热电偶测温技术

1、大连理工大学大学物理实验报告院(系)材料学院专业材料物理班级0705姓名童凌炜学号200767025实验台号实验时间2008年11月15日,第12周，星期六第7-8节实验名称热电偶和热敏电阻的温度特性教师评语实验目的与要求：了解热电偶和热敏电阻测温原理；学会测量热电偶的温差电动势；学会测量热敏电阻的温度系数；实验原理和内容：实验原理：图5-1热点偶：两种不同的金属或合金构成的闭合回路(如图5-1所示)可以构成热电偶。如果两个接触点的温度t与t0不同，则可以产生热电动势，这种现象称之为热电效应。热电动势的大小与热电偶的大小，金属导线的长短及粗细无关，所以热电偶的温度原理是以它的热电动势与温差的单

2、值关系为依据，在试验中我们使热电偶一个接触点的温度为室温，则单值关系可以化为：f(t)abtct2.试验中温度变化范围并不大，我们可以近似将其取为:E(t,t)abt热电偶的定标：在本试验中我们用比较法对NKJ加热器中的热电偶的热电动势(用UJ-36a型电位差计进行测量)与工作端温度之间的关系曲线进行定标。热敏电阻的阻值：热敏电阻对温度非常敏感，所以可以用于温度传感器。在一定温度范围内，一个长为L,横截面积为S的热敏电阻，材料对应的系数为a。，b,其电阻可以表示为：L与LLbRtbaeTRTa0ea0eSSSTLaa0-S热敏电阻的温度系数：定义aT1 dRTRT dT他表示了热敏阻值对温度变

3、化率与阻值之比,我们可以得出:aTdRTRtRT dT b aeTaTRtbaeT ln RTln a其中ln a和b分别是该直线的截距和斜率,我们可以求出八，ln Rt曲线，将其代回(3)中公式,即可得到RTT曲线。实验内容：组装一台“热电偶温度计”，并定标;测量热敏电阻阻值随温度变化曲线。主要仪器设备：UJ-36a型直流电位差计、NKJ智能温控辐射式加热器，数字万用表、热电偶探头、负温度系数热敏电阻探头、电源。步骤与操作方法：热电偶温度计的定标：a)将热电偶接入电位差计的“未知”端；b)将热端探头插入NKJ智能温控辐射式加热器，从30C80c每隔2c测量一组E、t数据；测量热敏电阻阻值随温

4、度变化关系：a)将热敏电阻接到数字万用表电阻插口；b)将热端探头插入NKJ智能温控辐射式加热器，从30C80c每隔2c测量一组R、t数据；UJ-36a型直流电位差计使用方法：a)调节检流计零点，吧倍率开关旋到“X0.2”，稍等片刻调节“调零”旋钮，使检流计指针指零；b)将开关K扳向标准，通过Rp旋钮调节电流，使检流计指零；c)未知电动势：将开关K扳向“未知”，调节滑线读数盘(010mV),使检流计指零，若不够用则调节步进读数盘(10110mV),使检流计指零，则电动势为E=(步进读数+滑线读数)X0.2d)注意：每次测量前要核对工作电流，重复调零。在调零过程中，应该将开关“K”进行短暂接触进行

5、观察。数据记录:表1热电偶温度计定标数据记录表t（C）30323436384042444648E(mV)t(C)50525456586062646668E(mV)t(C)707274767880E(mV)表2热敏电阻Rt-t数据记录表t(C)30323436384042444648R(Q)t(C)50525456586062646668R(Q)t(C)707274767880R(Q)数据记录与处理：1.热电偶定标对应数据n1234567891011T/C30.137.339.344.551.155.760.865.769.87579.5U1/mV1.204.154.655.308.9110.1

6、912.0113.9014.9917.7518.19U1*0.20.240.830.931.061.7822.0382.4022.782.9983.553.6382.热电偶定标曲线经过Excel图表计算，并进行线性回归得到热电偶电压关于温度的关系方程为E1.88360.0706t可见，a=-1.8836b=0.07063.热敏电阻实验数据m1234567891011T/C30.137.739.344.349.655.960.965.869.774.679.4T/K303.25310.85312.45317.45322.75329.05334.05338.95342.85347.75352.55

7、R/kQ9.5506.0656.1305.3914.4962.9792.4371.9401.7891.7431.279热敏电阻R-T曲线为了计算R-T关系方程，先对数据进行这样的处理，结果如下:T/K303.25310.85312.45317.45322.75329.05334.05338.95342.85347.75352.55R/Q955060656130539144962979243719401789174312791/T0.00320.00320.00320.00310.00300.00300.00290.00290.00290.00280.0028lnR9.1648.7108.720

8、8.5928.4107.9997.7987.5707.4897.4637.153通过线性回归，作出lnR和1/T的线性关系曲线如下:由线性回归结果y=4276.9x-4.9567,可以得到：lna4.9567a0.00703b4276.9代入以上数据，可以得到R-T关系曲线方程为c3cc3r24276.9/TRT7.0210e又温度系数计算公式为aT工也RTdT当T=40C(212.15K)时，经计算得到，该热敏电阻的温度系数aT-0.04结果与分析：由以上实验的数据及图标结果可见1,用一次线性方程模拟热电偶的温度特性曲线，可以在一定误差范围内保证准确性。且热电偶两端的电压，随温度增加而增加，显线性正比关系2,热电偶的U-T关系方程为E1.88260.0706t其中a=-1.8836b=0.07063,热敏电阻的阻值与温度的关系为：阻值随着温度的增加而减小，且阻值的减小幅度越来越缓慢。其关系可以用指数方程模拟，具体见数据处理部分的结论4,T=40C时，热敏电阻的温度系数为aT-1.019710-5讨论、建议与质疑：.实验过程中发现辐射加热器的温度控制能力不理想，尤其是恒温能力。建议改造成由计算芯片控制的加热电路，并且在到达既定温度后，改为使用加热、散热交替进行的自动恒温功能.热敏电阻的R-T曲线，用数据模拟回归计算后，发现用