热电偶辨识实验

一实验目的：

通过对热电偶的辨识，并对辨识结果进行动态误差修正，掌握系统辨识方法中的时域辨识方法和对测量结果的动态误差修正方法，了解动态误差修正在实际生活中的应用。

二实验器材：

热电偶一个，应变放大器一台，桥盒一个，数采模块，PC机一台。

三实验原理：

本实验是基于热电偶测温的工作原理所做，即：热电偶是由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电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应(Seebeck effect）。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。读出热端的电动势，然后根据热电动势与温度的函数关系可得出当前的温度值。当我们将热电偶放入热水中，由于温度的变化，产生一个阶跃信号，通过图形确定系统是几阶系统，然后对模型进行辨识，并对测量结果进行动态误差修正，将修正前后的响应特性曲线进行比较，对实验结果进行分析。

四 实验过程：

（1）将热电偶通过桥盒与应变放大器相连， 然后与PC机连接好，组成一个完整的传感器系统。按如图1所示方式将热电偶的两个接线端接入桥盒。

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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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实验二  热电偶原理及现象

一、任务与目的

了解热电偶的原理及现象

二、原理（条件）

热电偶原理：二种不同的金属导体互相焊接成闭合回路时，当两个接点温度不同时回路中就会产生电流，这一现象称为热电效应，产生电流的电动势叫做热电势。通常把两种不同金属的这种组合称为热电偶；

实验所需仪器：－15V不可调直流稳压电源、差动放大器、F／V表、加热器、热电偶、水银温度计（自备）、主副电源；

旋钮初始位置：F／V表切换开关置2V档，差动放大器增益最大（1-100倍）。

三、内容与步骤

实验步骤：

1、了解热电偶在实验仪上的位置及符号，实验仪所配的热电偶是由铜＿康铜组成的简易热电偶，分度号为T。实验仪有二个热电偶，它封装在双平行梁的上片梁的上表面（在梁表面中间二根细金属丝焊成的一点，就是热电偶）和下片梁的下表面，二个热电偶串联在一起产生热电势为二者的总和。

2、将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（＋）、负（－）、地短接。将差动放大器的输出端与F／V表的输入插口Vi 相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使F／V表显示为零，关闭主、副电源。

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实验二  热电偶的原理及分度表的应用

    实验目的：了解热电偶的原理及现象。

    所需单元和部件：  

   

 

实验数据：

室温：28摄氏度。加热后温度计测量出来的结果是43度，电压示数：0.056V

Eab(t,to)=Eab(t,tn)+Eab(tn,to);

Eab(t,tn)=(f/v显示表E)/150x2。

通过计算得出：

Eab(t,tn)=0.7467mv

查表得：Eab(tn,to);=1.114mv

所以Eab(t,to)=1.8607mv

查表的t=46摄氏度。

误差分析：绝对误差=|46-43|=3摄氏度

          相对误差3/43x100%=6.98%

思考题：（1）为什么差动放大器接入热电偶后需要再跳差放零点

差动放大器的最显著特点就是电路的对称性，在没接入热电偶的时候，电路有可能已经调到零输出。接入热电偶，恐怕就破坏了电路的对称性，所以需再调差放零点。

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热电偶的制作与

标定试验

指导老师：徐之平

学    生：代国岭

   学    号：102270028

    专    业：工程热物理

热电偶的制作与标定试验

一、 实验目的

1．  了解热电偶温度计的测温原理

2．  学会热电偶温度计的制作与矫正方法

3．  掌握电位差计的原理和使用方法

二、 实验仪器

P21588型数字毫伏表、SY821型转换开关、RTS-00B制冷恒温槽、HTS-300B标准油槽、实验热电偶 

三 、实验原理

热电偶工作原理如图：

              热端（测量点）  冷端（参考点）

热电偶测温原理示意图

  

两种不同成份的导体A、B（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当A、B两个接合点的温度T、T0不同时，在回路中就会产生电动势，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测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）； 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。

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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（实训）报告

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

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实验二  热电偶的原理及分度表的应用

    实验目的：了解热电偶的原理及现象。

    所需单元和部件：  

   

 

数据处理：tn=29C

Eab(tn,0)=1.155mv(通过查分度表可知)

实验过程中测得数据Eab（t,tn）=0.172V/150*2=0.573MV

Eab（t,t0）=Eab(t,tn)+Eab(tn,t0)=1.728mV

查分度表得t=43C

实验中我们用温度表测得当时的热电偶温度是40C

实验心得

   本实验是用电偶温度传感器来测量温度实验。利用公式

Eab（T,To）=Eab（T,Tn）+Eab（Tn，To）

   其中Eab（T,Tn）部分是通过V/F表测得的，Eab（Tn，To）部分是通过查询分度表得知的。Tn是室温，我们测得是29C。

思考题

1.答：因为差动放大器在接入电偶之后，系统的电动势输出不为零。我们要通过热电偶上的电动势来测得环境的温度。因此要再调差放零点。

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