熱電偶特性及其應(yīng)用研究實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、.實(shí)驗(yàn)報(bào)告熱電偶特性及其應(yīng)用研究姓名： 學(xué)號(hào)： 班級(jí): 熱電偶特性及其應(yīng)用研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解電位差計(jì)的構(gòu)造、工作原理及使用方法；2.了解溫差電偶的測(cè)溫原理和基本參數(shù)；3.測(cè)量銅康銅熱電偶的溫差系數(shù)。二、 實(shí)驗(yàn)原理1.電位差計(jì)的補(bǔ)償原理為了能精確測(cè)得電動(dòng)勢(shì)的大小，可采用圖2.10.2所示的線(xiàn)路。其中是電動(dòng)勢(shì)可調(diào)節(jié)的電源。調(diào)節(jié)，使檢流計(jì)指針指零，這就表示回路中兩電源的電動(dòng)勢(shì)、方向相反，大小相等。故數(shù)值上有(2.10.1)這時(shí)我們稱(chēng)電路得到補(bǔ)償。在補(bǔ)償條件下，如果的數(shù)值已知，則即可求出。據(jù)此原理構(gòu)成的測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和電位差的儀器稱(chēng)為電位差計(jì)。2.實(shí)際電位差計(jì)的工作原理使用時(shí)，首先使工作電流標(biāo)準(zhǔn)化，

2、即根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)調(diào)節(jié)工作電流I。將開(kāi)關(guān)K2合在S位置，調(diào)節(jié)可變電阻，使得檢流計(jì)指針指零。這時(shí)工作電流I在段的電壓降等于標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)，即(2.10.2)再將開(kāi)關(guān)K2合向X位置，調(diào)節(jié)電阻Rx，再次使檢流計(jì)指針指零，此時(shí)有這里的電流I就是前面經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的工作電流。也就是說(shuō)，在電流標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，在電阻為Rx的位置上可以直接標(biāo)出與對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)(電壓)值，這樣就可以直接進(jìn)行電動(dòng)勢(shì)(電壓)的讀數(shù)測(cè)量。3. 溫差電偶的測(cè)溫原理把兩種不同的金屬或不同成分的合金兩端彼此焊接成一閉合回路，如圖所示。若兩接點(diǎn)保持在不同的溫度t和t0，則回路中產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)。溫差電動(dòng)勢(shì)的大小除了和組成熱電偶的材料有關(guān)外，唯

3、一決定于兩接點(diǎn)的溫度函數(shù)的差。一般地講，電動(dòng)勢(shì)和溫差的關(guān)系可以近似地表示成這里t是熱端溫度，t0是冷端溫度，c稱(chēng)為溫差系數(shù)，其大小決定于組成電偶的材料。三、實(shí)驗(yàn)所用儀器及使用方法1.儀器：UJ31型電位差計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)電池、光點(diǎn)檢流計(jì)、穩(wěn)壓電源、溫差電偶、冰筒、水銀溫度計(jì)、燒杯、控溫實(shí)驗(yàn)儀等。2.使用方法UJ31型電位差計(jì)：(1)將K2置于“斷”，K0置于“1”檔(或“10”檔，視被測(cè)量值而定)，分別接上標(biāo)準(zhǔn)電池、檢流計(jì)、工作電源。被測(cè)電動(dòng)勢(shì)(或電壓)接于“未知1”或“未知2”。(2)根據(jù)溫度修正公式計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)Es的值，調(diào)節(jié)Rs的示值與其相等。將K2旋至“標(biāo)準(zhǔn)”檔，按下K1(粗)按鈕，調(diào)

4、節(jié)Rn1、Rn2、Rn3，使檢流計(jì)指針指零，再按下K1(細(xì))按鈕，用Rn3精確調(diào)節(jié)至檢流計(jì)指針指零。(3)將K2旋至“未知1”(或“未知2”)位置，按下K1(粗)按鈕，調(diào)節(jié)讀數(shù)轉(zhuǎn)盤(pán)、，使檢流計(jì)指針指零，再按K1(細(xì))按鈕，細(xì)調(diào)讀數(shù)轉(zhuǎn)盤(pán)III使檢流計(jì)指針精確指零。此時(shí)被測(cè)電動(dòng)勢(shì)(或電壓)Ex等于讀數(shù)轉(zhuǎn)盤(pán)、上的示值乘以相應(yīng)的倍率之和。標(biāo)準(zhǔn)電池：實(shí)驗(yàn)中使用飽和標(biāo)準(zhǔn)電池的20時(shí)的電動(dòng)勢(shì)E20=1.0186V。則溫度為t時(shí)的電動(dòng)勢(shì)可由下式近似得到控溫實(shí)驗(yàn)儀：輕按“SET”按鈕開(kāi)始設(shè)置溫度。此時(shí)輕按“位移”按鈕，改變調(diào)節(jié)焦點(diǎn)位置；輕按“下調(diào)”按鈕，減小焦點(diǎn)處數(shù)字；輕按上調(diào)按鈕時(shí)，增大焦點(diǎn)處數(shù)字。再次輕按“

5、SET”按鈕，并設(shè)置加熱電流后開(kāi)始加熱。四、原始數(shù)據(jù)記錄1.標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)電池溫度Tb()=_18.6_標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)：Es(V)= _1.0187_2.測(cè)量熱電偶溫差電動(dòng)勢(shì)熱電偶低端溫度t0()=_0_高溫t()90.085.080.075.070.065.060.055.0溫差(t-t0)()90.085.080.075.070.065.060.055.0溫差電動(dòng)勢(shì)Ex(mV)2.97582.77492.56772.34692.18641.97741.78101.5817五、數(shù)據(jù)處理1.方法一：圖解法用Matlab對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合，得直線(xiàn)斜率，即銅康銅熱電偶的溫差系數(shù)C=0.0396

6、7mV/2.方法二：逐差法序號(hào)1234(Ex(i)-Ex(i+4)/(5*4) (單位：mV/)0.0397400.0398750.0393350.038260銅康銅熱電偶的溫差系數(shù)C(mV/) =_0.03931_六、 小結(jié)1.結(jié)論： 標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)Es=1.0187 V 銅康銅熱電偶的溫差系數(shù)C=0.040 mV/2.誤差分析： 控溫試驗(yàn)儀溫度已達(dá)到設(shè)定溫度，但電偶高溫段還未被加熱到指定溫度，導(dǎo)致誤差； 看指針是否指向中線(xiàn)時(shí)的視覺(jué)誤差導(dǎo)致Ex測(cè)量不準(zhǔn)； 測(cè)量?jī)x器(電位差計(jì)、檢流器)的誤差。3.建議： 加熱儀達(dá)到設(shè)定溫度后等待一會(huì)再測(cè)相應(yīng)電動(dòng)勢(shì)； 多次測(cè)量，求平均值，減小偶然讀數(shù)誤差； 定期檢查和更換儀器。七、思考題1. 怎樣用電位差計(jì)校正毫伏表? 請(qǐng)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路和擬出實(shí)驗(yàn)步驟。 實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路：實(shí)驗(yàn)步驟： 設(shè)被校電壓表示值為U，實(shí)際電壓降為U0，電勢(shì)差計(jì)讀數(shù)為US，則U0 = US。電壓表的指示值U與實(shí)際值U0之間的絕對(duì)誤差為 U = U - U0 ； 用電勢(shì)差計(jì)對(duì)被校電壓表在不同示值下進(jìn)行校準(zhǔn)，得一組U ；作圖線(xiàn)U-U（用折線(xiàn)聯(lián)結(jié)相鄰兩點(diǎn)）即校準(zhǔn)曲線(xiàn)(修正曲線(xiàn))。 利用修正曲線(xiàn)可以對(duì)該被校表的測(cè)量值進(jìn)行修正。如果用被校表測(cè)量某一電壓所得示值為Ux，可在修正曲線(xiàn)上找出對(duì)應(yīng)于 Ux的誤差U x，則經(jīng)修正而得測(cè)量結(jié)果為：U0x = Ux