熱電偶的檢驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)五：熱電偶的檢驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?．熟悉熱電偶的原理、結(jié)構(gòu)，掌握工業(yè)用熱電偶的檢定方法，并能對檢定結(jié)果進(jìn)行誤差分析。2．學(xué)會使用UJ-36型電位差計(jì)，了解電位差計(jì)的基本原理，能正確使用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：常用的熱電偶檢定方法是比較法，所謂比較法是將被校熱電偶與比它高一級的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶直接比較進(jìn)行分度的方法，此法—次可同時(shí)分度幾支熱電偶。其具體方法是：把被檢定的熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的測量端捆扎在一起，放在管式電路中高溫恒溫區(qū)內(nèi)，為保證溫度場的均勻，可先將熱電偶的測量端放入有孔鎳塊的孔中，然后再一起放入管式電爐內(nèi)。進(jìn)行分度的溫度點(diǎn)—般選在整百度點(diǎn)。在比較法中常用雙極法、同名極法和微差法。（一）雙極法：將標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和被校熱電偶捆扎或分別放入鎳塊孔中臵于管式電爐瓷管的中心部位，用低阻電位差計(jì)分別測出標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和被校熱電偶在恒溫下各分度點(diǎn)的熱電勢，然后進(jìn)行計(jì)算求出分度偏差，再求出修正值。偏差公式：At=t'-t式中：t'——被校熱電偶在某分度點(diǎn)的熱電勢（參考端為0度）讀數(shù)的算術(shù)平均值從分度表中查得的相應(yīng)溫度，f——標(biāo)準(zhǔn)熱電偶在同一分度點(diǎn)的熱電勢（參考端為0度）讀數(shù)的算術(shù)平均值經(jīng)修正后（對分度表修正）從分度表中查得的相應(yīng)溫度。At--溫度偏差值修正值=-At［例:］在1000°C溫度點(diǎn)上，被校K型熱電偶的熱電勢為40.595mv，它的冷端溫度為20C,采用二等標(biāo)準(zhǔn)鉑銠一鉑熱電偶測得的電勢為9.587mv,它的冷端溫度為0C,標(biāo)準(zhǔn)熱電偶在1000C時(shí)對分度表上的修正值&修=—v,求被檢K型熱電偶在1000C時(shí)的偏差值和修正值。（1）標(biāo)準(zhǔn)熱電偶修正后的熱電勢及對應(yīng)溫度：AeE=E偶+修=9.587+（-0.023）=9.564從S型分度表中查得9.564mv相當(dāng)于998C;從K型分度表上查得E（20,0）=0.798mv,故被校型熱電偶當(dāng)參考端為0C時(shí)的熱電勢為：E（1000，0）=E（1000，20）+E（20,0）=40.595+0.798=41.393mv再從K型表中查得41.393mv相當(dāng)于「=1003C，于是該分度點(diǎn)的偏差為：At=t'-t=1003-998=5C而修正值為-At=-5Co

當(dāng)被校熱電偶與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶型號相同，且參考端溫度相同時(shí)（為零度或被校正到零度），可將被檢熱電偶與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的熱電勢相減，即為分度偏差值。Ae=E—E被標(biāo)式中Ae-分度偏差（熱電勢值）；E被一被校熱電偶在某分度點(diǎn)的熱電勢（參考端為0度）E讀數(shù)的算術(shù)平均值；E標(biāo)一標(biāo)準(zhǔn)熱電偶同一分度點(diǎn)的熱電勢（參考端為0度）讀數(shù)的算術(shù)平均值。對于各類型標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的熱電勢值考慮到它們的傳遞誤差，應(yīng)對于各自的標(biāo)準(zhǔn)分度表加以修正。（二） 同名極法（單極法）（略）（三） 微差法：（略）三、實(shí)驗(yàn)要求：1?參考端恒溫器內(nèi)溫度為（0±0.1）°C。2?管式電爐長度為600mm，加熱管內(nèi)徑約為①40mm。為保證管式爐溫場符合檢定要求，爐中心臵一鎳塊。具有高質(zhì)量熱電偶測量端焊接設(shè)備。四、實(shí)驗(yàn)裝臵：管式電爐1臺電位差計(jì)（UJ36）1臺標(biāo)準(zhǔn)熱電偶（K型代用）1支被校熱電偶K型1支消耗材料水瓶1個(gè)電池1號8節(jié)基層電池9V2節(jié)醫(yī)用膠布黑膠布五、實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)采用三級標(biāo)準(zhǔn)NiCr—NiSi熱電偶熱電偶檢定未知NiCr—NiAl熱電偶，檢定方法可用雙極法。以下僅以雙極法為例說明檢定步驟：（1） 把裝好絕緣瓷管的標(biāo)準(zhǔn)及被校熱電偶熱端插入鎳塊的孔中，然后一起放入管式電爐爐膛中心處，用石棉繩將爐口封閉。（2） 把熱電偶與銅導(dǎo)線連接好，套上保護(hù)塑料管臵于裝有變壓器油的試管中，將試管放入冰點(diǎn)恒溫器內(nèi)。（3） 如圖將電源及UJ—36直流電位差計(jì)接好，控溫儀開關(guān)臵于關(guān)閉位臵，電流調(diào)整旋鈕逆時(shí)針旋到頭（部分控溫儀沒有此旋鈕，不用管它），檢查電路連接是否正確，并請老師檢查后接通電源，調(diào)整控溫儀設(shè)定值為校驗(yàn)點(diǎn)溫度，慢慢調(diào)動(dòng)電流調(diào)整旋鈕，開始時(shí)電流可以適當(dāng)加大，爐溫接近設(shè)定值時(shí)可適當(dāng)減小電流有利于縮短穩(wěn)定時(shí)間，使?fàn)t溫升至檢定溫度保溫。

爐溫達(dá)到檢定溫度時(shí)，應(yīng)保持爐溫恒定(在5分鐘內(nèi)溫度波動(dòng)變化不大于1?29,觀察標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的毫伏值)。測定標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的熱電勢和被檢熱電偶的熱電勢，測量的順序?yàn)椋簶?biāo)-被-被-標(biāo)，測量兩個(gè)循環(huán)，最后取算術(shù)平均值作為標(biāo)準(zhǔn)或被檢熱電偶在該點(diǎn)的熱電勢值。檢定K型熱電偶使用4009;6009;8009三個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行檢定。依據(jù)為JG351-96,見表：熱電偶名稱熱電極直徑(mm)檢定點(diǎn)溫度9鎳鉻一鎳硅0.84006007000.5- 0.8 1.04006008001.2 1.52.02.5400600800 10003.24006008001000(1200)?…??????六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：1．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按照標(biāo)-被-被-標(biāo)順序采取，每一校驗(yàn)點(diǎn)讀數(shù)不少于2次，測量時(shí)讀數(shù)應(yīng)迅速準(zhǔn)確，時(shí)間間隔應(yīng)相近，測量時(shí)管式爐溫度變化不大于±0.259。2?對K型?0.5mm)熱電偶而言，檢驗(yàn)點(diǎn)為三個(gè)，分別為4009;6009;8009依據(jù)JJG351—96。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：熱電勢/mV溫度標(biāo)被被標(biāo)40015.9916.0016.0915.9860024.9824.6524.6324.6480033.1633.1733.1433.18七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1．做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，預(yù)習(xí)報(bào)告經(jīng)老師檢查后方可參加實(shí)驗(yàn)。2．認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(數(shù)據(jù)記錄見上表)3．對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算被檢熱電偶的誤差值、修正值，最后確定被檢熱電偶是否合格。標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的修正值(E)毫伏修40050060070080090010001#0.0770.0690.0650.0460.0230.0310.0292#-0.053-0.054-0.055-0.0200.0150.0220.0253#-0.063-0.052-0.045-0.044-0.045-0.037-0.0334#0.0270.0260.0150.0200.0150.0120.0105#-0.053-0.034-0.015-0.060-0.055-0.065-0.0446#0.0370.0360.0350.010-0.035-0.041-0.0497#0.0170.0210.0250.015-0.005-0.017-0.024解：答：在4009檢定點(diǎn)上，標(biāo)準(zhǔn)熱電偶在4009時(shí)對分度表上修正值A(chǔ)e==0.027mv,則標(biāo)修準(zhǔn)K型熱電偶修正后的熱電勢及對應(yīng)溫度：E標(biāo)=￡偶+&修=(15.99+15.98)+0.027=16.012mV2從K型分度表中查得16.012mv相當(dāng)于3939，則t=393°C。被校K型熱電偶測得的熱電勢及對應(yīng)溫度：E被=(16.00+16.09)/2=16.045mV從K型分度表中查得16.045mv相當(dāng)于3949，貝I卩’=3949。于是該分度點(diǎn)的偏差為：At=t'-1=394-393=19而修正值為-At=-19在6009檢定點(diǎn)上，標(biāo)準(zhǔn)熱電偶在6009時(shí)對分度表上修正值A(chǔ)e=0-015mv,則標(biāo)修準(zhǔn)K型熱電偶修正后的熱電勢及對應(yīng)溫度：E標(biāo)=E偶+&修=(24.98+24.64)+0.015=24.825mV2從K型分度表中查得24.825mv相當(dāng)于5969，則t=5969。被校K型熱電偶測得的熱電勢及對應(yīng)溫度：E被=(24.65+24.63)/2=24.640mV從K型分度表中查得24.640mv相當(dāng)于5949，則「=5949。于是該分度點(diǎn)的偏差為：At=t'-1=594-596=-29而修正值為-At=29在8009檢定點(diǎn)上，標(biāo)準(zhǔn)熱電偶在8009時(shí)對分度表上修正值A(chǔ)e=0.015mv，則標(biāo)修準(zhǔn)K型熱電偶修正后的熱電勢及對應(yīng)溫度：E標(biāo)=E偶+“修=(33.16+33.18)+0.015=33.185mV2從K型分度表中查得33.185mv相當(dāng)于7979，則t=7979。被校K型熱電偶測得的熱電勢及對應(yīng)溫度：E被=（33.17+33.14）/2=33.155mV從K型分度表中查得33.155mv相當(dāng)于796°C，則扌’=796°C。于是該分度點(diǎn)的偏差為：At=t'-1=797-796=1C而修正值為-At=_TC對于u等級K型熱電偶的熱電動(dòng)勢（在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，參考溫度為O°c時(shí)）允許誤差為土25C,而由前面三個(gè)檢定點(diǎn)測得的偏差A(yù)t均沒有超過此范圍，故被檢熱電偶合格。對于K型熱電偶的熱電動(dòng)勢（在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，參考溫度為0C時(shí)）允許誤差，以溫度數(shù)值表示時(shí)應(yīng)符合表9的規(guī)定：表9熱電偶名稱分度號等級測量溫度范圍（C）允 差鎳鉻?鎳硅（鋁）KI一40?1100±1.5C或士0?4%tn一40?1300±2.5C或士0.75%t4.試分析造成熱電偶檢定誤差的原因及消除方法。答：造成熱電偶檢定誤差的原因可能有：（1） 、爐溫不夠恒定，變動(dòng)太大導(dǎo)致測量值不同，消除方法為爐溫達(dá)到檢定溫度時(shí)，應(yīng)確保爐溫恒定才進(jìn)行檢定（在5分鐘內(nèi)溫度波動(dòng)變化不大于1?2C,觀察標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的毫伏值）。（2） 、冷端溫度不為零度。消除方法為檢定前要確保冰點(diǎn)恒溫器內(nèi)存在冰水混合物，這樣可確保冷端溫度為零度。（3） 、直流電位差計(jì)忘記調(diào)零。消除方法為使用電位差計(jì)前先進(jìn)行調(diào)零。5．提出本實(shí)驗(yàn)存在的問題及改進(jìn)意見。答：可以通過增加檢定點(diǎn)數(shù)目來提高熱電偶校驗(yàn)準(zhǔn)確性。八、思考題：熱電偶輸出毫伏數(shù)的大小與熱電偶自身的性質(zhì)（長短、粗細(xì)、材質(zhì)、線上材質(zhì)的均勻程度）的關(guān)系如何?答：