热电偶测温技术

/大连理工大学成绩教师签字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图5-1教师评语图5-1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：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:试验中温度变化范围并不大,我们可以近似将其取为：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a0，b，其电阻可以表示为：热敏电阻的温度系数:定义,他表示了热敏阻值对温度变化率与阻值之比,我们可以得出:其中lna和b分别是该直线的截距和斜率，我们可以求出曲线，将其代回（3)中公式,即可得到曲线.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:将热电偶接入电位差计的“未知”端；将热端探头插入ＮＫJ智能温控辐射式加热器，从3０℃～８0℃每隔测量热敏电阻阻值随温度变化关系：将热敏电阻接到数字万用表电阻插口;将热端探头插入NKJ智能温控辐射式加热器，从30℃～８０℃每隔UＪ—3６a调节检流计零点，吧倍率开关旋到“×0。２”，稍等片刻调节“将开关K扳向标准,通过Rp旋钮调节电流，使检流计指零;未知电动势：将开关Ｋ扳向“未知”,调节滑线读数盘（０~1０ｍV），使检流计指零,若不够用则调节步进读数盘（10～110mV)，使检流计指零，则电动势为E=（步进读数+滑线读数)×０。2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”进行短暂接触进行观察。

数据记录：表1热电偶温度计定标数据记录表t（℃）30３2３436３84０42４4464８E（ｍV）ｔ（℃）5052545658６0６２64６66８Ｅ（mV)ｔ（℃)７0７27４76７880E（ｍV）表2热敏电阻Ｒt—t数据记录表ｔ（℃）303２３436３8４04２44464８R(Ω)t（℃)5０52５4565８６0６２646668R（Ω)t(℃）70727476788０R(Ω)ﻬ数据记录与处理：热电偶定标对应数据n1２34５6７８9１011T/℃３0。13７。339。344。５51．１５５．760.86５.７６9。８757９。5Ｕ1/ｍV1．２０4.１5４。６55。３0８。911０．1912。０113。９0１４。9917.7518。19U１＊０.２0．24０。8３０.931。061。7822。０38２。4０22.782.9983。553.6３8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可见,a＝-1.8８36b=0。07０6热敏电阻实验数据ｍ1２3４567８９1011T／℃３0。137．739。344.3４９。655.960.９65.869。774。679。4T/Ｋ303。2531０.853１2.45３1７．4５322。753２9．05334.0５338.9534２。85３47。７５3５２．55R／kΩ9。５５0６.０6５6.130５。3914。49６2.９79２.4371．940１．７8９1。743１．2７9ﻬ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/Ω９5５06０65６13０5391４496２９7９243７1940１7891743１2791/T０.00３20。00320.０0３２0。0031０.00３００.0０3０0。0０２９０。00290。0０290.002８0．００2８lnR9。1６48.７１0８。７２08.5928.41０７．9997.79８７.570７．4897。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:代入以上数据,可以得到R－T关系曲线方程为又温度系数计算公式为当T=40℃（３13．15K）时，经计算得到,该热敏电阻的温度系数结果与分析：由以上实验的数据及图标结果可见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，显线性正比关系热电偶的U—T关系方程为其中a=-1．８836b＝０。070６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Ｔ=40℃时，热敏电阻的温度系数为讨论、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