熱電偶特性及其應(yīng)用研究實驗報告

1、實驗報告熱電偶特性及其應(yīng)用研究姓名： 學(xué)號： 班級: 熱電偶特性及其應(yīng)用研究一、實驗?zāi)康?.了解電位差計的構(gòu)造、工作原理及使用方法；2.了解溫差電偶的測溫原理和基本參數(shù)；3.測量銅康銅熱電偶的溫差系數(shù)。二、 實驗原理1.電位差計的補償原理為了能精確測得電動勢的大小，可采用圖2.10.2所示的線路。其中是電動勢可調(diào)節(jié)的電源。調(diào)節(jié)，使檢流計指針指零，這就表示回路中兩電源的電動勢、方向相反，大小相等。故數(shù)值上有(2.10.1)這時我們稱電路得到補償。在補償條件下，如果的數(shù)值已知，則即可求出。據(jù)此原理構(gòu)成的測量電動勢和電位差的儀器稱為電位差計。2.實際電位差計的工作原理使用時，首先使工作電流標準化，即

2、根據(jù)標準電池的電動勢調(diào)節(jié)工作電流I。將開關(guān)K2合在S位置，調(diào)節(jié)可變電阻，使得檢流計指針指零。這時工作電流I在段的電壓降等于標準電池的電動勢，即(2.10.2)再將開關(guān)K2合向X位置，調(diào)節(jié)電阻Rx，再次使檢流計指針指零，此時有這里的電流I就是前面經(jīng)過標準化的工作電流。也就是說，在電流標準化的基礎(chǔ)上，在電阻為Rx的位置上可以直接標出與對應(yīng)的電動勢(電壓)值，這樣就可以直接進行電動勢(電壓)的讀數(shù)測量。3. 溫差電偶的測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。若兩接點保持在不同的溫度t和t0，則回路中產(chǎn)生溫差電動勢。溫差電動勢的大小除了和組成熱電偶的材料有關(guān)外，唯一

3、決定于兩接點的溫度函數(shù)的差。一般地講，電動勢和溫差的關(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稱為溫差系數(shù)，其大小決定于組成電偶的材料。三、實驗所用儀器及使用方法1.儀器：UJ31型電位差計、標準電池、光點檢流計、穩(wěn)壓電源、溫差電偶、冰筒、水銀溫度計、燒杯、控溫實驗儀等。2.使用方法UJ31型電位差計：(1)將K2置于“斷”，K0置于“1”檔(或“10”檔，視被測量值而定)，分別接上標準電池、檢流計、工作電源。被測電動勢(或電壓)接于“未知1”或“未知2”。(2)根據(jù)溫度修正公式計算出標準電池的電動勢Es的值，調(diào)節(jié)Rs的示值與其相等。將K2旋至“標準”檔，按下K1(粗)按鈕，調(diào)節(jié)

4、Rn1、Rn2、Rn3，使檢流計指針指零，再按下K1(細)按鈕，用Rn3精確調(diào)節(jié)至檢流計指針指零。(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、，使檢流計指針指零，再按K1(細)按鈕，細調(diào)讀數(shù)轉(zhuǎn)盤III使檢流計指針精確指零。此時被測電動勢(或電壓)Ex等于讀數(shù)轉(zhuǎn)盤、上的示值乘以相應(yīng)的倍率之和。標準電池：實驗中使用飽和標準電池的20時的電動勢E20=1.0186V。則溫度為t時的電動勢可由下式近似得到控溫實驗儀：輕按“SET”按鈕開始設(shè)置溫度。此時輕按“位移”按鈕，改變調(diào)節(jié)焦點位置；輕按“下調(diào)”按鈕，減小焦點處數(shù)字；輕按上調(diào)按鈕時，增大焦點處數(shù)字。再次輕按“S

5、ET”按鈕，并設(shè)置加熱電流后開始加熱。四、原始數(shù)據(jù)記錄1.標準電池的電動勢標準電池溫度Tb()=_18.6_標準電池電動勢：Es(V)= _1.0187_2.測量熱電偶溫差電動勢熱電偶低端溫度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溫差電動勢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對數(shù)據(jù)點進行擬合，得直線斜率，即銅康銅熱電偶的溫差系數(shù)C=0.03967

6、mV/2.方法二：逐差法序號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： 標準電池電動勢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： 控溫試驗儀溫度已達到設(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時的視覺誤差導(dǎo)致Ex測量不準； 測量儀器(電位差計、檢流器)的誤差。3.建議： 加熱儀達到設(shè)定溫度后等待一會再測相應(yīng)電動勢； 多次測量，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. 怎樣用電位差計校正毫伏表? 請畫出實驗線路和擬出實驗步驟。 實驗線路：實驗步驟： 設(shè)被校電壓表示值為U，實際電壓降為U0，電勢差計讀數(shù)為US，則U0 = US。電壓表的指示值U與實際值U0之間的絕對誤差為 U = U - U0 ； 用電勢差計對被校電壓表在不同示值下進行校準，得一組U ；作圖線U-U（用折線聯(lián)結(jié)相鄰兩點）即校準曲線(修正曲線)。 利用修正曲線可以對該被校表的測量值進行修正。如果用被校表測量某一電壓所得示值為Ux，可在修正曲線上找出對應(yīng)于 Ux的誤差U x，則經(jīng)修正而得測量結(jié)果為：U0x =