1检测试验——热电偶.doc

专业：控制与自动化0701 姓名： 施耀飞 学号： 3071102407 日期：_2009.11.27_ _地点： 月牙楼301 实验报告课程名称：过程检测与传感技术实验 指导老师： 胡赤鹰 冯毅萍 成绩：_实验名称：温度检测系统实验 实验类型： 同组学生姓名：_一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1.了解热电偶的结构,掌握热电偶测温的基本原理及其使用方法以及温度检测系统的组成与工作原理.2.掌握热电偶测温中的几个关键概念，如热电偶冷端补偿处理、补偿导线的正确使用3.掌握表征温度传感器动态特性的两个参数时间常数和传递滞后时间的基本概念及求取方法。4.进行测量误差分析二、实验内容和原理本实验，恒温电阻炉温度保持稳定（至给定的稳定度），通过标准热电偶分度号为S铂铑合金，测定炉温。同时记录各温度下的时间及未知热电偶的电压值，确定温度传感器的动态特性。将惯性检定炉的温度控制在设定的某一坚定点温度内，二等标准热电偶和被校热电偶热端对齐扎紧，一起放进检定炉工作区内。恒温由pz150-1和多点转换开关等组成监测系统按检定步骤用同名法分别测量标准热电偶和被检热电偶的电势值进行直接比较即可进行检定和分度。三、操作方法和实验步骤1、 通电前，首先检查控温热电偶接线是否正确，决不能出现断偶、断线现象，防止检定炉升温失控而受损。2、 接上总电源3、 开启“电源开关”使装置通电，“工作电源”红色指示灯亮，电源电压表显示220V，电流表也有相应指示，XMTF-21数字显示调节仪表通电开始工作。4、 设置XMTF-21数字式显示调节仪表各参数值。(此实验中由实验指导老师进行设置)5、 根据加热情况，及时定时记录被校热电偶的动态输出数据。6、 绘制温度传感器的动态特性曲线，确定其时间常数和传递滞后时间。注: 在测量过程中,选取不同的设定值进行测量。本次实验的设定值为100和300，因此只有当温度达到稳定的情况下才可以切换设定值，进行第二组数据的测量。四、 数据记录和处理设定温度为：Sp=100 冷端补偿 :实验的初始室温为16.8摄氏度，结束温度问17.9摄氏度。取平均温度为17.35摄氏度。令Tc=17.35摄氏度，则由冷端补偿公式 E(T,0)=E(T,Tc)+E(Tc,0);其中E(T,Tc)为实际测得的热电偶的电压值，E(Tc,0)为补偿电压，对于S型热电偶，E(Tc,0)=0.095mv，对于K型热电偶，E(Tc,0)=0.677mv。由E(T,0)查表可得由热电偶测得的当前实际的温度值。并对所得数据进行冷端补偿。温度标定100标准热电偶（S型）被校验热电偶（K型）时间（s）显示温度（）电动势U/mv冷端补偿后的电动势U/mv温度(已经过冷端补偿后)T0/电动势U/mv冷端补偿后的电动势值U/mv温度（已经过冷端补偿后）T1/080.01050.1055190.11700.7940202090.00780.1028180.08700.76401940130.01090.1059190.5073105290.1479260.58981.26683280310.10900.2040350.90901.586039100410.19500.2900491.34402.021050120510.30600.4010651.74502.422060140640.43520.5302842.18902.866070160770.57520.67021032.73563.412684180880.70270.79771203.26823.945296200990.82680.92181363.62734.30431052201070.91861.01361483.95664.63361132401140.98721.08221574.18734.86431192601191.03101.12601624.29634.97331212801231.05671.15171654.53465.21161273001261.06991.16491674.65895.33591303201291.07281.16781674.76475.44171333401311.06851.16351674.84515.52211353601321.06001.15501664.90595.58291363801341.04781.14281644.95465.63161374001351.03211.12711624.99225.66921384201351.01611.11111605.01665.69361394401360.99681.09181585.03465.71161394601360.98131.07631565.04385.72081404801360.96251.05751545.04715.72411405001360.94361.03861515.04455.72151405201360.92561.02061495.03735.71431395401350.90711.00211475.02655.70351396001340.85570.95071404.97135.64831386601310.80470.89971344.89075.56771367201290.76170.85671284.79635.47331347801260.72040.81541234.68835.36531318401230.68520.78021184.61095.28791299001180.65150.74651134.56755.24451289601150.62140.71641094.50655.183512610201120.59500.69001064.43125.108212510801090.56920.66421024.34375.020712311401060.54590.6409994.25124.928212012001040.52220.6172964.15704.834011812601010.50360.5986944.06354.74051161320990.48400.5790913.96284.63981131380980.47060.5656893.88014.55711111440980.46360.5586883.80314.48011101500970.46820.5632893.73764.41461091530980.47370.5687893.71764.39461071560980.48040.5754903.70044.37741071590990.48780.5828913.68614.36311061620990.49490.5899923.67474.351710616501000.50180.5968933.66684.343810616801000.50860.6036943.65744.334410617101000.51700.6120953.65134.328310617401000.52320.6182963.64564.322610517701010.52680.6218973.63894.315910518001010.53120.6262973.62434.301310518301010.53370.6287983.61824.295210518601010.53120.6262973.61244.289410518901000.52890.6239973.60614.283110419201000.52400.6190963.59644.273410419501000.51920.6142963.58834.265310420101000.51350.6085953.57334.250310420701000.51240.6074953.56284.239810421301000.51220.6072953.54934.226310321901000.51330.6083953.53804.215010322501000.51470.6097953.53854.215510323101000.51820.6132953.54254.219510323701000.52330.6183963.56194.238910324301000.52680.6218973.56354.240510324901000.52580.6208973.56804.245010325201000.52430.6193973.57054.2475103根据以上数据可以画出如下所示曲线分析：1在实验的过程中被测热电偶温度值和标准热电偶温度值之间存在着一定的误差，其主要原因是：被测热电偶和标准热电偶之间结构上本来就有差别，标准热电极外部的保护套管。另外还有其他有微小的影响的因数：1.在查分度表的过程中,不可能找到完全符合的温度-电压点,因此只能取近似;2.记录测量数据的过程中因为电压值变化很快,所以造成记录的速度跟不上电压值的变化,记录的数值不是正好在时间梯度的值。（人为因素造成的误差;3仪表的随机误差。 2在我们所获得的图线中，并没有如预期一般得到几个峰值，而是基本只有一个峰值，而且曲线不是很流畅。这与以下几个原因有关：a温度显示仪表只能显示到个位数，而小数点后的几位数据我们无法获得，这使得我们无法获得精确的数据。在接近稳定时，温度的整数部分保持不变，而实际的温度数值一直在变化，我们却无法获得这种变化的具体情况，这使得我们无法获得更为精确的动态特性曲线。b.开始阶段是20秒采集数据一次，后来是60秒采集一次，再后来又是20秒采集一次。这种时间间隔使我们仅能得到很离散的数据。在实验过程中，我们经常能观察到温度在不应当采集数据时变化。如果实验中不采用人工采集数据，而由检测系统自动保存数据，我们就能得到较为连续的数据，从而可以更为逼近真实的动态特性曲线。c.在温度上升阶段，电势值变化极为迅速，这使我们某一个确定时间点采集多组数据遇到了困难，我们获得的也仅是在这个时间点之后某一个很小时间间隔内的数据。五、 数据分析：一根据实验过程与结果，可以将系统近似成一个二阶系统，从升温曲线中可以求得（1） 标准热电偶稳态温度：T()=97最高温度：Tmax=167超调量： =72.165%阻尼比 =0.10328峰值时间 =480s角频率=0.00987rad/s整定时间ts=2942s(2) 被校验热电偶稳态温度：T()=103最高温度：Tmax=140超调量： =35.922%峰值时间 =480s阻尼比 =0.30987角频率=0.00688rad/s装 订 线整定时间ts=2077s二、热电偶型别分析：本实验是由控温热电偶来显示大致温度，用标准热电偶来校验被检热电偶。通过电压数据和控温热电偶的温度示数对照来判断热电偶的型别。通过实验，我们得出结论：标准热电偶T0是铂铑10铂热电偶（S型），被检热电偶是镍铬镍硅热电偶（K型）。三、实验误差分析：三个热电偶分别置于电阻炉的不同位置，被测的温度之间可能有差异，导致误差；实验是采用热电偶的电压信号指示温度，电压信号可能会收到干扰产生误差；信号传输导线所引起的误差；实验是隔一定时间读一次数据，而被检热电偶和标准热电偶需要相互切换才能显示读数，由此产生的时间差会导致误差；温度数据都只能精确到个位，这样在基本稳定后温度波动不大时会有误差。六、思考题1.列举冷端补偿的方法答：有补偿导线法，计算修正法，自由端恒温法，自动补偿法等。2.当补偿导线类