UJ36A电位差计的使用及热电偶的检定与校验实验(金属大实验)

1、UJ36AUJ36A电位差计的使用及热电偶的检定与校验实验( (金属大实验) )实验目的：实验目的：1.1.掌握掌握UJ36aUJ36a电位差计工作原理；电位差计工作原理；2.2.学会利用学会利用UJ36aUJ36a电位差计对热电偶进行校验；电位差计对热电偶进行校验；3.3.了解热电偶接普通导线对测量结果的影响。了解热电偶接普通导线对测量结果的影响。1.UJ36a1.UJ36a直流电位差计简介直流电位差计简介 UJ36aUJ36a型携带式直流电位差计，能很方便地以补偿法型携带式直流电位差计，能很方便地以补偿法原理测量直流电压（或电动势）和对各种直流毫伏表原理测量直流电压（或电动势）和对各种直流

2、毫伏表及电子电位差计进行刻度较正，可在实验室、车间及及电子电位差计进行刻度较正，可在实验室、车间及现场和户外工作。现场和户外工作。仪器仪器主要用途：主要用途：是配合各种测量温度的热电偶，能快是配合各种测量温度的热电偶，能快速而准确地检测温度，是热工测量上常备的测量工具。速而准确地检测温度，是热工测量上常备的测量工具。 2.UJ36A2.UJ36A电位差计工作原理电位差计工作原理 1 1）补偿法测电动势原理）补偿法测电动势原理 图图1 1（a a）所示，用电压表测量电动势时，由于电压表内阻不可能无穷大，）所示，用电压表测量电动势时，由于电压表内阻不可能无穷大，当有电流当有电流I I流过时，它在被

3、测电动势内阻流过时，它在被测电动势内阻r r上的电压降为上的电压降为IrIr，则电压表测出的，则电压表测出的值应为值应为Ex-IrEx-Ir，而不是电动势，而不是电动势ExEx。 用补偿法测量电动势如图用补偿法测量电动势如图1 1（b b）所示，图中）所示，图中EpEp是连续可调且能准确知道是连续可调且能准确知道电压值的电源，称为补偿电源。电压值的电源，称为补偿电源。G G为检流计，当流过为检流计，当流过G G的电流为零（或的电流为零（或G G两端的两端的电压为零）时，电压为零）时，G G指零（零偏转）。测量时，调节补偿电压指零（零偏转）。测量时，调节补偿电压EPEP，当，当G G零偏时，零偏

4、时，称称EpEp和和ExEx达到补偿状态。此时达到补偿状态。此时Ex=EpEx=Ep。这种用补偿电压和被测量电压相等（检。这种用补偿电压和被测量电压相等（检流计指零）来测量电压（或电动势）的方法，称为补偿法。流计指零）来测量电压（或电动势）的方法，称为补偿法。 图图1 测量电动势原理图测量电动势原理图 （a） 电压表测量电动势电压表测量电动势 （b） 补偿法测电动势补偿法测电动势K K扳向标准位置，调节扳向标准位置，调节RPRP，使检流计指零，这时标准电池的电动势由电阻，使检流计指零，这时标准电池的电动势由电阻RNRN上的电压降补偿。上的电压降补偿。E EN N=IR=IRN N（1 1）式中

5、：式中：I I是流过是流过R RN N和和R R的电流，称之为电位差计的工作电流。由（的电流，称之为电位差计的工作电流。由（1 1）式可）式可得：得：I=EI=EN N/R/RN N（2 2）工作电流调节好以后，将工作电流调节好以后，将K K扳向扳向“未知未知”位置，同时移动位置，同时移动Q Q触头，再次使流触头，再次使流计指零，此时触头计指零，此时触头Q Q在在R R上的读数为上的读数为R RQ Q，这时被测量的电动势或电压电阻，这时被测量的电动势或电压电阻R RQ Q上的电压降补偿。上的电压降补偿。Ex=IREx=IRQ Q（3 3）由（由（2 2）代入（）代入（3 3）式得：）式得：E

6、EX X=E=EN NR RQ/Q/R RN N（4 4）EE工作电源工作电源E EN N标准电池的电动势标准电池的电动势ExEx被测电动势（或电压）被测电动势（或电压）GG晶体管放大检流计晶体管放大检流计R RP P工作电流调节工作电流调节RR被测量电动势的补偿电阻被测量电动势的补偿电阻R RN N标准电池电动势补偿电阻标准电池电动势补偿电阻KK转换开关转换开关图22 2）UJ36AUJ36A电位差计工作原理电位差计工作原理工作电源工作电源工作电流调节器工作电流调节器标准电池电动势补偿电阻标准电池电动势补偿电阻标准电池的电动势标准电池的电动势补偿法测电动势的优点：补偿法测电动势的优点：1 1

7、被测电池和标准电池中无电流通过，因而其电动被测电池和标准电池中无电流通过，因而其电动势不会发生改变。势不会发生改变。2 2由于所制备的标准电池由于所制备的标准电池E EN N、标准电池补偿电阻、标准电池补偿电阻R RN N和被测电池补偿电阻和被测电池补偿电阻R RQ Q均具有较高精度，因而测量结均具有较高精度，因而测量结果较为准确。果较为准确。3 3不需测出线路中所流过电流不需测出线路中所流过电流I I的数值。的数值。3 3）UJ36AUJ36A电位差计使用方法电位差计使用方法图图3 UJ363 UJ36电位差计面板排列图电位差计面板排列图1 1、将被测、将被测“未知未知”的电压（或电动势）接

8、在的电压（或电动势）接在“未知未知”的二个接线柱上（注意极性）。的二个接线柱上（注意极性）。2 2、把倍率开关旋向所需要的位置上、把倍率开关旋向所需要的位置上(X1)(X1)，同时也接，同时也接通了电位差计工作电源和检流计放大器电源，调节通了电位差计工作电源和检流计放大器电源，调节“调零调零”旋钮，使检流计指零。旋钮，使检流计指零。3 3、将扳键开关、将扳键开关K K，扳向，扳向“标准标准”，调节多圈变阻器，调节多圈变阻器，使检流计指零。使检流计指零。4 4、再将扳键开关，扳向、再将扳键开关，扳向“未知未知”调节步进读数盘和调节步进读数盘和滑线读数盘使检流计再次指零，未知电压（电动势）滑线读数

9、盘使检流计再次指零，未知电压（电动势）按下式表示。按下式表示。Ux=Ux=（步进盘读数（步进盘读数+ +滑线盘读数）滑线盘读数）倍率倍率5 5、在连续测量时，要求经常核对电位差计工作电流，、在连续测量时，要求经常核对电位差计工作电流，防止工作电流变化。防止工作电流变化。6 6、将扳键开关扳向、将扳键开关扳向“标准标准”，调节多圈变阻器，使，调节多圈变阻器，使检流计指零。倍率开关旋向检流计指零。倍率开关旋向“X1”X1”时，电位差计处于时，电位差计处于1 1位置，检流计短路。倍率开关旋向位置，检流计短路。倍率开关旋向“X0.2”X0.2”时，时，电位差计处于电位差计处于0.20.2位置，检流计短

10、路。在位置，检流计短路。在“未知未知”端中可输出标准直流电动势（不可输出电流）。端中可输出标准直流电动势（不可输出电流）。1 1 未知测量接线柱未知测量接线柱 2 2 倍率开关倍率开关3 3 步进盘（规盘）步进盘（规盘） 4 4 电键开关电键开关5 5 晶体管放大检流计晶体管放大检流计6 6 晶体管检流计电气调零晶体管检流计电气调零7 7 工作电流调节变阻器工作电流调节变阻器8 8 滑线盘滑线盘3.3.热电偶的检定与校验热电偶的检定与校验3.13.1热电偶变质的外形判断法热电偶变质的外形判断法 热电偶标定前必须进行外观检查、检查焊接点是否光滑、牢热电偶标定前必须进行外观检查、检查焊接点是否光滑

11、、牢固、热电极是否变脆、变色、发黑，严重腐蚀等。从热电偶表固、热电极是否变脆、变色、发黑，严重腐蚀等。从热电偶表面颜色情况来鉴别其损坏程度，对工作有很大帮助，现将判断面颜色情况来鉴别其损坏程度，对工作有很大帮助，现将判断方法列于表方法列于表1 1。 表表1 1热电偶损坏程度的鉴别热电偶损坏程度的鉴别 3.23.2热电偶变质的处理热电偶变质的处理 (1)(1)镍铬镍铬- -镍硅热电偶镍硅热电偶有轻度或中度损坏时，可将工作端剪掉一段，重新焊接有轻度或中度损坏时，可将工作端剪掉一段，重新焊接起来使用；也可以将热电偶的工作端与冷端对调焊接使用，损坏严重的热电起来使用；也可以将热电偶的工作端与冷端对调焊

12、接使用，损坏严重的热电偶必须更换新的。偶必须更换新的。 (2)(2)铂铑铂铑- -铂热电偶铂热电偶有轻度或中度损坏时，则需进行清洗与退火，其方法如图有轻度或中度损坏时，则需进行清洗与退火，其方法如图4 4所示所示 清洗前，先用清洗前，先用30%30% 50%50%的硝酸溶液，将电极洗涤的硝酸溶液，将电极洗涤lh,lh,再用蒸馏水冲洗，再再用蒸馏水冲洗，再把两电极倾斜约把两电极倾斜约3030接入电路。用调压器调整加热电流为接入电路。用调压器调整加热电流为10.510.5 11.5A,11.5A,用光学用光学高温计测量电极的加热温度为高温计测量电极的加热温度为11001100 11501150，

13、然后用硼砂多次清洗电极，直然后用硼砂多次清洗电极，直到电极发白并出现金属光泽为止，继续用到电极发白并出现金属光泽为止，继续用10.510.5 11.5A11.5A恒定电流恒定电流 加热加热1h1h，进行，进行退火处理，最后用蒸馏水蒸煮和冲洗电极，去掉残留的硼砂。退火处理，最后用蒸馏水蒸煮和冲洗电极，去掉残留的硼砂。 图4 铂铑-铂热电偶退火接线图1-热电偶2-可变电阻3-电流表3.23.2热电偶的校验热电偶的校验1.1.热电偶的校验热电偶的校验检测步骤如下：检测步骤如下：1)1)将标准热电偶与被检定热电偶将标准热电偶与被检定热电偶( (接补偿导线（被测接补偿导线（被测1 1）及普通导线（被测）

14、及普通导线（被测2 2）各）各一只一只) )捆扎成束，置于炉子的恒温带中。捆扎成束，置于炉子的恒温带中。2)2)将标准热电偶与被检定热电偶将标准热电偶与被检定热电偶( (接补偿导线（被测接补偿导线（被测1 1）的冷端接在双联开关上）的冷端接在双联开关上) )。3 3）检定温度在标准热电偶证书上所给定的三个固定点温度附近进行，如表）检定温度在标准热电偶证书上所给定的三个固定点温度附近进行，如表2 2所示，所示，测量时炉内温度与固定点偏差不得超过测量时炉内温度与固定点偏差不得超过1010。4 4）当炉温达到校验点温度恒定后，开始测量标准）当炉温达到校验点温度恒定后，开始测量标准抬双联开关抬双联开关

15、标准标准换向换向被测被测1 1 抬双联开关抬双联开关被测被测1 1换向换向标准标准换向换向被测被测1 1。对每个温度测量次数。对每个温度测量次数不得少于不得少于3 3次，每测一次循环炉温波动不得大于次，每测一次循环炉温波动不得大于1010。5)5)测量完第一组数据后，再进行升温，待温度恒定后进行第二组数据测量。测量完第一组数据后，再进行升温，待温度恒定后进行第二组数据测量。6)6)将将热电偶的热电偶的校验校验结果结果的数据记录在表的数据记录在表3 3中。中。7 7）由于冷端不满足由于冷端不满足00，则测量结果需进行修正，则测量结果需进行修正，通过查表确定炉温，通过查表确定炉温，数据记录数据记录

16、在表在表4 4中中。热电偶热电偶校验点温度（校验点温度（）铂铑铂铑10-10-铂铂400400、600600、800800、10001000、12001200镍铬镍铬- -镍硅镍硅200200、400400、600600、800800、10001000铜铜- -康铜康铜100100、200200、300300、400400表表2 2 热电偶热电偶校验点温度校验点温度表表3 3 热电偶的热电偶的校验电动势校验电动势（mvmv）炉温炉温热电偶名称热电偶名称1 12 23 3平均值平均值400400标准热电偶标准热电偶 热电偶接补偿导线（被测热电偶接补偿导线（被测1 1） 600600标准热电偶标准

17、热电偶 热电偶接补偿导线（被测热电偶接补偿导线（被测1 1） 800800标准热电偶标准热电偶 热电偶接补偿导线（被测热电偶接补偿导线（被测1 1） 炉温炉温热电偶名称热电偶名称热电偶温度热电偶温度误差误差结论结论400400标准热电偶标准热电偶 热电偶接补偿导线（被测热电偶接补偿导线（被测1 1） 600600标准热电偶标准热电偶 热电偶接补偿导线（被测热电偶接补偿导线（被测1 1） 800800标准热电偶标准热电偶 热电偶接补偿导线（被测热电偶接补偿导线（被测1 1） 表表4 4 修正后热电偶检测结果修正后热电偶检测结果8 8）比较热电偶与基准热电偶的差值，要求各校验点的温度误差都不）比较

18、热电偶与基准热电偶的差值，要求各校验点的温度误差都不得超过表得超过表5 5中所规定的允许值。中所规定的允许值。表表5 5 热电偶热电偶测量允许误差测量允许误差2.2.比较热电偶接补偿导线与接普通导线的区别比较热电偶接补偿导线与接普通导线的区别1 1）将热电偶接补偿导线（被测）将热电偶接补偿导线（被测1 1）及普通导线（被测）及普通导线（被测2 2）的接线柱接在换向开）的接线柱接在换向开关上关上2 2）炉温）炉温800800时，测量两只热电偶的电动势，将数据记录在表时，测量两只热电偶的电动势，将数据记录在表6 6中。中。表表6 6 热电偶电动势（热电偶电动势（mvmv）热电偶名称热电偶名称1 12 23 3平均值平均值热电偶接补偿导线（被测热电偶接补偿导线（被测1 1） 热电偶接普通导线（被测热电偶接普通导线（被测2 2） 冷端不变时，查表补偿冷端不变时，查表补偿当冷端不为当冷端不为00时，分度表的使用时，分度表的使用),(),(),(0101ttEttEttEnABnABAB例如：例如：K K型热电偶型热电偶, , 工作时自由端工作时自由端t t0 0=3030 ，今测得热电势，今测得热电势为为38