热电偶温度特性实验

1、实验四K热电偶温度特性实验1实验目的：了解热电偶测温原理及方法和应用。2、基本原理：K型热电偶是由镍铬-镍硅或镍铝材料制成的热电偶，偶丝直径不同，测量的温度围也不同。对于确定的热电偶， 其温度测量围和电动势随温度的变化曲线是确定的，可通过查表得到。选用确定的 K型热电偶，插入温度源中，把热电偶的输出端通过差分放大，获得热电偶的电动势。 记录测量电动势，通过测量热电偶输出的电动势值再查分度表得到相 应的温度值。3、需用器件与单元：主机箱、温度源、Pt100热电阻（温度源温度控制传感器）、K热电偶（温度特性实验传感器）、温度传感器实验模板、应变传感器实验模板（代mV发生器）。5、实验步骤：热电偶使

2、用说明：热电偶由A、 E热电极材料及直径（偶丝直径）决定其测温围，如K （镍 铬-镍硅或镍铝）热电偶，偶丝直径3.2mm时测温围01200 C,本实验用的K热电偶偶丝直 径为0.5mm,测温围0800C；E （镍铬-康铜），偶丝直径3.2mm时测温围-200+750C, 实验用的E热电偶偶丝直径为0.5mm,测温围-200+350C。由于温度源温度v 200C,所以，所有热电偶实际测温围V200 Co从热电偶的测温原理可知，热电偶测量的是测量端与参考端之间的温度差，必须保证参考端温度为0C时才能正确测量测量端的温度，否则存在着参考端所处环境温度值误差。热电偶的分度表（见附录）是定义在热电偶的参

3、考端 （冷端）为0C时热电偶输出的热电 动势与热电偶测量端（热端）温度值的对应关系。热电偶测温时要对参考端（冷端）进行修正式中：E(t,t0)热电偶测量端温度为t,参考端温度为t0= 0C时的热电势值；E(t,t0 / )热电偶测量温度t,参考端温度为t0 /不等于0C时的热电势值；E(t0 / ,t0)热电偶测量端温度为t0/,参考端温度为t0= 0C时的热电势值。例：用一支分度号为K (镍铬-镍硅)热电偶测量温度源的温度，工作时的参考端温度(室温)t0 /=20C,而测得热电偶输出的热电势(经过放大器放大的信号，假设放大器的增益k =10)32.7mv，贝U E(t,t0 / )=32.7

4、mV/10=3.27mV ,那么热电偶测得温度源的温度是多少呢解：由附录K热电偶分度表查得：E(t0/ ,t0)=E(20,0)=0.798mV已测得 E(t,t0 / )=32.7mV/10=3.27mV故 E(t,tO)=E(t,tO/ )+E(t0 / , t0)= 3.27mV+0.798mV=4.068mV热电偶测量温度源的温度可以从分度表中查出，与4.068mV所对应的温度是100C。(1)在主机箱总电源、调节仪电源、温度源电源关闭的状态下，按图4.11示意图接线。r 需匚就传感器实验模板»圭香电£表图4.9 K型热电偶温度特性试验接线示意图(2) 调节温度传感

5、器实验模板放大器的增益K=30倍：在图4.9中温度传感器实验模板上的放大器的二输入端引线暂时不要接入。拿出应变传感器实验模板(实验一的模板)，将应变传感器实验模板上的放大器输入端相连(短接),应变传感器实验模板上的土15V电源插孔与主机箱的土 15 V电源相应连接，合上主机箱电源开关(调节仪电源和温度源电源关闭)后调节应变传感器实验模板上的电位器R W4(调零电位器)使放大器输出一个较大的m V信号，女口 20mV可用电压表2V档测量)，再将这个20mV信号(Vi)输给图30A中温度传感器实验模板的放大器输入端(单端输入：上端接mV下端接丄)；用电压表(2V档)监测温度传感器实验模板中的Vol

6、，调节温度传感器实验模板中的RW2增益电位器，使放大器输出Vo仁60OmV则放大器的增益K = Vol /Vi=600/20=30倍。注意：增益K调节好后，千万不 要触碰RW2曽益电位器。(3) 关闭主机箱电源，拆去应变传感器实验模板，恢复图4.9接线。(4) 测量热电偶冷端温度并进行冷端温度补偿：在温度源电源开关关闭(O为关，-为开)状态下，合上主机箱和调节仪电源开关并将调节仪控制方式(控制对象)开关按到(温度)位置，记录调节仪 PV窗的显示值(实验时的室温)即为热电偶冷端温度 to / (工作时的参考 端温度)；根据热电偶冷端温度t0 /查附录K热电偶分度表得到 E(t0 =0)，再根据E

7、(t0 /,t0) 进行冷端温度补偿-调节温度传感器实验模板中的RW3电平移动)使Vo2= E(t0 / ,t0)*K = E(t0 / ,t0)*30(用电压表2V档监测温度传感器实验模板中的Vo2)。(5) 将主机箱上的转速调节旋钮 (2 24V)顺时针转到底(24 V ),合上温度源电源开关， 在室温基础上，可按 t=5 C增加温度并且小于 160 C围设定温度源温度值(设定方法参阅实 验二十七，重复6、7、8、9步骤)，待温度源温度动态平衡时读取主机箱电压表的显示值并 填入表4.3。表4.3 K热电偶热电势(经过放大器放大后的热电势)与温度数据t( C )V(mv)(6)根据表4.3数

8、据画出实验曲线并计算非线性误差。实验结束，关闭所有电源。注：实验数据V(mv)/k(增益)=E(t,t0)实验五E热电偶温度特性实验1、实验目的：了解不同分度号热电偶测量温度的性能与应用。2、 基本原理：E型热电偶是由镍铬-康铜制成的热电偶，基本原理类似于 K型热电偶。选用 确定的E型热电偶，插入温度源中，把热电偶的输出端通过差分放大， 获得热电偶的电动势。记录测量电动势，通过测量热电偶输出的电动势值再查分度表得到相应的温度值。3、 需用器件与单元：主机箱、温度源、R100热电阻（温度源温度控制传感器）、E热电偶（温 度特性实验传感器）、温度传感器实验模板。4、实验原理图如下图 4.12 所示

9、图4.10 E热电偶实验原理图5、实验步骤接主机«±15V传感器实验模板揍車机«电压査图4.11 E型热电偶温度特性试验接线示意图（1）按图4.11示意接线，除了查附录E热电偶分度表外，实验方法和步骤完全与实验四相同，按实验四方法实验并将实验数据填入表4.4。t( C )V(mv)(2)根据表4.4数据画出实验曲线并计算非线性误差。实验结束，关闭所有电源。注：实验数据V(mv)/k(增益)=E(t,tO)。6、思考题:通过实验四与实验五的实验数据比较分度号为E、K热电偶在(相同条件下)相同温度时的输出热电势大小。从实验五热电偶使用说明中可知，K与E热电偶测分度号:

10、BA：a=0,003910CC)电俎值S)01234$67_90100.00100.40100.79101.19101.591Q1.9S102. 38102,78103.17103.5710103.56104.36104,75105.15105.54105,94106.33106.73Iff?. 12107.5220107.9110831108*70109.10109.49109.88110.110.67111.07111.463011L8511125112 64113.03113.43113.82114.21114.60115.00115.3940U5+7H订617116*57116.961

11、17.35H7-74118.13118 52118.9111$ J150119.70120.09120 «120.87121.26121.65122.0412243122.1123.2160123.60123.99124.38124.77125.16125.55125.94126,33126.72127,1070127.49127,88128.27128.66129.05129.44129.82130x21130*60130.99HO13137131.76132.15132.54132.92133.311J3.7013408134.47134.90135.2413J. 63136rQ

12、2136,40136.79137.17137,«137例伪3158 72100139.10IS9.49139.87140.26140.64141.02141.41141 + 79142+18142.66110142.9514333143.71144/10144.48144.86145.25145.63146,10146,40120146.78147 J6147.55147.93148,31148.69149.07149.46149.84150,22130150. W150.98151.37151.75152,13152,51152.89153,27153.65154.03140154

13、.41154-79155,17155.55155.93156.31156.69157.07157,45157.8315015S,21158.59- '158.97159.35159.73160 . L1160.49160.86161.24161.62160162.00162.36162.76163.13163.51163.89164.27164.a165,02165.40170L65.78166.15166 53166.91167.28167.66168.03168.41168.79169.16师169. M1眇91170.29170.67171.04171.42171.7917247

14、172.54172.921W173,29173,67174, M174.41174,79175.16175.54mM176.28176-66附录2: K型热电偶分度表片度号:K（粵考端诅援为（H3）欄It端温度（匸）热 1电动势(mV)01234567S900.0000.039G.0790.1190.15S0.1980.2380.2770.3170.3571003970 4370.4770-5170-5570,5970.6370.6770.7150.75B200神0.83S0*8790.9190.960LOOOL041L0811J22L162308L2441+28,1 325L366L407L

15、448L4891.529L570401.6HL6521.693L7341.7761.S171.858J,8W1491.981502.0222.0642.1052.1462.1882.2292.2702. 3122.3532.394602,4362-47725192.5602.6012.6432.6042.7262.7672.809702.85028922.9332.9753.0163.0S83.1003.1413.1S33.224fiO3M3.30733493.3903.4323.4733.5153.5563.5983.63$W3.6S13.7223.7643.8053.8473.8883*9

16、303.-9714,0124.054too4.0954.1374.1784.2194.2614.3024.3434.384.4.4264.4671104.5084,5494.5904.6324.6734.7144,7554.7%4.B374,8781204.9194.9605.0015.0425.0835.1245,1645.2055.2465.2871305.3275.3685.4095.4505.4905+5315.5715.-6125.6525,69314Q5,7335,774$剧45-S555-095$加5.976641$缶27&OT71506.137&J776.2L8

17、6.2586.298& 3386.3786,4196.4596.4991606.5396.5796.6196.6596.6996.7396.7796.8196.8596.8991706.0&9797.0197.0597.0997.1397.1797.1197.2597.259】別）7.33S7.3787.4187.4587.49S7.5387.5787,418 17.6587.6971907.7377.7777.8177.8577,8977.9377.9770.D178<057S.Q972008.1378.1778.2168.256聲却68.3368.3768.416&a

18、mp; 4568,4972108.5378.5778 6178.6578.6978,7378.7778.3178.857& 8982208,?33& 9789.0189.0589.0999.1399.1799.2209,2609.3002304 Ml9.S819.4210.4629.5029.5439.免39.4249.6649.70S2409.7459£269.W7趴W79.W89.9H910.02910.07010.11125010.15110,19210.23310,27410.3151035510.3%10.43710.47810.519附录3: E型热电偶分

19、度表分度号*E（參考端鳳度为09）IS度代）热电踰势伽V）01 1 2345678900,0000,059 1 0.1160,1760.2350.2950.3540,4130,4720.532!0O.S»1O.6510.7110.7700.8300.8900.9501.0111.071L131201 1931.25：1.3131.37J1.434L4951.5561.617L678L739301.801L3621.924LQ852J092.1712.2332.2952357402.M2.4強2.5442.6072.6692.7322.7952.8582.9212.9&4503

20、.04734103J733,2373.30033643.42B3.4913.555S.619603.6833.7483.812X8763.9414.0054,07044344.1W4.2M704.3294.4594.5244.5904,6554.7204.7864.8524.917804.9835.047511554815,24753145.3805.4465.5135.579W5.6465.71317805.8465.9135.9816 W6.1156.1&26.2501006.M76,S85-6.4526.5206.5886,6566.7246.726.8606.92S1106.9967,0647.1337.2017.2707.3397.4077.4767,5457.61412D7.63T7527.S217.8907.9608.0298.09984688.238A.3071308.377S.4478,5178.5878.6578,827S3.7978.867&烦9.0081409.0789.1499.2209.2W9.3619.4329.5039.5739.6