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1、 K 型热电偶测温实验型热电偶测温实验一、实验目的：一、实验目的：了解 K 型热电偶的特性与应用二、实验仪器：二、实验仪器：智能调节仪、PT100、K 型热电偶、温度源、温度传感器实验模块。三、实验原理：三、实验原理：热电偶传感器的工作原理热电偶传感器的工作原理热电偶是一种使用最多的温度传感器，它的原理是基于 1821 年发现的塞贝克效应，即两种不同的导体或半导体 A 或 B 组成一个回路，其两端相互连接，只要两节点处的温度不同，一端温度为 T，另一端温度为 T0，则回路中就有电流产生，见图 33-1（a） ，即回路中存在电动势，该电动势被称为热电势。图 33-1（a） 图 33-1（b） 两
2、种不同导体或半导体的组合被称为热电偶。当回路断开时，在断开处 a，b 之间便有一电动势 ET，其极性和量值与回路中的热电势一致，见图33-1（b） ，并规定在冷端，当电流由 A 流向 B 时，称 A 为正极，B 为负极。实验表明，当 ET较小时，热电势 ET与温度差（T-T0）成正比，即ET=SAB（T-T0） （1）SAB为塞贝克系数，又称为热电势率，它是热电偶的最重要的特征量，其符号和大小取决于热电极材料的相对特性。热电偶的基本定律：（1）均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的截面积和长度如何，也不论各处的温度分布如何，都不能产生热电势。（2）中间导体定律 用两种金属导体
3、A，B 组成热电偶测量时，在测温回路中必须通过连接导线接入仪表测量温差电势EAB（T，T0），而这些导体材料和热电偶导体 A，B 的材料往往并不相同。在这种引入了中间导体的情况下，回路中的温差电势是否发生变化呢？热电偶中间导体定律指出：在热电偶回路中，只要中间导体 C 两端温度相同，那么接入中间导体 C 对热电偶回路总热电势 EAB（T，T0）没有影响。（3）中间温度定律 如图 33-2 所示，热电偶的两个结点温度为 T1，T2时，热电势为 EAB（T1，T2）；两结点温度为 T2，T3时，热电势为 EAB（T2，T3），那么当两结点温度为 T1，T3时的热电势则为EAB（T1，T2）+ EA
4、B（T2，T3）=EAB（T1，T3） （2）式（2）就是中间温度定律的表达式。譬如：T1=100，T2=40，T3=0，则EAB（100，40）+EAB（40，0）=EAB（100，0） （3）图 33-2热电偶的分度号热电偶的分度号是其分度表的代号（一般用大写字母 S、R、B、K、E、J、T、N 表示） 。它是在热电偶的参考端为 0的条件下，以列表的形式表示热电势与测量端温度的关系。四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤1重复实验二十九，将温度控制在 500C，在另一个温度传感器插孔中插入 K 型热电偶温度传感器。2将15V 直流稳压电源接入温度传感器实验模块中。温度传感器实验模块的输出 U
5、o2 接主控台直流电压表。3将温度传感器模块上差动放大器的输入端 Ui 短接，调节 Rw3到最大位置，再调节电位器 Rw4 使直流电压表显示为零。4拿掉短路线，按图 33-3 接线，并将 K 型热电偶的两根引线，热端（红色）接 a，冷端（绿色）接 b；记下模块输出 Uo2 的电压值。 图 33-35改变温度源的温度每隔 50C 记下 Uo2 的输出值。直到温度升至 1200C。并将实验结果填入下表T（）Uo2（V）表 33-1五、实验报告五、实验报告1根据表 33-1 的实验数据，作出 UO2-T 曲线，分析 K 型热电偶的温度特性曲线，计算其非线性误差。 2根据中间温度定律和 K 型热电偶分度表，用平均值计算出差动放大器的放大倍数 A。
