溫差電偶的定標(biāo)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

溫差電偶的定標(biāo)實(shí)驗(yàn)報(bào)告溫差電偶的定標(biāo)和測(cè)量4.8溫差電偶的定標(biāo)和測(cè)量熱電偶的重要應(yīng)用是測(cè)量溫度。它是把非電學(xué)量（溫度）轉(zhuǎn)化成電學(xué)量（電動(dòng)勢(shì)）來(lái)測(cè)量的一個(gè)實(shí)際例子。熱電偶在冶金、化工生產(chǎn)中用于高、低溫的測(cè)量，在科學(xué)研究、自動(dòng)控制過(guò)程中作為溫度傳感器，具有非常廣泛的應(yīng)用。用熱電偶測(cè)溫度具有許多優(yōu)點(diǎn)，如測(cè)溫范圍寬、測(cè)量靈敏度和準(zhǔn)確度較高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單不易損壞度等。此外由于熱電偶的熱容量小，受熱點(diǎn)也可做得很小，因而對(duì)溫度變化響應(yīng)快，對(duì)測(cè)量對(duì)象的狀態(tài)影響小，可以用于溫度場(chǎng)的實(shí)時(shí)測(cè)量和監(jiān)控。【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.觀察并了解溫差電現(xiàn)象；2.位差計(jì)的工作原理，學(xué)會(huì)使用箱式電位差計(jì)；3.通過(guò)測(cè)量熱電偶的溫差電動(dòng)勢(shì)，作出熱電偶的溫差電動(dòng)勢(shì)與溫度差之間的關(guān)系曲線，能夠運(yùn)用圖解法求出熱電偶溫差系數(shù)；4.方法；5.了解校準(zhǔn)熱電偶溫度計(jì)的基本方法。【實(shí)驗(yàn)儀器】UJ36型箱式電位差計(jì)、熱電偶、光點(diǎn)式或數(shù)字式檢流計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)電池、直流穩(wěn)壓電源、溫度計(jì)、電熱杯、保溫杯?！绢A(yù)習(xí)要求】1.電位差計(jì)是利用什么原理進(jìn)行測(cè)量的?2.使用電位差計(jì)測(cè)量位置電壓前要進(jìn)行那些操作?【實(shí)驗(yàn)儀器介紹】1.標(biāo)準(zhǔn)電池標(biāo)準(zhǔn)電池是一種作電動(dòng)勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)的原電池，分為飽和式（電解液始終是飽和的）和不飽和式兩類。不飽和式標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)Et隨溫度變化很小，一般不必作溫度修正，但在恒溫下Et仍有變化，不及飽和式的穩(wěn)定，而且當(dāng)電流通過(guò)不飽和式標(biāo)準(zhǔn)電池后，電解液增濃，長(zhǎng)期使用后會(huì)失效。飽和式標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)較穩(wěn)定，但隨溫度變化比較顯著。本實(shí)驗(yàn)所用的為飽和式標(biāo)準(zhǔn)電池，該電池在20℃時(shí)的電動(dòng)勢(shì)為E20=1.01860V，在偏離20℃時(shí)的電動(dòng)勢(shì)可以下式估算：Es（t）=E20-[39.94(t-20)+0.929(t-20)2×10-5-0.0090(t-20)3]×10-6V電池的溫度可由其上所附的溫度計(jì)讀出。使用標(biāo)準(zhǔn)電池時(shí)需注意正負(fù)極不能接錯(cuò)，不能短路，不準(zhǔn)用萬(wàn)用表測(cè)其端電壓，不可搖晃、振蕩、倒置，不準(zhǔn)超過(guò)容許電流。2.直流復(fù)射式光點(diǎn)檢流計(jì)（AC15型）直流復(fù)射式光點(diǎn)檢流計(jì)是一種測(cè)量微弱電流（108~10－－11A）的磁電式檢流計(jì)，它無(wú)指針，靠光標(biāo)讀數(shù)，無(wú)固定的零點(diǎn)，一般常用來(lái)檢測(cè)有無(wú)電流或作為零位測(cè)量法的“指零”儀表。直流復(fù)射式光點(diǎn)檢流計(jì)的使用方法如下：（1）待檢測(cè)電流由左下角標(biāo)示的“＋”、“－”兩個(gè)接線端接入，一般可不考慮正負(fù)。（2）電流的大小由投射到刻度尺上的光標(biāo)來(lái)指示。產(chǎn)生光標(biāo)的電源插口在儀器背面。由于光標(biāo)電源有AC220V和AC6.3V、DC6.3V兩種，所以要注意光標(biāo)電源的選擇開關(guān)應(yīng)和實(shí)際相符。（3）測(cè)量時(shí)，應(yīng)先接通光標(biāo)電源，見到光標(biāo)后，將分流器開關(guān)由“短路”轉(zhuǎn)到“×0.01”檔，觀察光標(biāo)0”，如果光標(biāo)使用零點(diǎn)調(diào)節(jié)器和標(biāo)盤微調(diào)器，把光標(biāo)調(diào)在“0”點(diǎn)，應(yīng)0”點(diǎn)。如果找不到光標(biāo)，可以將檢流是否指”不在“計(jì)的分流器開關(guān)置于“直接”處，檢查儀器內(nèi)的小燈泡是否發(fā)光。（4）儀器的偏轉(zhuǎn)線圈并聯(lián)不同的分流電阻，可以得到不同的靈從檢流計(jì)的最低靈敏度×0.01檔開始測(cè)量，如敏度。使用時(shí)，應(yīng)果偏轉(zhuǎn)不大，步提高靈敏度．本實(shí)驗(yàn)中要求靈敏度達(dá)到“×1”或“×0.1”。（5）測(cè)量中當(dāng)光標(biāo)搖動(dòng)不停時(shí)，要轉(zhuǎn)向短路檔，使線圈作阻尼振動(dòng)，較快靜止下來(lái)。檢流計(jì)懸絲所能承受的最大拉力只有零點(diǎn)幾克，所以使用時(shí)注意不能振動(dòng)、傾斜。當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，必須將分流器置于短路檔，以防止線圈和懸絲受到機(jī)械振動(dòng)而損壞。3.數(shù)字式靈敏檢流計(jì)JRLQJI-2A型數(shù)字式檢流計(jì)靈敏度較高，達(dá)0.2nA/uV。接通電源后，同樣先用面板右下方的調(diào)零旋鈕調(diào)零。使用時(shí)，若有電流通過(guò)，便會(huì)在顯示器上顯示出所通過(guò)電流的極性“＋”或“－”及電流的大小，電流大小由顯示器上的示數(shù)和面板右上方“×1”、“×10”兩指示燈共同決定。如“×100”燈亮，則電流大小為示數(shù)值×100，表示此時(shí)通過(guò)的電流較大，偏離平衡位置較遠(yuǎn)?！緦?shí)驗(yàn)原理】1.溫差電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生原因及規(guī)律兩種不同金屬（如銅和康銅）組成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接觸點(diǎn)處于不同溫度時(shí)，在湯姆孫效應(yīng)和珀耳帖效應(yīng)的共同作用下,也稱為溫差電動(dòng)勢(shì)。兩種不同金屬焊接并將接觸點(diǎn)放在不同溫度下的回路稱為溫差電偶(熱電偶)。溫差電偶的溫差電動(dòng)勢(shì)大小由熱端和冷端的溫接觸點(diǎn)間將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，稱為塞貝克電動(dòng)勢(shì)，這種由差決定，其極性熱端為正極，冷端為負(fù)極，其關(guān)系為：Et?＝?(t1?t0)?12?(t1?t0)2??（4-8-1）式中Et為溫差電動(dòng)勢(shì)，t1為熱端溫度，t0為冷端溫度，α和β是由構(gòu)成熱電偶的金屬材料決定的常數(shù)。當(dāng)冷熱端溫差不大時(shí)，αβ，上式可簡(jiǎn)化為：Et??(t1?t0)（4-8-2）故溫差電動(dòng)勢(shì)Et與冷熱端溫差t1-t0成線性關(guān)系。將熱電偶，電勢(shì)差計(jì)等其他相關(guān)儀器組合在一起便構(gòu)成了熱電偶溫度計(jì)。當(dāng)已知冷端溫度，并測(cè)出其溫差電動(dòng)勢(shì)后，便可求出熱端溫度：t1?t0?Et（4-8-3）2.UJ36型箱式電勢(shì)差計(jì)的原理及使用箱式電勢(shì)差計(jì)與線式電勢(shì)差計(jì)都是利用補(bǔ)償法原理，但箱式電勢(shì)差計(jì)不僅測(cè)量方便而且提高了測(cè)量精度，適用于科研和生產(chǎn)。UJ36型箱式電勢(shì)差計(jì)屬于“定流變阻式”電勢(shì)差計(jì)，其簡(jiǎn)化原理圖如圖4-8-1。圖中E為工作電源；Rn為工作回路的限流電阻；Es為標(biāo)準(zhǔn)電池；Ex為待測(cè)電動(dòng)勢(shì)；Rs稱為工作電流調(diào)定電阻，提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓與標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)相互補(bǔ)償，以確定工作電流；Rx稱為測(cè)量電阻，提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓與未知電動(dòng)勢(shì)相互補(bǔ)償，從而測(cè)出待測(cè)電動(dòng)勢(shì)。其具體過(guò)程如下：○1電勢(shì)差計(jì)的校準(zhǔn)：取Rs?EsI0，I0表示額定工作電流。根據(jù)補(bǔ)償原理，當(dāng)Rs上的實(shí)際電流為額定工作電流I0時(shí)，Rs上的實(shí)際電壓應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)電池Es相等，導(dǎo)致流過(guò)檢流計(jì)的電流為零。因此我們通過(guò)判斷流過(guò)檢流計(jì)的電流是否為零來(lái)判斷限流電阻Rn是否應(yīng)該調(diào)動(dòng)。2溫差電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量：將待測(cè)電動(dòng)勢(shì)接到未知1或未知2，調(diào)節(jié)Rx使檢流○計(jì)光斑對(duì)準(zhǔn)零刻度線，流過(guò)檢流計(jì)的電流為零。此時(shí)Rx上的電壓Ux=Rx×I0與待測(cè)電壓Ex相等，讀出Rx上的電壓即可。UJ36型箱式電勢(shì)差計(jì)是一種低電勢(shì)，雙量程的電勢(shì)差計(jì)，當(dāng)量程開關(guān)K0指向“×10”檔時(shí)最大量程為171mv,當(dāng)量程開關(guān)指向“×1”檔時(shí)最大量程為17.1mv。（1）熱電偶兩種不同金屬組成一閉合回路時(shí)，若兩個(gè)接點(diǎn)A、B處于不同溫度t0和t，則在兩接點(diǎn)A、B間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，稱為溫差電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為溫差現(xiàn)象。這樣由兩種不同金屬構(gòu)成的組合，稱為溫差電偶，或熱電偶。熱電偶是一種常用的熱電傳感器，利用它可以測(cè)量微小的溫度變化。溫差電動(dòng)勢(shì)ε的大小除和熱電偶材料的性質(zhì)有關(guān)外，另一決定的因素就是兩個(gè)接觸點(diǎn)的溫度差(t－t0)。電動(dòng)勢(shì)與溫差的關(guān)系比較復(fù)雜，當(dāng)溫差不大時(shí)，取其一級(jí)近似可表示為：C(t?t0)（4-8-4）式中C為熱電偶常數(shù)（或稱溫差系數(shù)），等于溫差1℃時(shí)的電動(dòng)勢(shì)，其大小決定于組成熱電偶的材料。例如，常用的銅的C值為4.26×10-2mV/K，而鉑銠-鉑電偶的C值為6.43×10-3mV/K。-康銅電偶熱電偶可制成溫度計(jì)。為此，先將t0固定（例如放在冰水混合物中），用實(shí)驗(yàn)方法確定熱電偶的標(biāo)。定標(biāo)后的ε-t關(guān)系，稱為定熱電偶與電位差計(jì)配合可用于測(cè)量溫度。與水銀溫度計(jì)相比，溫差電偶溫度計(jì)具有測(cè)量溫度范圍大（－200℃~2000℃），靈敏度和準(zhǔn)確度高，便于實(shí)驗(yàn)遙測(cè)和A／D變換等一系列優(yōu)點(diǎn)。（2）數(shù)字電壓表測(cè)量溫差電動(dòng)勢(shì)由于數(shù)字式電壓表的精度和準(zhǔn)確度都很好，溫差電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量也可以采用數(shù)字電壓表。測(cè)量前，需要把數(shù)字電壓表的兩個(gè)接線端連接起來(lái)，對(duì)數(shù)字電壓表進(jìn)行調(diào)零。把數(shù)字電壓表的兩個(gè)接線端接在溫差電偶的兩個(gè)信號(hào)輸出端，選擇合適的電壓量程，就可以開始測(cè)量。（3）電位差計(jì)電位差計(jì)是準(zhǔn)確測(cè)量電勢(shì)差的儀器，其精度很高。用伏特表測(cè)量電動(dòng)勢(shì)Ex時(shí)，伏特表讀數(shù)為U＝Ex－IR，其中R為伏特表內(nèi)阻。由于UEx，故用伏特表不能準(zhǔn)確測(cè)量電動(dòng)勢(shì)。只有當(dāng)I＝0時(shí)，端電壓U才等于電動(dòng)勢(shì)Ex。(來(lái)自:www.XIelw.Com寫論文網(wǎng):溫差電偶的定標(biāo)實(shí)驗(yàn)報(bào)告)如圖4-8-2，如果兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)相等，則電路中沒(méi)有電流通過(guò)，I＝0，EN＝EX。如果EN是標(biāo)準(zhǔn)電池，則利用這種互相抵消的方法（補(bǔ)償法）就能準(zhǔn)確地測(cè)量被測(cè)的電動(dòng)勢(shì)EX，這種方法稱為補(bǔ)償法，電位差計(jì)就是基于這種補(bǔ)償原理而設(shè)計(jì)的。在實(shí)際的電位差計(jì)中，EN必須大小可調(diào)，且電壓很穩(wěn)定。電位差計(jì)的工作原理如圖4-8-3所示，其中，外接電源E、制流電Ex圖4-8-3電位差計(jì)原理圖EN圖4-8-2補(bǔ)償法原理圖篇二：實(shí)驗(yàn)十一溫差電偶的定標(biāo)思考題專業(yè)學(xué)號(hào)姓名六思考題1．如果溫差電偶的冷端不放在冰水混合物里面，而是暴露在空氣中（即室溫中）對(duì)實(shí)現(xiàn)結(jié)果有何影響，應(yīng)該如何修正？答：由于溫差電偶的冷端暴露在空氣中，冷端溫度隨外界環(huán)境變化，導(dǎo)致冷熱端溫差變化不定?？梢栽诶涠嗽鲈O(shè)溫度探測(cè)裝置，這樣較易控制冷熱端溫差。篇三：溫差電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)名稱：溫差電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)量熱電偶的溫差電動(dòng)勢(shì)。三、實(shí)驗(yàn)UJ31型箱式電位差計(jì)、熱電偶電池、直流穩(wěn)壓電計(jì)、電熱杯、帶溫度顯示的水浴鍋、保溫杯。器材：、光點(diǎn)式或數(shù)字式驗(yàn)流計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)源、溫度四、實(shí)驗(yàn)原理：1、熱電偶兩種不同金屬組成一閉合回路時(shí)，若兩個(gè)接點(diǎn)A、B處于不同溫度t0和t，則在兩接點(diǎn)A、B間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，稱為溫差電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為溫差現(xiàn)象。溫差電動(dòng)勢(shì)?的大小除和熱電偶材料的性質(zhì)有關(guān)外，另一決定的因素就是兩個(gè)接觸點(diǎn)的溫度差(t?t0)。電動(dòng)勢(shì)與溫差的關(guān)系比較復(fù)雜，當(dāng)溫差不大時(shí)，取其一級(jí)近似可表示為??C(t?t0)式中C為熱電偶常數(shù)(或稱溫差系數(shù)），等于溫差1℃的電動(dòng)勢(shì)，組成熱電偶的材料。度計(jì)。為此，先將t0固定用實(shí)驗(yàn)方法確定熱電偶的??t關(guān)系，稱為定標(biāo)。定標(biāo)后的熱電偶與電位差計(jì)配合可用于其大小決定于熱電偶可制成溫測(cè)量溫度。與水銀溫度計(jì)相比，溫差電偶溫度計(jì)具有測(cè)量范圍大（-200～2000℃），靈敏度和準(zhǔn)確度高，便于實(shí)驗(yàn)遙測(cè)和A/D變換等一系列優(yōu)點(diǎn)。2、電位差計(jì)電位差計(jì)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量電勢(shì)差的儀器，其精度很高。用伏特表測(cè)量電動(dòng)勢(shì)Ex時(shí)，伏特表讀數(shù)為U?Ex?IR，其中R為伏特表內(nèi)阻。由于UEx,故用伏特表不能準(zhǔn)確測(cè)量電動(dòng)勢(shì)。只有當(dāng)I?0時(shí)，端電壓U才等于電動(dòng)勢(shì)Ex。如圖，如果兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)相等，則電路中沒(méi)有電流通過(guò)，I?0，EN?Ex。如果EN是標(biāo)準(zhǔn)電池，則利用這種互相抵消的方法就能準(zhǔn)確地測(cè)量被測(cè)的電動(dòng)勢(shì)Ex，這種方法稱為補(bǔ)償法，電位差計(jì)就是基于這種補(bǔ)償原理而設(shè)計(jì)的。在實(shí)際的電位差中，EN必須大小可調(diào)，且電壓很穩(wěn)定。電位差計(jì)的工作原理如圖所示，其中外接電源E、制流電阻Rp和精密電阻RAB串聯(lián)成一閉合電路，稱為輔助回路。當(dāng)有一恒定的標(biāo)準(zhǔn)電流I0流過(guò)電阻RAB時(shí)，改變RAB上兩滑動(dòng)頭C、D的位置就能改變C、D間的電位差VCD的大小。由于測(cè)量時(shí)應(yīng)保證I0恒定不變，所以在實(shí)際的電位差計(jì)中都把滑動(dòng)頭C、D兩端的電壓VCD引出與未知電動(dòng)勢(shì)Ex進(jìn)行比較。(1)校準(zhǔn)：為了使RAB中流過(guò)的電EN的大小，選定C、D間的電阻為EN，使EN?I0RN，調(diào)節(jié)Rp改變輔助回路中的電流，當(dāng)驗(yàn)流計(jì)指零時(shí)，RAB上的電池的電動(dòng)勢(shì)EN相等。由于EN和RN都準(zhǔn)確地已知，這時(shí)輔助回I0值。流是標(biāo)準(zhǔn)電流I0，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)壓恰與補(bǔ)償回路中標(biāo)準(zhǔn)電路中的電流就被精確地校準(zhǔn)到所需要的(2)測(cè)量：把開關(guān)倒向Ex一邊，只要Ex?I0RN,總可以滑動(dòng)C、D到C'、D'使檢流計(jì)再度指零。這時(shí)C'、D'間的電壓恰和待測(cè)的電動(dòng)勢(shì)Ex相等。設(shè)C'、D'之間的電阻為Rx，可得Ex?I0Rx。因I0已被校準(zhǔn)，質(zhì)是通過(guò)電阻的比較把待測(cè)電壓與標(biāo)準(zhǔn)電池勢(shì)作比較，此時(shí)有Ex?RxENRN因而只要精密電阻RAB做得很均勻準(zhǔn)確、標(biāo)準(zhǔn)電也就知道了。由于電位差計(jì)的實(shí)的電動(dòng)池的電動(dòng)勢(shì)EN準(zhǔn)確穩(wěn)定、檢流計(jì)足夠靈敏、電源很穩(wěn)定，其測(cè)量準(zhǔn)確度就很高，且測(cè)量范圍可做的很廣。但是，在電位差計(jì)的測(cè)量過(guò)程中，工作條件常易發(fā)生變化（如輔助回路電源E不穩(wěn)定，制流電阻Rp不穩(wěn)定等），為保證工作電流標(biāo)準(zhǔn)化，每次測(cè)量都必須經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)和測(cè)量?jī)蓚€(gè)步驟，且每次要達(dá)到補(bǔ)償都要進(jìn)行細(xì)致的調(diào)節(jié)，所以炒作較為繁瑣、費(fèi)時(shí)。由于數(shù)字式電壓表的精度和準(zhǔn)確度都很好，溫差電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量也可以采用數(shù)字電壓表。測(cè)量前，需要把數(shù)字電壓表的兩個(gè)接線端連接起來(lái)，對(duì)數(shù)字電壓表進(jìn)行調(diào)零。把數(shù)字電壓表的兩個(gè)接線端接在溫差電偶的兩個(gè)信號(hào)輸出端，選擇合適的電壓量程，就可以開始測(cè)量。五、實(shí)驗(yàn)步驟：1、將萬(wàn)用表與熱電偶上的紅黑接線柱相連。2、萬(wàn)用表測(cè)試前不需調(diào)零，萬(wàn)用表置于直流電壓200mV檔。讀數(shù)時(shí)讀出單位與此檔一致，數(shù)值不要乘以200。200mV僅僅表示此檔的最大量程。3、將熱電偶一端置于水浴鍋中，另一端置于冷水瓶中，開始測(cè)量。注意：熱電偶觸點(diǎn)必須置于水下，且不能與鍋壁與鍋底相接觸。4、用溫度計(jì)測(cè)量冷水瓶中水溫，即熱電偶冷端溫度。5、測(cè)量升溫過(guò)程中不同溫度差下的電動(dòng)勢(shì)。從67℃開始，每隔4℃測(cè)量一次，至95℃為止。將水浴鍋擲于“設(shè)定”，旋轉(zhuǎn)溫度旋鈕至所需溫度（高于