热电偶测温系统

实验报告书

班级：铁道自动化091班

小组成员：何俊峰、严云钧、王鹏远、倪森瑜、康宁

目录

一 热电偶的工作原理，补偿方法及其应用

    1热电偶的工作原理

    2热电偶的补偿方法

    3热电偶的实际应用

二 热电偶测温系统的相关介绍

    1线路原理图

    2主要原件及其作用

    3调试方法及其注意事项

三实验收尾及总结报告

1处理实验数据

2 实验总结

一 热电偶的工作原理，补偿方法及其应用

1热电偶的工作原理

（1）概况：热电偶是一种感温元件,热电偶的工作原理这就要从热电偶测温原理说起。一次仪表，直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质温度。     热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在Seebeck电动势—热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表;分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到不同的热电偶具有不同的分度表。热电偶回路中接入第三种金属资料时,只要该资料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将坚持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此,热电偶测温时,可接入测量仪表,测得热电动势后,即可知道被测介质的温度。 B热电偶工作原理：     两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路，当接合点的温度不同时，回路中就会发生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度丈量的其中，直接用作丈量介质温度的一端叫做工作端(也称为丈量端)另一端叫做冷端(也称为弥补端)冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。      热电偶实际上是一种能量转换器，将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度

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实验（实训）报告

辽宁科技大学      学院（系）                                年   月    日

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实验一    K型热电偶测温实验

一、实验目的：

了解K型热电偶的特性与应用

二、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。

三、实验原理：

智能调节仪控制温度实验

 

图45-2

1．在控制台上的“智能调节仪”单元中“输入”选择“Pt100”，并按图45-2接线。

    2．将“+24V输出”经智能调节仪“继电器输出”，接加热器风扇电源，打开调节仪电源。

3．按住3秒以下，进入智能调节仪A菜单，仪表靠上的窗口显示“”，靠下窗口显示待设置的设定值。当LOCK等于0或1时使能，设置温度的设定值，按“”可改变小数点位置，按或键可修改靠下窗口的设定值。否则提示“”表示已加锁。再按3秒以下，回到初始状态。

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50-1（a），即回路中存在电动势，该电动势被称为热电势。

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热电偶的热电势—温度曲线测定

一、实验目的

通过本实验掌握热电偶测温的基本原理、热电偶的基本构造及直流电位差计的使用方法。

二、实验原理及方法

1．原理：热电偶由两种不同材质的金属A、B焊接而成。焊接端称为测量端，测量时将它置于测温场所感受被测温度，非焊接端要求温度恒定，称为参考端，又称自由端或冷端。两种不同材质的导体连接在一起，构成一个闭合回路，当两个接点的温度不同时，在回路中就会产生热电势。该热电势实际上是由接触电势和温差电势所组成。接触电势是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电势，而温差电势是对同一导体而言，是由于导体两端的温度不同而产生的电势。经分析闭合回路的总热电势为

由上式可知，热电偶总电势与自由电子密度、及两接点温度、有关。电子密度不仅取决于热电偶材料的特性，而且随温度变化而变化，它们并非常数，所以对确定的热电偶材料，热电偶的总电势成为温度和的函数差，即

如果冷端温度T_O固定，(参数)，则对确定的热电偶材料，其总热电势就只与测量端温度T成单值函数关系。

2．方法：本实验采用镍铬－康铜热电偶。将热电偶的测量端插入温控干燥箱中加热，同时温控干燥箱中再插入一只温度计，用来确定温度。把热电偶的冷端点按正负极与UJ33a型直流电位差计的正负接线端子相连接，用于测量热电偶回路热电势。该型电位差计根据补偿法理制成，可以修正冷端温度波动引入的误差。将数次加热温控干燥箱后测量的温度和对应的热电势数值记录在表格中，并绘制温度－热电势特性曲线。

三、实验设备

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热电偶测温实验

一、实验目的：

了解K型热电偶的特性与应用

二、实验仪器：

智能调节仪、PT100、K型热电偶/E行热电偶、温度源、温度传感器实验模块。

三、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1（a），即回路中存在电动势，该电动势被称为热电势。

                 图1（a）                          图1（b）          

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自动检测-热电偶测温实验

实验目的： 了解热电偶测温原理及方法和应用。

基本原理：

热电偶测量温度的基本原理是热电效应。将A和B二种不同的导体首尾相连组成闭合回路，如果二连接点温度(T，T0)不同，则在回路中就会产生热电动势，形成热电流，这就是热电效应。热电偶就是将A和B二种不同的金属材料一端焊接而成。A和B称为热电极，焊接的一端是接触热场的T端称为工作端或测量端，也称热端；未焊接的一端(接引线)处在温度T0称为自由端或参考端，也称冷端。T与T0的温差愈大，热电偶的输出电动势愈大；温差为０时，热电偶的输出电动势为０；因此，可以用测热电动势大小衡量温度的大小。国际上，将热电偶的A、B热电极材料不同分成若干分度号，如常用的Ｋ(镍铬-镍硅或镍铝)、Ｅ(镍铬-康铜)、Ｔ(铜-康铜)等等，并且有相应的分度(见附录)表即参考端温度为０℃时的测量端温度与热电动势的对应关系表；可以通过测量热电偶输出的热电动势值再查分度表得到相应的温度值。

仪器设备：

需用器件与单元：主机箱、温度源、Pt100热电阻(温度源温度控制传感器)、Ｋ热电偶(温度特性实验传感器)、温度传感器实验模板、应变传感器实验模板(代mV发生器)。

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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            

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K型热电偶温度测量实验

一、实验目的：

       1、通过本实验了解热电偶测温的基本原理以及热电偶的基本构造。

二、实验原理：

       1、热电偶测温原理：

热电偶由两个不同材质的金属材料焊接而成，焊接端称为热端，非焊接端为自由的两金属导体称为冷端。如果将热端置于与冷端有温度差的地方，将在冷端两导体上产生（热）电势。电势的大小取决于冷热端间的温度差和所采用的金属材料。这就是热电偶测温的基本原理。但需要说明的是热电势的数值通常很小，每度只有数十微伏，并且热电势在整个测温的范围内一般是非线性的。因此，要在测温电路中进行必要的冷端补偿和非线性补偿。

       2、应用介绍：

热电偶和热电阻同是工业测温的常用元件，相对于热电阻来说，热电偶的测量温度范围较宽：－200～1200℃，结构上也较为坚固，但使用时需要冷端补偿，需要铺设专用的补偿导线。工业现场中，常用于测量温度较高的介质：如蒸汽、高温水等。而热电阻的常用测量范围是－200～400℃，使用时也相对简单，不需要铺设专用的补偿导线，也不需要进行冷端补偿。

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