热电偶—实验指导书.doc

热电偶实验指导书
食品学院制冷空调工程系
二〇〇四年九月
热电偶温度计标定及实验数据线性回归
实验目的:
了解热电偶的工作原理、使用和制作。
掌握热电偶温度计的标定方法及电位差计的使用。
学会应用最小二乘法原理,对实验数据进行线性回归的方法。
实验原理:
图1-1 热电偶
热电偶温度计具有计结构简单、测温布点灵活、体积小巧、测温范围大、性能稳定,准确可靠、经济耐用、维护方便等特点,能够快速测量温度场中确定点的温度,输出的电信号能远传、转换和记录,是工业和实验室中使用最广泛的一种测温方法。
图1-2 热电势测量
如图1-1所示,如果两种不同的导体A,B连成一个闭合回路,且其两节点温度t、t0不同时,在回路中就会产生电势,这种现象称为热电效应。
热电势(热电效应产生的电势)是由两种金属所含自由电子密度不同引起的,其大小与两节点间温差大小和热电偶材质有关。通常,我们称t端为工作端(或热端),t0端为参考端(或冷端),当t0恒定时,热电势大小只和t有关,且存在一定的函数关系,利用上述原理即可以制成热电偶温度计,用热电偶的电势输出确定相应的温度。
在实际使用中往往把t0置于冰水混合物中(0℃),并在热电偶回路中引入第三种材料C(通常为铜导线)将热电势导出至测量装置,如图1-2所示。只要第三种材料二接点的温度相同,热电偶产生的电势与不引入第三种材料时相同。
热电偶接点(t端)通常采用电火花熔接,焊前要消除接合处污物和绝缘漆,焊后结点呈小球状,并把结点置于被测温点。冷结点一般用锡焊把热电偶和铜导线连接,相互绝缘后置于冰水混合物中。
实验方法
常用的配对热电偶材料如下:
材料
代号
分度号
t0=0℃,
t=100℃时电势输出
使用温度
测温范围
允许误差
正极
负极
长期
短期
铜+
康铜-
MK

200℃
300℃
-200~-40℃
±2t%
-40~400℃
±%
镍铬+
考铜-
WREA
EA-2

600℃
800℃
t≤400℃
±4℃
t>400℃
±t%
镍铬+
镍硅-
WREU
EU-2

1000℃
1300℃
t≤400℃
±4℃
t>400℃
±%
铂铑10+
铂-
WRLB
LB-2

1300℃
1600℃
t≤600℃
±℃
材料
代号
分度号
t0=0℃,
t=100℃时电势输出
使用温度
测温范围
允许误差
正极
负极
长期
短期
t>600℃
±%
铂铑30+
铂铑6-
WRLL
LL-2

1600℃
1800℃
t≤600℃
±3℃
t>600℃
±%
由于实际使用的热电偶材料的化学成份不一定符合标准而且不一定均匀,因此不能直接套用分度号对应的分度表,或使用IEC(国际电工委员会)提出的各种热电偶温度电势函数关系式,为此必须对实际使用的热电偶输出电势和对应温度标定之后才能作为测温元件。
实验设备如图1-3所示。
图1-3 实验接线图
1、二等标准水银温度计(最小刻度:1/10℃) 2、-康铜热电偶
3、超级恒温