溫差電偶的定標實驗報告

溫差電偶的定標實驗報告溫差電偶的定標和測量4.8溫差電偶的定標和測量熱電偶的重要應用是測量溫度。它是把非電學量（溫度）轉化成電學量（電動勢）來測量的一個實際例子。熱電偶在冶金、化工生產中用于高、低溫的測量，在科學研究、自動控制過程中作為溫度傳感器，具有非常廣泛的應用。用熱電偶測溫度具有許多優(yōu)點，如測溫范圍寬、測量靈敏度和準確度較高、結構簡單不易損壞度等。此外由于熱電偶的熱容量小，受熱點也可做得很小，因而對溫度變化響應快，對測量對象的狀態(tài)影響小，可以用于溫度場的實時測量和監(jiān)控?！緦嶒災康摹?.觀察并了解溫差電現(xiàn)象；2.位差計的工作原理，學會使用箱式電位差計；3.通過測量熱電偶的溫差電動勢，作出熱電偶的溫差電動勢與溫度差之間的關系曲線，能夠運用圖解法求出熱電偶溫差系數(shù)；4.方法；5.了解校準熱電偶溫度計的基本方法。【實驗儀器】UJ36型箱式電位差計、熱電偶、光點式或數(shù)字式檢流計、標準電池、直流穩(wěn)壓電源、溫度計、電熱杯、保溫杯。【預習要求】1.電位差計是利用什么原理進行測量的?2.使用電位差計測量位置電壓前要進行那些操作?【實驗儀器介紹】1.標準電池標準電池是一種作電動勢標準的原電池，分為飽和式（電解液始終是飽和的）和不飽和式兩類。不飽和式標準電池的電動勢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，而且當電流通過不飽和式標準電池后，電解液增濃，長期使用后會失效。飽和式標準電池的電動勢較穩(wěn)定，但隨溫度變化比較顯著。本實驗所用的為飽和式標準電池，該電池在20℃時的電動勢為E20=1.01860V，在偏離20℃時的電動勢可以下式估算：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讀出。使用標準電池時需注意正負極不能接錯，不能短路，不準用萬用表測其端電壓，不可搖晃、振蕩、倒置，不準超過容許電流。2.直流復射式光點檢流計（AC15型）直流復射式光點檢流計是一種測量微弱電流（108~10－－11A）的磁電式檢流計，它無指針，靠光標讀數(shù)，無固定的零點，一般常用來檢測有無電流或作為零位測量法的“指零”儀表。直流復射式光點檢流計的使用方法如下：（1）待檢測電流由左下角標示的“＋”、“－”兩個接線端接入，一般可不考慮正負。（2）電流的大小由投射到刻度尺上的光標來指示。產生光標的電源插口在儀器背面。由于光標電源有AC220V和AC6.3V、DC6.3V兩種，所以要注意光標電源的選擇開關應和實際相符。（3）測量時，應先接通光標電源，見到光標后，將分流器開關由“短路”轉到“×0.01”檔，觀察光標0”，如果光標使用零點調節(jié)器和標盤微調器，把光標調在“0”點，應0”點。如果找不到光標，可以將檢流是否指”不在“計的分流器開關置于“直接”處，檢查儀器內的小燈泡是否發(fā)光。（4）儀器的偏轉線圈并聯(lián)不同的分流電阻，可以得到不同的靈從檢流計的最低靈敏度×0.01檔開始測量，如敏度。使用時，應果偏轉不大，步提高靈敏度．本實驗中要求靈敏度達到“×1”或“×0.1”。（5）測量中當光標搖動不停時，要轉向短路檔，使線圈作阻尼振動，較快靜止下來。檢流計懸絲所能承受的最大拉力只有零點幾克，所以使用時注意不能振動、傾斜。當實驗結束時，必須將分流器置于短路檔，以防止線圈和懸絲受到機械振動而損壞。3.數(shù)字式靈敏檢流計JRLQJI-2A型數(shù)字式檢流計靈敏度較高，達0.2nA/uV。接通電源后，同樣先用面板右下方的調零旋鈕調零。使用時，若有電流通過，便會在顯示器上顯示出所通過電流的極性“＋”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，表示此時通過的電流較大，偏離平衡位置較遠。【實驗原理】1.溫差電動勢的產生原因及規(guī)律兩種不同金屬（如銅和康銅）組成一個閉合回路，當兩個接觸點處于不同溫度時，在湯姆孫效應和珀耳帖效應的共同作用下,也稱為溫差電動勢。兩種不同金屬焊接并將接觸點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勢大小由熱端和冷端的溫接觸點間將產生電動勢，稱為塞貝克電動勢，這種由差決定，其極性熱端為正極，冷端為負極，其關系為：Et?＝?(t1?t0)?12?(t1?t0)2??（4-8-1）式中Et為溫差電動勢，t1為熱端溫度，t0為冷端溫度，α和β是由構成熱電偶的金屬材料決定的常數(shù)。當冷熱端溫差不大時，αβ，上式可簡化為：Et??(t1?t0)（4-8-2）故溫差電動勢Et與冷熱端溫差t1-t0成線性關系。將熱電偶，電勢差計等其他相關儀器組合在一起便構成了熱電偶溫度計。當已知冷端溫度，并測出其溫差電動勢后，便可求出熱端溫度：t1?t0?Et（4-8-3）2.UJ36型箱式電勢差計的原理及使用箱式電勢差計與線式電勢差計都是利用補償法原理，但箱式電勢差計不僅測量方便而且提高了測量精度，適用于科研和生產。UJ36型箱式電勢差計屬于“定流變阻式”電勢差計，其簡化原理圖如圖4-8-1。圖中E為工作電源；Rn為工作回路的限流電阻；Es為標準電池；Ex為待測電動勢；Rs稱為工作電流調定電阻，提供一個標準電壓與標準電池的電動勢相互補償，以確定工作電流；Rx稱為測量電阻，提供一個標準電壓與未知電動勢相互補償，從而測出待測電動勢。其具體過程如下：○1電勢差計的校準：取Rs?EsI0，I0表示額定工作電流。根據(jù)補償原理，當Rs上的實際電流為額定工作電流I0時，Rs上的實際電壓應與標準電池Es相等，導致流過檢流計的電流為零。因此我們通過判斷流過檢流計的電流是否為零來判斷限流電阻Rn是否應該調動。2溫差電動勢的測量：將待測電動勢接到未知1或未知2，調節(jié)Rx使檢流○計光斑對準零刻度線，流過檢流計的電流為零。此時Rx上的電壓Ux=Rx×I0與待測電壓Ex相等，讀出Rx上的電壓即可。UJ36型箱式電勢差計是一種低電勢，雙量程的電勢差計，當量程開關K0指向“×10”檔時最大量程為171mv,當量程開關指向“×1”檔時最大量程為17.1mv。（1）熱電偶兩種不同金屬組成一閉合回路時，若兩個接點A、B處于不同溫度t0和t，則在兩接點A、B間產生電動勢，稱為溫差電動勢，這種現(xiàn)象稱為溫差現(xiàn)象。這樣由兩種不同金屬構成的組合，稱為溫差電偶，或熱電偶。熱電偶是一種常用的熱電傳感器，利用它可以測量微小的溫度變化。溫差電動勢ε的大小除和熱電偶材料的性質有關外，另一決定的因素就是兩個接觸點的溫度差(t－t0)。電動勢與溫差的關系比較復雜，當溫差不大時，取其一級近似可表示為：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℃時的電動勢，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。為此，先將t0固定（例如放在冰水混合物中），用實驗方法確定熱電偶的標。定標后的ε-t關系，稱為定熱電偶與電位差計配合可用于測量溫度。與水銀溫度計相比，溫差電偶溫度計具有測量溫度范圍大（－200℃~2000℃），靈敏度和準確度高，便于實驗遙測和A／D變換等一系列優(yōu)點。（2）數(shù)字電壓表測量溫差電動勢由于數(shù)字式電壓表的精度和準確度都很好，溫差電動勢的測量也可以采用數(shù)字電壓表。測量前，需要把數(shù)字電壓表的兩個接線端連接起來，對數(shù)字電壓表進行調零。把數(shù)字電壓表的兩個接線端接在溫差電偶的兩個信號輸出端，選擇合適的電壓量程，就可以開始測量。（3）電位差計電位差計是準確測量電勢差的儀器，其精度很高。用伏特表測量電動勢Ex時，伏特表讀數(shù)為U＝Ex－IR，其中R為伏特表內阻。由于UEx，故用伏特表不能準確測量電動勢。只有當I＝0時，端電壓U才等于電動勢Ex。(來自:www.XIelw.Com寫論文網:溫差電偶的定標實驗報告)如圖4-8-2，如果兩個電動勢相等，則電路中沒有電流通過，I＝0，EN＝EX。如果EN是標準電池，則利用這種互相抵消的方法（補償法）就能準確地測量被測的電動勢EX，這種方法稱為補償法，電位差計就是基于這種補償原理而設計的。在實際的電位差計中，EN必須大小可調，且電壓很穩(wěn)定。電位差計的工作原理如圖4-8-3所示，其中，外接電源E、制流電Ex圖4-8-3電位差計原理圖EN圖4-8-2補償法原理圖篇二：實驗十一溫差電偶的定標思考題專業(yè)學號姓名六思考題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）對實現(xiàn)結果有何影響，應該如何修正？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，導致冷熱端溫差變化不定?？梢栽诶涠嗽鲈O溫度探測裝置，這樣較易控制冷熱端溫差。篇三：溫差電動勢的測量實驗報告一、實驗名稱：溫差電動勢的測量二、實驗目的：測量熱電偶的溫差電動勢。三、實驗UJ31型箱式電位差計、熱電偶電池、直流穩(wěn)壓電計、電熱杯、帶溫度顯示的水浴鍋、保溫杯。器材：、光點式或數(shù)字式驗流計、標準源、溫度四、實驗原理：1、熱電偶兩種不同金屬組成一閉合回路時，若兩個接點A、B處于不同溫度t0和t，則在兩接點A、B間產生電動勢，稱為溫差電動勢，這種現(xiàn)象稱為溫差現(xiàn)象。溫差電動勢?的大小除和熱電偶材料的性質有關外，另一決定的因素就是兩個接觸點的溫度差(t?t0)。電動勢與溫差的關系比較復雜，當溫差不大時，取其一級近似可表示為??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℃的電動勢，組成熱電偶的材料。度計。為此，先將t0固定用實驗方法確定熱電偶的??t關系，稱為定標。定標后的熱電偶與電位差計配合可用于其大小決定于熱電偶可制成溫測量溫度。與水銀溫度計相比，溫差電偶溫度計具有測量范圍大（-200～2000℃），靈敏度和準確度高，便于實驗遙測和A/D變換等一系列優(yōu)點。2、電位差計電位差計時準確測量電勢差的儀器，其精度很高。用伏特表測量電動勢Ex時，伏特表讀數(shù)為U?Ex?IR，其中R為伏特表內阻。由于UEx,故用伏特表不能準確測量電動勢。只有當I?0時，端電壓U才等于電動勢Ex。如圖，如果兩個電動勢相等，則電路中沒有電流通過，I?0，EN?Ex。如果EN是標準電池，則利用這種互相抵消的方法就能準確地測量被測的電動勢Ex，這種方法稱為補償法，電位差計就是基于這種補償原理而設計的。在實際的電位差中，EN必須大小可調，且電壓很穩(wěn)定。電位差計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。當有一恒定的標準電流I0流過電阻RAB時，改變RAB上兩滑動頭C、D的位置就能改變C、D間的電位差VCD的大小。由于測量時應保證I0恒定不變，所以在實際的電位差計中都把滑動頭C、D兩端的電壓VCD引出與未知電動勢Ex進行比較。(1)校準：為了使RAB中流過的電EN的大小，選定C、D間的電阻為EN，使EN?I0RN，調節(jié)Rp改變輔助回路中的電流，當驗流計指零時，RAB上的電池的電動勢EN相等。由于EN和RN都準確地已知，這時輔助回I0值。流是標準電流I0，根據(jù)標準電池電動勢壓恰與補償回路中標準電路中的電流就被精確地校準到所需要的(2)測量：把開關倒向Ex一邊，只要Ex?I0RN,總可以滑動C、D到C'、D'使檢流計再度指零。這時C'、D'間的電壓恰和待測的電動勢Ex相等。設C'、D'之間的電阻為Rx，可得Ex?I0Rx。因I0已被校準，質是通過電阻的比較把待測電壓與標準電池勢作比較，此時有Ex?RxENRN因而只要精密電阻RAB做得很均勻準確、標準電也就知道了。由于電位差計的實的電動池的電動勢EN準確穩(wěn)定、檢流計足夠靈敏、電源很穩(wěn)定，其測量準確度就很高，且測量范圍可做的很廣。但是，在電位差計的測量過程中，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），為保證工作電流標準化，每次測量都必須經過校準和測量兩個步驟，且每次要達到補償都要進行細致的調節(jié)，所以炒作較為繁瑣、費時。由于數(shù)字式電壓表的精度和準確度都很好，溫差電動勢的測量也可以采用數(shù)字電壓表。測量前，需要把數(shù)字電壓表的兩個接線端連接起來，對數(shù)字電壓表進行調零。把數(shù)字電壓表的兩個接線端接在溫差電偶的兩個信號輸出端，選擇合適的電壓量程，就可以開始測量。五、實驗步驟：1、將萬用表與熱電偶上的紅黑接線柱相連。2、萬用表測試前不需調零，萬用表置于直流電壓200mV檔。讀數(shù)時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，開始測量。注意：熱電偶觸點必須置于水下，且不能與鍋壁與鍋底相接觸。4、用溫度計測量冷水瓶中水溫，即熱電偶冷端溫度。5、測量升溫過程中不同溫度差下的電動勢。從67℃開始，每隔4℃測量一次，至95℃為止。將水浴鍋擲于“設定”，旋轉溫度旋鈕至所需溫度（高于