如何标定热电偶

实验一热电偶和测温系统的标定

一、实验目的

1、学习热电偶的焊接方法；

2、了解热电偶冷端补偿的重要性；

3、熟悉热电偶的特性和标定方法；

4、了解测温系统的组成和温度校准过程。

二、基本原理

图1－1为温度测试的实验装置，各部分的作用为：

图1-1 测温系统方框图

热源功率为300w，能产生高达500℃的温度；

热电偶：FU－2作标准热电偶；

EA－2作被校准电偶；

冰点槽：用作热电偶的冷端处理；

数字电压仪：为热电势标准测量仪；

动圈式仪表：指示热源的温度；

定温调节

定温调节过程：

图1－2为动圈仪表的面板。当旋动“定温控制”旋钮时，红色定温指针将指示预定的温度，黑色指示指针随热源温度的上升向右移动，逐渐靠近红色指针，此时绿灯亮，表明加热电源接通。当红色指示灯亮时，表明电源切断。由于热惯性，黑色指示将继续上升，并超过红色指针指示的温度，以后温度慢慢下降，至红色指针附近，继而绿灯又亮，电源接通，……如此反复多次，当红灯和绿灯的指示时间相等且两灯指示之间和为（40±10）秒时，黑色指针基本对准红色指针，可认为热源温度已基本控制在定温点。

图1-2 动圈仪表面板

利用上述装置，可对热电偶和测温系统进行标定。

1、 热电偶的标定

热电偶使用时，是按照电偶标准分度值来确定温度的，“标定”就是对所使用的热电偶进行校验，确定误差大小。本实验用EU －2作为标准热电偶，EA-2作为被校热电偶，数字电压表作电势的标准测量仪器，动圈式仪表作定温控制作用，使两支热电偶在相同温度时，由数字电压表分别读出相应的电势值，并由分度表查得相应的温度值，然后以EU-2热电偶的温度标准，来判断热电偶EA-2的误差。

2、 以热源、热电偶EU-2和数字电压表组成标准测温系统，用以测定热源的温度.热电偶EA-2与热电偶EU-2处于同一热点，它与动圈式仪表组成被校测温系统，以EU-2输出的数字电压表读数为基准，分析被校测温系统的误差。

三、实验设备

1、位数字电压表 一个

2、XCT-131动圈式温度指示调节仪 一个

3、热源300w 一台

4、热电偶

EA-2 镍铬－铐铜 一支

EU-2 镍铬－镍铝 一支

5、冰点槽 一个

6、接线板 一个

7、自耦变压器 一台

四、测量线路和实验步骤

（一） 热电偶的焊接

将一段镍铬－铐铜热电偶的线端用砂纸砂净，拧成螺状1-2圈，按图1-3连线，用

碳棒尖去接触热电偶端点产生电弧，使二导体焊在一起，焊后应检查结点是否符合21

4

球状，光洁对称，否则应重焊。

图1-3 热电偶焊接装置

（二）、冷端补偿效应的测定

1、调整动圈式仪表的机械零位

2、按图1-4接线，并将开关置于“上”

图1-4 热电偶标定接线图

3、置于同一金属管中的两只热电偶放入热源深处并旋紧固定。

4、将两只热电偶的冷端置于冰点槽中。

5、接线完毕后，稳定5分钟，此时动圈仪表的黑色指针指示――C，数字电压表

显示――mv

6、将热电偶的冷端拉出冰点槽，并置于室温下5分钟，观察此时动圈仪表合格数字电压表斯文读数与步骤5的数据相比较，得出自由端有无补偿的差别。

7、将热电偶冷端重新放入冰点槽中，为下面的实验做好准备

（三）、热电偶的标定

1、上述接线保持不变

2、将开关置于“上”

3、开启热源的电源，使热源升温

4、将动圈仪表的红色定温指针调至100℃，黑色指示指针将随热源温度升高向右移动，当温度上升到给定值附近时，由于仪表的控制作用，使温度稳定在给定区间，观察红――绿灯指示时间相等且其和为（40±10）秒时，可认为温度已基本控制稳定，利用开关k，在数字电压表上分别读出同一温度时热电偶EA-2和EU-2的毫伏值。记入表1。

表1

a)5、再将定温点调至200℃、300℃、400℃、500℃四个校准点，重复步骤4，

将读数记入表1。

b)6、以EU-2的温度值为基准，计算EA-2的误差

（四）测温系统的标定

图1-4中由动圈仪表，热电偶EA-2和热电源组成了一个最简单的测温系统。将图1-4中的开关k打向上，就可以利用EU-2为标准对此测温系统标定。

1、将图1-4中的k投向上。

2、将红色定温指针指向100℃。当热源温度稳定在100℃时，同时读出动圈仪表和数字电压表的标示值，记入表2。

表2

3、重复步骤2，将红色定温针指向200℃、300℃、400℃、500℃分别在同一时刻读取相应的动圈仪表和数字电压表的指示值，记入表2。

4、由数值电压表读出的毫伏数，在EU-2分度表上查得的温度作为基准，与动圈仪表的读数相比较，得出整个测温系统的误差大小。

五、思考题

1、热电偶及测温系统采用上述实验标定的准确性如何？如何改进？

1、如果冰点槽内放的是10℃水，能否进行标定？

3、热电偶的焊接还有些什么方法，其焊接的质量如何？

六、实验报告要求

（一）写明实验的目的，内容及方法，并简述所用仪器设备，名称，型号等。

（二）作书面报告

1、根据实验数据记录，作简要的结论。

2、画出被标定热电偶EA-2的定标曲线。

3、分析热电偶标示实验存在的问题，提出改进意见。

4、实验测量系统标定存在有何问题。

附表温度与绝对毫伏数据对照表

实验14 热电偶的制作与标定

一、实验目的

1. 了解热电偶温度计的基本工作原理。

2. 掌握热电偶的制作及标定方法。

二、基本原理

根据电化学理论可知，当两种不同的物质(如金属)相互接触时，在接触界面上就会发生电子交换。由于两种物质中电子的逸出功不同，电子逸出功较小的那种金属M1的电子更易跑到电子逸出功较大的那种

金属M2上，即在单位时间内越过界面由M1进入M2的电子数多于由M2进入M1的电子数。净结果是M2得到了多余的电子带负电；相应地，M1则得到了与M2上过剩电子数相当的空穴而带同样数目的正电荷，从而在界面上形成了一个界面电场。界面电场的方向是从过剩电子的M2一方指向缺乏电子的M1。界面电场随过剩电荷数的增加而增加。另一方面由于界面电场从M2指向M1，会阻碍电子自M1进入M2，而加速电子从M2进入M1，以致在一定的条件下，电子从M1进人M2的速率与从M2进入M1的速率相等，达到

动态平衡，此时M2上的过剩电子数以及M1上的空穴数将不再增加，界面电场也就达到稳定值。这种由两种不同的物质相互接触而在界面上产生的电势就称为界面电势或界面接触电势。

界面接触电势的大小与金属的电子逸出功密切相关。两种金属的电子递出功相差越大，其界面接触电势就越大，反之亦然。

另一方面，由于金属电子逸出功的大小与温度有关，所以温度不同，界面接触电势也就不同。金属热电偶温度计就是基于这一原理设计而成的。将两种不同的金属有机地焊接在一起就形成了一个测温热电偶温度计，图14.1a是一种典型的单端热电偶温度计，其中1为镍铬丝，2为考铜丝，3是焊接点，4是铜导线，5为毫伏表。测量时，将焊接点3置于待测系统中，从毫伏表读数可推知系统的温度值。

仔细分析一下图14.1a的测量回路，不难发现：在单端热电偶测量回路中，热电偶与导线通过两个接点相连，在该接点处亦会产生界面电势，故毫伏表实际读数应为各界面电势的代数和。这就给实验带来了