实验六  温差电偶的定标和测量

实验目的

1．加深对温差电现象的理解。

2．了解校准热电偶温度计的基本方法。

实验仪器

铜－康铜热电偶，校准用的纯金属（铅、锌、锡）或标准热电偶，待测熔点的金属，杜瓦瓶，电位差计或数字电压表，电炉等。

实验原理

1．热电偶的测温原理

把两种不同的导体或半导体连接成一闭合回路，如图6－1所示。如两接点分别处于不同的温度T和T₀，则回路中就会产生热电动势，这种现象称作热电效应。同时把这个电路叫做A、B组成的热电偶，如铂－铂铑热电偶、铜－铁热电偶等。

在图6－1所示的热电偶回路中，产生的热电势由接触电势和温差电势两部分组成。温差电势是在同一导体的两端因温度的不同而产生的一种热电势，由于材料中高温端的电子能量比低温端的电子能量大，因而从高温端扩散到低温端的电子数比从低温端扩散到高温端的电子数多，结果使高温端失去电子而带正电荷，低温端得到电子而带负电荷，产生一附加的静电场。此静电场阻碍电子从高温端向低温端的扩散，在达到动态平衡时，导体的高温和低温端间有一个电位差V_T－V_T0，此即温差电势。在热电偶回路中，导体A和B分别有自己的温差电势e_A（T，T₀）和e_B（T，T₀）。

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吉林建筑工程学院教

师备课教案

专 业： 基础科学部

课程名称： 大学物理实验

周 学 时： 3

总 学 时： 48

授课时间： 2008.2.25—2008.6.25

授课班级： 07级：安全、计算机等

任课教师： 艾淑平

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一、实验名称：      温差电动势的测量

二、实验目的：

测量热电偶的温差电动势。

三、实验器材：

UJ31型箱式电位差计、热电偶、光点式或数字式验流计、标准电池、直流稳压电源、温度计、电热杯、带温度显示的水浴锅、保温杯。

四、实验原理：

1、热电偶

    两种不同金属组成一闭合回路时，若两个接点A、B处于不同温度和，则在两接点A、B间产生电动势，称为温差电动势，这种现象称为温差现象。温差电动势的大小除和热电偶材料的性质有关外，另一决定的因素就是两个接触点的温度差。电动势与温差的关系比较复杂，当温差不大时，取其一级近似可表示为                       

式中C为热电偶常数(或称温差系数），等于温差1℃的电动势，其大小决定于组成热电偶的材料。

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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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   大学物理实验    课程教案

热电偶定标实验

热电偶在现实生活中的应用及其优势：在现代工业自动控制系统中，温度控制是经常遇到的工作，对温度的自动控制有许多种方法。在实际应用中，热电偶的重要应用是测量温度，它是把非电学量（温度）转化成电学量（电动势）来测量的一个实际例子。用热电偶测温具有许多优点，如测温范围宽（-200～2000℃）、测量灵敏度和准确度较高、结构简单不易损坏等。此外由于热电偶的热容量小，受热点也可做得很小，因而对温度变化响应快，对测量对象的状态影响小，可以用于温度场的实时测量和监控。热电偶在冶金、化工生产中用于高、低温的测量；在科学研究、自动控制过程中作为温度传感器，具有非常广泛的应用。在大学物理实验中，热电偶温度计的定标是一个传统实验，该实验要求学生找出热电偶的温差电动势与冷热端温差之间的关系，并给出温差电动势与冷热端温差之间的关系曲线，求出经验方程，从而完成其定标工作，使同学们了解热电偶测温度的基本原理。

实验原理

1. 温差电效应

温度是表征热力学系统冷热程度的物理量，温度的数值表示法叫温标。常用的温标有摄氏温标、华氏温标和热力学温标等。

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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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热电偶的定标

一、实验目的

   1、加深对温差电现象的理解；

   2、了解热电偶测温的基本原理和方法；

   3、了解热电偶定标基本方法。

二、实验仪器

    铜――康铜热电偶、YJ-RZ-4A数字智能化热学综合实验仪、保温杯、数字万用表等。

三、实验原理

    1、温差电效应

    在物理测量中，经常将非电学量如温度、时间、长度等转换为电学量进行测量，这种方法叫做非电量的电测法。其优点是不仅使测量方便、迅速，而且可提高测量精密度。温差电偶是利用温差电效应制作的测温元件，在温度测量与控制中有广泛的应用。本实验是研究一给定温差电偶的温差电动势与温度的关系。

如果用A、B两种不同的金属构成一闭合电路，并使两接点处于不同温度，如图1所示，则电路中将产生温差电动势，并且有温差电流流过，这种现象称为温差电效应。

 

图1

    2、热电偶

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实验三  热电阻测温性能实验

1． 实验目的：了解热电阻和热电偶测量温度的特性与应用。

2． 基本原理：

         热电阻测温原理：利用导体电阻随温度变化的特性，热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。常用的热电阻有铂电阻和铜电阻。铂电阻在0－630.74℃以内测温时，电阻Rt与温度t的关系为：Rt=Ro (1+At+Bt²)，其中，Ro是温度为0℃时的电阻。本实验Ro＝100Ω。A＝3.9684×10^－2／℃，B＝－5.847×10^－7／℃²，铂电阻采用三线连接，其中一端接二根引线主要为消除引线电阻对测量的影响。

         热电偶测温原理：两种不同的导体或半导体组成闭合回路，当两接点分别置于两不同温度时，在回路中就会产生热电势，形成回路电流。这种现象就是热电效应。热电偶就是基于热电效应工作的。温度高的接点就是工作端，将其置于被测温度场配以相应电路就可间接测得被测温度值。

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