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？