K型热电偶测温实验.doc

实验报告( ) 实验名称 K 型热电偶测温实验 专业 姓名 学号 同组人 实验日期 指导教师 实验目的 了解K 型热电偶的特性与应用 实验仪器： 智能调节仪、PT100、K 型热电偶、温度源、温度传感器实验模块。 实验原理： 热电偶传感器的工作原理热电偶是一种使用最多的温度传感器，它的原理是基于1821 年发现的塞贝克效应，即两种不同的导体或半导体A 或B 组成一个回路，其两端相互连接，只要两节点处的温度不同，一端温度为T，另一端温度为T0，则回路中就有电流产生，见图30-1（a），即回路中存在电动势，该电动势被称为热电势。 图29-1（a） 图29-1（b） 两种不同导体或半导体的组合被称为热电偶。当回路断开时，在断开处a，b 之间便有一电动势ET，其极性和量值与回路中的热电势一致，见图29-1（b），并规定在冷端，当电流由A 流向B 时，称A 为正极，B 为负极。实验表明，当ET 较小时，热电势ET 与温度差（T-T0）成正比，即 ET=SAB（T-T0） （1） SAB 为塞贝克系数，又称为热电势率，它是热电偶的最重要的特征量，其符号和大小取决于热电极材料的相对特性。 热电偶的基本定律： （1）均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的截面积和长度如何，也不论各处的温度分布如何，都不能产生热电势。 （2）中间导体定律 用两种金属导体A，B 组成热电偶测量时，在测温回路中必须通过连接导线接入仪表测量温差电EAB（T，T0），而这些导体材料和热电偶导体A，B 的材料往往并不相同。在这种引入了中间导体的情况下，回路中的温差电势是否发生变化呢？热电偶中间导体定律指出：在热电偶回路中，只要中间导体C 两端温度相同，那么接入中间导体C 对热电偶回路总热电势EAB（T，T0）没有影响。 （3）中间温度定律 如图29-2 所示，热电偶的两个结点温度为T1，T2 时，热电势为EAB（T1，T2）；两结点温度为T2，T3 时，热电势为EAB（T2，T3），那么当两结点温度为T1，T3 时的热电势则为44 EAB（T1，T2）+ EAB（T2，T3）=EAB（T1，T3） （2） 式（2）就是中间温度定律的表达式。譬如：T1=100℃，T2=40℃，T3=0℃，则 EAB（100，40）+EAB（40，0）=EAB（100，0） （3） 图29-2 热电偶的分度号热电偶的分度号是其分度表的代号（一般用大写字母S、R、B、K、E、J、T、N 表示）。它是在热电偶的参考端为0℃的条件下，以列表的形式表示热电势与测量端温度的关系。 实验步骤及数据整理 一、实验步骤 1．将温度控制在500C，在另一个温度传感器插孔中插入K 型热电偶温 度传感器。 2．将±15V 直流稳压电源接入温度传感器实验模块中。温度传感器实验模块的输出Uo2接主控台直流电压表。 3．将温度传感器模块上差动放大器的输入端Ui 短接，调节Rw3到最大位置，再调节电位器Rw4 使直流电压表显示为零。 4．拿掉短路线，按图29-3 接线，并将K 型热电偶的两根引线，热端（红色）接a，冷端（绿色）接b；记下模块输出Uo2 的电压值。 图29-3 5．改变温度源的温度每隔50C 记下Uo2 的输出值。直到温度升至1200C。并将实验结果填入表中 二、数据整理 1．完成下列数据表格 2．根据中间温度定律和K 型热电偶分度表，用平均值计算出差动放大器的放大倍数A。 A1= ,A2= ,A3= ,A4= ,A5= ,A6= ,A7= ,A8= ,A平均= , 3．根据表29-1 的实验数据，作出UO2-T 曲线，分析K 型热电偶的温度特性曲线，计算其非线性误差。 实验成绩: 2