热工测试技术课程实验指导书.docx

《热工测试技术》课堂实验/实践指导书

课程中文名称：热工测试技术

课程英文名称：EnergyandPowerEngineeringTesting

课程编号：041956100

适用专业：新能源科学与工程

学时数：总学时32，其中：理论28、实验4

学分数：2

课程类别：专业课程

应开课学期：第五学期

实验/实践一：温度测量和热电偶校正实验

实验/实践类型：综合型实验/实践学时：2实验/实践要求：6人/组

一、实验/实践目的

1.了解热电阻和热电偶温度计的测温原理；

2.学会热电偶温度计的制作与校正方法；

3.了解二线制、三线制和四线制热电阻温度测量的原理；

4.掌握电位差计的原理和使用方法；

5.了解数据自动采集的原理；

6.应用误差分析理论于测温结果分析。

二、实验/实践内容

1.了解热电阻测温原理，练习热电阻二三线制接法；

2.做出被校热电阻与标准温度计之间的曲线关系，通过查标准热电阻温度与阻值关系进行分析；

3.了解热电偶的测温原理、温度补偿方法，练习热电偶连线与测温；

4.做出被校热电偶温度与电势曲线，通过查标准热电偶与电势关系进行分析；

5.练习电位差计测量电势方法，了解校验实验台自动采集原理。

三、仪器设备

热电偶实验装置主要由恒温水浴、电位差计、热电偶、热电阻、冰点仪、数据采集装置、低电势转换开关和标准玻璃温度计等组成。恒温水浴上具有搅拌、加热与温度控制装置，可根据要求将温度稳定在设定值附近。采用标准玻璃温度计测量的温度作为标准温度，用于校准热电偶和热电阻。

四、实验/实践原理、方法、手段和步骤

1.实验原理

1）热电阻

（1）热电阻原理

热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的。它不仅广泛应用于工业测温，―而且被制成标准的基准仪。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。

热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜。此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0-630.74℃以内，电阻Rt与温度t的关系为：

Rt=R0(1+At+Bt2)

R0系温度为0℃时的电阻，铂电阻内部引线方式有两线制、三线制、和四线制三种。两线制中引线电阻对测量的影响最大，用于测温精度不高的场合，三线制可以减小热电阻与测量仪之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响，用与高精度温度检测。本实验是三线制连接，其中一端接二根引线主要是消除引线电阻对测量的影响。

热电阻的校验

热电阻的校验一般在实验室中进行，除标准铂电阻温度计需要作三定点（水三相点，水沸点和锌凝固点）校验外，实验室和工业用的铂或铜电阻温度计的校验方法有采用比较法。比较法是将标准水银温度计或标准铂电阻温度计与被校电阻温度计一起插入恒温水浴中，在需要的或规定的几个稳定温度下读取标准温度计和被校验温度计的示值并进行比较，其偏差不超过最大允许偏差。在校验时使用的恒温器有冰点槽，恒温水槽和恒温油槽，根据所校验的温度范围选取恒温器。但比较法所用的恒温器规格多，一般实验室多不具备。因此，工业电阻温度计可用两点法进行校验，这种校验方法只需要有冰点槽和水沸点槽，分别在这两个恒温槽中测得被校验电阻温度计的电阻，然后检查是否满足规定的技术数据指标，以确定温度计是否合格。

热电阻的类型

普通型热电阻。从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。

铠装热电阻。铠装热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体。它的外径一般为φ2—φ8mm。与普通型热电阻相比，它具有体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；机械性能好、耐振，抗冲击；能弯曲，便于安装；使用寿命长等优点。

端面热电阻。端面热电阻感温元件由特殊必理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。

隔爆型热电阻。隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引起爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla--B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。

2）热电偶

（1）热电偶原理

将两种不同材质的金属导线连接成闭合回路，如果两接点的温度不同，由于金属的热电效应，在回路中就会产生一个与温差有关的电动势，称为温差电势。在回路中串接一毫伏表，就能粗略地测出温差电势值。温差电势的大小只与两个接