热电偶点制作

第二章物系特性实验

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。这就给实验带来了一定的误差，而且随着接点处温度的变化。这种误差亦会发生变化。所以单端热电偶只在测量精度要求不太高的情况下使用，实验室常用的马福炉就选用单端热电偶作温度测量与控制元件。

图14.1 热电偶温度计

a-单端热电偶b-双端热电偶

1-镍铬丝2-考铜丝3-焊接点4-铜导线5-毫伏计、

在精确测量中必须选用如图14.lb所示的双端热电偶温度计。在双端热电偶温度计中，导线与同种金属相连，若两个连接点的温度相同(这一条件一般情况下是可以满足的，因为通常情况下，是将两个连接点置于同一环境中)，则在测量回路中两个与导线相连的连接点所产生的界面电势大小相等，方向相反，以致在回路中相互抵消。因此，测量回路中的界面电势仅仅是两个焊接点的界面电势的代数和。实际使用时，总是将其中一端（称冷端）置于冰水浴中，另一端(称热端)置于待测系统中，并使热端与高阻毫伏表的正接线柱相连，冷端与负接线柱相连。则当毫伏表读数为正时，说明系统温度高于0℃。反之若毫伏表读数为负，说明系统温度低于0℃。由于在两个焊接点中有一端(冷端)温度已经固定，则热电偶的实际热电势仅仅是热端温度的函数，这就为精确测量温度提供了保证。

附录三中列出了一些常用热电偶温度计的热电势与温度的函数关系。实际使用的热电偶，由于诸多方面的原因，其热电势与温度的关系可能与这些标准值有一定的差别。因此在精确测量中，通常需要对热电偶进行标定。标定的方法是用热电偶去测量一些纯物质的相变点，以相变点的温度对热电势作图即可得该热电偶的工作曲线（或校正曲线）。通过工作曲线，可查得在不同热电势时所对应的实际温度值。

三、仪器及试剂

仪器：调压器，加热保温电炉，双振开关，杜瓦瓶，记录仪，水银温度计，酒精灯，防护眼睛，钢丝钳，硬质试管。

试剂：镍铬丝，考铜丝，碳电极，硼砂，苯甲酸(AR)，锡粒(AR)，铅粒(AR)，硅油。

四、操作步骤

1. 热电偶的焊接。分别取一根长约1 m的镍铬丝与考铜丝，将其一端绞合在一起，用钢丝钳剪去较长的一端，使两根金属丝端面平齐，便于焊接；在考铜丝上穿上小瓷珠，再将另一端同法也绞合在一起。在绞合头上蘸似硼砂，并在酒精灯焰上熔融，以硼砂裹住绞合头，以免在电弧焊接时造成金属的氧化。

如图14.2所示连接焊接线路，用绝缘夹夹住热电偶一端，调压器调至20~30V，插上调压器电源，调节热电偶绞合端与石墨电极尖端间的间隙至刚好产生电弧为止(不要与石墨电极接触)，利用电弧使绞合端熔融成球状即可。同法，焊接另一端。焊接完毕后，去掉硼砂。

2. 退火。新焊接的热电偶由于存在内应力，金相结构不符合要求等，因而会使热电偶在使用过程中产生不稳定的温差电势，复现性变差。精密测温用的热电偶均需进行严格的热处理。一般新焊接的热电偶，应进行退火处理，即先将热电偶升高温度，再使其慢慢冷却，直至常温。

图14.2 热电偶焊接线路

1-调压器；2-考铜丝；3-镍铬丝；4-小瓷珠；5-石墨棒

2. 退火。新焊接的热电偶由于存在内应力，金相结构不符合要求等，因而会使热电偶在使用过程中产生不稳定的温差电势，复现性变差。精密测温用的热电偶均需进行严格的热处理。一般新焊接的热电偶，应进行退火处理，即先将热电偶升高温度，再使其慢慢冷却，直至常温。

3. 热电偶温度计的校证。在三根硬质玻璃试管中，分别加入约40 g纯Sn粒、40 g纯Pb粒及5 g苯甲酸，再在Sn与Pb上装少量硅油，以免高温时金属被氧化。在另两支硬质小玻管中亦放入少量硅油再置于Sn及Pb粒试管中，以便插测温热电偶之用。另取一支硬质小玻管，加入少量硅油后置于苯甲酸试管中。

图14.3 热电偶定点校正装置图

1-双振开关；2-调压器；3-内加热丝；4-加热保温电炉；5-外加热丝；6-镍铬丝；

7-考铜丝；8-冰水浴；9-记录仪

将盛装苯甲酸的试管置于加热保温电炉中，热电偶温度计的热端插入其中的小玻管中(注意插到底部)。冷端插入冰水浴冲的小玻管中，按如图14.3所示连接好线路，双振开关置a，接通加热炉电源，适当调节加热功率，使温度缓慢上升，直至苯甲酸完全熔化，停止加热。开启记录仪记录热电势与时间的关系曲线（数字记录仪使用方法见第一分册）。如果在测量中发现热电势保持不变，说明样品已开始凝固，更应小心地测准热电势，直至热电势开始明显下降为止。为防止产生过冷现象，测量时应不断搅拌待测物，直至有固体析出，应注意使小玻管始终置于样品中部。

同理可测定Pb、Sn系统降温时热电势与时间的函数关系（步冷曲线）。如果发现冷却

速度过快，可将双振开放置b，接通加热电源，适当调节保温电压（50V～左右），以减慢冷却速度。

将热电偶热端插入一盛有少量硅油的小玻管中，置于盛水的烧杯中，将烧杯放在电炉上加热至水沸腾。另将一支50~100 ℃的标准水银温度计与热电偶小玻管并列插在一起，从温度计记下水沸腾时的温度值，同时用记录仪记录热电势，其平均值即为该沸腾温度下热电偶的热电势。

4. 实验结束后，保留制备的热电偶，以便后续实验使用。

五、结果与讨论

1．将所测数据以热电势对时间作图，分别求作苯甲酸、Sn、Pb冷却时的步冷曲线。将该热电势值与平台出现时所测物质的相变温度作图，得热电偶工作曲线。

2．从步冷曲线平台读取相变时对应的热电势数值，列于表14.1中。

表14.1 不同物质相变温度与热电势对照表

测量样品

相变温度/℃

热电势/mV

Pb

Sn

苯甲酸

H2O*

注*：相变温度以温度计读数为准。

3. 将热电势与对应温度作图得一平滑曲线，该曲线即为热电偶的校正曲线，亦称工作曲线。

4. 将校正曲线所对应的热电势～温度值与附录所列标准值进行比较。

5. 讨论影响热电势测量精度的因素有那些？

六、注意事项

1. 在标定和使用热电偶时，其热端所在的位置对热电势影响很大，应尽量使热端处在能反映系统温度的哪一点上。这一点与其他类型的温度计的使用要求是一致的。

2. 本实验中待测物质冷却时应注意搅拌，以防出现过冷现象。搅拌时注意幅度要小，尽量不要使大小玻璃管相互碰撞。同时要注意使热电偶始终处于小玻管底部。

3. 由于液态金属的密度比较大，金属融化时容易使小玻管弹出而浮于表面，影响温度的准确测量，严重时会使实验失败。实验时应注意使小玻管处在液体的中部。

4. 冷却时利用小玻管轻轻搅拌，直至平台出现为止。平台出现后，可中止搅拌，但仍应防止小玻管上浮。

5. 为了提高热电偶的温度系数，增加温度的测量精度，可以将几根热电偶串联起来使用，这就是热电堆。新型的氧弹量热计已经用热电堆取代了贝克曼温度计，其优点是显而易见的。

6. 更低温度下的热电偶校正参见文献[2]。

七、思考题

l. 新焊接的热电偶为什么要进行退火处理

2. 为什么要进行热电偶校正常用的校正方法有哪些简述其原理。能否用文献中所列数据作热电偶的工作曲线，为什么

3. 简述热电势产生的机理及其用于温度测量的基本原理。

4. 举例说明热电偶的应用。

热电偶特性及其应用研究实验报告

实验报告 热电偶特性及其应用研究 姓名： 学号： 班级:

热电偶特性及其应用研究 一、实验目的 1.了解电位差计的构造、工作原理及使用方法； 2.了解温差电偶的测温原理和基本参数； 3.测量铜—康铜热电偶的温差系数。 二、实验原理 1.电位差计的补偿原理 为了能精确测得电动势的大小，可采用图2.10.2所示的线路。其中是电动势可调节的电源。调节，使检流计指针指零，这就表示回路中两电源的电动势、方向相反，大小相等。故数值上有(2.10.1) 这时我们称电路得到补偿。在补偿条件下，如果的数值已知，则即可求出。据此原理构成的测量电动势和电位差的仪器称为电位差计。 2.实际电位差计的工作原理 使用时，首先使工作电流标准化，即根据标准电池的电动势调节工作电流I。将开关K2合在S位置，调节可变电阻，使得检流计指针指零。这时工作电流I 在段的电压降等于标准电池的电动势，即(2.10.2) 再将开关K2合向X位置，调节电阻Rx，再次使检流计指针指零，此时有

这里的电流I就是前面经过标准化的工作电流。也就是说，在电流标准化的基础上，在电阻为Rx的位置上可以直接标出与对应的电动势(电压)值，这样就可以直接进行电动势(电压)的读数测量。 3. 温差电偶的测温原理 把两种不同的金属或不同成分的合金两端彼此焊接成一闭合回路，如图所示。 若两接点保持在不同的温度t和t0，则回路中产生温差电动势。温差电动势的大小除了和组成热电偶的材料有关外，唯一决定于两接点的温度函数的差。一般地讲，电动势和温差的关系可以近似地表示成 这里t是热端温度，t0是冷端温度，c称为温差系数，其大小决定于组成电偶的材料。 三、实验所用仪器及使用方法 1.仪器：UJ31型电位差计、标准电池、光点检流计、稳压电源、温差电偶、冰筒、水银温度计、烧杯、控温实验仪等。 2.使用方法 UJ31型电位差计： (1)将K2置于“断”，K0置于“×1”档(或“×10”档，视被测量值而定)，分别接上标准电池、检流计、工作电源。被测电动势(或电压)接于“未知1”或“未知2”。 (2)根据温度修正公式计算出标准电池的电动势Es的值，调节Rs的示值与其相等。将K2旋至“标准”档，按下K1(粗)按钮，调节Rn1、Rn2、Rn3，使检流计指针指零，再按下K1(细)按钮，用Rn3精确调节至检流计指针指零。 (3)将K2旋至“未知1”(或“未知2”)位置，按下K1(粗)按钮，调节读数转盘Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，使检流计指针指零，再按K1(细)按钮，细调读数转盘III使 检流计指针精确指零。此时被测电动势(或电压)Ex等于读数转盘Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上 的示值乘以相应的倍率之和。 标准电池： 实验中使用饱和标准电池的20℃时的电动势E =1.0186V。则温度为t℃时 20 的电动势可由下式近似得到 控温实验仪： 轻按“SET”按钮开始设置温度。此时轻按“位移”按钮，改变调节焦点位置；轻按“下调”按钮，减小焦点处数字；轻按上调按钮时，增大焦点处数字。再次轻按“SET”按钮，并设置加热电流后开始加热。

热电偶测温的使用原理

热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是： ①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。 ②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬)，最高可达+2800℃(如钨-铼)。 ③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。 1.热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。 2.热电偶的种类及结构形成 (1)热电偶的种类 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。 我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。 (2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下： ①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固; ②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路; ③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠; ④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。 3.热电偶冷端的温度补偿 由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时)，而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。 在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线

热电偶的制作和标定

热电偶的制作和标定 一、实验目的： 1、熟悉热电偶测温原理。 2、了解自制专用热电偶的制作方法。 3、了解热电偶的标定方法。 二、实验原理： 温差热电偶（简称热电偶）是目前接触式测温中应用最为广泛的温度传感器。它具有结构简单、制造方便、测量范围宽、精确度高、热惯性小、输出为电信号便于远传或信号转换等优点。此外，它不仅可用于测量各种流体的温度而且还可用于快速及动态温度的测量。热电偶工作原理如下： 1、温差电势：温差电势是由于导体或半导体两端温度不同而产生的一种电动势。由于导体两端温度不同，则两端电子的能量也不同。温度越高电子能量越大，能量较大的电子会向能量较小的电子处跑，这就会形成一个由高温端向低温端的静电场。静电场又阻止电子继续向低温端迁移，最后达到一动平衡状态。温差电势的方向是由低温端向高温端，数值与两端温差大小有关。 2、接触电势：当两种不同的金属导体或半导体A 和B 相互接触时，由于其内部电子密度不同，因此从导体A 向导体B 扩散的电子数，要比从导体B 向导体A 扩散的电子数多，结果导体A 失去电子而带正电，导体B 因得到电子而带负电。这样，在导体A 、B 的接触面上形成一电位差。这一电位差一旦形成就对扩散起阻止作用，最后达到某种动平衡状态。平衡后的这一电位差即称为接触电势，其数值取决于两种不同导体的性质和接触点的温度。 由上可知，热电偶具有下述特点： （1）热电偶回路热电势的大小，只与组成电偶的导体材料及两端温度有关，而与热电偶的长度、粗细无关。 （2）只有用不同性质的导体或半导体才能组成热电偶，相同材料不会产生热电势。 （3）只有当热电偶两端正温度不同，热电偶的两根材料不同时才能有热电势产生。 （4）材料确定后，热电势的大小只与热电偶的温度有关。 为简化热电偶测量系统，热电偶冷端不采用冰瓶，而将其置于室温中，室温t f 用水银温度计较准确地测得。热电偶热端则设置在管式电炉中。这时测得的热电势不能直接从分度表查取热端炉内的温度，而应该根据下式，先计算出热端温度相对于冷端温度为0℃时的热电势值E(t,0)。 )0,(),()0,(f f t E t t E t E += 式中，),(f t t E ——表示热端为t ℃，冷端为t f ℃时的热电势，即实测值；)0,(f t E 表示热端为t f ℃，冷端为0℃时该对热电偶的热电势。该值可 根据t f 从指导书附表中查得。然后用)0,(t E 从分度表中查得热端温度t 。如图表示出上述确

(完整word版)热电偶温度计的测温原理、选型及其应用

《自动检测技术及仪表》课程设计报告 热电偶温度计的测温原理、选型及其应用 学院： 班级： 姓名： 学号：

目录 一摘要 (3) 二热电偶温度计的测温原理 (3) 2.1 热电偶的测温原理 (3) 2.2 接触电势 (4) 2.3 温差电势 (4) 2.4 热电偶温度计闭合回路的总热电势 (4) 三热电偶温度计的组成结构及其作用和特 (5) 3.1 热电偶温度计的组成结构 (5) 3.2 热电偶温度计的作用及特点 (6) 四热电偶温度计测温技术中涉及到的定则 (7) 4.1 均质导体定则 (7) 4.2 中间导体定则 (7) 4.3 连接导体和中间温度定则 (8) 五热电偶温度计的误差分析及选型 (8) 5.1 影响测量误差的主要因素 (8) 5.1.1插入深度 (8) 5.1.2响应时间 (9) 5.1.3热辐射 (10) 5.1.4冷端温度 (11) 5.2 热电偶温度计的选型 (11) 六现场安装及其注意事项 (13) 七总结 (13) 八参考文献 (15)

一、摘要 热电偶温度计是一种最简单﹑最普通，测温范围最广的温度传感器，是科研﹑生产最常用的温度传感器。在使用时不注意，也会引起较大测量误差。针对当前存在的问题，详细探讨影响测量误差的主要因素：热电偶插入深度﹑响应时间﹑热辐射及冷端温度等因素对测量的影响；在使用时应该怎样选择热电偶温度计，以及使用时的一些安装注意事项，这对提高测量精度，延长热电偶寿命，都有一定的意义。 二、热电偶温度计的测温原理 热电偶温度计是一种感温元件 , 把温度信号转换成热电动势信号 , 通过电气仪表转换成被测介质的温度。 热电偶测温的基本原理是两种不同成份的均质导体组成闭合回路 , 当两端温度不同时 , 回路中就会产生电势，这种现象称为热电效应（或者塞贝克效应）。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系 , 制成热电偶分度表；分度表是自由端温度在 0°C 时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。在热电偶回路中接入第三种金属材料时 , 只要该材料两个接点的温度相同 , 热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此 , 在热电偶测温时 , 可接入测量仪表 , 测得热电动势后 , 即可知道被测介质的温度。 热电偶温度计测温原理图如图所示： 其中，T是热端、工作端或者测量端， T

实验六 热电偶的制作与标定

实验六热电偶的制作与标定 一. 目的 了解热电偶温度计的工作原理，学会焊接铜—康铜热电偶的方法，并学会热电偶的标定。 二. 热电偶温度计原理、焊接及标定 1. 热电偶温度计工作原理 测温用的温度计大致可以分为下列五类：膨胀式温度计（如水银温度计）、压力表式温度计（如充氮气温度计）、电阻温度计（如铂电阻温度计），热电偶温度计（如铂铑 10 —铂热电偶、镍铬—镍硅热电偶）、辐射式温度计（如光学高温计）。其中热电偶温度计由于在测温中有较高的准确度，所以在工农业生产和科研工作中都广泛地使用。 由两种不同性质金属线或合金丝 A 与 B ，连接组成一个闭合回路称之为热电偶，如图 1 所示。 A 、 B 叫做热电极。如果使两个接点 1 、 2 处于不同的温度，回路中就会产生热电势 E ，这一现象称为热电效应，热电偶就是基于这一效应来测量温度的。

在图 1 所示的热电偶的闭合回路中所产生的热电势 E AB只与热电偶的两种材料的性质和两端的温度有关，与金属丝的长度、截面大小无关。当热电偶材料一定时，则热电势 E AB就只与热电偶两端温度 t 和 t0有关，即 E AB＝（ t，t0）。如果参考端（又称冷端）的温度 t0保持不变，则两端之间热电势 E 12 的大小就可以用来表示测量端（又称热端）1的温度高低。通常将热电偶的冷端放在装有冰水共存的保温瓶中，使其t0恒温于0℃ 。 2. 热电偶的焊接 热电偶的测量端与参考端都是由两种金属焊接制成的。为减小传热误差和滞后，焊接点宜小，其直径应不超过两倍金属丝的直径。焊接的方法可以采用点焊、对焊，如图 2a和b所示。也可以把两个热电偶绞缠在一起再焊，称为绞状点焊，如图 2c 所示，但绞缠圈数不宜超过 2-3 圈。 a b c 图 2 热电偶的热接点 热电偶的两热电极要很好地绝缘，以防短路。如果热电偶地金属是裸线，通常都要用绝缘管套在导线上进行绝缘，聚乙烯或聚四氟乙烯都是在常温范围内采用绝缘管材料。

实验二十一__热电偶的原理及现象实验

热电偶的原理及现象 一、实验目的：了解热电偶测温原理。 二、基本原理：1821年德国物理学家赛贝克（T?J?Seebeck）发现和证明了两种不同材料的导体A和B组成的闭合回路，当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。这种物理现象称为热电效应（塞贝克效应）。 热电偶测温原理是利用热电效应。如图21—1所示，热电偶就是将A和B二种不同金属材料的一端焊接而成。A和B称为热电极，焊接 的一端是接触热场的T端称为工作端或测量端， 也称热端；未焊接的一端处在温度T0称为自由端 或参考端，也称冷端(接引线用来连接测量仪表的图21—1热电偶 两根导线C是同样的材料，可以与A和B不同种材料)。T与T0的温差愈大，热电偶的输出电动势愈大；温差为0时，热电偶的输出电动势为0；因此，可以用测热电动势大小衡量温度的大小。国际上，将热电偶的A、B热电极材料不同分成若干分度号，并且有相应的分度表即参考端温度为0℃时的测量端温度与热电动势的对应关系表；可以通过测量热电偶输出的热电动势值再查分度表得到相应的温度值。热电偶一般用来测量较高的温度，应用在冶金、化工和炼油行业，用于测量、控制较高的温度。 本实验只是定性了解热电偶的热电势现象，实验仪所配的热电偶是由铜—康铜组成的简易热电偶，分度号为T。实验仪有二个热电偶，它们封装在悬臂双平行梁上、下梁的上、下表面中，二个热电偶串联在一起，产生热电势为二者之和。 三、需用器件与单元：机头平行梁中的热电偶、加热器；显示面板中的F/V表(或电压表)、-15V电源；调理电路面板中传感器输出单元中的热电偶、加热器；调理电路单元中的差动放大器；室温温度计（自备）。 四、实验步骤： 1、热电偶无温差时差动放大器调零：将电压表量程切换到2V档，按图21—2示意接线，检查接线无误后合上主、副电源开关。将差动放大器的增益电位器顺时针方向缓慢转到底（增益为101倍），再逆时针回转一点点（防电位器的可调触点在极限端点位置接触不良）；再调节差动放大器的调零旋钮，使电压表显示0V左右，再将电压表量程切换到200mV档继续调零，使电压表显示0V。并记录下自备温度计所测的室温tn。

热电偶标定规程

热电偶标定规程

目录 1.0目的 (2) 2.0范围 (2) 3.0参考 (2) 4.0安全 (2) 5.0定义 (2) 6.0责任 (2) 7.0热电偶 (3) 7.1概述 (3) 7.1.1结构 (3) 7.1.2外套材料 (3) 7.2技术标准 (3) 7.3外观检查 (4) 7.4校验 (4) 7.4.1检查仪器与设备 (4) 7.4.2校验方法 (4) 7.4.3冷端非0℃值时，应按下式计算： (5) 7.5使用和维护 (6) 8.0附录 (6)

1.0目的 制定本规程的目的在于为本规程的最终用户提供明确的内容和步骤，确保仪表维护检修人员在执行任务时能够在没有监督或很少监督的情况下，按照赛科规定的标准，以安全有效可靠的方式履行自身的职责。 2.0范围 本规程适用于： 热电偶 3.0参考 本规程参考了以下文件： 电偶使用说明书 4.0安全 在执行规程时，你若确认出未知的HSE风险，向你的直接主管进行汇报。 为了确保检修人员以及仪表设备本体的安全，在执行相关操作之前必须了解和参考以下的安全提示： 1.禁止在爆炸性环境中打开处于带电工作状态的热电偶的接线盖 2.无论是在安装、维护或者使用的时候都要考虑到环境状况对热电偶的影响因素。 3.在有毒有害场所执行任务的人员，应事先了解相关的材料安全数据表。 5.0定义 6.0责任 本规程仅适用于具有专业知识的仪表维护人员的操作。 1.ES仪表工程师、主管和技术员应确保本规程在工作中得以贯彻和执行。 2.仪表维修人员应根据实际情况，就安全和技术上的任何疑问及时与其直接主管人进 行沟通。 3.任务完毕后把完成的签过字的规程或检修记录返回给主管用于审核及归档。

热电偶传感器的应用与发展.

热电偶传感器的应用与发展 一、引文 1.工作原理 在大量的热工仪器中，热电偶作为温度传感器，得到了广泛使用。它是利用热电效应来进行工作的，其热电势率一般为几十到几μV/℃。所谓的热电效应，是指当受热物体中的电子（洞），因随着温度梯度由高温区往低温区移动时，所产生电流或电荷堆积的一种现象。热电偶是将两种不同成份的导体，两端经焊接，形成回路，直接测量端叫工作端（热端），接线端子端叫冷端。当热端和冷端存在温差时，就会在回路里产生热电流，接上显示仪表，仪表上就会指示所产生的热电动势的对应温度值。电动势随温度升高而增长。 由于热电偶直接和被测对象接触，不受中间介质的影响，因而测量精度高，并且可以在-200～+1600℃范围内进行连续测量，甚至有些特殊热电偶，如钨-铼，可测量高达+2800℃的高温，且构造简单，使用方便。但是，热电偶只产生毫伏（mV）级输出，且需冷接点补偿（CJC）技术，延长时需补偿导线。 2.补偿原理 利用热电偶传感器测量温度时，冷端温度的影响是不可忽略的，且热电偶冷端暴露于作业环境中，可以认为冷端温度与作业环境温度一致。作业环境温度随季节气候变化而变化，因此冷端温度的测定是动态测定，冷端电势补偿是动态补偿。 在热电偶冷热端电势关系中，有如下公式存在： E AB(t，0)=E AB(t，t n)+E AB(t n，0) 其中，t为实测温度；t n为冷端温度；E AB（t，0）为冷端温度为0℃时，热电偶电势输出； E AB(t，t n)为冷端温度为t n℃时，热电偶电势输出；E AB(t n，0)为冷端补偿电势。上式中，E AB(t，t n)可直接从热电偶输出中检测到，只要获取冷端温度t n，就可以由分度表换算出E AB(t n，0)，进而求出E AB(t，0)。于是完成了冷端电势补偿，并可换算出实测温度t 。

热电偶测温原理及常见故障

热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路，如两连接端温度不同，则在回路内产生热电流的物理现象。其优点是： ①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。 ②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。 ③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。 1．热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。 常用的热电偶材料有： 热电偶分度号热电极材料 正极负极 S 铂铑10 纯铂 R 铂铑13 纯铂 B 铂铑30 铂铑6 K 镍铬镍硅 T 纯铜铜镍 J 铁铜镍 N 镍铬硅镍硅 E 镍铬铜镍 2．热电偶的种类及结构形成

（1）热电偶的种类 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。 标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。 (2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下： ①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固； ②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路； ③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠； ④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。 3．热电偶冷端的温度补偿 由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。 在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。 热电偶冷端补偿原理 热电偶测量温度时要求其冷端（测量端为热端，通过引线与测量电路连接的端称为冷端）的温度保持不变，其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时，冷端的（环境）温度变化，将影响严重测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿。 热电偶的冷端补偿通常采用在冷端串联一个由热电阻构成的电桥。电桥的三个桥臂为标准电阻，另外有一个桥臂由（铜）热电阻构成。当冷端温度变化（比如升高），热电偶产生的热电势也将变化（减小），而此时串联电桥中的热电阻阻值也将变化并使电桥两端的电压也发生变化（升高）。如果参数选择得好且接线正确，电桥产生的电压正好与热电势随温度变化而变化的量相等，整个热电偶测量回路的总输出电压（电势）正好真实反映了所测量的温度值。这就是热电偶的冷端补偿原理。

制作热电偶传感器材料的选择

制作热电偶传感器材料的选择 袁境男刘镇北京林业大学电子信息科学与技术 摘要 热电偶是热电式传感器,元件的性质和参数随温度变化,对温度和温度有关量进行测量的装置.其中将温度转化为电阻和电势是目前最常用到的.而热电偶则是将温度转化为电动势的元件.本论文将着重介热电偶的材料组成.(1) 1.热电效应 2.热电偶的测温的基本原理 3.热电偶制作的材料和比例 4.不同材料的热电偶的性质 5.热电偶材料的选择 了解了不同热电偶不同型号和不同材料不同比例性质会有很大的不同,所以选择哪种材料要视具体的用途而定. 关键字 热电偶金属材料比例 Abstract Thermocouple is a thermoelectric sensor, the use of components of the nature and parameters with temperature changes of temperature and temperature related to the amount of measurement devices. In which the temperature into resistance and the electric potential is currently the most commonly used. The thermocouples were is the temperature of the components into EMF. This paper will introduce the 1. Thermoelectric effect 2. Thermocouple temperature measurement principle 3. Thermocouple type and production of materials 4. The nature of the different materials of the thermocouple 5. Thermocouple Material Selection Understanding of the different thermocouple types and different materials of different properties in different proportions will be very different, so choose what kind of material depends on the specific uses. Keyword

热电偶标定实验报告

热电偶的制作与标定试验 指导老师：徐之平 学生：代国岭 学号：102270028 专业：工程热物理

热电偶的制作与标定试验 一、实验目的 1．了解热电偶温度计的测温原理 2．学会热电偶温度计的制作与矫正方法 3．掌握电位差计的原理和使用方法 二、实验仪器 P21588型数字毫伏表、SY821型转换开关、RTS-00B制冷恒温槽、HTS-300B标准油槽、实验热电偶 三、实验原理 热电偶工作原理如图：

两种不同成份的导体A、B（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当A、B两个接合点的温度T、T0不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。 热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于热电偶的热电势，应注意如下几个问题： （1）热电偶的热电势是热电偶两端温度函数的差，而不是热电偶两端温度差的函数；（2）热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关； （3）当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。 四、实验记录及处理 1．热电偶的制作 按实验要求，截取两根适当长度的电偶丝，消除两端的氧化膜，套上绝缘套管，用钢丝钳将两根偶丝的端部胶合在一起。微微加热，立即蘸取少许硼砂，再在热源上加热，使硼砂均匀地覆盖住胶合头，防止偶丝高温焊接时氧化。 交流弧焊法：将隔离变压器输出电压调至30V左右，以碳棒为一极，胶合头为一极，用绝缘良好的夹子夹住，使两极相碰，电弧产生的瞬间高温使胶合头熔焊在一起，形成光滑的焊珠。 刚焊接的热电偶存在内应力，金相结构不符合要求，使用过程中会导致温差电势不稳定，结果重显性差。精密测量用的热电偶必须进行严格的热处理，消除内应力。 2．热电偶的校正 将热电偶的两端分别插入盛有少许硅油的玻管中，然后将一支玻管（冷端）插入盛有冰水的保温瓶中，另一支玻管（热端）插入恒温水浴中。调节恒温水浴的温度，在室温至800C 之间均匀地取六个不同温度的点，用电位差计分别测出各温度点的电动势。 实验数据记录 拟合曲线如下

热电偶使用方法

文档说明:MAXIM6675是MAXIM公司推出的具有冷端补偿的单片K型热电偶数字转换器。本文主要介绍了MAX6675的特性和工作原理， 详细阐述了该芯片在铝水平温度测量仪中的应用，给出了与89C51单片机的接口电路和程序设计。 Ｋ型热电偶是工业生产中最常用的温度传感器，具有结构简单、制造容易、使用方便、测温范围宽等特点。目前，在以Ｋ型热电偶为测温元件的工业测温系统中，热电偶输出的热电势信号必须经过中间转换环节，才能输入基于单片机的嵌入式系统。中间转换环节包括信号放大、冷端补偿、线性化及数字化等几个部分，实际应用中，由于中间环节较多，调试较为困难，系统的抗干扰性能往往也不理想。在铝水平温度测量仪的研制中，我们采用了MAXIM公司新近推出的MAX6675，它是一个集成了热电偶放大器、冷端补偿、A/D转换器及SPI串口的热电偶放大器与数字转换器，可以直接与单片机接口，大大简化系统的设计，保证了温度测量的快速、准确。 1 MAX6675特性 1.1 特性 MAX6675是具有冷端补偿和A/D转换功能的单片集成Ｋ型热电偶变换器，测温范围0℃～1024℃，主要功能特点如下： ·直接将热电偶信号转换为数字信号 ·具有冷端补偿功能 ·简单的SPI串行接口与单片机通讯 ·12位A/D转换器、0.25℃分辨率 ·单一+5V的电源电压 ·热电偶断线检测 ·工作温度范围-20℃～+85℃ 1.2 引脚功能 MAX6675采用SO-8封装形式，有8个引脚，脚1（GND）接地，脚2（T-）接热电偶负极，脚3（T+）接热电偶正极，脚4（VCC）电源端，脚5（SCK）串行时钟输入端，脚6（CS）片选端，使能启动串行数据通讯，脚7（SO）串行数据输出端，脚8（NC）未用。在VCC和GND之间接0.1μF电容。 MAX6675的引脚如图1所示。 1.3 工作原理 MAX6675是一复杂的单片热电偶数字转换器，其内部结构如图2所示。主要包括：低噪声电压放大器A1、电压跟随器A2、冷端温度补偿二极管、基准电压源、12位AD 转换器、SPI串行接口、模拟开关及数字控制器。 其工作原理如下：K型热电偶产生的热电势，经过低噪声电压放大器A1和电压跟随器A2放大、缓冲后，得到热电势信号U1，再经过S4送至ADC。。对于K型热电偶，电压变化率为(41μV/℃)，电压可由如下公式来近似热电偶的特性。 U1=(41μV/℃)×(T-T0) 上式中，U1为热电偶输出电压（mV），T是测量点温度；T0是周围温度。 在将温度电压值转换为相应的温度值之前，对热电偶的冷端温度进行补偿，冷端温度即是MAX6675周围温度与0℃实际参考值之间的差值。通过冷端温度补偿二极管，产生补偿电压U2经S4输入ADC转换器。 U2=(41μV/℃)×T0 在数字控制器的控制下，ADC首先将U1、U2转换成数字量,即获得输出电压U0的数据，该数据就代表测量点的实际温度值T。这就是MAX6675进行冷端温度补偿和测量温度的原理。

热电偶制作与标定

1 热电偶制作与标定 （实验序号03030012） 所用仪器：1.HY30D 数字电位差计；2.CS501恒温水浴，冰瓶；3.电烙铁，焊锡丝，铜－康铜导线 一、实验目的： 1.掌握热电偶的焊制方法与标定方法。 2.熟悉和掌握热电偶的测温原理和测温方法。绘制热电偶的E ～t 曲线。 二、实验原理： 1.热电偶制作分为两种方法： ①一种是利用碳棒电弧熔接法。碳棒接直流电源的正级。将热电偶丝的铜和康铜导线两端分别磨光对齐绞接在一起，然后接到直流电源负极。用热电偶接头轻轻打击碳棒即可引弧使热电偶接头熔接在一起而成。这种方法是利用高温电弧将热偶丝熔化连接在一起的。这样制作的热电偶适用于高温测量。 ②另一种制作方法是焊接法。将热电偶丝的两根导线的两端分别磨光对绞接在一起，然后用银焊或锡焊连接而成。这种方法是利用熔化焊料连接而成。银焊或锡焊的热电偶只适于低温范围（300℃以下）。 A A B A B B 绞焊法 平行焊 埋入法 2.测温原理：如图一电势E 是两端温度ｔ,ｔ0的函数，ｔ0不变时，)(t f E A t △t B 恒温水浴 电位差计 冰瓶 图一 图二 3.热电偶的标定：如图二将热电偶冷端置于冰瓶中（0℃），热端置于恒温水浴中，水浴温度由标准温度计指示读出，以电位差计测量热电偶两端间电势E 0，改变水浴温度，可测得不同温度下对应的电动势，从而得出E ～t 曲线，热电偶校验系统与热电偶标定系统相同。

三、实验步骤： 1.热电偶的制作： ①将铜—康铜热偶丝两端分别用砂纸磨光、对齐、拧在一起（不超过3周）。 ②按图接线路系统后，接通电源，将调压器调到一定电压（低于36伏）。 ③将拧在一起的热电偶一端很快插入锡铂纸内，然后快速取出，会看到有火花出现。 ④检验接头，如果呈光亮圆形即为合格，然后再以同样方法焊制另一端。 ⑤重复上述步骤，每人做2～3对热电偶，做好后，断开电源。 2.热电偶的标定： ①将做好的热电偶分组编号。 ②将要标定的一组热电偶的热端置于恒温水浴内，将冷端置于冰瓶内，并将各热电偶按编号分别接在转换接线板上，按图示线路连接好电位差计。 ③检查线路无误后，启动油浴，调节到所规定的温度（从10℃开始），待稳定后，拨动转换开关，按编号的号码分别测定每支热电偶所产生的热电势，做好记录（温度由标准温度计指示，热电势由电位差计指示）。 ④改变油浴温度（间隔10℃），再测定各热电偶的热电势。如此重复调节水温，做出10种温度下各热电偶的热电势，记录整理。 ⑤断开电源，恢复实验前状态，将记录的实验数据绘制热电偶分度E～t曲线 思考题： 1.热电偶温度计测温原理是什么？ 基于热电现象，不同导体A、B连在一起构成闭合电路，接点温度不同时，会产生热电效应。测量时，一端置于温度场内感受温度，称测量端，另一端置于恒温状态中，称为参考端。 2.如果实验过程中由于传热，冰瓶温度不是0℃时应如何处理数据？ 在实验过程中，冰瓶（恒定）温度不是0℃时，而是某一中间温度T N ，仪表指示的热 电偶值为E AB （T，T N ）,E(T N ，T )可分别从分度表中查得，二者相加得E AB （T，T ）按 该电势值再查表，可得测两端温度T的大小。 3.分析实验误差和误差原因。 实验误差原因：焊接材料有残留部分，使电极测量产生偏差，水浴温度不均匀造成显示热电势不稳定。 2

热电偶标定实验

热电偶标定实验 一、概述： 温差热电偶(简称热电偶)是目前温度测量中应用最广泛的温度传感元件之一，是以热电效应为基础的测温仪表。它用热电偶作为传感器，把被测的温度信号转换成电势信号，经连接导线再配以测量毫伏级电压信号的显示仪表来实现温度的测量。 热电偶测温的优点是结构简单、制作方便、价格低廉、测温范围宽、热惯性小、准确度较高、输出的温差电信号便于远距离传送、实现集中控制和自动测试。流体、固体及其表面温度均可用它来测量，所以在工业生产和科学研究、空调与燃气工程中应用广泛。 二、实验目的 １．学习使用毫伏表测定温差电动势及热电偶工作原理。 ２．掌握热电偶定标曲线的绘制规则。 ３．学习用热电偶设计温度计 4.学习用直线拟合方法处理实验数据。 三、实验原理 1、温差电现象。导体中存在着与热现象有关的非静电力和电动势，称为温差电动势，依其产生的机理不同而有两种具体形式。 一种称为汤姆孙电动势。金属导线两端如果温度不同，高温端的自由电子好像气体分子一样向低温端扩散，并在低温端堆积起来，从而在导线内形成电场。由电子热扩散不平衡建立的电场反过来又阻碍不平衡热扩散的进行，最终达到动态平衡，使导线两端形成一稳定的电势差。若把两种金属导线两端连接起来，并把接点置于不同温度中，使两种不同材料的金属连接成闭合回路，因两个汤姆孙电势不相等，两段导线中即形成恒定电流。回路中相应的电动势称为汤姆孙电动势。温差越大，汤姆孙电动势也越大。 另一种称为珀耳帖（J.C.A.Peltier，1785——1845）电动势。两种不同金属连接起来，由于接触面两侧金属内自由电子浓度不同，电子将从浓度大的一侧向浓度小的一侧扩散，在接触面间形成电场，从而在两种金属间形成电位差。显然，两种金属连成回路，并把接点置于相同温度中，两接触面间将建立相等而相反的电动势，因而也形不成恒定电流。只有两接点温度不同，两个珀耳帖电动势不等，才会形成电动势。而且温差越大，形成的电动势也越大。 总之，两种电动势尽管产生的机理不同，但最后在闭合回路中形成的电动势，除与材料有关外，惟一地决定于两个接点的温度差，所以统称为温差电动势。上述两种金属A、B 两端彼此焊接并将接点置于不同温度下的回路（见图1），称为温差电偶。使用时常把一个接点置于某一恒定温度，称为参考点；另一接点作为测温点。 温差电偶中形成的温差电动势与温差的关系通常用幂函数表示，在常温范围内，要求

热电偶的正确使用

热电偶的正确使用 2007-07-17 15:01 热电偶的正确使用 正确使用热电偶不但可以准确得到温度的数值，保证产品合格，而且还可节省热电偶的材料消耗，既节省资金又能保证产品质量。安装不正确，热导率和时间滞后等误差，它们是热电偶在使用中的主要误差。 1 安装不当引入的误差 如热电偶安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度等，换句话说，热电偶不应装在太靠近门和加热的地方，插入的深度至少应为保护管直径的8～10倍；热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质致使炉内热溢出或冷空气侵入，因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测温的准确性；热电偶冷端太靠近炉体使温度超过100℃；热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强电场，所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差；热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内，当用热电偶测量管内气体温度时，必须使热电偶逆着流速方向安装，而且充分与气体接触。 2 绝缘变差而引入的误差 如热电偶绝缘了，保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶极间与炉壁间绝缘不良，在高温下更为严重，这不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰，由此引起的误差有时可达上百度。 3 热惰性引入的误差 由于热电偶的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化，在进行快速测量时这种影响尤为突出。所以应尽可能采用热电极较细、保护管直径较小的热电偶。测温环境许可时，甚至可将保护管取去。由于存在测量滞后，用热电偶检测出的温度波动的振幅较炉温波动的振幅小。测量滞后越大，热电偶波动的振幅就越小，与实际炉温的差别也就越大。当用时间常数大的热电偶测温或控温时，仪表显示的温度虽然波动很小，但实际炉温的波动可能很大。为了准确的测量温度，应当选择时间常数小的热电偶。时间常数与传热系数成反比，与热电偶热端的直径、材料的密度及比热成正比，如要减小时间常数，除增加传热系数以外，最有效的办法是尽量减小热端的尺寸。使用中，通常采用导热性能好的材料，管壁薄、内径小的保护套管。在较精密的温度测量中，使用无保护套管的裸丝热电偶，但热电偶容易损坏，应及时校正及更换。 4 热阻误差 高温时，如保护管上有一层煤灰，尘埃附在上面，则热阻增加，阻碍热的传导，这时温度示值比被测温度的真值低。因此，应保持热电偶保护管外部的清洁，以减小误差 热电偶极性判断方法 2007-07-17 14:59

微波炉主要部件热电偶布点及热电偶的测温原理和制作

一、温度和温升的含义 温度是表征物体冷热程度的物理量。温度的符号用t表示，单位常用℃（或℉）表示。 温升是指温度与参考（或基准）温度之差。温升的符号用Δt表示，单位用K表示。 摄氏温度（C）和华氏温度（F）之间的换算关系为C=（F-32）*5/9，F=C*9/5+32 二、测量微波炉温度（温升）的目的 目的是检验微波炉是否合符标准对其在有关温度方面的安全性能要求，以保证在使用过程中微波炉任一点的温度不会达到足以对微波炉的材料产生不利影响的温度值，或在使用过程中某点温度（升）超过有关的规定值。 三、热电偶的测温原理、类型和制作 热电偶测温原理： 将两种不同的材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合的回路，如图所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一个大小的电流，真正现象称为热电效应（又称为塞贝克效应）。热电偶就是利用这一效应来工作的。

热电偶的制作要求和方法 热电偶的制作要求： 热电偶必须在24号线（0.21mm平方）-30号线（0.05mm平方）之间。（我们现用的K型热电偶为30号线，线芯直径：0.255mm）按测试的要求，截取一定长度的热电偶线（一般长为2米）。 热电偶焊接端剥皮是裸露的两金属线长度不应过长（约为2mm）；热电偶测试仪器连接端剥皮是裸露的金属线约为5mm。 由于热电偶接点焊接质量的好坏直接影响测温的准确性，因此要求热电偶测量端的焊接要牢固、具有金属光泽。表面光滑。无气孔和夹杂物，焊点应为球形。为减少传热误差，要求焊接点的尺寸尽量小些，通常为热电偶直径的两倍。 热电偶的制作方法： 使用如下图的热电偶焊接盒进行焊接，方法为：将焊接盒的引出线A和B分布接到直流电源的正极和负极，直流电源电压为25V，以使焊接盒储存电能；焊接盒的引出线C和D分别接到金属镊子和焊接铝块；用镊子钳住热电偶线上的裸露的两金属线，尽量使

热电偶标定

热电偶的标定 一、实验目的 1、加深对温差电现象的理解； 2、了解热电偶测温的基本原理和方法； 3、了解热电偶定标基本方法。 二、实验仪器 铜――康铜热电偶、YJ-RZ-4A 数字智能化热学综合实验仪、保温杯、数字万用表等。 三、实验原理 1、温差电效应 在物理测量中，经常将非电学量如温度、时间、长度等转换为电学量进行测量，这种方法叫做非电量的电测法。其优点是不仅使测量方便、迅速，而且可提高测量精密度。温差电偶是利用温差电效应制作的测温元件，在温度测量与控制中有广泛的应用。本实验是研究一给定温差电偶的温差电动势与温度的关系。 如果用A 、B 两种不同的金属构成一闭合电路，并使两接点处于不同温度，如图1所示，则电路中将产生温差电动势，并且有温差电流流过，这种现象称为温差电效应。 图1 2、热电偶 两种不同金属串接在一起，其两端可以和仪器相连进行测温（图2）的元件称为温差电 偶，也叫热电偶。温差电偶的温差电动势与二接头温度之间的关系比较复杂，但是在较小温差范围内可以近似认为温差电动势E t 与温度差)(0t t -成正比，即 )(0t t c E t -= (1) 图 2 A 金属：铜 B 金属：康铜 t 0 0t >

式中t为热端的温度，t 为冷端的温度，c称为温差系数（或称温差电偶常量）单位为? V μ℃1-，它表示二接点的温度相差1℃时所产生的电动势，其大小取决于组成温差电偶材料的性质，即 c =（k/e）ln（n A 0/n B ） (2) 式中k为玻耳兹曼常量，e为电子电量，n A 0和n B 为两种金属单位体积内的自由电子数目。 如图3所示，温差电偶与测量仪器有两种连接方式： （a）金属B的两端分别和金属A焊接，测量仪器M插入A线中间（或者插入B线之间）； （b）A、B的一端焊接，另一端和测量仪器连接。 图3 在使用温差电偶时，总要将温差电偶接入电势差计或数字电压表，这样除了构成温差电偶的两种金属外，必将有第三种金属接入温差电偶电路中，理论上可以证明，在A、B两种金属之间插入任何一种金属C，只要维持它和A、B的联接点在同一个温度，这个闭合电路中的温差电动势总是和只由A、B两种金属组成的温差电偶中的温差电动势一样。 温差电偶的测温范围可以从4.2K（-268.95℃）的深低温直至2800℃的高温。必须注意，不同的温差电偶所能测量的温度范围各不相同。 3、热电偶的定标 热电偶定标的方法有两种。 （1）比较法：即用被校热电偶与一标准组分的热电偶去测同一温度，测得一组数据，其中被校热电偶测得的热电势即由标准热电偶所测的热电势所校准，在被校热电偶的使用范围内改变不同的温度，进行逐点校准，就可得到被校热电偶的一条校准曲线。 （2）固定点法：这是利用几种合适的纯物质在一定气压下（一般是标准大气压），将这些纯物质的沸点或熔点温度作为已知温度，测出热电偶在这些温度下对应的电动势，从而得到电动势――温度关系曲线，这就是所求的校准曲线。 本实验采用固定点法、且连接方法参照图3中的（a）对热电偶进行定标。 实验中的铜――康铜热电偶分为了“热电偶热端”和“热点偶冷端”两部分，它们都是由受热管和两股材料分别为铜和康铜的导线组成，如图4所示，其中，铜导线外部是红色绝缘层，康铜导线外部是黑色绝缘层，且两股导线在受热管中焊接在一起，但和外部的受热管绝缘，受热管的作用只是让其内部的两导线焊接端良好受热。