加熱爐實(shí)驗(yàn)一及實(shí)驗(yàn)2講義

1、實(shí)驗(yàn)一熱電偶的校驗(yàn)為了保證測(cè)溫準(zhǔn)確，凡是新使用的或是修理后復(fù)用的熱電偶都應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)。另外，即使是正常使用的熱電偶，由于在使用過程中，熱端受氧化，腐蝕作用和高溫下熱電偶材料發(fā)生再結(jié)晶、變形等，將導(dǎo)致熱電特性發(fā)生變化，使測(cè)溫誤差變大，也應(yīng)該定期校驗(yàn)，以確定其誤差大小。當(dāng)其基本誤差走出允許范圍時(shí)，就要更換熱電偶或重新焊制。對(duì)于工業(yè)熱電偶，國(guó)家計(jì)量局規(guī)定，非貴金屬熱電偶檢定周期為13個(gè)月，貴金屬熱電偶檢定周期為36個(gè)月。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?掌握工業(yè)熱電偶校驗(yàn)方法，確定被校熱電偶的基本誤差。2掌握直流電位差計(jì)的正確使用。二、實(shí)驗(yàn)原理熱電偶的校驗(yàn)是要確定熱電偶的電勢(shì)也溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，校驗(yàn)方法很多，本實(shí)驗(yàn)采用“

2、比較法”，即用被校驗(yàn)熱電偶與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶同時(shí)去測(cè)量某一測(cè)溫對(duì)象的溫度，然后比較二者的示值，以確定被測(cè)熱電偶的基本誤差。比較法檢定熱電偶的基本要求是：必須造成一個(gè)均勻的溫度場(chǎng)，以使被校的與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶能處于同一溫度；必須有足夠大的溫度場(chǎng)，以使沿?zé)岫说膶?dǎo)熱損失可以忽略。目前，常用的能造成足夠大的均勻溫度場(chǎng)的裝置有：液體槽和管狀爐。本實(shí)驗(yàn)采用的是管狀爐。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及裝置：校驗(yàn)裝置如圖1-1所示。管狀電爐，爐內(nèi)應(yīng)有100mm長(zhǎng)的均溫區(qū)，熱電偶的熱端即插在此區(qū)域內(nèi)。被校驗(yàn)熱電偶。熱電偶標(biāo)準(zhǔn)，通常是標(biāo)準(zhǔn)二等或三等鉑銠鉑熱電偶。補(bǔ)償導(dǎo)線，必須與所用熱電偶配套。(5)銅質(zhì)導(dǎo)線。(6)雙刀雙擲開關(guān)。(7)電位差計(jì)

3、：精度為0.05級(jí)。(8)玻璃溫度計(jì)：測(cè)冰水溶液溫度(冷端溫度)用。(9)試管：防止各熱偶冷端相碰短路。冰水混合物，要求有足夠多的冰塊，以保持0C。大玻璃容器(注：當(dāng)條件不具備，且精度要求不高時(shí)，冷端溫度可為室溫的水或大氣)。12）自動(dòng)記錄儀：控制調(diào)節(jié)爐溫用。13）EU-2型熱電偶，測(cè)爐溫用熱電偶。圖1-1熱電偶校驗(yàn)裝置四、實(shí)驗(yàn)步驟：1按圖1-1裝置接線。熱電偶放入爐中，爐口用石棉繩堵嚴(yán)，熱電偶插入爐中的深度不小于150mm。熱電偶冷端置于冰水槽中，以保持0C。直流電位差計(jì)處于工作狀態(tài)（直流電位差計(jì)原理及使用方法附于本實(shí)驗(yàn)后面。見UJ-36型直流電位差計(jì)說明）。2爐子通電加熱。為了節(jié)省時(shí)間和減

4、少校驗(yàn)工作量，根據(jù)國(guó)家規(guī)定，各種熱電偶只需校驗(yàn)幾個(gè)溫度點(diǎn)就可以了，如表1-1。實(shí)際校驗(yàn)時(shí)，要求控制校驗(yàn)點(diǎn)的溫度在表中所列數(shù)值的10C范圍內(nèi)。表1-1分度號(hào)熱電偶名稱校驗(yàn)點(diǎn)CLB-3鉑銠一鉑60080010001200EU-2鎳鉻一鎳硅（鋁）4006008001000EA-2鎳鉻一考銅100300400600在400C附近保持恒溫，測(cè)量各熱電偶的熱電勢(shì)值。當(dāng)被校熱電偶三個(gè)連續(xù)數(shù)才2C，即可停止測(cè)量，將冷端溫度及測(cè)量結(jié)果填入表1-3中。在600C，800C重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。五、計(jì)算被校熱電偶的誤差（或修正值）：根據(jù)誤差理論，每一校驗(yàn)點(diǎn)都必須在所測(cè)溫度下（保溫時(shí)）讀取三個(gè)數(shù)據(jù)（至少如此），并以其自述平均

5、值為該校驗(yàn)點(diǎn)的讀數(shù)。根據(jù)被測(cè)熱電偶在給定點(diǎn)的讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的相應(yīng)條件下的讀數(shù)差值計(jì)算被校熱電偶在給定點(diǎn)的誤差（或修正值）。舉例：現(xiàn)以一支三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的鉑銠鉑熱電偶校定一支工業(yè)用鎳鉻鎳硅熱電偶。設(shè)該校驗(yàn)點(diǎn)為1000C，此時(shí)測(cè)得的有關(guān)數(shù)據(jù)為：鎳鉻鎳硅熱電偶的熱電勢(shì)平均值為41.43mV；標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的熱電勢(shì)平均值為9.558mV；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的校驗(yàn)證書，指出在1000C時(shí)，修正值為-0.022mV，即此時(shí)的實(shí)測(cè)值應(yīng)為9.558-0.023=9.535Mv。查表得998C，此溫度即為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶與被測(cè)熱電偶熱端的真實(shí)溫度。又根據(jù)鎳鉻鎳硅熱電偶平均值查表得1004Co故此被校熱電偶在1000C時(shí)的誤差為1

6、004C-998C=+6C，即修正值為-6C。如果在校驗(yàn)時(shí)，熱電偶冷端為室溫水或大氣，必須把冷端溫度各自對(duì)應(yīng)的毫伏值加入到各自的平均值中，再查分度表得各自測(cè)得的溫度值。工業(yè)熱電偶的允許誤差范圍列入表1-2中，經(jīng)過校驗(yàn)，若誤差超出允許誤差范圍，則熱電偶不能使用。表1-2工業(yè)熱電偶的允許誤差范圍熱電偶材料允許誤差范圍溫度C誤差C溫度C誤差C鉑銠一一鉑06002.4600被測(cè)溫度的土0.4%鎳鉻鎳硅04004400被測(cè)溫度的土0.75%鎳鉻考銅03004300被測(cè)溫度的1%六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1實(shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)述；2實(shí)驗(yàn)設(shè)備（包括設(shè)備名稱、型號(hào)、熱電偶及補(bǔ)償導(dǎo)線型號(hào)）、實(shí)驗(yàn)線路3實(shí)驗(yàn)步驟簡(jiǎn)述；4實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理

7、，請(qǐng)列入表1-3中表1-3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表-J校驗(yàn)點(diǎn)C項(xiàng)目-400600800標(biāo)準(zhǔn)熱電偶電位差計(jì)讀數(shù)mV123平均值冷端溫度相應(yīng)的mV值修正值（根據(jù)說明書）標(biāo)準(zhǔn)溫度值C被校熱電偶電位差計(jì)讀數(shù)mV123平均值冷端的mV值未校準(zhǔn)的溫度值C修正值C附：UJ36型直流電位差計(jì)說明（一）主要技術(shù)指標(biāo)：1準(zhǔn)確度等級(jí)：0.1級(jí)測(cè)量范圍：XI：0.05120毫伏X0.2：0.0124毫伏允許誤差：丨丨（0.1%UX+U）（伏）XUX測(cè)量盤示值（伏）U最小分度值（伏）（二）原理圖本儀器是采用補(bǔ)償法原理，使被測(cè)電動(dòng)勢(shì)（或電壓）與恒定的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)相互比較，是一種高精度測(cè)量電動(dòng)勢(shì)的方法，其原理如圖1-2所示。E工作電源

8、en標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)EX被測(cè)電動(dòng)勢(shì)（或電壓）G晶體管放大檢流計(jì)RP工作電流調(diào)節(jié)電阻R被測(cè)量電動(dòng)勢(shì)的補(bǔ)償電阻Rn標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)的補(bǔ)償電阻K轉(zhuǎn)換開關(guān)（三）使用方法圖1-3為電位差計(jì)面板示意圖1將被測(cè)的電壓（電動(dòng)勢(shì)）接在標(biāo)有“未知”的兩接線柱上，注意“+”“-”柱。估計(jì)被測(cè)電壓大小將倍率開關(guān)“倍”置于XI或0.2檔上，此時(shí)接通檢流計(jì)G及電位差計(jì)工作電源E。三分鐘后，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)零電位器，使G指零。將電鍵開關(guān)“K”板向（標(biāo)準(zhǔn)），調(diào)節(jié)Rp,使G指零，此時(shí)EN=IRN將“K”轉(zhuǎn)向“未知”檔，調(diào)R，使G指零，此時(shí)EX=IR即EX=nRRN由于En、Rn均為標(biāo)準(zhǔn)元件，故EX可用R上的電壓記得度來讀數(shù)，兩個(gè)測(cè)量盤R讀

9、數(shù)之和乘上使用倍率，等于被測(cè)量的電壓（電動(dòng)勢(shì)）連續(xù)工作應(yīng)經(jīng)常對(duì)“標(biāo)準(zhǔn)”，調(diào)Rp,使G指零。6使用完畢注意將K置于中間位置，倍率開關(guān)置于“斷”。圖1-3UJ-36面板示意圖四）實(shí)驗(yàn)所用熱電偶分度表分度表根據(jù)所用熱電偶生產(chǎn)廠家提供，此處略實(shí)驗(yàn)二熱電偶與二次登記表的成套性檢定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握成套性檢定的原理、方法。2確定被校系統(tǒng)的修正值。二、實(shí)驗(yàn)原理所謂成套性檢定，就是指熱電偶，補(bǔ)償導(dǎo)線，配接導(dǎo)線和二次儀表聯(lián)接成整套測(cè)溫系統(tǒng)后，用標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行檢定。從而使被檢定系統(tǒng)獲得一個(gè)統(tǒng)一的誤差，在以后使用中，只要保持該系統(tǒng)的成套性和檢定時(shí)有相同的外部條件，則這一誤差就可以保持不變，因此，只要在這一系統(tǒng)中加

10、一個(gè)統(tǒng)一的修正值，便可得到較準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。配套使用的測(cè)溫系統(tǒng)所具有的總誤差（絕對(duì)誤差）可由下列公式計(jì)算：A=t&T+A2m式中：AT熱電偶的絕對(duì)誤差；m二次儀表的絕對(duì)誤差。例如，當(dāng)用分度號(hào)為EU-2型的熱電偶，配用1.0級(jí)的XCT101儀表（量程為1100C）測(cè)量1000C時(shí)，若已檢定熱電偶在該點(diǎn)的誤差為+7.5C。求該系統(tǒng)在該點(diǎn)的總誤差。解：T=+7.5Cm=1100 x1.0%=11CAA+A=（7.5）2+（11）2=13CTm由此可見，單獨(dú)檢定而又采取成套使用時(shí)，系統(tǒng)的累積總誤差可能增大。由于上述公式尚未包括補(bǔ)償導(dǎo)線和其它估計(jì)不到的誤差，所以實(shí)際的真實(shí)總誤差是很難求得的。為了提高測(cè)量

11、準(zhǔn)確度，工業(yè)上多采用成套性檢定法，以求出該測(cè)溫系統(tǒng)的修正值。三、實(shí)驗(yàn)說明：成套檢定的裝置與比較法檢定熱電偶的裝置相似，只是把標(biāo)準(zhǔn)熱電偶永遠(yuǎn)和直流電位差計(jì)聯(lián)接，而被檢定熱電偶則通過補(bǔ)償導(dǎo)線與其配套的二次登記表聯(lián)接。檢定時(shí)，先從標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)上讀出某檢定點(diǎn)的實(shí)際值（標(biāo)準(zhǔn)值）。然后，對(duì)照被檢定系統(tǒng)的指示值，兩者的差值即為被檢定系統(tǒng)在該點(diǎn)上的誤差，這一誤差反映了被檢定系統(tǒng)的綜合誤差。系統(tǒng)中一些環(huán)節(jié)的誤差被相互消除，從而可使整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量誤差減低。四、實(shí)驗(yàn)裝置線路：裝置線路如圖2-1所示。圖2-1成套性檢定裝置線路圖五、實(shí)驗(yàn)用設(shè)備：1電阻爐1臺(tái)2.XCT-101動(dòng)圈儀表1臺(tái)3UJ-36直流電位差計(jì)1臺(tái)4.標(biāo)準(zhǔn)

12、熱電偶1支5.補(bǔ)償導(dǎo)線（與相應(yīng)熱電偶配套）2支6.待測(cè)熱電偶1支六、實(shí)驗(yàn)步驟：1按圖2-1接好線本實(shí)驗(yàn)檢定400C、600C、800C三個(gè)點(diǎn)的系統(tǒng)誤差。檢定前調(diào)節(jié)好二次登記表的機(jī)械零點(diǎn)。當(dāng)使用補(bǔ)償導(dǎo)線而不加冰點(diǎn)補(bǔ)償時(shí)，可將儀表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)到室溫。當(dāng)既不使用補(bǔ)償導(dǎo)線又不加冰點(diǎn)補(bǔ)償時(shí)，則可將登記表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)到0C,被測(cè)點(diǎn)溫度應(yīng)為指示值加上室溫。將XCT-101儀表控制指針調(diào)至400C刻度線中心，接通電源，打開儀表電源,綠色指示燈亮,表明爐子開始升溫,稍等片刻,可觀察到指示指針偏轉(zhuǎn)。4當(dāng)指示針與控制針重合時(shí)，繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作。綠燈熄，紅燈亮，此時(shí)，用直流電位差計(jì)測(cè)爐溫mV值（注意冷端補(bǔ)償）。并同時(shí)讀出儀表指示值。填入表2-1中。5按照儀表控溫周期，每當(dāng)綠燈熄，紅燈亮的一瞬間，讀出標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)m