014熱電偶實驗指導(dǎo)書

上海交通大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院本科教學(xué)實驗中心熱電偶校驗實驗PAGE20PAGE19實驗四熱電偶校驗實驗一、實驗?zāi)康呐c要求1.觀察工業(yè)用熱電偶的結(jié)構(gòu)，獲得有關(guān)的感性認(rèn)識。2.掌握熱電偶校驗（或分度）的方法。3.應(yīng)用比較法求得被校驗（或分度）熱電偶的毫伏——溫度的關(guān)系曲線。4.與同類型標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶的熱電性質(zhì)比較，確定在一定的測量范圍內(nèi)，由于熱電性質(zhì)的非標(biāo)準(zhǔn)可能產(chǎn)生的誤差。5.熟悉電位差計的使用。二、實驗主要設(shè)備1.標(biāo)準(zhǔn)熱電偶（二等標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10—鉑熱電偶或Ⅱ級鎳鉻—鎳硅熱電偶）；2.UJ36電子電位差計一臺；3.管式檢定爐，其長度約600mm，常用溫度為1200°C，最高溫區(qū)偏離檢定爐管中心位置不應(yīng)超過30mm；4.冰點瓶一只；5.自動溫控儀一臺。注：有關(guān)熱電偶的允許誤差，以溫度值表示時應(yīng)符合表1.1的規(guī)定。表1.1熱電偶電勢允許誤差（t為測量端溫度）熱點偶名稱等級測量端溫度（°C）允許誤差鎳鉻—鎳硅ⅠⅡ≤400±1.6°C>400±0.4%t°C≤400±3°C>400±0.75%t°C鎳鉻—考銅—≤300±4°C>300±1%t°C鉑銠10—鉑ⅠⅡ0—1100°C±1°C1100—1600°C±[1+(t-1100)*0.005]t°C0—600°C±1.5°C600—1600°C±0.25%t°C三、實驗說明1.分度和校驗通過實驗，并經(jīng)過一定的數(shù)字處理，確定溫度儀表的輸出與溫度間的關(guān)系，叫分度。重新校核分度值正確與否，叫校驗。分度與校驗又常統(tǒng)稱為檢定。熱電偶檢定的兩種方法⑴定點法：是指將溫度儀表直接在國際溫標(biāo)規(guī)定的各點（定儀固定點和次級參考點）分度的一種分度方法，定點間溫度與儀表輸出量的關(guān)系根據(jù)公式進(jìn)行插補(bǔ)。定點法具有很高的精確度，但這種方法設(shè)備復(fù)雜，一般只使用于高級標(biāo)準(zhǔn)溫度計的分度。⑵比較法：是將被校溫度計與高一等級的標(biāo)準(zhǔn)溫度計置于同一均勻的溫度場內(nèi)，通過比較而進(jìn)行校驗（或分度）的一種方法。為此，恒溫裝置必須要有足夠大的溫度均勻區(qū)作為工作區(qū)域，而分度的準(zhǔn)確性取決于標(biāo)準(zhǔn)溫度計的精確度、恒溫裝置工作區(qū)的溫度均勻度及裝置的溫度穩(wěn)定度。3.比較法所用的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)的鉑銠—鉑熱電偶，但在本實驗中為了節(jié)約貴金屬熱電偶材料和防止鉑銠—鉑熱電偶被污染，我們用事先校準(zhǔn)過的鎳鉻—鎳硅熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，其熱電性質(zhì)是已知的。4.比較法校驗（或分度）熱電偶是以標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和被校熱電偶測量同一穩(wěn)定對象來進(jìn)行的。本實驗中用一管式檢定爐作為被測對象，用高精度自動控制儀來控制爐溫在各個恒定點上。5.熱電偶的示值檢定溫度，按偶絲材料及電極直徑粗細(xì)決定。（參見表1.2）。6.300°C以下各檢定點，應(yīng)增加100°C校驗點。表1.2熱電偶名稱熱電偶直徑(mm)檢定點溫度(°C)鎳鉻—鎳硅0.3400，600，7000.5,0.8,1.0400，600，8001.2,1.5,2.0,2.5400，600，800，10003.2400，600，800，1000，1200鎳鉻—考銅0.10—0.20300，400，5000.25—0.45300，400，5000.50—2.50300，400，500，6003.20300，400，500，600四、實驗方法與步驟熱電偶校驗裝置原理圖：1.將熱電偶兩極分別套上高鋁絕緣瓷珠，用細(xì)鎳鉻絲捆扎熱電偶成束，然后將其裝入檢定爐內(nèi)管軸中心位置，此時應(yīng)保證熱電偶測量端處于檢定爐最高溫區(qū)，亦即插入深度為300mm。在檢定爐口沿?zé)犭娕际闹車?，用絕緣材料堵好。2.熱電偶參比端可使用零點儀使其溫度穩(wěn)定在0°C。本實驗參比端0°C溫度亦可采用冰點槽法。3.啟動溫控儀先打開自動控溫儀的電源開關(guān)，設(shè)定好溫度，再打開加熱爐的電源開關(guān)，待爐溫達(dá)到設(shè)定值穩(wěn)定一段時間后，便可開始記錄實驗數(shù)據(jù)。4.檢定順序（讀取數(shù)據(jù)）由低溫向高溫逐點升溫檢定。在讀值過程中熱電偶的溫度可能還有稍許的變動，因此在一個點上的讀數(shù)不能只進(jìn)行一次。通常對某一溫度值的讀數(shù)不少于四次，先讀標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，再讀被校熱電偶。這樣交替進(jìn)行，最后以讀取標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的熱電勢結(jié)束，即共取九個讀數(shù)，其次序為：標(biāo)準(zhǔn)、被校、標(biāo)準(zhǔn)、被校標(biāo)準(zhǔn)。每次讀值應(yīng)盡量按相等時間間隔進(jìn)行。整個讀值過程熱電偶工作端（熱端）的溫度變化不得超過5°C，也就是對鎳鉻—鎳硅熱電偶來說大約不超過0.2mV。如果在九個讀數(shù)中發(fā)現(xiàn)溫度變化超過5°C，建議繼續(xù)測試，直至5個連續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)讀數(shù)不超過5°C為止。按同樣的方法在其它校驗點，再重復(fù)測試。五、實驗數(shù)據(jù)的處理1.實驗結(jié)束后，必須及時對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，舍去那些顯然由于不正確的測試而得到的結(jié)果，然后對每一點的讀數(shù)取平均值。2.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)熱電偶熱電勢的算術(shù)平均值，由該標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的刻度曲線（或表格）來確定相對應(yīng)的溫度，然后作出被校驗熱電偶的熱電性質(zhì)曲線。（要求曲線描繪在不小于200mm×150mm大小的方格紙上，以保證不損失數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度）。3.由被校熱電偶熱電性質(zhì)曲線查出在200°C、300°C600°C時的電勢值。并列成表格，與曲線附在一起。4.查出與被校驗熱電偶同類型的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶在200°C、300°C600°C時的熱電勢值。求出被校驗熱電偶的誤差值。工程用的標(biāo)準(zhǔn)化鎳鉻—鎳硅熱電偶允許誤差，溫度不超過400°C不應(yīng)超過±4°C，溫度超過400°C時，溫度誤差值不應(yīng)大于所測溫度的±0.75%。實驗報告要求實驗報告應(yīng)有如下內(nèi)容：1.實驗?zāi)康摹?.實驗要求。3.實驗中所用儀器與裝置的名稱、型號、規(guī)格和編號等。4.實驗裝置接線圖。5.實驗方法與操作步驟的簡要說明。6.原始數(shù)據(jù)與環(huán)境條件的記錄。7.數(shù)據(jù)的整理及其分析，并得出結(jié)果（結(jié)論）。附一、熱電偶規(guī)格型號長度直徑編號標(biāo)準(zhǔn)熱電偶被校熱電偶環(huán)境條件：室溫°C，大氣壓力相對濕度%附二、原始讀數(shù)記錄表序號標(biāo)準(zhǔn)熱電偶被校熱電偶13579平均（mV）溫度（°C）2468平均(mV)12345實驗中其它情況：校驗人：，同組人：實驗日期：附三、熱電偶校驗結(jié)果被校熱電偶終值與標(biāo)準(zhǔn)熱電勢值表：123456被校驗熱電偶熱電勢(mV)標(biāo)準(zhǔn)熱電偶溫度(°C)熱電偶分度各點與同類標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶熱電性質(zhì)之誤差表：溫度(°C)被校熱電偶熱電勢(mV)同類標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶熱電勢(mV)熱電勢誤差(mV)被校熱電偶熱電勢對應(yīng)的溫度(°C)溫度誤差(°C)被校驗熱電偶的基本誤差：結(jié)論：