過程測量儀表實(shí)驗(yàn)（熱電偶測溫實(shí)驗(yàn)）

過程測量儀表實(shí)驗(yàn)（熱電偶測溫實(shí)驗(yàn)）
??????? （熱電偶測溫實(shí)驗(yàn)）

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br>1、?掌握熱電偶測溫系統(tǒng)和測溫原理。
2、?加深對(duì)熱電效應(yīng)的理解。
3、?理解冷端溫度補(bǔ)償?shù)淖饔谩?br>4、?學(xué)會(huì)熱電偶測溫的校驗(yàn)方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理：
熱電偶是由兩種不同專用材料制成的導(dǎo)線（熱電極）連接而成，它的一端焊接在一起，構(gòu)成工作端（熱端）；另一端與儀表連接，以便構(gòu)成閉合的電路，稱為自由端（冷端）。測量溫度時(shí)，把它插入待測介質(zhì)中，當(dāng)熱電偶工作端與自由端存在溫差時(shí)，熱電偶就產(chǎn)生一定的熱電勢。熱電勢隨溫差的升高而增加。但是熱電勢的大小與熱電極的長度、直徑無關(guān)，只與熱電極材料和熱電極兩端的溫度差有關(guān)。
熱電效應(yīng)原理：將兩種不同材料的金屬導(dǎo)體A、B組成一個(gè)閉合回路。若兩端（冷、熱）點(diǎn)的溫度不同，則回路中將產(chǎn)生一定大小的電流，電流的大小與兩種導(dǎo)體的性質(zhì)、結(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)，稱其為熱電效應(yīng)。當(dāng)兩種金屬導(dǎo)體確定后，熱電勢僅為兩結(jié)點(diǎn)溫度差值的函數(shù)；
即：Eab(T1，T0)=F（T1）—F（T0）
用此式不僅能測量兩結(jié)點(diǎn)之間的溫差（ΔT=T1－TO）；而且如果當(dāng)一個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度為確定時(shí)，可測量另一結(jié)點(diǎn)的溫度。
中間導(dǎo)體定律：將熱電偶兩結(jié)點(diǎn)中的一個(gè)結(jié)點(diǎn)T0斷開，接入第三導(dǎo)體C，并保持導(dǎo)體C兩端溫度相同，則導(dǎo)體C的引人不影響回路中總電勢的產(chǎn)生。這樣就可以解決指示儀表作為第三導(dǎo)體C，不影響測量回路中總電勢的問題。
冷端補(bǔ)償原理：當(dāng)熱電極的材料一定，自由端溫度TO不變時(shí)，熱電偶的熱電勢Eab(T1，T0)才是工作端溫度T的單值函數(shù)，分度表是自由端溫度t=O C（T0=273.15k）為基礎(chǔ)的標(biāo)稱值，實(shí)際測溫時(shí)，自由端溫度b≠0℃，因此將引入冷端補(bǔ)償。
即 EAB（t ,to）＝EAB（t ，t1）＋ EAB（t1，to）

熱電偶可以在各種條件下進(jìn)行溫度測量，根據(jù)它的用途和安裝位置的不同，各種熱電偶的外形也不同。但就其結(jié)構(gòu)來說主要由熱電極、絕緣管、接線盒、保護(hù)管組成。各部分的功能作用如下：
1、?熱電極：構(gòu)成熱電偶的兩種金屬絲,是測溫的主要部件。
2、?絕緣管：用來防止熱電極之間短路。
3、?接線盒：為連接補(bǔ)償導(dǎo)線和熱電偶提供方便。
4、?保護(hù)管：保護(hù)熱電極不受化學(xué)腐蝕和機(jī)械損傷。

?三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：
???????? 電阻爐一臺(tái)???????????? 電阻爐溫度控制器一臺(tái)??????
???????? 熱電偶兩只???????????? UJ36電位差計(jì)一臺(tái)
???????? 開關(guān)、接線等輔件
?
四、測溫系統(tǒng)圖
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五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
1、?按圖接線，并按測量方式調(diào)節(jié)好UJ36電位差計(jì)，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查合格后，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

電阻爐溫度控制器面板示意圖
1、?溫度指針 2、綠色指示燈 4、給定指針???
5、調(diào)零旋鈕 6、給定旋鈕? 7、紅色指示燈

2、?調(diào)節(jié)的電阻爐溫度控制器溫度設(shè)置旋鈕，使給定溫度為100℃，然后，通電給電爐加熱。此時(shí)綠燈亮，表明加溫在進(jìn)行，測量指針逐漸增大。
3、?數(shù)分鐘后，當(dāng)紅燈亮，表明加熱結(jié)束，但由于熱慣性的影響，溫度指針可能超過給定溫度；再等待一會(huì)兒，等熱交換平衡后，讀出標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和普通熱電偶的對(duì)應(yīng)讀數(shù)，并作記錄。在讀數(shù)過程中，切換開關(guān)一定要快速，以保證測量的精確度。???
4、?按同樣的方法，測量200℃，300℃，400℃，。。。。。800℃，900℃，1000℃的E`標(biāo)和E`普。
5、?各點(diǎn)的測量值加上室溫對(duì)應(yīng)的毫伏值才是真實(shí)溫度對(duì)應(yīng)的毫伏值。注意：不同分度號(hào)的熱電偶，在相同的室溫對(duì)應(yīng)的熱電勢值不等。
6、?計(jì)算誤差，確定精度。
???????????????????????????????六、數(shù)據(jù)記錄和精度計(jì)算?????????????????????????????????????
?

熱電偶測溫校驗(yàn)表

標(biāo)準(zhǔn)熱電偶型號(hào)

普通熱電偶型號(hào)

室溫

E_普室

E_{標(biāo)室}

電爐給定溫度℃

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

E`_普

E_普=E`_普+E_普室

T_普

E`_標(biāo)

E_標(biāo)=E`_標(biāo)+E_{標(biāo)室}

T_標(biāo)

ΔT=∣T_標(biāo)-T_普∣

×100%

普通熱電偶的精度等級(jí)

七、問題與解答
1、?用鉑銠-鉑熱電偶測溫，在冷端溫度為25℃時(shí),測得熱點(diǎn)偶輸出的熱電勢為7.624mV，試求被測介質(zhì)的實(shí)際溫度？
2、?用鎳鉻-鎳硅熱電偶及動(dòng)圈儀表測溫，已知冷端溫度為20℃，試求；
（1）?動(dòng)圈儀表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)到20℃（相當(dāng)于0.8mv），當(dāng)工作端的溫度分別為0℃，20℃，100℃時(shí)，動(dòng)圈顯示的溫度分別是多少？
（2）?動(dòng)圈儀表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)到0℃（相當(dāng)于0mv），當(dāng)工作端的溫度分別為0℃，20℃，100℃時(shí)，動(dòng)圈顯示的溫度分別是多少？

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