K热电偶冷端温度补偿实验

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实验一K型热电偶冷端温度补偿实验

一、实验目的:

了解热电偶冷端温度补偿器的原理与补偿方法。

二、需用器件与单元:

主机箱中的智能调节器单元、电压表、转速调节0~24V电源、15V直流稳压电源;

温度源、Pt100热电阻(温度控制传感器)、K热电偶(温度特性实验传感器)、温度传感器实验模板;压力传感器实验模板(作为直流mV信号发生器)、冷端温度补偿器、补偿器专用+5V直流稳压电源。

三、基本原理:

本实验为K分度热电偶。冷端补偿器外形为一个小方盒,有4个引线端子,4、3接+5V专用电源,2、1输出补偿热电势信号;它的内部是一个不平衡电桥,如图33-1所示。这个直流电桥称冷端温度补偿器,电桥在0ºC时达到平衡(亦有20ºC平衡)。当热电偶温度升高时(>0ºC)热电偶回路电势Uab下降,由于补偿器中,PN呈负温度系数,其正向压降随温度升高而下降,促使2端电位上升,使Vi不变达到补偿目的。

图1 热电偶冷端温度补偿器原理

四、实验步骤:

1、温度传感器实验模板放大器调零:按图2示意接线。将主机箱上的电压表量程切换开关打到2V档,检查接线无误后合上主机箱电源开关,调节温度传感器实验模板中的Rw2(增益电位器)顺时针转到底,再调节Rw3(调零电位器)使主机箱的电压表显示为0V(零位调好后Rw3电位器旋钮位置不要改动)。关闭主机箱电源。

图2 温度传感器实验模板放大器调零接线示意图

2、调节温度传感器实验模板放大器的增益A为100倍:利用压力传感器实验模板的零位偏移电压作为温度实验模板放大器的输入信号来确定温度实验模板放大器的增益A。按图2示意接线,检查接线无误后合上主机箱电源开关,调节压力传感器实验模板上的Rw2(调零电位器),使压力传感器实验模板中的放大器输出电压为0.01V(用主机箱电压表测量);再将0.01V电压输入到温度传感器实验模板的放大器中,再调节温度传感器实验模板中的增益电位器Rw2(小心:不要误碰调零电位器Rw3),使温度传感器实验模板放大器的输出电压为1.000V(增益调好后Rw2电位器旋钮不要改动)。关闭电源。

图3 调节温度实验模板放大器增益A接线示意图

3、将主机箱上的转速调节旋钮(0~24V)顺时针旋转到底(24V);将调节控制对象开关拨到Rt.Vi位置。将冷端补偿器的专用电源插头插到主机箱侧面的交流220V插座上。按图33-4示意接线,检查接线无误后合上主机箱电源开关,再合上调节器电源开关和温度源电源开关,将温度源控制在60ºC,待电压表显示上升到平衡点时记录数据。再按表1中温度值设置温度源的温度并将放大器的相应输出值填入表中:

温度设定方法,按住▲键约三秒,仪表进入“SP”给定值(实验值)设置,此时可按上述方法按↓、↑、←三键设定实验值,使SV窗显示值与AL-1(上限报警)值一致(如100 ºC)。

图4 K热电偶冷端温度补偿实验接线示意图

表1 K热电偶热电势(经过放大器放大A=100倍后的热电势)与温度数据

测量温度ºC 60 70 80 90 100

标准值V0(mv) 2.436 2.850 3.266 3.681 4.095

实验值加补偿V1(V)

实验值不补偿V2(V)

4、由E(t,t。)= E(t,t。’)+ E(t’,t。)=V。/A计算得到E(t,t。),再根据

E(t,t。)的值从附表3中可以查到相应的温度值并与实验给定温度值对照,计算误差。以及补偿温度,最后将调节器实验温度设置到40 ºC,待温度源回复到40 ºC左右后关闭所有电源。(热电偶的量程为800 ºC)

五、思考题:

1、热电偶参考端补偿的意义和方法有哪些?

2、本实验K热电偶测温的误差来源主要有哪些方面?

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