热电偶测温实验指导书

《建筑环境测试技术》热电偶测温系统实验实验指导书上海工程技术大学机械工程学院能源与环境系统工程系2014.3一、实验目的通过本实验掌握热电偶测量温度的主要内容和方法，了解引起测量误差的因素，达到以下实验目的：1、观察了解热电偶的结构、校验装置；2、熟悉热电偶工作特性；3、掌握热电偶测温方法，学习查阅热电偶分度表；4、掌握数据读取和数据处理方法。二、实验原理两种不同成份的导体两端接合成回路，当两接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端、自由端、参考端）；冷端可以是室温值也可以是经过补偿后的0℃、25℃的模拟温度场。冷端与显示仪表或配套仪表连接，可显示测得的热电势。国际上，将热电偶的A、B热电极材料不同分成若干分度号，如常用的Ｋ(镍铬-镍硅或镍铝)、Ｅ(镍铬-康铜)、Ｔ(铜-康铜)等等，并且有相应的分度表，即参考端温度为0℃时的测量端温度与热电动势的对应关系表。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0℃，才能利用热电偶分度表查得热电势对应的温度，而实际测量时，环境温度T0（不为0）。对此，有如下关系式：)0,(),()0,(00TETTETE其中)0,(TE——测量端温度为T，参考端为0℃时的热电势),(0TTE——测量端温度为T，参考端为T0时的热电势)0,(0TE——测量端温度为T0，参考端为0℃时的热电势热电偶校验有两种方法：定点法和比较法，后者常用于校验工业用和实验室用热电偶。比较法校验热电偶是以标准热电偶和被校热电偶测量同一稳定对象的温度来进行的。本实验采用高温专用管式电炉作为被控对象，用温控器使电炉温度自动稳定在预定值上。通过实验得出被校热电偶的热电特性，即得出热电偶冷端处于0℃时热电偶热端温度T（℃）与输出热电势（μV）之间的关系曲线。三、实验装置该实验装置由高保温专用管式电炉、热电偶校验装置、标准热电偶、校验热电偶、数显温度指示调节仪、温度计、湿度计、秒表等组成。该装置内含四路独立微伏计，可在恒定温区直接由液晶显示屏同屏显示热电偶的微伏值；控制点设置在≤600℃，管式炉设有上极限温度恒定断电保护装置。该实验装置误差为±1%，应在周围无强磁场、温度为10~35℃、相对湿度≤85%的环境中使用。四、实验步骤1、根据热电偶测温原理，正确接线，组建热电偶测温系统。2、将调节检控仪表箱的负载引出线与电炉相接，红色、绿色线接负载，黑色线接壳体，做接地保护。3、完成接线后，先做以下两项准备工作：（1）检查实验室供电插座的电源极性与本调节检控仪表箱的电源输入插头的极性是否相符。正确的做法是：插头红色线接电源相线；绿色线接中性线；黑色线接地保护。（2）检查仪表箱面板上各开关的初始状态：把电源开关扳向下方呈断电状态，恒温调节器旋钮旋至左方（零位）。4、接通电源，数秒后，屏幕显示“热电偶校验装置、上海绿兰教学仪器有限公司”字样。5、按“温度设定”按钮，设定被校验点温度。6、按“启动”按钮，屏幕显示“炉温”、“室温”等字样和数据。7、在读数过程中电炉的温度会有微小变化，因此一个温度校验点的读数不能只进行一次，通常需反复读几次（5次）。先读标准热电偶的热电势，后读被校验热电偶的热电势，交替进行。在整个读数过程中热电偶热端的温度（即炉温）变化不应超过5℃，且每分钟温度变化不超过0.2℃。测量结果记录在表格中。8、取得一个温度校验点的读数后，调整温控器，使炉温升高到第二个温度校验点，进行第二个温度校验点的校验。本实验的测温范围为200-600℃（正规校验应做到满量程，为了缩短实验时间只校验到600℃），取百位整数，共取5个校验点。9、检查数据是否齐全和合理，如无问题，则可进行实验设备的整理和恢复。五、实验数据记录与处理1、实验数据记录环境温度：_________C；相对湿度：__________%表1校验数据记录校验点温度冷端温度标准热电偶读数（μV）被校热电偶读数（μV）13579平均(μV)平均(℃)246810平均(μV)平均(℃)200℃300℃400℃500℃600℃2、实验数据处理a）利用热电偶分度表查出)0,(0TE，计算出)0,(TE，再查分度表，得出被测温度T；b）依据标准热电偶测出的温度利用分度表查出相应热电势，计算被校热电偶热电势误差；c）依据热电势误差利用分度表查出温度误差。六、思考题1、实验过程中，哪些环节易引起误差？2、冷端温度补偿一般可采用哪些方法？