建筑环境测试技术实验指导书

建筑环境测试技术实验指导书使用班级：建环101/102

嘉兴学院建筑工程学院

暖通空调研究所

2012.10

实验一热电偶的制作与校验

一、实验目的

1、通过实验掌握铜—康铜热电偶、镍铬—的康铜热电偶制作方法。

2、学习校验热电偶的方法。

3、学会常用热电偶分度表的使用。

二、实验设备

1、热电偶制作仪器

焊接设备：热电偶点焊机；

热电偶丝：φ0.2、φ0.5热电偶用铜线、康铜线、镍铬丝线。

其他设备：墨镜、钳子、剪刀、细砂纸、米尺等。

2、热电偶校验装置

图1 热电偶校验装置

三、实验原理

1、电热偶的构成及制作

电热偶是工业上最常用的一种测温元件，它是由两种不同的导体丝A和B，焊接组成一个闭合回路而构成的。如图2所示。

图2电热偶原理图

A、B称为热偶丝，也称热电极。当两接点处于不同温度时回路中就会产生热电势，放置在被测温度为T的介质中的接头，称为测量端（工作端）；另一接头T0成为参考端（或自由端）。

常用的贱金属热电偶材料有：

铜-康铜（T型）（常用于-200℃到+200℃测温）

镍铬-康铜（E型）（常用于-200℃到+600℃测温）

镍铬-镍硅或镍铝（K型）（常用于0℃到+1100℃测温）

2、热电偶的校验原理

用被校热电偶和标准热电偶同时测量同一个对象的温度，然后比较两者示值，以确定被检热电偶的基本误差等质量指标，这种方法称为比较法。用比较法校验热电偶的基本要求，是要造成一个均匀的温度场，使标准热电偶和被检热电偶的测量端感受到相同的温度。均匀的温度场沿热电极必须有足够的长度，以使沿热电极的导热误差可以忽略。工业和实验室用热电偶都把管状炉作为校验的基本装置。为了保证管状炉内有足够长的等温区域，要求管状炉内腔长度与直径之比至少为20：1。为使被检热电偶和标准电热偶的热端处于同一温度环境中，可在管状炉的恒温区放置一个镍块，在镍块上钻有孔，以便把各支热电偶的热端插入其中，进行比较测量。

校验时取等时间间隔，按照标准→被检1→被检2→···被检n，被检n→被检2→ 被检1→标准的循环顺序读数，一个循环后标准与被检各有两个读数，一般进行两个循环的测量，得到四次读教。最后进行数据处理和误差分析求得它们的算术平均值，比较标准与被检的测量结果。如果各个校验点被检热电偶的允许误差都在规定范围之内，则认为它们是合格的。

四、实验步骤

1、热电偶的制作

使用时应根据测温范围和工作条件选择偶丝材料和线径。热电偶长度应根据工作端在介质中的插入深度来决定，通常为350~2000毫米。

热电偶测量端的焊接方法很多，如电弧焊，水银焊接，盐水焊接，锡焊等方法。但无论采用何种方法，焊接前仔细去掉热偶丝靠近待焊端部的绝缘层，然后将这两根被焊的热电极绞成如图3的麻花状或两顶端并齐。

图3热电极处理

实验室的焊接方法——电弧焊法

图4交流电弧焊装置

电弧焊是利用高温电弧将热电偶测量端熔化成球状。常用的有交流电弧焊和直流电弧焊两种。交流电弧焊的装置如图4所示，这种专职一般用来焊接贱金属热电偶。

操作方法：调节变压器使输出电压为24-30伏的交流电源作为焊接电源。然后用金属夹子（铜板电极）夹住待焊端作为一个电极，用炭棒（石墨电极）作为另一个电极，当炭棒与被焊热电偶丝顶端接近时，产生的瞬间电弧将两根热偶顶部熔接在一起而形成一个小圆球制作既完成。

制作合格的热电偶标准是：焊接牢固，具有金属光泽结点表面圆滑，无沾污变质和裂纹，焊点直径约为偶丝直径的两倍，电极不允许有折损、扭曲现象。

2、热电偶的校验

（1）热电偶校验前必须进行外观检查、检查焊接点是否光滑、牢固、热电极是否变脆、变色、发黑。

（2）热电偶的校验采用比较法。按表1中所列温度进行校验。本实验的被校验热电偶为镍铬—镍硅热电偶。用被校验热电偶在0-300℃温度区间内与标准镍铬—镍硅热电偶进行比较，用电位差计测出热电偶的热电势，计算所得的误差。

（3）校验时将热电偶的热端插入炉内150~300mm，该范围内温度均匀，一般读数时要求温度稳定（温度变化小于0.2℃/min），电位差计为0.05级以上。将标准热电偶与被校热电偶的热端用金属丝绑扎在一起，插孔用绝热材料（石棉布）堵严保温（使用小孔时可以不堵）。各热电偶的冷端置于冰点槽8中以保持0℃。

表1 热电偶校验点温度

热电偶校验点温度（℃）

铂铑10—铂400、600、800、1000、1200

镍铬—镍硅200、400、600、800、1000

铜—康铜100、200、300、400

（4）按电位差计使用说明将各导线接入系统后，首先使切换开关在中间位置，旋转“调零”旋钮使检流计回零。转换开关拨向接通标准电池的“标准”位置，调节变阻使检流计回零。

（5）将切换开关拨向“未知”位置，通过手动调节，依次转动电位差计盘上的三个旋钮，使检流计回零，读出热电势的值。

（6）一次改变管状炉的温度设定值，比较两个热电偶确定误差，要求各校验点的温度误差都不得超过表2中所规定的允许值。

表2 工业用热电偶的允许误差范围

热电偶允许误差

温度（℃）误差（℃）温度（℃）误差（℃）

铂铑10—铂0~800 ±2.4 >800 ±0.4

镍铬—镍硅0~600 ±4 >600 ±0.75

铜—康铜0~300 ±4 >300 ±1.0

五、实验数据记录

项目序号标准热电偶

电势

被校热电偶

电势

标准热电偶

温度

被校热电偶

温度

标准误差[附表1] 铜-康铜热电偶温度毫伏表（T型）