温度的电测法热电偶的定标和测温PPT学习教案

1、会计学1 温度的电测法热电偶的定标和测温温度的电测法热电偶的定标和测温 【实验原理】 1热电偶热电现象及测温原理热电偶热电现象及测温原理 图图 1 t0 t A B 当两种不同金属互相接触时，接触面上产生一个接触电位差：当两种不同金属互相接触时，接触面上产生一个接触电位差：铂尔贴电动势铂尔贴电动势； 同一种金属两端处于不同温度时，金属的两端就产生一个电位差：同一种金属两端处于不同温度时，金属的两端就产生一个电位差：汤姆逊电动势汤姆逊电动势。 由两种不同的金属或由两种不同成分的合金的两端彼此焊接在一起组成闭合回路时（如图由两种不同的金属或由两种不同成分的合金的两端彼此焊接在一起组成闭合回路时（如

2、图1），若两端点温度分别为），若两端点温度分别为t 和和 t0，则回路中就有温差电动势，它是铂尔贴电动势和汤姆逊电动势之和，则回路中就有温差电动势，它是铂尔贴电动势和汤姆逊电动势之和 产生温差电动势的装置称为热电偶。产生温差电动势的装置称为热电偶。 第1页/共13页 )tt (CE 0 x 接电势差接电势差 计计 t0t A B 图图2 当当组成热电偶的组成热电偶的材料一定时，温差电动势材料一定时，温差电动势Ex 唯一地决定于两端点的温度差唯一地决定于两端点的温度差 t t0，其大小近似为：，其大小近似为： 用热电偶测量温度时，通常把一端置于被测温场中，称为测量端用热电偶测量温度时，通常把一端

3、置于被测温场中，称为测量端(热端热端)；另一端恒定于某一温度，称为参考端；另一端恒定于某一温度，称为参考端(冷端冷端)，如图，如图2所示。所示。 当当t0 恒定时，热电偶所产生的温差电动势仅随测量端温度变化。只要把已测得的温差电动势与测量端温度的对应关系整理成热电偶定标曲线，测量时便可根据测得的温差电动势来求得被测温度。恒定时，热电偶所产生的温差电动势仅随测量端温度变化。只要把已测得的温差电动势与测量端温度的对应关系整理成热电偶定标曲线，测量时便可根据测得的温差电动势来求得被测温度。 式中式中C为温度系数，由组成热电偶的材料决定。为温度系数，由组成热电偶的材料决定。 第2页/共13页 热电偶的

4、定标就是用实验方法，找出热电偶两端温度差与温差电动势的对应关系曲线热电偶的定标就是用实验方法，找出热电偶两端温度差与温差电动势的对应关系曲线 根据温度给定方法和测定方法不同，热电偶的定标方法分为纯物质定点定标法和比较定标法等根据温度给定方法和测定方法不同，热电偶的定标方法分为纯物质定点定标法和比较定标法等 这里仅介绍比较定标法：这里仅介绍比较定标法： 将热电偶冷端置于冰水混合物中，热端置于热水中，让其自然冷却，用水银温度计测量其温度，同时用电位差计测出热电偶对应温差时的温差电动势，以一定温度间隔进行多点测量后即可画出将热电偶冷端置于冰水混合物中，热端置于热水中，让其自然冷却，用水银温度计测量其

5、温度，同时用电位差计测出热电偶对应温差时的温差电动势，以一定温度间隔进行多点测量后即可画出Ex(t) t 定标曲线。定标曲线。 2热电偶的定标热电偶的定标 第3页/共13页 3电动势的测量原理电动势的测量原理 图图3 补偿法测电动势补偿法测电动势 (1)补偿法测电动势补偿法测电动势 如图如图3所示，当检流计示数为零时，所示，当检流计示数为零时，ES的示数即为待的示数即为待测电动势测电动势Ex的值，此即的值，此即补偿法。补偿法。 第4页/共13页 图图4 工作电路工作电路 如图如图4所示，先将双刀开关所示，先将双刀开关S与与ES相接，固定相接，固定C点，调节点，调节R，使检流计示数为零，此为校准

6、电阻，使检流计示数为零，此为校准电阻AB中的中的(工作工作)电流：电流： (2)实际工作电路实际工作电路 再将再将S与与Ex相接，固定相接，固定R (IAB不变不变)，调节，调节C点位置，使检流计示数为零，可得点位置，使检流计示数为零，可得Ex的值：的值： ACABS lIE S AC AC ACABx E l l lIE 电势差计中，电势差计中，ES/lAC是定值，将是定值，将l AC 相对相对ES/lAC定标的结果直接标在刻度盘上，即可直观读出定标的结果直接标在刻度盘上，即可直观读出Ex值。值。 第5页/共13页 4热电偶的测温热电偶的测温 得出热电偶的得出热电偶的Ex(t) t 定标曲线

7、后，只要测出待测条件下热电偶输出的温差电动势，就可在定标曲线上标定相关条件下热电偶两端的温差，冷端温度已知（固定）时，热端的温度随之被测出。定标曲线后，只要测出待测条件下热电偶输出的温差电动势，就可在定标曲线上标定相关条件下热电偶两端的温差，冷端温度已知（固定）时，热端的温度随之被测出。 第6页/共13页 1、接线、接线 按图按图5接入标准电池接入标准电池Es、检流计、检流计G、工作电源、工作电源E(5.76.4V)，热电偶引线接入，热电偶引线接入“未知未知1”(或或“未知未知2”)。检流计检流计G接入前要先进行零点调节。接入前要先进行零点调节。 【实验内容】 图图5 第7页/共13页 2、校

8、正工作电流、校正工作电流 根据实验室提供的标准电池电动势值，置根据实验室提供的标准电池电动势值，置RS于相应位置，旋于相应位置，旋K1至至“1”、 K2至至“标准标准”，依次调节，依次调节Rn，使检流计指针指，使检流计指针指“零零”，电位差计即达到补偿状态，电位差计即达到补偿状态IAB=ES/lAC 。 3、测量练习、测量练习 将冰块放入冷端部分的保温杯将冰块放入冷端部分的保温杯(约约 杯杯)中，加少量自来水形成冰水混合物；热端置于空气中，旋中，加少量自来水形成冰水混合物；热端置于空气中，旋K2至热电偶接入端，调节测量转盘至热电偶接入端，调节测量转盘I、II、III，使检流计指针指，使检流计指

9、针指“零零”，立刻读出水银温度计的温度及测量转盘读数，即得到热端为室温时的温差电动势。，立刻读出水银温度计的温度及测量转盘读数，即得到热端为室温时的温差电动势。 2 1 第8页/共13页 以温度以温度 t 为横坐标，温差电动势为横坐标，温差电动势 Ex 为纵坐标，绘出为纵坐标，绘出Ext 定标曲线定标曲线，并用图解法求出，并用图解法求出 Ex=C(tt0 )中的中的C值值 4、测量未知温差电动势、测量未知温差电动势 将热水倒入热端部分的电热杯将热水倒入热端部分的电热杯(约约 杯杯)中。中。不断不断调节测量转盘调节测量转盘I、II、III，使检流计指针随时指使检流计指针随时指“零零”，每隔，每隔

10、35度左右，读出水银温度计的温度，以及测量转盘读数，即得到热端在该温度时的温差电动势度左右，读出水银温度计的温度，以及测量转盘读数，即得到热端在该温度时的温差电动势Ex，共测共测8 810组数据。组数据。 2 1 5、定标定标 第9页/共13页 将热电偶热端悬空置于实验室内空气中将热电偶热端悬空置于实验室内空气中 ，测量温差电动势，从热电偶的定标曲，测量温差电动势，从热电偶的定标曲 线上查出实验室温度，并与水银温度计线上查出实验室温度，并与水银温度计 测得的结果进行比较。测得的结果进行比较。 6、测温、测温 第10页/共13页 1. 电源极性不可接错电源极性不可接错; 2. 测量时一定要遵循测量时一定要遵循“先粗调，后先粗调，后 细调细调”的原则，确保检流计不因过的原则，确保检流计不因过 载而被损坏。载而被损坏。 【注意事项】 第11页/共13页 【思考题】 1若在校准工作电流过程中检流计的指针总是偏若在校准工作电流过程中检流计的指针总是偏 向一边，试分析有哪些可