南昌大学实验报告

学生姓名：                   学    号：                   专业班级：                 

实验类型：■验证 □综合 □ 设计 □ 创新   实验日期：            实验成绩：          

实验一   热电偶校验

一、实验目的与要求

1. 观察工业用热电偶的结构，获得有关的感性认识。

2. 掌握热电偶校验（或分度）的方法。

3. 应用比较法求得被校验（或分度）热电偶的毫伏—温度的关系曲线。

4. 与同类型标准化的热电偶的热电性质比较，确定在一定的测量范围内，由于热电性质的非标准可能产生的误差。

5. 熟悉电位差计的使用。

二、实验主要设备

1. 标准热电偶（镍铬—镍硅K型热电偶）；

2. UJ37直流电位差计；

3. 热电偶校验装置（ROX-07），结构如图1所示；

图1  热电偶校验装置（ROX-07）外形

装置的主体为保温管式电炉。采用电子调温与数字显示控温，在炉膛内放有均热体，将标准热电偶与被校热电偶插入均热体内（注意均热体应放在炉膛中部）。

在电控箱上设有调温旋钮、电压指示表和温控表、测温表；数显温控表作为电炉的温度控制；测温表能检测热电偶的温度指示数值。琴键开关则用来对标准热电偶与被检热电偶温度显示的转换。

二、实验说明

1. 分度和校验

    通过实验，并经过一定的数字处理，确定温度仪表的输出与温度间的关系，叫分度。

    重新校核分度值正确与否，叫校验。

    分度与校验又常统称为检定。

2. 热电偶检定的两种方法

    ⑴ 定点法：是指将温度仪表直接在国际温标规定的各点（定仪固定点和次级参考点）分度的一种分度方法，定点间温度与仪表输出量的关系根据公式进行插补。

定点法具有很高的精确度，但这种方法设备复杂，一般只使用于高级标准温度计的分度。

⑵ 比较法：是将被校温度计与高一等级的标准温度计置于同一均匀的温度场内，通过比较而进行校验（或分度）的一种方法。为此，恒温装置必须要有足够大的温度均匀区作为工作区域，而分度的准确性取决于标准温度计的精确度、恒温装置工作区的温度均匀度及装置的温度稳定度。

3. 比较法所用的标准热电偶应是标准的铂铑—铂热电偶，但在本实验中为了节约贵金属热电偶材料和防止铂铑—铂热电偶被污染，我们用事先校准过的镍铬—镍硅K型热电偶作为标准热电偶，其热电性质是已知的。

4. 比较法校验（或分度）热电偶是以标准热电偶和被校热电偶测量同一稳定对象来进行的。本实验中用校验装置中的管式检定炉作为被测对象，用高精度自动控制仪来控制炉温在各个恒定点上。

四、实验方法与步骤

1．用电源线将热电偶校验装置后面板上的插座连接。

2．用普通的热电偶做成的热电偶分别为“校1”和“校2”；将“校1”和“校2”放在管炉炉膛中心位；并将铠装热电偶接到标准端子上，另一端也放到管炉炉膛中心位。

3．把控温表档位拨到“设定”，用螺丝刀调节设定炉体加热的温度值（注意该温度值与实际温度的偏差较大，仅作参考），档位拨回到“测量”后，适当右旋恒温调节旋钮，炉体开始预热升温，当达到设定温度时，装置会自动跳闸停止炉体加热，保持炉体温度恒定。为延长炉体使用寿命，加压调节不要开得过火。因绝对稳定是不容易控制的，应在基本稳定的条件下快速测定。

4．在炉体加热的同时，准备直流电位差计的调零。K在“断开”位置时先使检流表调零；滑盘调回0位置，将K扳向“标准”位置，调节“工作电流”旋钮，使检流表归零就可以开始热电势测量；测量时，将K扳向“测量”位置，调节滑盘位置，使检流表归零，此时滑盘上的读数即为所测热电势。

5．检定顺序（读取数据）

    由低温向高温逐点升温检定。

    在读值过程中热电偶的温度可能还有稍许的变动，因此在一个点上的读数不能只进行一次。通常对某一温度值的读数至少三次，依次按动转换按键开关，先读标准热电偶，再读被校热电偶，这样交替进行，最后读取标准热电偶的热电势结束。每次读值应尽量按相等时间间隔进行。整个读值过程热电偶工作端（热端）的温度变化不得超过5°C，也就是对镍铬—镍硅热电偶来说大约不超过0.2mV。如果在七个读数中发现温度变化超过5°C，建议继续测试，直至5个连续的标准读数不超过5°C为止。

    按同样的方法在其它校验点，再重复测试。

五、实验数据的处理

1. 实验结束后，必须及时对实验数据进行分析，舍去那些显然由于不正确的测试而得到的结果，然后对每一点的读数取平均值。

2. 根据标准热电偶热电势的算术平均值，由该标准热电偶的刻度曲线来确定相对应的温度，然后作出被校验热电偶的热电性质曲线。3. 由被校热电偶热电性质曲线查出在200°C、300°C、400°C时的电势值，并列成表格。查出与被校验热电偶同类型的标准热电偶在200°C、300°C、400°C时的热电势值。求出被校验热电偶的误差值。工程用的标准化镍铬—镍硅热电偶允许误差，温度不超过400°C不应超过±4°C，温度超过400°C时，温度误差值不应大于所测温度的±0.75% 。

六、实验记录

环境条件：

室温              °C ，大气压力                ，相对湿度                %

实验中其它情况：

校验人：               ，同组人：                                               

实验日期：            

七、数据整理及总结分析

被校热电偶终值与标准热电势值表：

*注意：被校热电偶热电势终值=电位差计读数+环境温度下的热电势（可由附表查值得到）

标准热电偶温度由标准热电偶热电势终值根据附表插值得到温度。

热电偶分度各点与同类标准化热电偶热电性质之误差表：

被校验热电偶的基本误差：                                                      

结论：                                                                       

                                                                             

附表

 

第二篇：热电偶校核实验

实验报告

实验名称：热电偶制作与标定

姓名        ；

                           学号        ；

          专业        ：建筑环境与设备工程

           班级       ;   一班

                           实验日期；20##年12月

                           同组人   ；王尚、陶宁、罗杨、贾东阳、

                                              叶志兵、顾磊

热电偶制作与标定实验

一、实验目的

1、学习校验热电偶的方法。

2、学会焊接铜—康铜热电偶的方法，并学会热电偶的标定

3、正确掌握检测热电偶的外观。

4、学会常用热电偶分度表的使用。

二、实验基本原理

1. 热电偶温度计工作原理

测温用的温度计大致可以分为下列五类：膨胀式温度计（如水银温度计）、压力表式温度计（如充氮气温度计）、电阻温度计（如铂电阻温度计），热电偶温度计（如铂铑 10 —铂热电偶、镍铬—镍硅热电偶）、辐射式温度计（如光学高温计）。其中热电偶温度计由于在测温中有较高的准确度，所以在工农业生产和科研工作中都广泛地使用。

热电偶由两种不同性质金属线或合金丝 A 与 B ，连接组成一个闭合回路称之为热电偶，如图 1 所示。 A 、 B 叫做热电极。如果使两个接点 1 、 2 处于不同的温度，回路中就会产生热电势 E ，这一现象称为热电效应，热电偶就是基于这一效应来测量温度的。

（图1）

在图 1 所示的热电偶的闭合回路中所产生的热电势 E_AB只与热电偶的两种材料的性质和两端的温度有关，与金属丝的长度、截面大小无关。当热电偶材料一定时，则热电势 E_AB就只与热电偶两端温度t和t₀有关，即 E_AB＝（t，t₀）如果参考端（又称冷端）的温度t₀保持不变，则两端之间热电势 E₁₂ 的大小就可以用来表示测量端（又称热端）1的温度高低。通常将热电偶的冷端放在装有冰水共存的保温瓶中，使其t₀ 恒温于0℃ 。

2、热电偶的制作

     热电偶的测量端与参考端都是由两种金属焊接制成的。为减小传热误差和滞后，焊接点宜小，其直径应不超过两倍金属丝的直径。焊接的方法可以采用点焊、对焊，如图 2a和b所示。也可以把两个热电偶绞缠在一起再焊，称为绞状点焊，如图 2c 所示，但绞缠圈数不宜超过 2-3 圈。

热电偶的两热电极要很好地绝缘，以防短路。如果热电偶地金属是裸线，通常都要用绝缘管套在导线上进行绝缘，聚乙烯或聚四氟乙烯都是在常温范围内采用绝缘管材料。

热电极的极性是这样确定的，测量端失去电子的热电极为正极，得到电子的热电极为负极。在热电势符号E_AB (t，t₀ ) 中规定列在首位的是正极，列在第二位的是负极。如铜—康铜热电偶，正极是铜，负极是康铜；又始铂铑 10 —铂热电偶，正极是铂铑合金，负极是纯铂

3、热电偶的标定

本实验采用比较法进行标定，.标准铂铑-铂热电偶与被测热电偶捆扎起来， 放入管式加热炉中心， 为了确保标准热电偶与被测热电偶的测量端的温度尽量相同，加热炉高温区域内放有钻孔的耐高温镍块套。

双极性比较法实验装置如图所示。此方法直接测量标准热电偶与被测热电偶的热电势，通过比较、换算，最后确定被测热电偶的示值。 此方法的优点是测量直观，被测热电偶和标准热电偶可以是不同的类型；其缺点是对炉温的稳定性要求较高，为此，本实验附有一套炉温控制器，以稳定的检定炉内的温度，确保在一个温度校验点的测量时间内，检定炉内温度变化不超过±0.5℃。否则将带来较大的测量误差。

三、实验步骤

1.先将热电偶材料上的绝缘漆用零号纱纸擦去，然后将端部扭成铰链状，浸入氯化钠溶液杯中通电焊接，电压一般不宜过高，大致在 100 伏左右。焊接电压的大小可用调压变压器来调节，直至出电火花，使两种金属材料的端部焊牢并形成一个小圆球。

2.将焊接完善的热电偶接入标定装置中去（参考图 3）。然后将测量端置于恒温热源处，此时恒热源中应插一支标准水银温度计，以便读取恒温热源的确切温度，与此同时读取热电势的 mv 数值。

3.改变恒温热源的温度，并重复实验步骤 2 的工作，使测量端的温度从室温起每隔一定温度改变一次。总的点数最好不少于 5 ，将每一次的热源温度数值和毫伏数值记录下来。

四、实验设备

实验设备如图所示：由高温电阻炉、智能温度控制仪、交流供电调压器、UJ33_a电位差计、铜一康铜热电偶、高精度温度计等组成。

（图3）

 

四、热电偶标定

    1、热电偶标定前必须进行外观检查、检查焊接点是否光滑、牢固、热电极是否变脆、变色、发黑，严重腐蚀等。

                常用热电偶标定点温度       表1

    2、热电偶标定采用比较法。可按表1中所列温度进行标定。本实验的被标定电偶为铜-康铜热电偶。用被标定热电偶在0-300℃温度区间与标准热电偶相比较，用电位差计测出热电偶的热电势。

3、标定时将热电偶的热端插入炉内150～300mm，该范围内温度均匀，一般读数时要求温度稳定（温度变化小于0.2℃/min），电位差计为0.05级以上。将标准热电偶与被标定热电偶的热端用金属丝绑扎在一起（也可不绑扎）；插孔用绝热材料（石棉布）堵严保温（使用小孔时可不堵）。各热电偶的冷端置于冰点槽8中以保持0℃。

4、按电位差计使用说明将各导线接入系统后，依次改变管式电炉的温度设定值，记录热电偶输出毫伏电势，并比较两个热电偶确定。。

                                               

四、注意事项

1、实验之前应将加热主体加入适量的水或油。

2、工作环境应无强磁场，温度 0~35℃，相对湿度不大于 85%。

3、注意：采用高精度玻璃温度计测量温度，注意温度测量范围，以免导致温度计损毁。恒温水槽温度低于25℃时，采用 0－25℃范围的标准玻璃温度计；当恒温水槽温度在25~50℃之间时，采用25－50℃范围的标准玻璃温度计。当恒温水槽温度在50~75℃之间时，采用50－75℃范围的标准玻璃温度计。当恒温水槽温度在75~100℃之间时，采用75－100℃范围的标准玻璃温度计。

4、当水槽温度比较高的时候，注意防止烫伤。

5、防止水槽的水溅出影响其他电气设备。

五、实验原始数据及处理：

列表给出热电偶的标定结果，并绘制曲线。