热电偶测温实验.doc

热电偶测温实验
一、实验目的:
了解K型热电偶的特性与应用
二、实验仪器:
智能调节仪、PT100、K型热电偶/E行热电偶、温度源、温度传感器实验模块。
三、实验原理:
热电偶传感器的工作原理
热电偶是一种使用最多的温度传感器,它的原理是基于1821年发现的塞贝克效应,即两种不同的导体或半导体A或B组成一个回路,其两端相互连接,只要两节点处的温度不同,一端温度为T,另一端温度为T0,则回路中就有电流产生,见图1(a),即回路中存在电动势,该电动势被称为热电势。
图1(a) 图1(b) 两种不同导体或半导体的组合被称为热电偶。
当回路断开时,在断开处a,b之间便有一电动势ET,其极性和量值与回路中的热电势一致,见图1(b),并规定在冷端,当电流由A流向B时,称A为正极,B为负极。实验表明,当ET较小时,热电势ET与温度差(T-T0)成正比,即
ET=SAB(T-T0) (1) SAB为塞贝克系数,又称为热电势率,它是热电偶的最重要的特征量,其符号和
大小取决于热电极材料的相对特性。
热电偶的基本定律:
(1)均质导体定律
由一种均质导体组成的闭合回路,不论导体的截面积和长度如何,也不论各处的温度分布如何,都不能产生热电势。
(2)中间导体定律
用两种金属导体A,B组成热电偶测量时,在测温回路中必须通过连接导线接入仪表测量温差电势EAB(T,T0),而这些导体材料和热电偶导体A,B的材料往往并不相同。在这种引入了中间导体的情况下,回路中的温差电势是否发生变化呢?热电偶中间导体定律指出:在热电偶回路中,只要中间导体C两端温度相同,那么接入中间导体C对热电偶回路总热电势EAB(T,T0)没有影响。
(3)中间温度定律
如图29-2所示,热电偶的两个结点温度为T1,T2时,热电势为EAB(T1,T2);两结点温度为T2,T3时,热电势为EAB(T2,T3),那么当两结点温度为T1,T3时的热电势则为
EAB(T1,T2)+ EAB(T2,T3)=EAB(T1,T3) (2) 式(2)就是中间温度定律的表达式。譬如:T1=100℃,T2=40℃,T3=0℃,则
EAB(100,40)+EAB(40,0)=EAB(100,0) (3)
图29-2
热电偶的分度号
热电偶的分度号是其分度表的代号(一般用大写字母S、R、B、K、E、J、T、