的熱電動(dòng)勢(shì)與溫差的單值關(guān)系為依據(jù),在試驗(yàn)中我們使熱電偶一個(gè)接觸點(diǎn)的溫度為室溫，則單值關(guān)系可以化為:試驗(yàn)中溫度變化范圍并不大,我們可以近似將其取為：熱電偶的定標(biāo)：在本試驗(yàn)中我們用比較法對(duì)NＫJ加熱器中的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)（用UJ—36ａ熱敏電阻的阻值：熱敏電阻對(duì)溫度非常敏感，所以可以用于溫度傳感器。在一定溫度范圍內(nèi)，一個(gè)長(zhǎng)為Ｌ，橫截面積為S的熱敏電阻，材料對(duì)應(yīng)的系數(shù)為a0，b，其電阻可以表示為：熱敏電阻的溫度系數(shù):定義,他表示了熱敏阻值對(duì)溫度變化率與阻值之比,我們可以得出:其中l(wèi)na和b分別是該直線的截距和斜率，我們可以求出曲線，將其代回（3)中公式,即可得到曲線.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:組裝一臺(tái)“熱電偶溫度計(jì)”，并定標(biāo);測(cè)量熱敏電阻阻值隨溫度變化曲線。主要儀器設(shè)備: UJ—36ａ型直流電位差計(jì)、ＮＫJ智能溫控輻射式加熱器,數(shù)字萬(wàn)用表、熱電偶探頭、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻探頭、電源。步驟與操作方法：熱電偶溫度計(jì)的定標(biāo):將熱電偶接入電位差計(jì)的“未知”端；將熱端探頭插入ＮＫJ智能溫控輻射式加熱器，從3０℃～８0℃每隔測(cè)量熱敏電阻阻值隨溫度變化關(guān)系：將熱敏電阻接到數(shù)字萬(wàn)用表電阻插口;將熱端探頭插入NKJ智能溫控輻射式加熱器，從30℃～８０℃每隔UＪ—3６a調(diào)節(jié)檢流計(jì)零點(diǎn)，吧倍率開關(guān)旋到“×0。２”，稍等片刻調(diào)節(jié)“將開關(guān)K扳向標(biāo)準(zhǔn),通過Rp旋鈕調(diào)節(jié)電流，使檢流計(jì)指零;未知電動(dòng)勢(shì)：將開關(guān)Ｋ扳向“未知”,調(diào)節(jié)滑線讀數(shù)盤（０~1０ｍV），使檢流計(jì)指零,若不夠用則調(diào)節(jié)步進(jìn)讀數(shù)盤（10～110mV)，使檢流計(jì)指零，則電動(dòng)勢(shì)為E=（步進(jìn)讀數(shù)+滑線讀數(shù))×０。2注意：每次測(cè)量前要核對(duì)工作電流，重復(fù)調(diào)零.在調(diào)零過程中，應(yīng)該將開關(guān)“K”進(jìn)行短暫接觸進(jìn)行觀察。

數(shù)據(jù)記錄：表1熱電偶溫度計(jì)定標(biāo)數(shù)據(jù)記錄表t（℃）30３2３436３84０42４4464８E（ｍV）ｔ（℃）5052545658６0６２64６66８Ｅ（mV)ｔ（℃)７0７27４76７880E（ｍV）表2熱敏電阻Ｒt—t數(shù)據(jù)記錄表ｔ（℃）303２３436３8４04２44464８R(Ω)t（℃)5０52５4565８６0６２646668R（Ω)t(℃）70727476788０R(Ω)?數(shù)據(jù)記錄與處理：熱電偶定標(biāo)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)n1２34５6７８9１011T/℃３0。13７。339。344。５51．１５５．760.86５.７６9。８757９。5Ｕ1/ｍV1．２０4.１5４。６55。３0８。911０．1912。０113。９0１４。9917.7518。19U１＊０.２0．24０。8３０.931。061。7822。０38２。4０22.782.9983。553.6３8熱電偶定標(biāo)曲線經(jīng)過Eｘcｅｌ圖表計(jì)算,并進(jìn)行線性回歸得到熱電偶電壓關(guān)于溫度的關(guān)系方程為可見,a＝-1.8８36b=0。07０6熱敏電阻實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)ｍ1２3４567８９1011T／℃３0。137．739。344.3４９。655.960.９65.869。774。679。4T/Ｋ303。2531０.853１2.45３1７．4５322。753２9．05334.0５338.9534２。85３47。７５3５２．55R／kΩ9。５５0６.０6５6.130５。3914。49６2.９79２.4371．940１．７8９1。743１．2７9?熱敏電阻R—T曲線為了計(jì)算R-T關(guān)系方程，先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行這樣的處理,結(jié)果如下:T/K30３.２5310。８5３12.453１7.45３22.75329．0５３34．0533８。９53４２.8５34７.753５2.55Ｒ/Ω９5５06０65６13０5391４496２９7９243７1940１7891743１2791/T０.00３20。00320.０0３２0。0031０.00３００.0０3０0。0０２９０。00290。0０290.002８0．００2８lnR9。1６48.７１0８。７２08.5928.41０７．9997.79８７.570７．4897。4637。1５３通過線性回歸，作出lnR和１/T的線性關(guān)系曲線如下：由線性回歸結(jié)果ｙ=4276.9x－４.95６7，可以得到:代入以上數(shù)據(jù),可以得到R－T關(guān)系曲線方程為又溫度系數(shù)計(jì)算公式為當(dāng)T=40℃（３13．15K）時(shí)，經(jīng)計(jì)算得到,該熱敏電阻的溫度系數(shù)結(jié)果與分析：由以上實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)及圖標(biāo)結(jié)果可見用一次線性方程模擬熱電偶的溫度特性曲線,可以在一定誤差范圍內(nèi)保證準(zhǔn)確性。且熱電偶兩端的電壓，隨溫度增加而增加，顯線性正比關(guān)系熱電偶的U—T關(guān)系方程為其中a=-1．８836b＝０。070６熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系為：阻值隨著溫度的增加而減小,且阻值的減小幅度越來(lái)越緩慢.其關(guān)系可以用指數(shù)方程模擬，具體見數(shù)據(jù)處理部分的結(jié)論Ｔ=40℃時(shí)，熱敏電阻的溫度系數(shù)為討論、建議與質(zhì)疑：實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)輻射加熱器的溫度控制能力不理想，尤其是恒溫能力.建議改造成由計(jì)算芯片控制的加熱電路，并且在到達(dá)既定溫度后,改為使用加熱、散熱交替進(jìn)行的自動(dòng)恒溫功能熱敏電阻的Ｒ—T曲線，用數(shù)據(jù)模擬