實(shí)驗(yàn)報(bào)告樣板熱電偶的定標(biāo)與測(cè)溫

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告樣板熱電偶的定標(biāo)與測(cè)溫實(shí)驗(yàn)（ 實(shí)訓(xùn)） 報(bào)告遼寧科技大學(xué) 學(xué)院（系） 年 月 日 課程名稱(chēng) : 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)題目 : 熱電偶 的定標(biāo)與測(cè)溫班級(jí): 姓學(xué)號(hào): 機(jī)臺(tái)號(hào): 同組人: 任課教師 :實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握電位差計(jì)的工作原理及使用方法 ;2、了解熱電偶的原理及制作 ;3、用電位差計(jì)測(cè)熱電偶的溫差電系數(shù) ;實(shí)驗(yàn)原理1、熱電偶測(cè)溫原理，如圖 1 所示:把兩種不同的金屬兩端彼此焊接組成閉合回路，若兩接點(diǎn)的溫度不同，回路中 就產(chǎn)生溫度差電動(dòng)勢(shì)，這兩種金屬的組合叫熱電偶。溫差電動(dòng)勢(shì)的大小除了和組成 的熱電偶材料有關(guān)外，還決定于兩接點(diǎn)的的溫度差。將一端的溫度 t 固定（ 稱(chēng)為冷 端，實(shí)驗(yàn)中利用冰

2、水混合物 ） ，0另一端的溫度 t 改變（稱(chēng)為熱端 ） ，溫差電動(dòng)勢(shì)亦隨之改變。電動(dòng)勢(shì)和溫差的關(guān)系較復(fù)雜，一般表示為 :2 ,()()TTTT00其第一級(jí)近似式為,()tt0式中a稱(chēng)為熱電偶的溫差電系數(shù)，其大小取決于組成熱電偶的材料。圖1熱電偶示意圖熱電偶可以用電測(cè)量溫度。用一只已知 a值的熱電偶，一端溫度固定不變,另一端與待測(cè)物體接觸，再測(cè)出熱電偶回路的電動(dòng)勢(shì)，就可以求出待測(cè)溫度。由于溫差電動(dòng)勢(shì)較低，因此在實(shí)驗(yàn)中利用電位差計(jì)來(lái)測(cè)量。圖2熱電偶測(cè)量示意圖t-t下應(yīng)有的電動(dòng)0勢(shì)為了測(cè)量溫差電動(dòng)勢(shì)，就需要在圖 2的回路中接入電位差計(jì)，但測(cè)量?jī)x器的引入不能影響熱電偶原來(lái)的性質(zhì)，例如不影響它在一定的溫

3、差&值。要做到這一點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)保證一定的條件。根據(jù)伏打定律，即在A B兩種金屬之間插入第三種金屬C時(shí)，若它與A、B的兩連接點(diǎn)處于同一溫度t（圖05）， 則該閉合回路的溫差電動(dòng)勢(shì)與上述只有 A、B兩種金屬組成回路時(shí)的數(shù)值完全相同。所以，我們把A B兩根不同化學(xué)成份的金屬絲的一端焊在一起，構(gòu)成熱電偶的熱端（工作端）。將另兩端各與銅引線（即第三種金屬C）焊接，構(gòu)成兩 個(gè)同溫度（t）的冷端（自由端）。銅引線與電位差計(jì)相連，這樣就組成一個(gè)熱電偶溫計(jì)。2、電位差計(jì)的原理電壓補(bǔ)償法電位差計(jì)是利用電壓補(bǔ)償原理而設(shè)計(jì)的電壓測(cè)量工具。先來(lái)談一下補(bǔ)償原理, 如圖3所示，要知道電阻R兩端的電壓，一般用一只電壓表并到電

4、阻 R兩端就可以知道其電壓值，但電壓表有內(nèi)阻，電壓表顯示的電壓值小于真實(shí)值。圖3電壓表測(cè)量電壓 圖4補(bǔ)償法測(cè)量電壓關(guān)鍵問(wèn)題：既要測(cè)量出電阻R兩端的電壓值，又不影響被測(cè)電路的特征。下面 借助外部電路來(lái)完成，如圖4所示。圖中E2為可調(diào)電動(dòng)勢(shì)，E2與電壓表構(gòu)成第二 個(gè)回路，電壓表顯示E2的路端電壓U。當(dāng)UvU時(shí)，按下電鍵T,電流計(jì)中有電流通 過(guò)，方向 A?D;CDCDAB當(dāng)UU時(shí)，按下電鍵T,電流計(jì)中有電流通過(guò)，方向 A?D;當(dāng) U=U時(shí)，按下電CDABCDAST,電流計(jì)中無(wú)電流通過(guò)，兩回路中無(wú)能量交換，此狀態(tài)被稱(chēng)為“補(bǔ)償態(tài)”，回路2中電壓表顯示的就是回路1中電阻R兩端的電壓。在實(shí)際電路中實(shí)現(xiàn)可變電

5、壓的通常采用滑線變阻器得分壓作用，如圖5所示。Il甲且-t; ：I:q圖5滑動(dòng)變阻器的分壓圖6電位差計(jì)工作原理3、電位差計(jì)結(jié)構(gòu)及使用電位差計(jì)工作原理圖如圖6所示，回路1為工作回路，回路2為校準(zhǔn)電流回路，回路3為測(cè)量回路。n在電位差計(jì)設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了定標(biāo)方便，工作回路的Es、Rs都電流一般為10A（如0.01A，即-210A）。但工作電流由校準(zhǔn)回路來(lái)調(diào)節(jié),是定值，調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)器，將 K擲向S,當(dāng)工作電流能使工作回路和校準(zhǔn)回路達(dá)到補(bǔ)償時(shí)，工作電流 I 為ES-2I,( 如 I = 10A= 10 mA) RS在測(cè)量時(shí)，將K擲向x，調(diào)節(jié)R的滑動(dòng)片的位置，若在某一位置，其分得電壓U（=l X Rx）和

6、被測(cè)回路達(dá)到補(bǔ)償，即 Vx=U=IX Rx。對(duì)于測(cè)量?jī)x器，讀出的數(shù)據(jù)不應(yīng)是電阻（Rx）值，而是通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算得到被測(cè)量 的電壓值Vx（= I X Rx）。實(shí)驗(yàn)器材DHBC-3標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)與待測(cè)低電勢(shì)；AZ19型直流檢流計(jì);U31型直流低電勢(shì)電位差計(jì);DHT-2熱學(xué)試驗(yàn)儀；保溫杯;熱電偶;導(dǎo)線等;實(shí)驗(yàn)步驟1、按圖所示連接線路，注意熱電偶及各電源的正、負(fù)極的正確連接。將熱電偶的冷端置于冰水混合物中之中，確保 tO=O?測(cè)溫端置于加熱器內(nèi)）。2、測(cè)量待測(cè)熱電偶的電動(dòng)勢(shì)。按 UJ31 電位差計(jì)的使用步驟，先接通檢流計(jì)，10?左右測(cè)一并調(diào)好工作電流，即可進(jìn)行電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量。先將電位差計(jì)倍率開(kāi)關(guān)K1置XI檔,測(cè)出

7、室溫時(shí)熱電偶的電動(dòng)勢(shì)，然后開(kāi)啟溫控儀電源，給熱端加溫。每隔 組（t，Ex），直至100?為止。由于升溫測(cè)量時(shí)，溫度是動(dòng)態(tài)變化的，故測(cè)量時(shí)可提 前 2?進(jìn)行跟蹤，以保證測(cè)量速度與測(cè)量精度。測(cè)量時(shí)，一旦達(dá)到補(bǔ)償狀態(tài)應(yīng)立即讀取溫度值和電動(dòng)勢(shì)值，即 :測(cè)量 6-10 組。4、當(dāng)完成實(shí)驗(yàn)后，打開(kāi)儀器進(jìn)風(fēng)口和風(fēng)扇，使溫度降到室溫。3、整理試驗(yàn)臺(tái)。數(shù)據(jù)記錄 （表格）表 1 數(shù)據(jù)記錄表n 1 2 34 5 6 7 8 9 10 t/? /mV數(shù)據(jù)處理用作圖法處理數(shù)據(jù)：以溫差電動(dòng)勢(shì)（8 ）為縱坐標(biāo)，溫度為橫坐標(biāo)，繪出8 ,t圖線，并由該曲線求出直線斜率（即溫差電系數(shù)a ）及冷端溫度t。0作圖法:中值點(diǎn)：P（，）選取點(diǎn)：M