热电偶动态特性的测定及校正.doc

大 学 本 科 生 实 验 报 告 专 用 纸课程名称检测技术 姓名 学号学院专业年级成绩温度调节环节热电偶2热电偶1X-Y函数记录仪温度变送器管式电炉一、热电偶动态特性的测定及校正1实验目的1.1 学习用实验方法测定热电偶的动态特性并确定热电偶的时间常数；1.2 了解热电偶特性对动态测温的影响；1.3 掌握提高热电偶动态测温精度的方法。2实验内容2.1 用管式电炉控温系统和函数记录仪测取镍铬镍硅热点偶（分度号K）的特性；2.2 确定所测定热电偶的时间常数；2.3 将热电偶与模拟校正装置串接，根据所测热电偶的时间常数适当选定校正装置的参数，测定该测温系统的动态特性。3原理：从理论分析和实验得知，热电偶具有一阶非周期环节特性其传递函数为： （1）其中T为热电偶的时间常数，取决于热电偶的材料、结构、测温介质、性质及工况。由自控原理可知，要提高热电偶的动态精度，应提高其反应速度，采用串联超前校正装置，令超前校正装置的传递函数为： （2）其中K为校正环节放大倍数串接校正装置后整个测温系统的传递函数为： （3）与未经校正的热电偶测温系统相比，校正后的时间常数T比T缩小了K倍。4超前校正装置的实现模拟校正装置线路如图1所示：图1 校正电路热电偶时间常数放大器放大倍数 系统时间常数5.实验设备5.1 管式电炉；5.2 镍铬镍硅热点偶（分度号K）两支；5.3 温度变送器420mA输出；5.4 自制模拟校正装置；5.5 函数记录仪一台。6.实验步骤6.1 测试热电偶的时间常数（1）按图2连接测温系统各环节；图2测温系统（2）热电偶1、温度调节器，将管式电炉炉温控制在200；（3）调整函数记录仪：选择适当量程和走纸速度并做好记录；（4）经老师检查无误后开启所有仪器的电源开关；（5）炉温达到200左右时，首先开启记录仪，然后迅速地将待测热电偶插入炉中，从记录仪得到一条飞升曲线如图3；图3 时间常数获取（6）待记录仪记录完毕（稳态）后，取出热电偶自然冷却到室温；（7）求取热电偶时间常数。次y()0.632y()T(秒)13924.61866.2 热电偶动态校正(1) 将模拟校正装置串联到系统中如图4所示：图4加入校正后的测温系统X-Y函数记录仪校正装置温度变送器热电偶2管式电炉热电偶1温度调节环节大 学 本 科 生 实 验 报 告 专 用 纸课程名称检测技术 姓名学号学院专业年级成绩经过处理的R3=30Ky()=84，y（0）=44，所以0.632（y()-y（0）=25，从图上得知T=60S与校正前相比，T=60ST=186S，系统响应速度得到明显的提升。由图中也可以看出，系统对于阶跃输入的上升的速度快于校正前。经过处理的R3=50Ky()=79，y（0）=40，所以0.632（y()-y（0）=24.6，从图上得知T=75S与校正前相比，T=75ST=186S，即系统的时间常数减小，响应速度变快。然而与R3=30K相比，T=75ST=60S，分析出现这种情况的可能原因有二：1、 实验中发现R3调节旋钮档位混乱，因此可能是仪器故障引起的。2、 在第三次将热电偶插入电炉时，插入不够迅速，即此次对热电偶的输入不是标准的阶跃响应。（2） 设定R3=30K、50K改变放大倍数，重复步骤1中(5)(6),得出两条不同R3值的升曲线；图 5 不同K值热电偶响应曲线（3）求取校正后的时间常数（4）比较校正前、后所得结果，作出分析。经过处理的未校正的曲线y()=81，y（0）=42，所以0.632（y()-y（0）=24.6，从图上得知T=186S大 学 本 科 生 实 验 报 告 专 用 纸课程名称检测技术 姓名 学号学院专业年级成绩6.3 思考题（1） 在不同温度下测取热电偶的动态特性曲线，求得的时间常数是否一样？为什么？答：在不同温度下，通过测取热电偶的动态特性曲线，求得的热电偶的时间常数是一样的。因为热电偶的时间常数，取决于热电偶的材料、结构、测温介质、性质及工况，但与所测温度无关。热电偶的时间常数取决于热电偶的传递函数，而传递函数是对热电偶自身物理性质的数学描述，不会因为被测量量而改变。（2） 测取热电偶的时间常数时，不进行冷端补偿会有什么影响？为什么？答：